2023年己内酰胺的制备思考题及答案(5篇)

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己内酰胺的制备思考题及答案篇一

一、酚醛树脂

酚醛树脂是由苯酚和甲醛在酸、碱触媒作用下合成的。由于工艺不同可以制成液体酚醛树脂和粉状酚醛树脂两种。

1、制造酚醛树脂的原材料

（1）苯酚

苯酚又称石炭酸，纯白无色针状晶体，在空气中可氧化成浅粉色。

分子式 c6h5oh分子量 94.11比重 1.0545g/cm3熔点40.8℃沸点 182℃

苯酚能溶于热水，溶于酒精，碱等。有弱酸性，易渗入皮肤，引起过敏现象。将2%左右的苯酚肥皂水溶液用于消毒，医用名称“来苏儿”。

表1 制造酚醛树脂用的苯酚的技术条件

名称苯酚（又名石炭酸）

分子式c6h5oh

外观有特殊气味的无色结晶，在空气中显粉红色

酸碱性呈弱酸性

含量要求苯酚含量96%

（2）甲醛

甲醛为无色气体，用于制造酚醛树脂的是甲醛的水溶液。

甲醛分子式hcho分子量30.03气体比重1.067 即比空气略重液体比重（-20℃）0.815熔点-92℃沸点-21℃

甲醛溶于水和酒精，40%的水溶液医学上称 “福尔马林”，做防腐剂使用。长期存放的甲醛易聚合沉淀出白色块状物，加入8-12%的甲醇（ch3oh）可防聚合。甲醛具有强烈的刺激性气味，能刺激眼睛和呼吸道粘膜，并引起皮肤过敏现象。甲醛的技术条件见表2 表2 甲醛的技术条件

名称甲醛（水溶液）

分子式hcho

分子量30.03

溶解性能溶于水，最大浓度可达50%

使用要求甲醛含量 >34%，沉淀物<1%

（3）催化剂

① 碱性催化剂 氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铵等都可以做合成酚醛树脂的催化剂生成液体酚醛树脂。

磨料磨具行业用的液体酚醛树脂通常是用氢氧化铵作催化剂，因氢氧化铵属于弱碱性。对不耐碱地酚醛树脂影响不大。残留部分在硬化加热时大部分挥发掉了，所以用氢氧化铵作催化剂的酚醛树脂具有较高的强度，耐水性较好。氢氧化钡也是较好的催化剂；而氢氧化钠是一种强碱，残留在磨具的结合剂中对磨具有破坏作用，因此在磨具制造中很少使用氢氧化钠作催化剂的酚醛树脂。

苯酚与甲醛生成树脂的反应速度随催化剂的用量增多而加快，但是反应太快则不易控制，通常氢氧化铵的水溶液用量为苯酚的3-6%。

作为催化剂的氢氧化铵含量不小于17%，比重为0.88-0.92 g/cm3。

②酸性催化剂 生产粉状的酚醛树脂通常使用盐酸作催化剂。盐酸是氯化氢的水溶液。工业盐酸的氯化氢含量为25-40%，比重为1.12-1.20。用量以苯酚为100%计，盐酸加入量，以纯hcl计为0.1-0.3%。残留在树脂中的盐酸在硬化加热过程中几乎全部挥发掉，对树脂

性能没有明显影响。

2、液体酚醛树脂的生产工艺

（1）生产液体酚醛树脂时甲醛的加入量要比正常的需要量略多一些，甲醛量多一些树脂的生产速度快，产量高，游离酚减少。通常取苯酚与甲醛的克分子比为：6 ：7；催化剂氨水加入量为苯酚加入量的4%，（氨水中氢氧化铵含量按25%计时）。当混合物料加热到85℃左右时，可停止加热，物料以缩聚反应放出的热量自行升温到98℃左右，并开始沸腾，当反应过于激烈时应通水冷却。

（2）液体酚醛树脂的生产工艺流程，见图1

氨水

苯酚

甲醛

加热熔化

反应釜

加热缩聚

脱水

液体树脂

图1 液体酚醛树脂生产工艺流程

树脂合成后采用真空脱水，水分和挥发分脱除的比较干净，过多的水分和挥发分残留在树脂中在磨具硬化时易发泡。酚醛树脂生产设备示意图见图2。

图2 酚醛树脂生产装置示意图

1-反应釜； 2-反应釜夹套；3-进料口；4-电机、减速器；5-温度计；6-锚式搅拌器；7-出料口；8-冷凝器；9-放空阀；10-脱水缸；11-真空泵

（3）液体酚醛树脂的性质 液体酚醛树脂常温下是棕红色粘稠液体，有刺激性气味。比重1.15-1.2。能溶于乙醇、丙酮、糠醛等溶剂中。树脂中游离酚含量为10-18%。

液体酚醛树脂在100℃的温度下保持2个小时仍有流动性，属甲阶，称a型，a型的特点是能溶于酒精中。

在120℃保持2小时则失去流动性，变为乙阶、称b型。b型树脂的特点是不溶于酒精，但略有膨胀，成弹性体。在130℃以上保持2个小时则成坚硬的固体，属丙阶，称c型。c型树脂的特点是不溶于酒精，不变形；加热不溶化；加热到230℃以上则炭化。

（4）液体酚醛树脂的性质对磨具性能的影响

① 树脂粘度 液体树脂的粘度和温度和固体含量有关，固体含量高、温度低则粘度高，反之则粘度低。作为粉状酚醛树脂润湿剂使用时，低粘度的溶解能力较强，生产的磨具机械强度较高；树脂的粘度用落球法或杯流法测定。作为粉状润湿剂使用的液体酚醛树脂的粘度一般用杯流法测定，数值在40-400秒之间。

② 游离酚的影响 液体酚醛树脂中有一部分没有参加反应的苯酚，称为游离酚。游离酚在做为润湿剂的树脂中应控制在28%以下。虽然游离酚的这个数值较高，但因为苯酚可以溶解粉状树脂，使型料有较好的可塑性，有利于树脂对磨粒的粘结，可以提高磨具的强度。

③ 固体含量 将重量为w1（约5-10克）的树脂在150℃-180℃的温度下加热1小时的剩余量w2，按式（1），（2）计算出x称固含量，y为聚合损耗。

（1）（2）

x ——固体含量y ——聚合损耗w1——加热前树脂量w2——加热后树脂量

对于用粉状树脂生产磨具，作为润湿剂的液体酚醛树脂只占树脂总量的1/3左右，而且也可以和粉状树脂的数量互换，因液体量大时对磨料润湿好，对粉状树脂的溶解增强，所以虽然液体树脂的固体含量较低，但液体酚醛树脂用量增加并不降低磨具的强度和硬度。作为

润湿剂的酚醛树脂其固体含量要求大于65%，聚合损耗小于35%。

3、粉状酚醛树脂的生产工艺

（1）粉状酚醛树脂生产中苯酚与甲醛的比例与液体树脂生产中甲醛过量相反而是苯酚过量，苯酚与甲醛的克分子比为7 ：6，催化剂使用盐酸，约0.2%左右，其工艺流程与生产液体酚醛树脂大致相同。产品冷却后成淡黄色半透明固体块状，经粉碎过筛后成粉状。

