CN109824505A - 一种辛酸铜的合成方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种辛酸铜的合成方法，涉及有机合成领域。本申请实施例的辛酸铜的合成方法包括以下步骤：将正辛酸、氧化铜按摩尔比0.1‑2:1，和溶剂混合，正辛酸溶于溶剂，在高于溶剂沸点的温度条件下反应，得反应物；将反应物进行固液分离。本申请实施例的辛酸铜产品采用上述的辛酸铜的合成方法制得，辛酸铜产品中辛酸铜纯度达到99％以上。该辛酸铜的合成方法简单，而且辛酸铜产品纯度高。

Description

一种辛酸铜的合成方法

技术领域

本申请涉及有机合成领域，具体而言，涉及一种辛酸铜的合成方法。

背景技术

辛酸铜通常是指正辛酸铜，其分子式为(C₇H₁₅COO)₂Cu，相对分子质量为349.96，CAS号为20543-04-8。辛酸铜的应用广泛，目前已被应用于涂料、防腐剂、电缆防水剂、杀菌剂、杀细菌剂、除藻剂等领域。

现有技术中辛酸铜的制备方法比较复杂，而且会引入钠离子、硫酸根离子、铜离子等杂质，容易引起包裹现象，降低辛酸铜的纯度。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种辛酸铜的合成方法，该方法简单，而且产品纯度高。

第一方面，本申请实施例提供了一种辛酸铜的合成方法，其包括以下步骤：

将正辛酸、氧化铜按摩尔比0.1-2:1，和溶剂混合，正辛酸溶于溶剂，在高于溶剂沸点的温度条件下反应，得反应物；

将反应物进行固液分离。

在上述技术方案中，采用正辛酸和氧化铜作为反应原料，在溶剂的作用下，反应生成辛酸铜和水，该方法一步法合成目标产物辛酸铜，方法简单，而且能够避免引入杂质离子。

发明人在实现本申请的过程中发现：如果正辛酸相对氧化铜过量，则反应物不仅含有目标产物辛酸铜、水、溶剂，还有未反应的正辛酸会溶解在溶剂中，而正辛酸难以有效去除；如果氧化铜相对正辛酸过量，则未反应的氧化铜通过固液分离即可完全去除，因此本申请控制正辛酸和氧化铜的摩尔比为0.1-2:1，可以保证正辛酸和氧化铜反应完全，尤其是正辛酸完全反应。

另外，反应原料正辛酸溶于溶剂，从而利用溶剂形成反应体系，同时反应温度条件控制在高于溶剂沸点，以保证反应顺利进行，辛酸铜产品的纯度高。发明人在实现本申请的过程中发现：如果反应的温度过低，溶剂难以快速气化、液化，则无法利用溶剂的状态变化形成循环反应体系，反应无法顺利进行。

在一种可能的实现方式中，正辛酸和氧化铜的摩尔比为1-1.5:1。

在上述技术方案中，发明人在实现本申请的过程中发现：正辛酸和氧化铜的摩尔比为1-1.5:1，氧化铜相对正辛酸过量，能够在实际生产中保证正辛酸反应完全，从而确保生成的反应物(含有辛酸铜的溶液)中不含正辛酸，避免在去除溶剂时没办法有效去除正辛酸。

在一种可能的实现方式中，溶剂为极性有机溶剂，可选的，溶剂包括乙醇、乙醚、氯仿、苯、二硫化碳、冰醋酸和石油醚中的至少一种。

在上述技术方案中，正辛酸能够溶于上述的极性有机溶剂中，从而利用溶剂形成反应体系，保证反应顺利进行。

在一种可能的实现方式中，溶剂为无水乙醇，反应的温度条件为80-100℃。

在上述技术方案中，无水乙醇的沸点为78.15℃，反应的温度条件必须高于该沸点温度，才能保证反应顺利进行，因此，反应的温度条件控制为80-100℃，不仅便于控制，而且还能保证反应顺利进行。

在一种可能的实现方式中，反应采用水浴加热方式或电热套加热方式进行，和/或，反应采用回流反应方式进行。

在上述技术方案中，采用水浴加热方式进行反应，不仅加热均匀、可控性好，而且反应相对安全；采用电热套加热方式进行反应，反应温度的调节范围广；采用回流反应方式进行反应，反应过程中的气体(比如溶剂、反应生成水升华后的气体)经冷凝后又回到反应容器中进行循环反应，不仅能加快反应速率，而且还能减少溶剂、原料和产物逸出，造成损失和浪费。

