วิธีสังเคราะห์กรดไกลออกซิลิก

กรดไกลออกซิลิกเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีสูตรโมเลกุลเป็น c2h2o3 ซึ่งประกอบด้วยหมู่อัลดีไฮด์ (-cho) และหมู่คาร์บอกซิล (-cooh) สูตรโครงสร้างของมันคือ hoccooh, CAS 298-12-4 และน้ำหนักโมเลกุลคือ 74.04 ของเหลวใสสีเหลืองอ่อน ละลายได้ในน้ำ ละลายได้เล็กน้อยในเอทานอล อีเทอร์ เบนซีน ฯลฯ เป็นสารพิษที่มีการระคายเคืองและกัดกร่อน LD50 ทางปากของหนูคือ 70 มก./กก. ผู้ประกอบการควรใส่ใจกับการสวมใส่สิ่งของคุ้มครองแรงงาน และล้างด้วยน้ำปริมาณมากเมื่อสัมผัสผิวหนัง สามารถใช้ในการสังเคราะห์วานิลลิน, เอทิลวานิลลิน, jasmonaldehyde (แคปไซซิน), p-methoxybenzaldehyde (anisaldehyde) ฯลฯ เครื่องเทศเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหารสิ่งจำเป็นในชีวิตประจำวันเครื่องสำอางและสาขาอื่น ๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการผลิตสารกรองน้ำกรดไฮดรอกซีฟอสฟอรัสคาร์บอกซิลิกเป็นสารเชื่อมขวางโพลีเมอร์สารเติมแต่งด้วยไฟฟ้าและปุ๋ยองค์ประกอบที่มีประสิทธิภาพสูง (เอทิลีนไดเอมีนไดโอไฮดรอกซีฟีนิลโซเดียมเฟอร์ริกอะซิเตทขนาดใหญ่ eddha FENa) ฯลฯ การใช้งานเหล่านี้เกี่ยวข้องกับ การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม วัสดุศาสตร์ และสาขาอื่นๆ

(ลิงค์สินค้า: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)

วิธีที่ 1: วิธีกรดไดคลอโรอะซิติก
1. การเตรียมกรดไดคลอโรอะซิติก: นำเมทานอลและคลอรีนเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์และคลอรีนภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อผลิตกรดไดคลอโรอะซิติก สมการทางเคมีของขั้นตอนนี้คือ: CH3OH+Cl2 → h2c2o2+HCl
2. การควบแน่นของกรดไดคลอโรอะซิติกและโซเดียมเมทอกไซด์: กรดไดคลอโรอะซิติกและโซเดียมเมทอกไซด์ผสมและควบแน่นภายใต้อุณหภูมิและความดันที่เหมาะสมเพื่อผลิตโซเดียมไดเมทอกซีอะซิเตต สมการทางเคมีสำหรับขั้นตอนนี้คือ: h2c2o2+CH3ONa → h2c2o2 · ch3o2na
3. การไฮโดรไลซิสของโซเดียมไดเมทอกซีอะซิเตต: โซเดียมไดเมทอกซีอะซิเตตผสมกับกรดไฮโดรคลอริกและไฮโดรไลซ์ที่อุณหภูมิและความดันที่แน่นอนเพื่อผลิตกรดไกลออกซิลิกและเมทานอล สมการทางเคมีของขั้นตอนนี้คือ: h2c2o2 · ch3o2na+HCl → h2c2o2 · HCl+CH3OH
4. การแยกและการทำให้บริสุทธิ์: กรดไกลออกซิลิกและเมทานอลจะถูกแยกและทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมเพื่อให้ได้กรดไกลออกซิลิกที่มีความบริสุทธิ์สูง ขั้นตอนนี้มักใช้การกลั่น การตกผลึก และวิธีการอื่นๆ
จากขั้นตอนข้างต้น กรดไกลออกซิลิกสามารถสังเคราะห์ได้โดยวิธีกรดไดคลอโรอะซิติก ควรสังเกตว่ากระบวนการทั้งหมดจะต้องดำเนินการภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันเฉพาะ และเงื่อนไขของปฏิกิริยาเคมีจำเป็นต้องได้รับการควบคุมอย่างถูกต้องเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องใส่ใจกับประเด็นด้านความปลอดภัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการทำคลอรีน การควบแน่น การไฮโดรไลซิส และปฏิกิริยาอื่นๆ ควรใช้มาตรการด้านความปลอดภัยที่สอดคล้องกันเพื่อป้องกันการระเบิด การกัดกร่อน และอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยอื่นๆ
การสังเคราะห์กรดไกลออกซิลิกโดยกรดไดคลอโรอะซิติกเป็นวิธีการผลิตเคมีอินทรีย์ที่สำคัญ ซึ่งมีโอกาสและมูลค่าการใช้งานที่กว้างขวาง เพื่อให้มั่นใจถึงการพัฒนาที่ยั่งยืนและประสิทธิภาพ จำเป็นต้องเสริมสร้างการวิจัยเทคโนโลยีและนวัตกรรม และใช้มาตรการปกป้องสิ่งแวดล้อมและเทคโนโลยีประหยัดพลังงานที่สอดคล้องกันเพื่อลดต้นทุนการผลิตและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม
ในทางปฏิบัติ กระบวนการสังเคราะห์สามารถปรับให้เหมาะสมและปรับเปลี่ยนได้ตามต้องการ ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาการควบแน่นของกรดไดคลอโรอะซิติกกับโซเดียมเมทออกไซด์ สามารถเติมตัวเร่งปฏิกิริยาในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อปรับปรุงอัตราการเกิดปฏิกิริยาและการเลือกสรร ในปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส สามารถปรับปรุงความบริสุทธิ์และผลผลิตของไฮโดรไลเสตได้โดยการควบคุมอุณหภูมิและความเข้มข้นของปฏิกิริยา นอกจากนี้ ยังสามารถวิจัยและพัฒนาการนำผลพลอยได้กลับมาใช้ใหม่และการนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อให้ตระหนักถึงการใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิผลและลดต้นทุนการผลิต