（2）粉状酚醛树脂是热塑性树脂，制造磨具时需要加入硬化剂使之转变成热固性的树脂。常用的硬化剂是乌洛托品，亦称六次甲基四胺。乌洛托品由甲醛和氨制成，为白色结晶粉末，比重为1.27（25℃），溶于水和酒精。分子式（ch2）6n4。加入量为树脂的6-10%。可以在树脂粉碎时加入，也可以在使用前加入。乌洛托品加入量太少不足以使树脂硬化，加入量太大增加挥发物排出量，也会降低磨具的强度和硬度。以8%左右为宜。

（3）粉状树脂的软化点，软化点实际上反映了树脂的的聚合程度，聚合程度高则软化点高，反之亦然。软化点低的树脂粉碎时发粘，放置时易结块。混合的型料也易结块。软化点过高虽然型料比较松散。但是成型压合性差，也影响磨具强度。一般要求粉状树脂软化点在85-115℃之间，以90-105℃为宜。但是随冬夏季节气温的变化应将软化点略加调整，气温低时软化点也低些，气温高时软化点也高些。

（4）粉状酚醛树脂的游离酚含量通常在5.5%左右。

（5）粉状酚醛树脂的粒度 粉状酚醛树脂要与硬化剂混合，过粗的程度不利于相互接触，所以粉状树脂的粒度组成要求240#以细的粒度大于80%，100#筛余小于3%。

新酚树脂（xylok）

新酚树脂是由对苯二甲醇或对苯二甲醚与苯酚在催化剂作用下缩聚而成。为红褐色固体，比重1.6-1.7，软化点65℃-105℃，能溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。

（1）新酚树脂的特点 新酚树脂粘结力强，化学稳定性好，耐热性能高，硬化时收缩小，制品尺寸稳定。粘结强度比酚醛树脂提高20%以上，耐热性提高10℃-20℃。新酚树脂制品可在250℃以下长期使用，制品耐湿耐碱。

（2）新酚树脂的硬化 乌洛托品可作新酚树脂的硬化剂，加入6-10%的乌洛托品在160℃-180℃的温度下可固化成不溶不熔的固体。用乌洛托品固化的制品耐热性较好。

（3）新酚树脂的应用 新酚树脂与酚醛树脂按1 ：3混合使用不仅提高了酚醛树脂的强度，还提高了耐热性和磨削比。在生产工艺上使用热压较冷压制品强度高出约5%-30%，磨削效果也有提高。目前新酚树脂主要用于重负荷荒磨砂轮和金刚石砂轮。

己内酰胺的制备思考题及答案篇二

己内酰胺的合成路线及工艺消耗

一、己内酰胺生产工艺

早在1899年，gabriel和meas就通过加热ε－氨基己酸，首次合成了己内酰胺。但是直到1943年，公司实现了己内酰胺的工业化。当时采用的工艺技术称为拉西法，起始原料为苯酚。第二次世界大战后，公司的技术被公开，世界己内酰胺应用得到了快速的发展。荷兰dsm公司的hpo工艺对拉西法作了重大改进，自上世纪70年代以来在世界上得到了广泛的推广应用，成为己内酰胺生产最重要的工艺技术。此外，德国巴斯夫公司（basf）的一氧化氮还原工艺、日本东丽公司的光亚硝化法工艺、美国allied singal公司的异丙苯/苯酚工艺、意大利snia公司的甲苯法工艺、波兰polimex/polservice公司的capropol工艺也各有特色，在己内酰胺工业生产中得到应用。

传统拉西法：公司开发，其关键工艺是环己酮与硫酸羟胺发生肟化反应，生成环己酮肟，环己酮肟在发烟硫酸作用下经贝克曼重排反应生成己内酰胺。硫酸羟胺是用硫酸中和亚**，生成脱酯硫酸盐，再发生水解反应产生的。该工艺在羟胺合成、肟化反应、重排反应三道工序都使用硫酸，氨中和后产生大量的副产物硫酸铵，而硫酸铵的经济价值较低。对传统拉西法的改进，主要着眼于降低硫酸铵的副产量。

allied异丙苯/苯酚工艺：该工艺主要特点是用异丙苯法生产的苯酚为原料。苯酚加氢生成环己酮，环己酮与硫酸羟胺经肟化反应生成环己酮肟，环己酮肟在发烟硫酸作用下经贝克曼重排反应生成己内酰胺。硫酸羟胺是用硫磺、氨、二氧化碳和水经多步工艺生产的，硫酸铵副产量仍然较高。

巴斯夫一氧化氮还原工艺：该工艺的硫酸羟胺是控制氨氧化生成一氧化氮，再在硫酸中用氢气还原而生成的，硫酸铵副产量比传统拉西法少得多。

capropol工艺：该工艺在环己烷氧化制环己酮环节有一定特点，使用了钯催化剂，降低了氢氧化钠的消耗量和废碱液的生成。环己酮与硫酸羟胺经肟化反应生成环己酮肟，环己酮肟在发烟硫酸作用下经贝克曼重排反应生成己内酰胺。硫酸羟胺是用一氧化氮还原工艺生产的。

dsm-hpo工艺：该工艺的羟胺合成和环己酮肟化两个阶段都是在循环使用的磷酸缓冲液中完成的，不产生硫酸铵。首先用磷酸缓冲液吸收氨氧化产生的二氧化氮气体，生成硝酸；然后用氢气还原磷酸缓冲液中的硝酸根离子，生成羟胺；富含羟胺的磷酸缓冲液再与环己酮逆流接触，经肟化反应生成环己酮肟。该工艺的优势在于仅在环己酮肟重排反应阶段使用硫酸，因而大大降低了硫酸铵副产量。不足之处是设备复杂，分离精制环节多，工艺控制难度大，催化剂较为昂贵。

目前世界上90%以上的己内酰胺都是通过上述几种基于拉西法的工艺生产的。它们的共同特点是都经过环己酮和环己酮肟这两个中间产物，由环己酮与羟胺反应生成环己酮肟，环己酮肟再在发烟硫酸作用下经贝克曼重排生成己内酰胺。环己酮主要是环己烷经空气氧化反应生产，小部分来源于苯酚加氢。

东丽光亚硝化工艺：在水银灯照射下，环己烷与亚硝酰氯和氯化氢生成氯化氢肟，再重排生成己内酰胺。尽管有人认为这项工艺生产己内酰胺的成本最低，但迄今只有日本东丽公司采用该工艺建有两套共170万吨/年的生产装置，且多年来没有扩产的报道。

snia甲苯法工艺：该工艺用甲苯氧化生成苯甲酸，苯甲酸加氢生成环己烷羧酸，环己烷羧酸经中和、脱羧及重排生成己内酰胺。该工艺硫酸铵副产量很高，而且原子经济性不佳，有较大的局限性，在意大利的装置已经停产，仅有我国石家庄化纤有限公司的一套原设计为50万吨/年的装置尚在营运。

