Kwas glioksalowyto związek organiczny o wzorze cząsteczkowym c2h2o3, który składa się z grupy aldehydowej (-cho) i grupy karboksylowej (-cooh). Jego wzór strukturalny to hoccooh, CAS 298-12-4, a masa cząsteczkowa wynosi 74,04. Jasnożółta, przezroczysta ciecz. Rozpuszczalny w wodzie, słabo rozpuszczalny w etanolu, eterze, benzenie itp. Jest substancją toksyczną o działaniu drażniącym i żrącym. Doustne LD50 szczurów wynosi 70 mg/kg. Operatorzy powinni zwracać uwagę na noszenie artykułów ochrony pracy i myć skórę dużą ilością wody. Można go stosować do syntezy waniliny, etylowaniliny, aldehydu jasmonowego (kapsaicyny), p-metoksybenzaldehydu (aldehydu anyżowego) itp. Przyprawy te są szeroko stosowane w żywności, artykułach codziennego użytku, kosmetykach i innych dziedzinach. Można go również stosować do produkcji środka do oczyszczania wody, kwasu hydroksyfosforokarboksylowego, jako środek sieciujący polimery, dodatek do galwanizacji i wysokowydajny nawóz pierwiastkowy (etylenodiaminodi-o-hydroksyfenylo duży octan sodu żelazowo-żelazowy eddha FENa) itp. Zastosowania te obejmują ochrona środowiska, inżynieria materiałowa i inne dziedziny.
(Link do produktu: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4}.html)
Metoda 1: metoda kwasu dichlorooctowego
1. Wytwarzanie kwasu dichlorooctowego: do reaktora wprowadza się metanol i chlor, które chloruje się pod działaniem katalizatora, otrzymując kwas dichlorooctowy. Równanie chemiczne tego etapu wygląda następująco: CH3OH+Cl2 → h2c2o2+HCl.
2. Kondensacja kwasu dichlorooctowego i metanolanu sodu: Kwas dichlorooctowy i metanolan sodu miesza się i kondensuje w odpowiedniej temperaturze i ciśnieniu, otrzymując dimetoksyoctan sodu. Równanie chemiczne tego etapu wygląda następująco: h2c2o2+CH3ONa → h2c2o2 · ch3o2na.
3. Hydroliza dimetoksyoctanu sodu: dimetoksyoctan sodu miesza się z kwasem solnym i hydrolizuje w określonej temperaturze i ciśnieniu, otrzymując kwas glioksalowy i metanol. Równanie chemiczne tego etapu wygląda następująco: h2c2o2 · ch3o2na+HCl → h2c2o2 · HCl+CH3OH.
4. Rozdzielanie i oczyszczanie: kwas glioksalowy i metanol oddziela się i dalej oczyszcza w celu otrzymania kwasu glioksalowego o wysokiej czystości. Na tym etapie zwykle stosuje się destylację, krystalizację i inne metody.
Dzięki powyższym etapom kwas glioksalowy można zsyntetyzować metodą kwasu dichlorooctowego. Należy zauważyć, że cały proces musi być prowadzony w określonych warunkach temperatury i ciśnienia, a warunki reakcji chemicznej muszą być dokładnie kontrolowane, aby zapewnić jakość i wydajność produktów. Ponadto należy również zwrócić uwagę na kwestie bezpieczeństwa, zwłaszcza gdy przeprowadzane jest chlorowanie, kondensacja, hydroliza i inne reakcje, należy podjąć odpowiednie środki bezpieczeństwa, aby zapobiec wybuchowi, korozji i innym wypadkom związanym z bezpieczeństwem.
Synteza kwasu glioksylowego za pomocą kwasu dichlorooctowego jest ważną metodą produkcji chemii organicznej, która ma szerokie perspektywy zastosowania i wartość. Aby zapewnić jego zrównoważony rozwój i efektywność, konieczne jest wzmocnienie badań i innowacji technologicznych oraz podjęcie odpowiednich środków ochrony środowiska i technologii energooszczędnych w celu zmniejszenia kosztów produkcji i zanieczyszczenia środowiska.
W praktyce proces syntezy można optymalizować i dostosowywać w zależności od potrzeb. Na przykład, w reakcji kondensacji kwasu dichlorooctowego z metanolanem sodu, można dodać odpowiednią ilość katalizatora, aby poprawić szybkość i selektywność reakcji; W reakcji hydrolizy czystość i wydajność hydrolizatu można poprawić kontrolując temperaturę i stężenie reakcji. Ponadto można również badać i rozwijać odzysk i ponowne wykorzystanie produktów ubocznych, aby osiągnąć efektywne wykorzystanie zasobów i obniżyć koszty produkcji.
Metoda 2: metoda redukcji ozonowania bezwodnikiem maleinowym
Szczegółowe kroki są następujące:
1. Wytwarzanie bezwodnika maleinowego: najpierw kwas maleinowy i bezwodnik należy poddać reakcji w celu wytworzenia bezwodnika maleinowego. Równanie chemiczne tego etapu wygląda następująco: c4h2o4+C2H2O2 → 2ch2o2. W praktyce kwas maleinowy zwykle rozpuszcza się w odpowiedniej ilości rozpuszczalnika, następnie powoli dodaje się bezwodnik i kontroluje temperaturę, aby zapobiec wystąpieniu reakcji ubocznych.