在一种可能的实现方式中，反应的时间为10-45h，可选的，反应的时间为30-45h。

在上述技术方案中，通常情况下，反应时间是根据原料等反应物料的多少确定，本申请控制反应的时间为10-45h，就能保证反应基本进行完全；控制反应的时间为30-45h，能保证反应进行完全。

在一种可能的实现方式中，还包括将固液分离所得的液体组分进行蒸干处理的步骤。

在上述技术方案中，反应完成后，反应物主要为氧化铜、辛酸铜、水和溶剂，反应物经过固液分离后，分为固体组分和液体组分，其中，固体组分主要为氧化铜，液体组分主要为溶剂、水及辛酸铜。对液体组分进行蒸干处理，能够有效去除液体组分中的溶剂和水，从而得到纯度较高的辛酸铜产物。

在一种可能的实现方式中，蒸干温度为50-80℃，蒸干时间为1-10h，或，蒸干温度为50-80℃，蒸干至无明显液体存在。

在上述技术方案中，液体组分主要为溶剂、水及辛酸铜，将液体组分进行蒸干的目的是去除其中的大部分溶剂及水，析出辛酸铜。蒸干温度控制为50-80℃，能将液体组分中的大部分溶剂和水蒸出，且避免辛酸铜发生自溶现象；蒸干时间控制1-10小时，就能将液体组分中的大部分溶剂和水蒸出；或者，蒸干温度为50-80℃，控制蒸干至无明显液体，就表示液体组分中的大部分溶剂和水已被蒸出。

在一种可能的实现方式中，还包括将蒸干所得的固体组分进行干燥至重量恒定的步骤。

在上述技术方案中，将蒸干所得的固体组分进行干燥的目的是进一步去除剩余的溶剂和水，得到含量较高的辛酸铜，以保证辛酸铜产品的纯度。干燥一定时间后，每小时称重，重量恒定不变即停止干燥，就能得到辛酸铜纯度高的辛酸铜产品。

在一种可能的实现方式中，干燥的方法是真空干燥或烘干，干燥温度为40-80℃。

在上述技术方案中，真空干燥或烘干均能够去除剩余的溶剂和水的效果，干燥温度控制为40-80℃，就能使剩余的溶剂和水蒸出，且避免辛酸铜发生自溶。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本申请实施例的辛酸铜的合成方法进行具体说明。

本申请实施例提供一种辛酸铜的合成方法，其包括以下步骤：

步骤S1：将正辛酸、氧化铜和溶剂混合，正辛酸溶于溶剂，在高于所述溶剂沸点的温度条件下反应，得反应物。

上述反应的反应方程式如下：

2C₇H₁₅COOH+CuO＝(C₇H₁₅COO)₂Cu+H₂O。

需要说明的是，本实施例的辛酸是直链的正辛酸，辛酸铜是指直链的正辛酸铜；通常情况下，如果采用异辛酸作为原料，则不能得到正辛酸铜。

为了保证反应完全进行，同时避免引入难以去除的杂质，正辛酸和氧化铜的摩尔比为0.1-2:1，正辛酸和氧化铜的摩尔比例如但不限于为0.1:1、0.3:1、0.5:1、0.7:1、1:1、1.2:1、1.5:1、1.7:1和2:1中的任一点值或两点值之间的值。可选的，正辛酸和氧化铜的摩尔比为1-1.5:1，例如，正辛酸和氧化铜的摩尔比为1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1或1.5:1。

本实施例对溶剂的选择不做特别的限定，只需要满足正辛酸能溶解于溶剂中，构成反应体系，且能够蒸干去除即可。在一些可选的实施例中，溶剂为极性有机溶剂，可选的，所述溶剂包括乙醇、乙醚、氯仿、苯、二硫化碳、冰醋酸和石油醚中的至少一种；作为一个示例，溶剂为无水乙醇。

作为一种实施方式，先将正辛酸和溶剂充分搅拌至正辛酸溶解于溶剂中，再进行反应；作为一种实施方式，反应采用水浴加热方式或电热套加热方式进行；作为一种实施方式，反应采用回流反应方式进行。