二、新工艺的开发应用

到目前为止，己内酰胺生产所采用的工艺都是以芳香族化合物或其衍生物为原料的。近10几年来，国外一些大公司积极研究以非芳香族化合物为原料的工艺路线。dsm、杜邦（dupont）及壳牌（shell）合作推出了一项以丁二烯和一氧化碳为原料生产己内酰胺的工艺，巴斯夫公司也申请了类似的专利。巴斯夫公司和杜邦公司合作开发的丁二烯/甲烷工艺，在德国建成了1千吨/年的丁二烯/甲烷工艺的工业实验装置。该工艺用丁二烯、甲烷和氨经多步工艺生产己二腈和己二胺，己二腈单端氰基加氢生产氨基己腈，氨基己腈通过水解和环化生成己内酰胺。后来rhodia公司也开发了一项类似工艺，并声称有所改进。巴斯夫公司和杜邦公司曾计划于1995年在我国海南省以丁二烯/甲烷工艺建设一套联产15万吨/年己内酰胺、15万吨/年己二胺的大型装置，但该计划一再被推迟，迄今没有实施。而台湾cpdc公司仍然购买dsm的hpo技术，在2000年建成投产一套12万吨/年的己内酰胺装置。相形之下，说明以丁二烯为原料的新工艺对传统工艺并没有明显的竞争优势。

在拉西法技术基础发展的己内酰胺生产工艺，在过去30年来一直比较稳定，现在也面临着重大的突破。环己酮氨肟化工艺、环己酮肟气相重排工艺、环己烷氧化新工艺开始进入工业应用

环己酮氨肟化工艺：该工艺将环己酮、氨、过氧化氢置于同一反应器中，一步合成环己酮肟。与其它工艺相比，具有流程短、环境友好、反应条件温和、设备投资低的优势。该工艺自上世纪60年代就得到关注，意大利enichem公司和中国石化都已完成了该工艺的中间试验，并拥有相关专利，其技术可靠性和经济可行性都已达到工业应用水平。

环己酮肟气相重排工艺：该工艺是在固体酸催化剂作用下，环己酮肟在气相重排成己内酰胺，由于不使用硫酸和氨，也就不产生副产物硫酸铵，可以大幅度降低生产成本。国外多家公司对这项工艺的进行了研究，石油化工科学研究院和中国石化巴陵分公司也在积极开展研究，重点是提高催化剂的转化率、选择性和寿命。日本住友公司采取流化床反应器，环己酮肟/甲醇/氮气在高温下通过分子筛，转化率为99.3%，己内酰胺的产率为95.3%，研究成果已经达到工业应用水平。

环己烷氧化新工艺：大连化学物理研究所与中国石化巴陵分公司利用自行开发的复合金属氧化物催化剂，研究环己烷非均相催化氧化新工艺生产环己酮，反应温度降低15℃至25℃，环己烷单程转化率提高1倍多，醇酮选择性提高10多个百分点，可显著提高设备效率和生产安全性，大幅度降低物耗、能耗和废液处理量，与目前的环己酮生产工艺相比，竞争优势十分明显。湖南大学和中国石化巴陵分公司使用仿生催化剂也取得了类似的研究成果。这项新技术的研究目前已经完成了中间试验。

日本住友公司采用意大利enichem公司开发的环己酮氨肟化工艺和自行开发的环己酮肟气相重排工艺，于2002年开工建设一套6.5万吨/年的己内酰胺新装置，2003年2月完成施工，2003年4月投产。

中国石化股份有限公司组织石油化工科学研究院和巴陵分公司等科研、生产、设计单位联合开发的己内酰胺成套新工艺，已经取得了重大突破，并具有自主知识产权。通过环己烷氧化新工艺、环己酮氨肟化工艺、环己酮肟气相重排工艺、己内酰胺精制新工艺的整合，可以较大幅度地降低己内酰胺成本。现已着手对巴陵分公司己内酰胺生产装置分段实施改造，其中环己酮氨肟化制环己酮肟的改造将于2003年完成。这套工艺如果能够顺利实现工业化，大幅度降低生产成本，将给己内酰胺以及下游产品带来活力。

目前主要工艺是环己酮与硫酸羟胺发生肟化反应，生成环己酮肟，环己酮肟在发烟硫酸作用下经贝克曼重排反应生成己内酰胺。

dsm-hpo工艺：该工艺的羟胺合成和环己酮肟化两个阶段都是在循环使用的磷酸缓冲液中完成的，不产生硫酸铵。首先用磷酸缓冲液吸收氨氧化产生的二氧化氮气体，生成硝酸；然后用氢气还原磷酸缓冲液中的硝酸根离子，生成羟胺；富含羟胺的磷酸缓冲液再与环己酮逆流接触，经肟化反应生成环己酮肟。该工艺的优势在于仅在环己酮肟重排反应阶段使用硫酸，因而大大降低了硫酸铵副产量。不足之处是设备复杂，分离精制环节多，工艺控制难度大，催化剂较为昂贵。

主要工艺流程：环己酮肟化；环己酮肟液相贝克曼重排；精制3个工艺单元。

二、国内己内酰胺总产能在50万吨左右，浙江恒逸的20万吨/年装置正在建设中。

三、欧洲、美国和日本是传统的己内酰胺生产区域，主要生产厂家有巴斯夫、帝斯曼、霍尼韦尔、日本宇部工业、日本东丽、韩国己内酰胺公司、朗盛化工、住友化学等。国内只有浙江巨化、巴陵石化、石家庄炼化、南京帝斯曼东方化工有限公司。

四、菏泽市东巨化工股份有限公司10万吨/年己内酰胺工程

五、山东方明化工有限公司16万t/a己内酰胺项目

拟建项目己内酰胺生产采用环己酮—羟胺肟化法中的hpo法。hpo法工艺技术先进，原辅材料消耗低，副产硫酸铵少，生产装置安全可靠、易于操作，在国内外被广泛应用。

六、（1）dsm公司和杜邦公司的altam工艺。dsm公司和杜邦公司联合开发出基于c4的altam工艺，新工艺采用丁二烯和一氧化碳（co）为原料，不会联产硫酸铵，与常规技术相比，可节约费用约30%。首先是丁二烯与一氧化碳和水或醇反应得到3-戊烯酸/甲酯，3-戊烯酸/甲酯异构化生成4-戊烯酸/甲酯，3-戊烯酸/甲酯和4-戊烯酸/甲酯的羰基合成反应，生成5-甲酰基戊酸/甲酯，5-甲酰基戊酸/甲酯还原胺化成6-氨基己酸/甲酯，6-氨基己酸/甲酯环化生成已内酰胺，当6-氨基己酸/甲酯的转化率为97%-98%时，已内酰胺的选择性为97%-99%。对于altam新工艺来说，要提高转化率和目的产物的选择性，关键在于催化剂的筛选和制备及反应条件的选择。

