缚酸剂 (Acid Scavenger, Acid Binding Agent) 常用于中和反应体系里的质子,减少酸对反应的影响。常用的缚酸剂一般有机碱或无机碱,例如吡啶、三乙胺、DIEA、碳酸钠、碳酸钾、醋酸钠等。
图片1:可用于制备碱性离子液体的一些阳离子和阴离子
以酰胺化反应为例,合成过程中有HCl生成,其对酰胺合成有抑制作用。与此同时,HCl易与原料产生副反应,导致原料被消耗,甚至产物被分解,降低了整体收率。加入相应的缚酸剂,可以中和HCl生成盐,有利于反应的正向进行,同时避免酸对设备、对环境造成影响和破坏。
缚酸剂的引入大大提高了产率
也造成了高盐废水及后端废盐问题
缚酸剂的确为反应产率的提升起到了至关重要的作用,但同时也造成了后续的一些问题。有机碱或无机碱作为缚酸剂,都会形成大量副产物钠盐、钾盐或胺盐。一些反应缚酸后形成的无机盐与有机相不溶,形成固体粘稠物的现象。产品及废盐分离困难,需要大量有机溶剂参与固液分离,以至于产生了大量废溶剂及废盐。
吸附分离:以吸附的方式去除液相中的有机物,实现废盐副产
缚酸剂造成的工艺高盐废水中含有各类杂质及有机物,直接采取蒸发结晶的方式往往难以实现副产盐的资源化利用。同时,含有大量有机物的高盐废水直接进入蒸发设备,易造成运行成本高、设备腐蚀严重、蒸发后物料粘稠结焦等一系列运行问题。
我们采用树脂吸附工艺,针对此类工艺中的高盐废水,先分析反应机理,再匹配合适的树脂吸附材料,以实现经济、高效的杂质富集及脱色。吸附后的滤液再进入常规蒸发工艺,得到的副产盐中TOC含量大大降低。
绿色缚酸剂:选择易分离、可循环使用、废弃物少的缚酸剂
| 碱性离子液体
离子液体是全部由离子组成的液体,是一种低温熔融物质,其具有不燃且不挥发、化学稳定性好、蒸气压低、可循环利用等特点。碱性离子液体可以中和反应过程中的酸,直接生成液液体系,使得产物分离简便易行,并且不生产固体危废。
2003年,巴斯夫公司(BASF)成功开发了BASIL工艺,以离子液体做缚酸剂,中和反应中生成的HCl。反应结束后,产物与离子液体分为两相,使得产物提纯过程变得十分简单。离子液体经NaOH处理后可再生重复使用。当前离子液体的大规模生产、绿色合成还依然受到技术和工艺的制约。
图片2:用离子液体作为缚酸剂,产物分离简单
|碱性离子交换树脂
碱性阴离子交换树脂也被用来尝试在反应中充当缚酸剂的作用。树脂材料极易与反应体系分离,且易于再生,不会残留在产物中。以ADC(二甘醇双碳酰二烯丙酯)合成为例,固体碱性离子交换树脂做缚酸剂,可以避免原料因为液碱发生水解副反应,消耗原料;同时这个方法提高了产品的收率和纯度,稳定了产品质量。
离交树脂做缚酸剂相关研究和应用目前仍然较少,碱性官能团的交换容量、反应中的扩散传质等都需要更多的科学数据和产业化经验积累。
选择缚酸剂往往以产品的收率为核心,其次综合其碱性、稳定性、沸点等方面。绿色的缚酸剂应同时具备低毒性、可多次循环使用、易分离等特点,以实现从反应工艺开始的绿色生产。
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