本实施例中，溶剂为无水乙醇，反应在水浴条件下回流进行，反应温度控制在80-100℃，可选的，反应温度为95-100℃，作为一个示例，可以通过水浴加热控制反应温度为80℃、83℃、85℃、87℃、90℃、92℃、95℃、98℃或100℃。

本实施例对反应时间不做特别限制，能保证反应进行完全即可。在上述技术方案中，回流反应的时间可以为10-45h，例如于80-100℃回流反应10h、20h、30h或45h；可选的，回流反应的时间为30-45h，例如于95-100℃回流反应30h、35h、40h或45h。

步骤S2：将反应物进行固液分离，得到固体组分和液体组分。

通常情况下，固体组分为氧化铜，密度较大，沉于底层，液体组分主要为溶剂、水和辛酸铜。

本实施例固液分离的方式不做特别限定，可以采用离心的方法实现固液分离，离心方式高效，离心的转速可以为1000-5000r/min，也可以采用静置分层的方法实现固液分离。

在其他实施例中，采用普通过滤方式就能够实现固液分离的目的。作为一个示例，采用滤纸进行过滤，滤纸的孔径可以为50-120μm；采用常压过滤或抽滤方式，抽滤的压力可以为0.02-0.05Mpa，以加快过滤速率。

步骤S3：将液体组分进行蒸干处理，得到第二固体组分。

本实施例中，将液体组分进行蒸干处理的目的是去除目标产物辛酸铜之外的物质(溶剂和水)，可选的，蒸干的方法是：蒸干温度为50-80℃，蒸干时间为1-10h，或，蒸干温度为50-80℃，蒸干至无明显液体存在。比如，蒸干温度控制为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃，蒸干时间为1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h。或者，蒸干温度控制为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃，蒸干至无明显液体存在即停止蒸干处理。

步骤S4：将第二固体组分进行干燥至重量恒定，得到辛酸铜产品。

本实施例中，将蒸干所得的第二固体组分进行干燥的目的是进一步去除目标产物辛酸铜之外的物质(溶剂和水)。可选的，干燥的方法是：真空干燥或烘干，干燥温度为40-80℃，例如，干燥温度为40℃、50℃、60℃、70℃或80℃。

需要说明的是，重量恒定是指每千克产品的重量波动不超过±5g。

本实施例采用上述的辛酸铜的合成方法制得辛酸铜产品，辛酸铜产品中辛酸铜纯度达到99％以上，无需进一步后续处理，可直接应用于各领域，满足使用需求。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种辛酸铜产品，其合成途径如下：

称取24.8g氧化铜粉，置于1L的圆底烧瓶中，加入22.5g正辛酸，(正辛酸和氧化铜的摩尔比为0.5:1)再加入500mL无水乙醇，搅拌，让正辛酸充分溶解在无水乙醇中。

将圆底烧瓶置于水浴锅中，安装冷凝管并通入冷凝水，将水浴温度控制在90℃，充分回流反应36小时，待正辛酸和无水乙醇混合液渐渐变深绿色，得反应物。

将反应物进行离心分离，取得液体组分。

将液体组分慢慢蒸干，蒸干温度为80℃，蒸干时间为3h，得到固体组分。

将得到的固体组分进行真空干燥，温度控制在50℃，干燥2小时后，每小时称重，重量恒定不变即停止干燥，得到辛酸铜产品。

经检测，辛酸铜产品的辛酸铜纯度为99.1％，收率为88.7％。

实施例2

本实施例提供一种辛酸铜产品，其合成途径与实施例1的合成途径基本相同，不同之处在于：

称取12.4g氧化铜粉，置于1L的圆底烧瓶中，加入22.5g正辛酸，(正辛酸和氧化铜的摩尔比为1:1)再加入500mL无水乙醇，搅拌，让正辛酸充分溶解在无水乙醇中，最后得到辛酸铜产品。

经检测，辛酸铜产品的辛酸铜纯度为99.3％，收率为90.3％。

实施例3

本实施例提供一种辛酸铜产品，其合成途径与实施例1的合成途径基本相同，不同之处在于：

称取8.3g氧化铜粉，置于1L的圆底烧瓶中，加入22.5g正辛酸，(正辛酸和氧化铜的摩尔比为1.5:1)再加入500mL无水乙醇，搅拌，让正辛酸充分溶解在无水乙醇中，最后得到辛酸铜产品。