（2）己二腈工艺。该工艺由巴斯夫与杜邦公司合作开发成功。丁二烯与氢氰酸反应合成己二腈，已二腈部分加氢生成6-氨基己腈和已二胺的混合物，6-氨基己腈与水反应生成己内酰胺。考虑到重组分的循环，已内酰胺的总收率约为93%。该工艺的关键在于己二腈选择性部分加氢，开发成功高性能催化剂，使中间产物和最终产物的转化率和选择性达到高水平。该工艺的主要优点是采用了价格较为低廉的丁二烯，流程较短，物耗能耗较低，不副产硫酸铵，缺点是hcn酸和腈类毒性较大。

（3）住友化学公司生产工艺。日本住友化学公司结合意大利埃尼化学公司许可的氨化工艺，开发出生产己内酰胺的新技术。该新工艺是将一种专用的高硅沸石催化剂fs-1代替硫酸使过氧化氢同氨进行氨氧化直接生产环己酮肟的技术与环己酮肟气相法贝克曼重排反应技术结合起来。新工艺采用流化床反应器，使用甲醇为辅助反应剂，环已酮肟/甲醇/氮气在350℃、0.10mpa下通过分子筛，环已酮肟转化率为99.3%，环己酮肟和甲醇的空速分别为5.04g/g催化剂.h和8.76g/g催化剂.h，己内酰胺产率为95.3%，唯一的副产物是水，甲醇可以回收和循环使用。住友化学公司己在日本爱媛建成一套6.7万吨/年己内酰胺生产装置。该工艺由于不需要羟胺装置，从而降低了投资费用，但过氧化氢费用昂贵，使得必须大规模生产才能显示出其规模经济性和价格优势。

（4）大阪关西大学生产工艺。日本大阪关西（kansai）大学应用化学系研究人员与daicel（迪塞尔）化学工业公司合作，开发了一种基于专有的n-羟基邻苯二甲酰亚胺（nhpi）氧化催化剂来合成己内酰胺的新工艺。该新工艺以乙酸乙酯为溶剂,nhpi为催化剂，在60℃,氧气压力为0.1mpa的条件下进行操作，环己酮和环己醇组成的混合物（即ka油）被氧化生成1,1-二羟基二环己基过氧化物（po）。利用po制备己内酰胺可以有二种不同的方案：一种是po与氨反应生成过氧化二环己胺（pdha），转化率为20%，选择性为90%（基于ka油），pdha再被libr或碱催化转化成已内酰胺。在另一替代路线中，po在60℃下借助氧化硒催化剂进行反应，先被转化成ε-内酯，基于ka油时转化率为11%，选择性为87%。ε-内酯再与氨反应转化为己内酰胺。尽管该工艺路线目前仍正处于开发阶段，但由于其副产物的硫酸铵量少，故被认为是一种具有发展前景的工艺技术。目前的研究开发重点在于提高产品的转化率。

七、

己内酰胺的制备思考题及答案篇三

诺氟沙星的合成工艺路线改进

学生姓名 梁蕾蕾 班 级 化药903班 专业名称 化学制药技术 系部名称 制药工程系

指导教师 张静

提交日期 2011/12/20 答辩日期 2011/12/26

河北化工医药职业技术学院

2011年12月

诺氟沙星的合成工艺路线改进

目录

摘要...........................................................4 1 前言.........................................................4 1.1喹诺酮类药物..................................................4 1.1.1喹诺酮简介...............................................5 1.1.2抗菌作用机制..............................................5 1.1.3喹诺酮类的共性............................................5 1.1.4作用......................................................6 1.2诺氟沙星概述..................................................6 1.2.1背景介绍..................................................6 1.2.2物理性质..................................................6 1.2.3药理毒理..................................................6 1.3发展状况......................................................7 2 制备工艺的优化...............................................8 2.1 环合反应的优化...............................................8 2.2 乙基化反应的优化............................................10 2.3 哌嗪化反应的优化............................................11 3 反应中溶剂的优化............................................12 4 反应过程中杂质的检测与定量..................................13 2

诺氟沙星的合成工艺路线改进 其他诺氟沙星合成工艺........................................14 5.1以 a-(2,4-二氯-5-氟苯甲酰)乙酸乙酯为起始原料.................14 5.2 以 3-乙氧基-2-(2,4-二氯-5-氟苯甲酰基)丙烯酸乙酯为起始原料...15 6 总结........................................................17 参考文献......................................................18 致谢..........................................................20

诺氟沙星的合成工艺路线改进

摘要

诺氟沙星是第3 代喹诺酮类优秀的抗菌药物之一，在医疗领域有着重要的意义。本文主要对诺氟沙星的合成工艺做了相应的总结，对其中一些典型的合成路线进行了优劣势的分析，并提供了相应的优化方案。

诺氟沙星合成工艺路线大致有两大类型：

一、经分子内亲桉取代或deckmann环余方法先合成喹诺酮环后引入哌嗪基；

二、先引入哌嗪基，再逐步形成喹诺酮环。

目前，国内外较多地采用第一类型合成路线：即以3-氯-4-氟苯胺为起始原料，经与emme(乙氧基亚甲基丙二酸二乙酯)缩合、经烷基化剂乙基化得中间体1-乙基-6-氟-7-氯-1，4-二氢-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯，水解后哌嗪化得诺氟沙星。

本文以 3-氯-4-氟苯胺为起始原料, 经与乙氧基亚甲基丙二酸二乙酯(emme)缩合、gould-jacobs环化、乙基化、硼酸酯络合及与无水哌嗪缩合等五步反应合成了诺氟沙星,总收率为 66.3%。

关键字：诺氟沙星，合成，工艺改进 前言

1.1喹诺酮类药物

诺氟沙星的合成工艺路线改进

1.1.1喹诺酮简介

80年代合成的4-氟喹诺酮类如环丙沙星、氧氟沙星等由于具有广谱、口服有效、副作用较少、耐药性还未大量产生等优点，发展迅速，临床广为使用，代表了特别重要的治疗进展。随着喹诺酮类药物的广泛应用，细菌对这类药物的耐药性也迅速产生与传播。

1.1.2抗菌作用机制

喹诺酮类药物作用的靶酶为细菌的dna回旋酶（gyrase）及拓扑异构酶ⅳ。对大多数革兰阴性细菌，dna回旋酶是喹诺酮类药物的主要靶酶，而对于大多数革兰阳性细菌，喹诺酮类药物主要抑制细菌的拓扑异构酶ⅳ，拓扑异构酶ⅳ为解链酶，可在dna复制时将缠绕的子代染色体释放。

1.1.3喹诺酮类的共性

1.抗菌谱广 尤其对需氧的革兰阴性杆菌包括铜绿假单胞菌在内有强大的杀菌作用，对金葡菌及产酶金葡菌也有良好抗菌作用。某些品种对结核杆菌、支原体、衣原体及厌氧菌也有作用。

2.口服吸收良好，体内分布广。血浆蛋白结合率低，血浆半衰期相对较长。部分以原形经肾排泄，尿药浓度高，部分经由肝脏代谢。

3.不良反应少，耐受良好。常见恶心、呕吐、食欲减退、皮疹、头痛、眩晕。偶有抽搐等精神症状，停药可消退。所有氟喹诺酮类由于在未成年动物可引起关节病，在儿童中引起关节痛及肿胀，故不应用于青春期前儿童或妊娠妇女。