วิธีที่ 2: วิธีการลดโอโซนมาลิกแอนไฮไดรด์
ขั้นตอนโดยละเอียดมีดังนี้:
1. การเตรียมมาลิกแอนไฮไดรด์: ประการแรก กรดมาลิกและแอนไฮไดรด์ควรทำปฏิกิริยาเพื่อผลิตแอนไฮไดรด์มาลิก สมการทางเคมีของขั้นตอนนี้คือ: c4h2o4+C2H2O2 → 2ch2o2 ในทางปฏิบัติ กรดมาลิกมักจะละลายในปริมาณตัวทำละลายที่เหมาะสม จากนั้นจึงเติมแอนไฮไดรด์อย่างช้าๆ และควบคุมอุณหภูมิเพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาข้างเคียง
2. ปฏิกิริยาโอโซน: จากนั้นมาอิกแอนไฮไดรด์ที่เกิดขึ้นจะถูกทำปฏิกิริยากับสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อสร้างโอโซนของผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง สมการทางเคมีของขั้นตอนนี้คือ: ch2o2+H2O2 → ch2o2 · H2O ปฏิกิริยาโอโซนต้องใช้อุณหภูมิและสภาวะความดันที่แน่นอน และโดยปกติจะดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์เฉพาะ ในกระบวนการทำปฏิกิริยา ความเข้มข้นและความเร็วการเพิ่มของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จำเป็นต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อความปลอดภัยของปฏิกิริยา
3. ปฏิกิริยารีดักชัน: จากนั้นออกไซด์ที่มีกลิ่นจะทำปฏิกิริยากับตัวรีดิวซ์เพื่อสร้างกรดไกลออกซิลิก สมการทางเคมีของขั้นตอนนี้คือ: ch2o2 · H2O+NAH → CH3COOH+NaOH ไฮไดรด์มักใช้เป็นตัวรีดิวซ์ในปฏิกิริยารีดักชัน เช่น โซเดียม โพแทสเซียม เป็นต้น ในระหว่างกระบวนการทำปฏิกิริยา จำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิและความดันเพื่อให้แน่ใจว่าปฏิกิริยารีดักชันสมบูรณ์ ขณะเดียวกันก็ต้องใส่ใจประเด็นด้านความปลอดภัยด้วย เช่น การป้องกันการรั่วไหลของไฮโดรเจน
4. การแยกผลิตภัณฑ์และการทำให้บริสุทธิ์: ในที่สุดกรดไกลออกซิลิกที่สร้างขึ้นจะถูกแยกออกจากสารละลายปฏิกิริยาและทำให้บริสุทธิ์ ขั้นตอนนี้มักใช้การกลั่น การตกผลึก และวิธีการอื่นๆ กรดไกลออกซิลิกและสารเจือปนที่ระเหยง่ายอื่นๆ สามารถแยกออกได้โดยการกลั่น ในขณะที่กรดไกลออกซีลิกสามารถแยกออกจากสารละลายได้โดยการตกผลึกเพื่อทำให้บริสุทธิ์ต่อไป ในกระบวนการแยกผลิตภัณฑ์และการทำให้บริสุทธิ์ ควรให้ความสำคัญกับการควบคุมอุณหภูมิและความเสถียรของการทำงานเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียและการเสื่อมสภาพของผลิตภัณฑ์
วิธีการลดโอโซนของมาลิกแอนไฮไดรด์เป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไปในการสังเคราะห์กรดไกลออกซิลิกที่ให้ผลผลิตและความบริสุทธิ์สูง อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้จำเป็นต้องใช้วัตถุดิบจำนวนมาก เช่น มาลิกแอนไฮไดรด์และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และจะทำให้เกิดน้ำเสียและก๊าซเสียจำนวนหนึ่ง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีมาตรการปกป้องสิ่งแวดล้อมและเทคโนโลยีประหยัดพลังงานที่เกี่ยวข้องเพื่อลดต้นทุนการผลิตและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม

วิธีที่ 3: ออกซิเดชันทางเคมี
ขั้นตอนพื้นฐานมีดังนี้:
1. การเตรียมวัตถุดิบ: ขั้นแรก ให้เตรียมวัตถุดิบที่จำเป็น เช่น กรดฟอร์มิก อะซิเตต หรือเอทิลีนไกลคอล วัตถุดิบเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับการสังเคราะห์กรดไกลออกซิลิก
2. ปฏิกิริยาออกซิเดชัน: วัตถุดิบจะถูกทำปฏิกิริยากับสารออกซิแดนท์เพื่อสร้างกรดไกลออกซิลิก สารออกซิแดนท์ทั่วไป ได้แก่ กรดไนตริก โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ฯลฯ สมการทางเคมีสำหรับขั้นตอนนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและสารออกซิแดนท์ที่ใช้ ตัวอย่างเช่น การใช้กรดฟอร์มิกเป็นวัตถุดิบและกรดไนตริกเป็นสารออกซิแดนท์ สมการของปฏิกิริยาคือ: HCOOH+2hno3 → hcoono2+2H2O หากใช้อะซิเตตเป็นวัตถุดิบและมีโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเป็นสารออกซิแดนท์ สมการของปฏิกิริยาจะเป็น: CH3COO (-)+MnO4 (-)+H (+) → CH3COOH+Mn (IV) หากใช้เอทิลีนไกลคอลเป็นวัตถุดิบและใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นสารออกซิแดนท์ สมการของปฏิกิริยาจะเป็น hoch2ch2oh+H2O2 → ohccho+2H2O
3. การแยกผลิตภัณฑ์และการทำให้บริสุทธิ์: หลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้น กรดไกลออกซิลิกที่สร้างขึ้นจะต้องถูกแยกออกจากสารละลายของปฏิกิริยาและทำให้บริสุทธิ์ ขั้นตอนนี้มักใช้การสกัด การกลั่น การตกผลึก และวิธีการอื่นๆ ด้วยวิธีการเหล่านี้ กรดไกลออกซิลิกสามารถแยกออกจากสิ่งเจือปนอื่นๆ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง
4. การบำบัดภายหลัง: ในที่สุด กรดไกลออกซิลิกหลังจากการแยกและการทำให้บริสุทธิ์จะได้รับการบำบัดภายหลัง เช่น การอบแห้ง การบรรจุหีบห่อ ฯลฯ ขั้นตอนนี้คือเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์
ออกซิเดชันทางเคมีเป็นวิธีการทั่วไปในการสังเคราะห์กรดไกลออกซิลิกที่ให้ผลผลิตและความบริสุทธิ์สูง อย่างไรก็ตาม วิธีนี้จำเป็นต้องใช้สารออกซิแดนท์และวัตถุดิบจำนวนมาก และจะทำให้เกิดน้ำเสียและก๊าซเสียจำนวนหนึ่ง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีมาตรการปกป้องสิ่งแวดล้อมและเทคโนโลยีประหยัดพลังงานที่เกี่ยวข้องเพื่อลดต้นทุนการผลิตและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม

ในการใช้งานจริง การเลือกวิธีการสังเคราะห์ที่เหมาะสมจะต้องได้รับการพิจารณาอย่างครอบคลุมตามความต้องการและเงื่อนไขที่แท้จริง วิธีการสังเคราะห์ที่แตกต่างกันมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกัน เช่น ต้นทุน ประสิทธิภาพ การปกป้องสิ่งแวดล้อม และอื่นๆ ดังนั้นในการเลือกวิธีการสังเคราะห์จึงจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างครอบคลุมเพื่อกำหนดวิธีการที่เหมาะสมที่สุด นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องเสริมสร้างการวิจัยทางเทคโนโลยีและนวัตกรรมเพื่อส่งเสริมการพัฒนาที่ยั่งยืนของอุตสาหกรรมเคมีอินทรีย์และความก้าวหน้าทางเศรษฐกิจและสังคม