经检测，辛酸铜产品的辛酸铜纯度为99.3％，收率为89.7％。

实施例4

本实施例提供一种辛酸铜产品，其合成途径与实施例1的合成途径基本相同，不同之处在于：

称取6.2g氧化铜粉，置于1L的圆底烧瓶中，加入22.5g正辛酸，(正辛酸和氧化铜的摩尔比为2:1)再加入500mL无水乙醇，搅拌，让正辛酸充分溶解在无水乙醇中，最后得到辛酸铜产品。

经检测，辛酸铜产品的辛酸铜纯度为99.9％，收率为89.1％。

实施例5

本实施例提供一种辛酸铜产品，其合成途径与实施例1的合成途径基本相同，不同之处在于：

称取17.7g氧化铜粉，置于1L的圆底烧瓶中，加入22.5g正辛酸，(正辛酸和氧化铜的摩尔比为0.7:1)再加入500mL无水乙醇，搅拌，让正辛酸充分溶解在无水乙醇中，最后得到辛酸铜产品。

经检测，辛酸铜产品的辛酸铜纯度为99.8％，收率为89.3％。

实施例6

本实施例提供一种辛酸铜产品，其合成途径如下：

称取10.4g氧化铜粉，置于1L的圆底烧瓶中，加入22.5g正辛酸，(正辛酸和氧化铜的摩尔比为1.2:1)再加入500mL无水乙醇，搅拌，让正辛酸充分溶解在无水乙醇中。