4.适用于敏感病原菌（如金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、肠道革兰阴性杆菌、弯曲菌属和淋病奈氏菌等）所知泌尿感染、前列腺感染、淋病、呼吸道感染、胃肠道感染及骨、关节、软组织感染。

能作用于细菌的脱氧核糖核酸(dna)而对细菌染色体造成不可逆损害的一类药物。因该类药物结构和作用机制不同，故与抗生素之间无交叉耐药性。主要作用于阴性菌，阳性菌除金黄色葡萄球菌外，对其他菌株作用较弱。常用品种有吡哌酸、氟哌酸、氟嗪酸及环丙氟哌酸等。不良反应有：①胃肠反应有恶心和其他不适。②中枢反应可致精神症状，还可诱发癫痫。③可影响软骨发育，故孕妇及未成年儿童慎用。④有时有皮疹等过敏反应。⑤长期大量使用可致肝损害。

诺氟沙星的合成工艺路线改进

1.1.4作用

吡哌酸（ppa）对多种阴性菌有较好的抑制作用，对绿脓杆菌及金黄色葡萄球菌要较高浓度才有抑制作用。成人口服，疗程一般为10日。注意事项参见喹诺酮类药物。

氟哌酸（诺氟沙星）作用强于吡哌酸，对革兰氏阴性菌包括绿脓杆菌、大肠杆菌、奇异变形杆菌、肺炎克雷伯氏杆菌等均有较强作用，抑菌浓度低于其他抗菌药物，对金黄色葡萄球菌的作用强于庆大霉素，用于治疗各科多种感染。治疗慢性泌尿系感染时，开始可按常量服2周，以后减量可持续数月。注意事项参见喹诺酮类，一般反应程度较轻。

1.2诺氟沙星概述

1.2.1背景介绍

诺氟沙星(norfloxacin)是第3 代喹诺酮类抗菌药物，具有抗菌作用强、抗菌谱广、生物利用度高、组织渗透性好、与其他抗菌素无交叉耐药性、副作用小及口服吸收快等特点，对大肠杆菌、肺炎杆菌、产气杆菌、阴沟杆菌、变形杆菌、沙门氏菌属、志贺氏菌属、枸橼酸杆菌属及沙雷氏菌属等遥植树菌科细菌具有强大的抗菌作用。临床用于敏感菌所致泌尿系统、肠道、呼吸系统、外科、妇科、五官科及皮肤科等感染性疾病。

1.2.2物理性质

诺氟沙星(norfloxacin，氟哌酸)，化学名1-乙基-6-氟-4-氧代-1，4-二氢-7-(1-哌嗪基)-3-喹啉羧酸(1-ethyl-6-fluoro-1，4-dihrdro-4-oxo-7-(1-piperazinyl)-3-quinolinecarboxylic acid)。诺氟沙星为类白色至淡黄色结晶性粉末，无臭，味微苦，可吸湿，见光颜色渐深。易溶于醋酸及氢氧化钠溶液中。熔点218~224℃。

1.2.3药理毒理

诺氟沙星为喹诺酮类抗菌药，具有广谱抗菌作用，尤其对需氧革兰阴性杆菌的抗菌活性高，对下列细菌在体外具良好抗菌作用：肠杆菌科的大部分细菌，包括枸橼酸杆菌属、阴沟肠杆菌、产气肠杆菌等肠杆 6

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菌属、大肠埃希菌、克雷伯菌属、变形菌属、沙门菌属、志贺菌属、弧菌属、耶尔森菌等。诺氟沙星对体外多种耐药菌亦具抗菌活性。对青霉素耐药的淋病奈瑟菌、流感嗜血杆菌和卡他莫拉菌亦有良好抗菌作用。诺氟沙星为杀菌剂，通过作用于细菌dna螺旋酶的a亚单位，抑制dna的合成和复制而导致细菌死亡。

1.3发展状况

诺氟沙星是日本杏林公司1978年合成的广谱、高教、低毒的喹诺酮类抗感染药物。1984年在日本首次上市，我国于1985年由太原制药厂投产应市。尔后，全国投产厂家众多，但大多因工艺技术水平低，存在单耗高、收率低、质量差等问题。

诺氟沙星的合成工艺路线大致有两大类型：

一、经分子内亲桉取代或deckmann环余方法先合成喹诺酮环后引入哌嗪基；

二、先引入哌嗪基，再逐步形成喹诺酮环。

目前，国内外较多地采用第一类型合成路线： 即以3-氯-4-氟苯胺为起始原料，经与emme(乙氧基亚甲基丙二酸二乙酯)缩合、经烷基化剂乙基化得中间体1-乙基-6-氟-7-氯-1，4-二氢-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯，水解后哌嗪化得诺氟沙星。

现行工艺经过大量的研究工作，己日趋成熟。但在哌嗪化过程中，难以避免地产生6-氟与7-氯的竞争取代。氟被取代的副产物可达25%，给产物的分离纯化带来很大困难。运用1-乙基-6-氟-7-氯-1，4-二氢-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯与硼化物形成螫台物的方法，（即利用4位羰基氧原子的p电子向硼原子的空轨道转移的特性，提高诱导效应，激活7-氯，纯化6-氟），可选择性地提高哌嗪化收率。

类型一的三种合成路线：

方法一：以3-氯4-氟苯胺为原料，与乙氧亚甲基丙二酸二乙酯反应，经环合、n-乙基化、水解，再与哌嗪缩合而得。

优缺点：方法(1)原料价廉易得，操作简单，是各厂家经常使用的方法，但缺点是收率偏低，仅为52% 左右。

方法二：以2-氟-5-硝基苯胺为原料，经重氮化、氯化，与哌嚷反应得3-哌嗪基-4-氟硝基苯，经还 7

诺氟沙星的合成工艺路线改进

原、环合、n-乙基化、水解而得。

优缺点：原料来源困难，操作较烦琐，收率也较低。

方法三：将水解产物(1-乙基-6-氟-7-氯-1，4二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸)与醋酸、硼酸制成硼螯合物，再与哌嗪缩合，最后经水解而得。

优缺点：原料仍可使用3-氯-4-氟苯胺，且前三步与最后一步完全用方法一的成熟工艺，只在第三步水解反应产物(1-乙基-6-氟-7-氯-1，4二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸)生成后再与乙酐、醋酸形成一个硼螯合物。实践证明，这一步的反应很充分，平均收率达98.38 %，并且与哌嗪的缩合更容易进行，从而使总收率可达到62 %以上。制备工艺的优化

2.1 环合反应的优化

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张为革等将羟基亚甲基丙二酸二乙酯替代乙氧基亚甲基丙二酸二乙酯与氟氯苯胺反应也制得中间体3-氯-4-氟苯胺基甲叉基丙二酸二乙酯，其反应机理见图1。

[1]