2. Reakcja ozonowania: następnie wytworzony bezwodnik maleinowy poddaje się reakcji z roztworem nadtlenku wodoru, w celu wytworzenia produktu pośredniego ozonowania. Równanie chemiczne tego etapu wygląda następująco: ch2o2+H2O2 → ch2o2 · H2O. Reakcja ozonowania wymaga określonych warunków temperaturowych i ciśnieniowych i zwykle przeprowadzana jest w specjalnym reaktorze. W procesie reakcji stężenie i szybkość dodawania nadtlenku wodoru muszą być ściśle kontrolowane, aby zapewnić bezpieczeństwo reakcji.
3. Reakcja redukcji: następnie zapachowy tlenek reaguje ze środkiem redukującym, tworząc kwas glioksalowy. Równanie chemiczne tego etapu wygląda następująco: ch2o2 · H2O+NAH → CH3COOH+NaOH. Wodorek jest zwykle stosowany jako środek redukujący w reakcji redukcji, taki jak sód, potas itp. Podczas procesu reakcji konieczna jest kontrola temperatury i ciśnienia, aby zapewnić całkowitą reakcję redukcji. Jednocześnie należy zwrócić uwagę na kwestie bezpieczeństwa, takie jak zapobieganie wyciekom wodoru.
4. Rozdzielanie i oczyszczanie produktu: na koniec wytworzony kwas glioksalowy oddziela się od roztworu reakcyjnego i oczyszcza. Na tym etapie zwykle stosuje się destylację, krystalizację i inne metody. Kwas glioksalowy i inne lotne zanieczyszczenia można oddzielić przez destylację, natomiast kwas glioksalowy można oddzielić od roztworu przez krystalizację w celu dalszego oczyszczenia. W procesie oddzielania i oczyszczania produktu należy zwrócić uwagę na kontrolę temperatury i stabilność działania, aby uniknąć utraty i pogorszenia jakości produktu.
Metoda redukcji ozonowania bezwodnikiem maleinowym jest powszechnie stosowaną metodą syntezy kwasu glioksalowego z wysoką wydajnością i czystością. Jednakże metoda ta wymaga zużycia dużej liczby surowców, takich jak bezwodnik maleinowy i nadtlenek wodoru, oraz powoduje wytworzenie pewnej ilości ścieków i gazów odlotowych. Dlatego należy podjąć odpowiednie środki ochrony środowiska i technologie oszczędzające energię, aby zmniejszyć koszty produkcji i zanieczyszczenie środowiska.
Metoda 3: utlenianie chemiczne
Podstawowe kroki są następujące:
1. Przygotowanie surowca: w pierwszej kolejności należy przygotować wymagane surowce, takie jak kwas mrówkowy, octan czy glikol etylenowy. Surowce te stanowią podstawę do syntezy kwasu glioksylowego.
2. Reakcja utleniania: surowiec poddaje się reakcji z utleniaczem w celu wytworzenia kwasu glioksalowego. Typowe utleniacze obejmują kwas azotowy, nadmanganian potasu, nadtlenek wodoru itp. Równanie chemiczne tego etapu zależy od zastosowanych surowców i utleniaczy. Na przykład, stosując kwas mrówkowy jako surowiec i kwas azotowy jako utleniacz, równanie reakcji wygląda następująco: HCOOH+2hno3 → hcoono2+2H2O. Jeżeli jako surowiec stosuje się octan, a jako utleniacz nadmanganian potasu, równanie reakcji wygląda następująco: CH3COO (-)+MnO4 (-)+H (+) → CH3COOH+Mn (IV). Jeżeli jako surowiec stosuje się glikol etylenowy, a jako utleniacz nadtlenek wodoru, równanie reakcji wygląda następująco: hoch2ch2oh+H2O2 → ohccho+2H2O.
3. Oddzielenie i oczyszczenie produktu: po zakończeniu reakcji powstały kwas glioksalowy należy oddzielić od roztworu reakcyjnego i oczyścić. Na tym etapie zwykle stosuje się ekstrakcję, destylację, krystalizację i inne metody. Za pomocą tych metod kwas glioksalowy można oddzielić od innych zanieczyszczeń w celu uzyskania produktów o wysokiej czystości.
4. Obróbka końcowa: na koniec kwas glioksalowy po oddzieleniu i oczyszczeniu poddaje się dodatkowej obróbce, takiej jak suszenie, pakowanie itp. Ten etap ma na celu zapewnienie jakości i bezpieczeństwa produktu.
Utlenianie chemiczne jest powszechną metodą syntezy kwasu glioksylowego z wysoką wydajnością i czystością. Jednakże metoda ta wymaga zużycia dużej liczby utleniaczy i surowców oraz powoduje wytworzenie pewnej ilości ścieków i gazów odlotowych. Dlatego należy podjąć odpowiednie środki ochrony środowiska i technologie oszczędzające energię, aby zmniejszyć koszty produkcji i zanieczyszczenie środowiska.
W zastosowaniach praktycznych wybór odpowiednich metod syntezy wymaga wszechstronnego rozważenia w zależności od rzeczywistych potrzeb i warunków. Różne metody syntezy mają różne zalety i wady, takie jak koszt, wydajność, ochrona środowiska i tak dalej. Dlatego też przy wyborze metod syntezy konieczne jest kompleksowe uwzględnienie różnych czynników w celu określenia najwłaściwszej metody. Ponadto konieczne jest również wzmocnienie badań technologicznych i innowacji w celu promowania zrównoważonego rozwoju przemysłu chemii organicznej i postępu społeczno-gospodarczego.