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糠醛是什么内容?
植物纤维原料中的戊聚糖经水解和脱水生成的产物。又称2-呋喃甲醛。分子式为:C4H3OCHO,结构式为:
简史和现况
1832年德别雷纳(J.W.D?berei-ner)报道了在蔗糖加二氧化锰和硫酸作用制备甲酸时,从混浊的馏出液中分离出黄色的油状物质。由于数量太少,未能鉴定和命名。1840年斯滕豪斯(J.Stenhouse)用玉米芯、燕麦壳取得同样的产物,并进行了化学组成的研究,确定了分子式,从而推断出用任何植物原料都可以获得糠醛及其有关产物。但其名称是由1845年福恩斯(G.Fownes)先命名为糠油,后发现其具有醛的性质,而改成糠醛。直到1922年美国桂格燕麦公司(TheQuakerOatsCo.)首先宣布糠醛的工业化生产。1988年美国年产量约6万吨,占世界第一位。主要生产国还有多米尼加、中国、苏联、法国、南非联邦等,世界年产量约30万吨。中国自1943年起生产糠醛,至1989年产量超过4万吨,是世界主要出口之一。
生产工艺
糠醛是用富含戊聚糖的植物原料生产的。常用的有玉米芯、燕麦壳、棉籽壳、甘蔗渣、稻壳等,以玉米芯为最好。它们的平均理论糠醛含量(%)为:玉米芯23.4,燕麦壳22.3,棉籽壳18.6,甘蔗渣17.4,稻壳11.4。戊聚糖转变成糠醛的反应过程分两步进行:
若上述两个反应是在同一设备中同时进行的,称直接法(或一步法);依次分别在两个设备中进行的,称为间接法(或两步法)。常用的直接法,具有设备简单、得率高、成本低、生产能力大等优点,但原料中各组分的综合利用差些,因此间接法仍在研究改进中。
反应过程中糠醛会进一步分解成甲酸和腐殖质。糠醛得率的高低取决于糠醛的生成和糠醛的分解两个反应。影响糠醛得率的因素除了原料特征以外,还有催化剂的种类和浓度、固液比、温度、蒸汽用量及蒸汽在料层中的流动状态等。各国根据原料的特征、催化剂的种类等条件,采用不同的反应设备、水解工艺和加工方法。如美国桂格燕麦公司法(包括间歇和连续两种)、法国农业呋喃法等。中国采用立式间歇式水解锅稀硫酸水解工艺。
直接法糠醛生产示意流程为:
原料和稀硫酸混合后,直接装入水解锅中蒸煮,反应温度在170℃左右。通常用过热到220℃的水蒸气加热,使原料中的戊聚糖水解成戊糖,并进一步脱水生成糠醛。在水蒸气加热和流动下,将生成的糠醛带出水解锅。接着通过二次蒸汽发生器回收热能,醛汽冷凝成原液。生成的二次蒸汽压力较低,可作为蒸馏、精制等的热源。原液中的糠醛浓度受水解工艺和操作条件而变,一般为3~6%。
原液经初馏塔加工,塔顶收集20~30%浓度(受其中低沸点物杂质含量影响而变化)糠醛汽,经冷凝、冷却分成两层:上层为稀醛层,含醛10%,含水90%;下层为浓醛层,含醛90~93%,含水7~10%。上层稀醛送回流或低沸点物塔处理,下层浓醛经脱水和精馏制成成品。
原料和工艺过程对产品质量影响较大。若粗醛中有机酸含量过高且加工达不到标准要求时,可用中和法或水洗法处理。副产物甲醇和醋酸需要时可以回收。水解蒸煮过程的残渣主要用作锅炉燃料。
理化性质
刚蒸馏所得的产品是无色透明的油状液体,与空气接触,颜色逐渐转变成黑褐色。它能与大多数普通溶剂互溶,但与饱和脂肪烃只能微量互溶。无机盐一般不溶于糠醛。
糠醛的分子量96.08,沸点(101.3千帕)161.7℃,冰点-36.5℃,折射率1511211.5261,密度1511211.1598,闪点(闭口杯)61.7℃,燃点315℃。糠醛与水形成具有最低沸点的恒沸物,常压下沸点97.9℃,含糠醛35.2%(重量)。与水部分互溶,20℃时水层和糠醛层分别含糠醛8.3%和水95.2%(重量)。
糠醛的化学性质与呋喃环和醛基有关。在无氧的条件下糠醛是热稳定的,在高温(230℃)下经历若干小时后,除颜色转深以外,其他物理性质不发生变化。
糠醛在催化剂存在下氧化成糠酸,还原成糠醇,脱羰基成呋喃,与强碱作用发生卡尼查罗反应,生成糠醇和糠酸盐。像别的醛类一样,糠醛与具有活泼亚甲基功能团的化合物(如脂肪醛、酮、腈等)缩合,也能与糠醇和酚类化合物作用生成树脂。
糠醛在稀酸中会进一步分解,结果形成黑色的聚合物,反应速率与氢离子浓度和反应温度有关。呋喃环易受大气中氧作用,生成酸性氧化物,添加碱性物质可阻止自氧化反应。糠醛的颜色随酸和聚合物含量增多而变深。
糠醛与苯胺—冰醋酸反应呈鲜红色,常用于糠醛定性显色反应。定量分析以醛基和呋喃环两种性质为基础,常用的容量法有盐酸羟胺法和溴化法。重量法是间苯三酚法。选择测定法时,应考虑杂质的影响。中国成品分析时采用盐酸羟胺法。中国工业糠醛标准技术要求如右表。
用途
糠醛主要用作生产呋喃衍生物(糠醇、四氢糠醇、硝基呋喃类药物)的原料。糠醇主要用于铸造树脂生产。铸造工业采用糠醇树脂可以提高铸件质量,降低成本。糠醇树脂还用于设备防腐等方面。糠醇树脂与糠醛丙酮树脂、糠醛(或糠醇)和苯酚甲醛反应生成的树脂一起统称为呋喃树脂。呋喃树脂具有耐酸、耐碱、耐较高温的性质,用于砂轮胶结剂,防腐涂料等。糠醛是良好的选择性溶剂,分离饱和脂肪族化合物中的不饱和化合物和色素等,用作润滑油和植物油等精制和松香脱色,树脂稀释、阻聚,以及四个碳的馏分中分离丁二烯等萃取蒸馏的溶剂
糠醛是什么
糠醛,又称2-呋喃甲醛,与糖醛是同一物质。
它最初从米糠与稀酸共热制得,所以叫做糠醛。糠醛是由戊聚糖在酸的作用下水解生成戊糖,再由戊糖脱水环化而成。生产的主要原料为玉米芯等农副产品。合成方法有多种。糠醛是呋喃环系最重要的衍生物,化学性质活泼,可以通过氧化、缩合等反应制取众多的衍生物,被广泛应用于合成塑料、医药、农药等工业。
扩展资料:
发展历程
1821年,Doebernier首先发现了糠醛。随后,人们对其物理化学性质及其合成方法进行了深入的研究;
1922年,美国QuakerOats公司首先实现了糠醛的工业化,主要应用于木松香脱色和润滑油精制方面,实现了糠醛在工业领域的应用;
20世纪40年代,糠醛广泛应用于合成橡胶、医药、农药等领域;
60年代以后,随着糠醛衍生物的开发,特别是呋喃树脂在铸造业的广泛应用,极大地促进了糠醛工业的发展。
参考资料来源:百度百科—糠醛
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