将圆底烧瓶置于水浴锅中，安装冷凝管并通入冷凝水，将水浴温度控制在100℃，充分回流反应40小时，待正辛酸和无水乙醇混合液渐渐变深绿色，得反应物。

将反应物静置分层，取得液体组分。

将液体组分慢慢蒸干，蒸干温度为65℃，蒸干时间为5h，得到固体组分。

将得到的固体组分进行真空干燥，温度控制在50℃，干燥一定时间后，每小时称重，重量恒定不变即停止干燥，得到辛酸铜产品。

经检测，辛酸铜产品的辛酸铜纯度为99.7％，收率为89.1％。

实施例7

本实施例提供一种辛酸铜产品，其合成途径如下：

称取124g氧化铜粉，置于1L的圆底烧瓶中，加入225g正辛酸，(正辛酸和氧化铜的摩尔比为1:1)再加入500mL无水乙醇，搅拌，让正辛酸充分溶解在无水乙醇中。

将圆底烧瓶置于水浴锅中，安装冷凝管并通入冷凝水，将水浴温度控制在95℃，充分回流反应35小时，待正辛酸和无水乙醇混合液渐渐变深绿色，得反应物。

将反应物进行离心分离，取得液体组分。

将液体组分慢慢蒸干，蒸干温度为70℃，蒸干至无明显液体，得到固体组分。

将得到的固体组分进行真空干燥，温度控制在60℃，干燥一定时间后，每小时称重，重量恒定不变即停止干燥，得到辛酸铜产品。

经检测，辛酸铜产品的辛酸铜纯度为99.8％，收率为88.7％。

对比例1

本对比例提供一种辛酸铜产品，其合成途径与实施例1的合成途径基本相同，不同之处在于：

将水浴温度控制在70℃，最后辛酸铜产品。

经检测，辛酸铜产品的辛酸铜纯度为99.1％，收率为83.1％。

对比例2

本对比例提供一种辛酸铜产品，其合成途径与实施例1的合成途径基本相同，不同之处在于：

蒸干温度为85℃，最后辛酸铜产品。

经检测，辛酸铜产品的辛酸铜纯度为98.4％，收率为84.7％。

对比例3

本对比例提供一种辛酸铜的制备方法，包括以下步骤：

取20ml辛酸置于250mL三口烧瓶中，再补加水至酸体积的2倍，以水浴加热条件在30℃加热搅拌30min，制得第一溶液。

配制得到氢氧化钠溶液，将该氢氧化钠溶液加入到第一溶液中，升温至55℃，搅拌反应30分钟，得第二溶液。

将第二溶液中90％的水蒸馏出。

然后加入50ml 120#有机油，充分摇匀，缓慢滴加硫酸铜料液，反应2h。

将液体转移到250mL分液漏斗中，静置分层。然后进行分液操作，取上层溶液，用95℃热水洗涤3次，热水的体积为有机相体积的2倍。

将洗涤后的有机相蒸馏，浓缩，即得辛酸铜产品。

辛酸铜产品中铜的转化率为96.57％。

通过对比分析实施例1-7和对比例1-3的结果可以得出以下结论：

(1)通过实施例1-7的结果可知，本申请采用正辛酸和氧化铜的合成方法，合成的辛酸铜产品的纯度较高，可以达到99％以上。

(2)通过实施例1-7的结果可知，氧化铜相对正辛酸的使用量过量的情况下，辛酸铜产品的纯度非常高，这主要是因为氧化铜过量，能保证正辛酸全部反应，通过固液分离、蒸干、烘干后，所得的辛酸铜中没有引入其他杂质，所以纯度很高。

(3)通过实施例1和实施例6、7的结果可知，辛酸铜产品的纯度与蒸干干燥的关系很大，另外通过检测蒸干干燥过程中辛酸铜含量变化可知，滤液中辛酸铜的含量只有50％左右，经过蒸干，辛酸铜的含量可以提高到70％以上，继续蒸干或干燥，辛酸铜的含量可以达到99％以上，直至重量不变时达到稳定。

(4)通过实施例1和对比例1、对比例2的结果可知，反应温度达不到溶剂的沸点，产品的收率会显著降低，这主要是因为反应不完全，从而收率降低。

(5)通过实施例1和对比例1、对比例2的结果可知，蒸干温度超过80℃，产品的收率会显著降低，这主要是因为温度过高，会造成辛酸铜自溶，从而收率降低。

(6)通过实施例1、对比例3的结果可知，本申请采用正辛酸和氧化铜作为原料，合成方法明显简单，制得的辛酸铜产品的纯度和收率明显高于采用其他原料制成的辛酸铜产品的纯度。这主要是因为采用其他原料会引入Na⁺、SO₄ ^2-、Cu²⁺等，容易引起包裹现象，降低最终辛酸铜纯度；如果想要通过多次洗涤以提高产品的纯度，不仅用水量大且洗涤过程会造成辛酸铜损耗，从而降低产品的收率。

综上所述，本申请实施例的辛酸铜的合成方法，方法简单，而且产品纯度高。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种辛酸铜的合成方法，其特征在于，其包括以下步骤：

将正辛酸、氧化铜按摩尔比0.1-2:1，和溶剂混合，所述正辛酸溶于溶剂，在高于所述溶剂沸点的温度条件下反应，得反应物；

将所述反应物进行固液分离。

2.根据权利要求1所述的辛酸铜的合成方法，其特征在于，所述正辛酸和所述氧化铜的摩尔比为1-1.5:1。

3.根据权利要求1所述的辛酸铜的合成方法，其特征在于，所述溶剂为极性有机溶剂，可选的，所述溶剂包括乙醇、乙醚、氯仿、苯、二硫化碳、冰醋酸和石油醚中的至少一种。

4.根据权利要求1或3所述的辛酸铜的合成方法，其特征在于，所述溶剂为无水乙醇，反应的温度条件为80-100℃。

5.根据权利要求1所述的辛酸铜的合成方法，其特征在于，所述反应采用水浴加热方式或电热套加热方式进行，和/或，所述反应采用回流反应方式进行。

6.根据权利要求1所述的辛酸铜的合成方法，其特征在于，所述反应的时间为10-45h，可选的，所述反应的时间为30-45h。

7.根据权利要求1所述的辛酸铜的合成方法，其特征在于，还包括将固液分离得到的液体组分进行蒸干处理的步骤。

8.根据权利要求7所述的辛酸铜的合成方法，其特征在于，所述蒸干温度为50-80℃，所述蒸干时间为1-10h，或，所述蒸干温度为50-80℃，所述蒸干至无明显液体存在。

9.根据权利要求7所述的辛酸铜的合成方法，其特征在于，还包括将蒸干所得的固体组分进行干燥至重量恒定的步骤。

10.根据权利要求9所述的辛酸铜的合成方法，其特征在于，所述干燥的方法是真空干燥或烘干，所述干燥温度为40-80℃。