图1 环合反应优化

采用该合成方法的优点是反应温度低，反应时间短，原料易得，操作简便；但副反应较多，收率仍不够理想，为51.17%。此外，中间体 3 进一步环合成 4 过程中环合定位的不唯一性，在7-cl 的对位或邻位均可，分别产生目标中间体4(环合物)和副产物4a(反环物)，且两者分离困难，使收率降低。见图2。

图2 环合反应主产物跟副产物

有文献表明，中间体3在高沸点惰性溶剂中进行gould-jacobs反应，所得到的4 与 4a的相对含量主要取决于溶剂及其用量。不同的溶剂，即使用量相同，二者比例也不同。对于同一种溶剂，其用量不同，4与4a的比例不同，且随着溶剂用量增加，4a相对含量降低。在实际生产中，溶剂用量过大显然是不合理的，采用在反应温度下滴加中间体3 的办法可以达到相对增加溶剂用量、降低副产物含量的目的。

[2] 9

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2.2 乙基化反应的优化

由于中间体4 存在酮式与烯醇式，故进行乙基化反应时，可产生n-乙基化物和o-乙基化物(5a)。一般讲，烯醇式不稳定而酮式稳定，但反应受许多因素影响，如溶剂、试剂亲核性的强弱、反应温度等。见图3。

图3 乙基化反应产物

一般而言，碱性条件有利于烯醇式生成，而酸性条件有利于酮式生成，基于此原理有相关报道表明，如果使用比常规应用的无水k2co3碱性弱的无水na2 co3作为乙基化的脱酸剂，将会使5a的生成含量比例大为减少，并且当乙基化溶剂采用二甲亚砜、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮，na2co3为脱羧剂，溴乙烷为烷化剂时，可基本免于5a的生成，其中选用dmso和二甲基乙酰胺时效果最好，5a 分别仅占总生成收率的1.57%和 0.82%。此外原料药中的主要杂质 6-氟-1，4-二氢-7-氧代-(1-哌嗪基)喹啉，下称脱羧物，亦源于乙基化反应的副产物(4a，4b)。见图4。

[4]

[3]

图4 原料药中的主要杂质来源

除上图显示的反应过程外，乙基化反应不完全而留下的少量4水解后生成的4b，经哌嗪化也生成1a。生产上为使乙基化反应进行得更完全，采取了分批加乙基化试剂、于较低温度保温后升温等反应措施，它们可在某种程度上减少4b 的生成，但对控制4a的生成显然是不利的。再则在加料过程中应缓慢加入，其原因是乙基化试剂如溴乙烷沸点较低，易挥发，将其分批慢慢加入反应体系中，反应不至太激烈，且温度易控制；另一方面，缓慢分批加入乙基化试剂，反应液中的乙基化试剂浓度低，反应选择性增加，更有利于生成 n-乙基物，进而提高收率。因此，如何选择更合适的工艺条件，将副产物的生成量降到最低程度，[5] 10

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仍值得探索。

2.3 哌嗪化反应的优化

此歩反应属 sn1反应，所以提高溶剂的极性有利于取代反应的发生。但由于亲核取代时 7-氯和6-氟相竞争，在一般条件下可生成 25% 左右的 6-氟被哌嗪取代的副产物。基于芳环上基团对亲核试剂的敏感性是f> cl，郭惠元等将7-位氯改为氟，即用1-乙基-6，7-二氟-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸与无水哌嗪反应，该歩收率为82.3%。其合成工艺及各歩收率见图5。[6]

图5 将 7-位氯改为氟后合成工艺

而目前生产上多采用酯与硼化物制成螯合物，再哌嗪化，因4-羧基氧原子的p 电子向硼原子空轨道上转移，使它的负电效应增大，从而大大活化7-位氯原子，提高了取代反应的化学区域专一性。其反应原理见图6。

图6 螯合物优化合成工艺

总之，在中间体 1-乙基-6-氟-7-氯-1，4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸酯生成后制成硼螯合物，设备均不需作任何改造，即可用于生产，而收率却得到很大的提高(10% 左右)；硼螯合物虽然增加了硼酸和乙酐的消耗，但成本相对较小，而同时却使生成的中间体更易于粉碎，节省了一定的人力、物力，更适合于 11

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大生产；而对于硼鳌合物新工艺，有2 个问题值得注意:(1)鳌合物的制备: 国内有采用 hbf4 2 o 复合物或硼酸/酸酐与 5 反应，hbf4 2o 虽然反应条件较为温和，但毒性大、腐蚀性强、生产上存在设备严重腐蚀及劳动保护问题。硼酸/酸酐原料价廉易得，反应收率高，但反应剧烈，控制不当有冲料危险；(2)哌嗪化溶剂的选择：不少厂家采用专利所报道的，但 dmso 回收困难(bp189.0 ℃)，气味恶臭，价值昂贵。

而最近几年中，针对此合成路线中需大量使用的醋酐的问题，亦有相应的改进工艺。胡国强等把化合物2 通过水解得到相应的化合物5，然后在催化剂聚乙二醇的作用下直接与哌嗪反应，可以高收率地得到目标化合物 1。反应过程见图7。

[7]

图 7 聚乙二醇催化合成反应工艺 反应中溶剂的优化

在经典的诺氟沙星生产工艺中，第1 步的环合过程采用黏度较大的二苯醚作溶剂，反应需在300℃以 12

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上高温下进行，且后处理工艺繁琐。汪敦佳等研究在高温环化时选用了价廉、黏度小的高沸点柴油作为溶剂，并且溶剂可以反复套用，最终可以使前2 步反应收率高达95%以上。而在哌嗪化过程中，纪耿豪

[9]

[8]用醇类溶剂替代原来的 dm-so，在一定程度上解决了生产上关于此歩反应气味恶臭、收率较低等问题。在后处理过程中，李灵芝[10]又将水用醇水混合物替代，使哌嗪的回收更加方便。此外汪敦佳等采用循环套用回收溶剂和无水哌嗪，节省大量反应原料及溶剂，进一步降低了诺氟沙星的生产成本，增强其市场竞争能力。

此外，硼螯合物的后处理过程中，用异丙醇与水的混合物代替水，其好处在于用异丙醇代替了部分水，减少了水的用量，只需浓缩去除少量的水，经冷却至 10℃以下即可回收哌嗪，节省了能源，同时减少了浓缩水过程中哌嗪的损失及管路的堵塞。利用异丙醇与水不相混溶，经分层后可直接用于下一批的后处理。回收所得六水哌嗪，利用其与异戊醇有共沸点的特点，经蒸馏除水后可用于下一批的反应，从而使成本降低；回收套用溶剂 dmso 和无水哌嗪，在保证哌嗪化缩合反应收率基本不变的情况下，其结果为: dmso 比不套用时减少了38.5% 的溶剂用量；无水哌嗪比不套用时减少了41.1%。反应过程中杂质的检测与定量

关于经典制备诺氟沙星(n or)工艺

[11]

中，反应的副产物主要有cat、eca、mac，其结构式见图8。

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图8 nor/cat/eca/mac的结构式

nageswara rr 等[12]探索用 hplc 检测制备工艺中诺氟沙星的纯度，其具体的实验条件是: 40 ℃条件下以反相c18 柱为载体，0.01m 磷酸二氢钾和乙腈(60：40，v/ v，ph 3.0)作为流动相，流速1.0ml/分钟，260nm 处进行紫外检测[13]

。各物质的分离效果见图9。

图9 hplc分离结果 其他诺氟沙星合成工艺

5.1以 a-(2,4-二氯-5-氟苯甲酰)乙酸乙酯为起始原料

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文献[14]记载，以a-(2,4-二氯-氟苯甲酰)乙酸乙酯作为起始原料，与原甲酸三乙酯缩合得到乙氧基取代的丙烯酸乙酯衍生物，不经分离纯化，直接与乙胺水溶液在冰盐浴冷却下反应，生成乙胺基取代的丙烯酸乙酯，两步收率73%，接着在碱作用下，与dmf73%~5%。然后，再经水解、哌嗪化得诺氟沙星

[16]

[ 15]

中于 100-130℃加热，环合得到中间体5，收率

。见图12。

图 12 a-(2,4-二氯-5-氟苯甲酰)乙酸乙酯为起始原料合成工艺

[17]

5.2 以 3-乙氧基-2-(2,4-二氯-5-氟苯甲酰基)丙烯酸乙酯为起始原料

该方法的反应路线见图13。将自制的3-乙氧基-2-(2,4-二氯-5-氟苯甲酰基)丙烯酸乙酯(13.3g,0.04mol)溶于50ml无水乙醇中，冰盐浴冷却至-5-0℃，搅拌下滴加乙胺水溶液(33% ,7.0g)，在0℃下搅拌反应2 小时，得到固体，用乙醇充分洗涤后，将该固体(6.9g,0.02mol)，k2co3(2.5g)和 dmf(50ml)加入100ml反应瓶中，120℃下反应 2小时，冷置至室温，过滤，用乙酸乙酯和水分洗涤，得白色固体。取该固体(3.1g,0.01mol)和浓盐酸(8ml)、醋酸(35ml)混合，于90℃反应4 小时，静置，析出白色结晶。将此晶体(2.8g,0.01mol)和无水哌嗪(4.3g,0.05mol)溶解于异戊醇(35ml)中，于110-115℃下，反应 6小时，反应液冷却后析出固体，过滤，重结晶处理得产物诺氟沙星(2.1g)。熔点: 225-227℃（文

献

值

227-228

℃)

[18]

。15

诺氟沙星的合成工艺路线改进

图3-乙氧基-2-(2,4-二氯-5-氟苯甲酰基)丙烯酸乙酯为起始原料合成工艺

(最终产物的 r1 = et , r2 = h 时为诺氟沙星)

诺氟沙星的合成工艺路线改进 总结

最近几年中，针对此合成路线中需大量使用的醋酐的问题，亦有相应的改进工艺。诺氟沙星是第3 代喹诺酮类优秀的抗菌药物之一，在医疗领域有着重要的意义。本文主要对诺氟沙星的合成工艺做了相应的总结，对其中一些典型的合成路线进行了优劣势的分析，并提供了相应的优化方案。

现行工艺经过大量的研究工作，己日趋成熟。但在哌嗪化过程中，难以避免地产生6-氟与7-氯的竞争取代。氟被取代的副产物可达25%，给产物的分离纯化带来很大困难。运用1-乙基-6-氟-7-氯-1，4-二氢-4-氧-喹啉-3-羧酸乙酯与硼化物形成螫台物的方法，（即利用4位羰基氧原子的p电子向硼原子的空轨道转移的特性，提高诱导效应，激活7-氯，纯化6-氟），可选择性地提高哌嗪化收率。

关于诺氟沙星的合成工艺如今已日益完善，反应收率、反应条件及环境保护等方面都得到较好的改进，但是仍有一些问题有待解决，如乙基化反应最优条件的确定等。因此，对于诺氟沙星合成工艺的优化仍需得到人们的关注。

诺氟沙星的合成工艺路线改进

参考文献

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诺氟沙星的合成工艺路线改进

[17] 郭惠元．3一氯一4一氟苯胺亚甲丙二酸二乙酯在惰性高沸点溶剂中的环化反应．中国医药工业杂志[j]，1991；22(12)：546一547 [18]陈振华，黄扬彬．诺氟沙星生产工艺浅析．广东药学，2002；12(2)：31—32

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致谢

当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，在经历了找工作的焦灼、写论文的煎熬之后，感觉好像一切都尘埃落定，想起了那句伤感的歌词：“time to say goodbye.”即将给自己的学生时代和校园生活划上一个分号，之所以说它是分号，是因为我对无忧无虑的学生生活还有无比的怀念，对单纯美好的校园生活还有无比的向往。这只是我生命中的一个路口，并不是终点，我始终相信青春不会散场，坚信有一天会重返校园，以学生或老师的身份去延续这种快乐和幸福。

大学三年学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢他们对我大学三年学习的默默支持；感谢我的母校河北化工医药职业技术学院给了我在大学三年深造的机会，让我能继续学习和提高；感谢张老师和同学们三年来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的三年充满了感动。这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助，其中我的论文指导老师张静老师对我的关心和支持尤为重要。每次遇到难题，我最先做的就是向张老师寻求帮助，而张老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。张老师平日里工作繁多，但我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。这几个月以来，张老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀，在此谨向张老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时，本篇毕业论文的写作也得到了同学的热情帮助。感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢！

在毕业前最后的时光，仍旧要感谢我生命中出现的那些十分重要的师姐师兄、师弟师妹们，以及我结识的朋友们。他们不仅在学术上给予我指点，同时也是我生活中一起同行的人，在交往的过程中我们建立信任、彼此鼓励、互相支持与帮助。

当然，还要感谢我深爱的父母亲一直以来对我无怨无悔的付出、支持、关爱、尊重和信任，在我学习、生活、感情、工作上遇到困难时，是您们帮我抵御风霜，谢谢您们。

己内酰胺的制备思考题及答案篇四

聚甲醛生产工艺

摘要：本文简要介绍了聚甲醛的性能、应用领域、生产工艺方法以及国内聚甲醛的发展状况。

关键词：聚甲醛；应用；生产工艺

聚甲醛（pom），又名聚缩醛，学名聚氧化亚甲基树脂。pom使用易得的甲醇为原料，采用甲缩醛法合成工艺，具有产品质量好、工艺简单、消耗低等特点。

聚甲醛树脂（pom）是一种综合性能优良、原料来源丰富，成型加工方便，可代替有色金属用作结构和耐磨材料的工程塑料。自从实现工业化生产来，世界聚甲醛消费量逐年递增,加工技术也在不断发展。

1聚甲醛的性能及用途

1.1特性

聚甲醛是分子主链中含有—ch2o—链节的热塑性树脂，是一种高密度、高结晶性的无支链线性聚合物，具有良好的物理机械性能、耐化学品性，使用温度范围较广，可在－40～100℃长期使用。聚甲醛的分子链结构规整性高，分子链由碳氢键组成，聚甲醛的碳氢键比碳碳键短，具有优异的刚性和机械强度。是工程塑料中机械性能最接近金属材料的品种之一，具有密度高，结晶度较高、刚性大、自润滑性能好、耐疲劳、耐摩擦、耐有机溶剂、成型加工简单等突出优点。聚甲醛还具有吸水性小，尺寸稳定，有光泽，由于尼龙在该方面的性质；具有抗拉强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，即使在低温下，聚甲醛仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性，可在低温环境内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油、耐过氧化物性能。

1.2应用

聚甲醛由于其优越的综合性能，广泛应用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件、精密仪器和建材等领域。其消费结构大约是电子电器行业占45%，汽车制造业为31%，机械工业为10%，其他行业为14%。在电子电器领域，常用于制造电扳手外壳、录像带cd盒、打印机、传真机、电风扇的零件、加热板、洗衣机滑轮等；在汽车领域，常用来制造把手、摇把、曲轴、门窗玻璃升降器、仪表板等零部件；在机械领域，常用于制造各种滑动、转动机械零件，如齿轮、杠杆、滑轮、轴承、链条等；医疗器械

方面，可用于制造心脏起搏器、人工心脏瓣膜、顶椎、假肢等；日用品方面，可用于制造打火机、拉链、扣环、滑雪板、冲浪板、雪橇等；管道及农用喷淋系统领域，可用于制造阀门、喷头、水龙头、水泵壳、接头等；建筑方面，常用于制造窗框、洗簌盆、水箱、水表壳体等。

2生产工艺

工业上生产聚甲醛有气态甲醛法和三聚甲醛法两种方法，国内目前一般采用三聚甲醛方法为主。三聚甲醛法于20世纪50年代由美国杜邦公司研制开发，以三聚甲醛为主或加入少量共聚单体如二氧三环聚合而成，即目前有均聚和共聚两种制法，所得的产品也分别称为均聚甲醛和共聚甲醛。

2.1均聚甲醛

均聚甲醛是杜邦公司1959年发明，由甲醛溶液与异辛醇反应，经过脱水、热裂解得到精制甲醛，然后在催化剂作用下进行液相聚合，聚合后用醋酐酯化封端。均聚甲醛的结晶度高，分子量分布较窄。其产品相对密度约为1.4，熔点为170-185℃，特点是有优异的刚性，拉伸强度高，单位质量的拉伸强度高于锌和黄铜，接近钢材，而且耐磨性能好、耐疲劳强度和蠕变性均好，摩擦系数小，但是热稳定性差、不耐酸碱。目前均聚甲醛约占聚甲醛总产量的20%。

2.2共聚甲醛

共聚甲醛生产工艺以赫斯特·塞拉尼斯公司的技术为代表，其它拥有该工艺技术的公司还有巴斯夫公司、三菱瓦斯化学公司等。宇部兴产公司于1984年开发了在聚合过程中不用溶剂的气相法共聚甲醛工艺，具有独特的技术特点。

赫斯特·塞拉尼斯公司的工艺过程大致如下：将50%的甲醛溶液浓缩至65%，在硫酸存在下合成三聚甲醛溶液，经溶剂萃取和精制（赫斯特·塞拉尼斯公司的溶剂为苯，巴斯夫公司和三菱瓦斯所用溶剂为二氯乙烷）得到聚合级三聚甲醛；然后以聚合级三聚甲醛为聚合单体，以环氧乙烷（或二氧五环）为共聚单体（巴斯夫公司用三氧七环），用双螺杆反应器进行本体连续共聚合，共聚合按其工艺控制可分为高温带压聚合与分段深度聚合，所得共聚物经粉碎，在经连续稳定化和间歇稳定化过程，除掉其中的热不稳定成分，干燥后混合添加剂进行处理造粒，均化后制出颗粒状共聚甲醛产品。

宇部兴产公司的气相法共聚甲醛技术主要由甲醛合成、单体制备、共聚合、稳定化、溶剂回收、成品等几个部分组成。与赫斯特·塞拉尼斯公司的聚合工艺相比，在共聚合以后，两家技术基本相同。所不同的是在共聚合及共聚合以前。宇部兴产公司的工艺路

线大致为：原料甲醇采用空气氧化法值得50%的甲醛，50%甲醛和低相对分子质量聚乙二醇反应，经脱水、热分解，最后经精制的共聚合所要求的精制甲醛气。精制甲醛气与共聚单体三氧八环气态混合后进入双螺杆反应器进行共聚反应，从聚合反应器排出的高温循环聚甲醛粉体经冷却返回聚合反应器进行循环，以控制聚合反应温度，然后用螺旋输送机将聚甲醛粉料定量地送往稳定化装置进行稳定化处理，再经干燥后送成品装置，经后处理得聚甲醛产品。该技术对材质要求不高，设备数相对少，属节能型工艺，且流程简单，容易操作，腐蚀性小，维修方便，原料和产品单耗与赫斯特·塞拉尼斯工艺差别不大。

3国内的生产现状

我国于1962年开始研制聚甲醛，中科院北京化学所、成都工学院、吉林化工研究院等单位较早从事均聚甲醛的研究。但经数十年的发展，技术水平没有重大突破，与外国公司差距较大。国内市场需求主要依赖进口，消费需求仍以较高的速度增长。

参考文献：

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己内酰胺的制备思考题及答案篇五

机械加工工艺路线

机械加工工艺规程的制定，大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线，然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的，应进行综合分析。

工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。

拟定工艺路线的一般原则

1、先加工基准面

零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”。

2、划分加工阶段

加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。

3、先孔后面

[1] 对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。

4、主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨等），应放在工艺路线最后阶段进行，以免光整加工的表面，由于工序间的转运和安装而受到损伤。

上述为工序安排的一般情况。有些具体情况可按下列原则处理。

(1)、为了保证加工精度，粗、精加工最好分开进行。因为粗加工时，切削量大，工件所受切削力、夹紧力大，发热量多，以及加工表面有较显著的加工硬化现象，工件内部存在着较大的内应力，如果粗、粗加工连续进行，则精加工后的零件精度会因为应力的重新分布而很快丧失。对于某些加工精度要求高的零件。在粗加工之后和精加工之前，还应安排低温退火或时效处理工序来消除内应力。

(2)、合理地选用设备。粗加工主要是切掉大部分加工余量，并不要求有较高的加工精度，所以粗加工应在功率较大、精度不太高的机床上进行，精加工工序则要求用较高精度的机床加工。粗、精加工分别在不同的机床上加工，既能充分发挥设备能力，又能延长精密机床的使用寿命。

(3)、在机械加工工艺路线中，常安排有热处理工序。热处理工序位置的安排如下：为改善金属的切削加工性能，如退火、正火、调质等，一般安排在机械加工前进行。为消除内应力，如时效处理、调质处理等，一般安排在粗加工之后，精加工之前进行。为了提高零件的机械性能，如渗碳、淬火、回火等，一般安排在机械加工之后进行。如热处理后有较大的变形，还须安排最终加工工序。