过氧乙酸的制备及其含量测定

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第22卷 第1期2004年2月

青海大学学报(自然科学版)JournalofQinghaiUniversity

Vol.22No.1Feb.2004

过氧乙酸的制备及其含量测定

杨惠森,卢 樱,孟庆华,张 栓,张光辉

(陕西中医学院药学系,陕西咸阳 712083)

摘要:通过改变乙酸和过氧化氢的配比,用低浓度的过氧化氢合成了过氧乙酸,其产物含量在16%~20%。含量测定实验结果,确定反应物最佳配比为1 1,反应温度为5~30 ,反应时间为4~6h,催化剂用量为3%~5%,产品30d内基本无分解。关键词:过氧乙酸;合成;含量测定

中图分类号:O623.42+4 文献标识码:C 文章编号:1006-8996(2004)01-0068-03

过氧乙酸是一种弱酸性氧化剂,分子式为C2H4O3,分子量为76 0518,结构式为CH3COOOH,溶于水和有机溶剂。过氧乙酸是过氧化氢的酰基取代衍生物,具有非常广泛的氧化用途,普遍用作纺织品、纸张、油脂、石蜡和淀粉等的漂白剂。有机合成中的氧化剂,多用于药物合成中的氮氧化[1]、硫氧化[1]、烯烃环氧化[2]及羰基氧化[3]等;还被用作杀虫剂,杀菌消毒剂,聚合促进剂等。由于过氧乙酸具有很强的氧化性,作为一种快速、高效的消毒灭菌剂广泛应用于各类场所的消毒灭菌过氧化氢反应,

[5]

[4]

。据文献

[5,6]

报道过氧乙

酸合成需较高浓度的过氧化氢(含量>30%),否则其生成量很少。通常过氧乙酸的制备方法有乙酸和

,乙醛氧化氢

[7]

,乙酸酐和过氧化氢反应

[8]

等,但都各有优缺点。我们使用冰醋酸与低

浓度的过氧化氢(!27%)进行了过氧乙酸的合成实验,并通过含量测定对其反应物的配比、反应物浓度、催化剂、稳定性等因素进行了实验研究。

1 过氧乙酸的生成机理

CH3COOH+H+ CH3

COH+H2O2 CH3

CH3COOOH+H+

OH

H值为2~3,所以转化率较低。

从反应机理可以看出,该反应为酸催化的离子反应,据文献[3]报道其反应的平衡常数较小,一般K

2 实验室合成

2.1 仪器及药品

仪器:电动搅拌器,相关玻璃仪器。

药品:30%过氧化氢(A.R),27%过氧化氢(工业品),冰醋酸(工业品),高锰酸钾(A.R),碘化钾(A.R),硫代硫酸钠(A.R),钼酸铵(A.R),硫酸锰(A.R),硫酸(A.R),可溶性淀粉。2.2 合成

试验用冰醋酸与过氧化氢(浓度!27%)的体积比分别为2 1,1 1,1 1 5,1 2,均加入反应物总体积3%~5%的浓硫酸作为催化剂,将各反应物按比例混合后,在室温下搅拌30min,静置4~6h,逐日测定过氧乙酸的浓度,选择反应物浓度最佳配比。2.3 过氧乙酸含量测定[9,10]

收稿日期:2003-09-01

#),男,,。

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第1期 杨惠森等:过氧乙酸的制备及其含量测定 69

2.3.1 含量测定 取1 00mL过氧乙酸样液,定容于100mL容量瓶中,备用。向100mL碘量瓶中加2mol/LH2SO45mL,10%MnSO43滴,取稀释好的过氧乙酸试样5 00mL,用0 01mol/LKMnO4溶液滴定至溶液出现粉红色(可计算剩余H2O2含量),随即加入10%KI溶液10mL与3%钼酸铵3滴,摇匀并用0 05mol/LNa2S2O3标准液滴定至淡黄色,加入0 5%淀粉溶液3滴(溶液呈蓝色),继续用Na2S2O3滴定至蓝色消失,记录Na2S2O3标准液的总用量。2.3.2 计算公式

过氧乙酸浓度(%)= 100%

W

其中,M,V为Na2S2O3标准溶液的浓度(mol/L)与体积(mL);W为碘量瓶中所含过氧乙酸样液体积(mL)。2.3.3 测定原理 测定过氧乙酸的含量,必须排除过氧化氢的干扰。而酸性介质中过氧化氢的还原性很弱,只有遇到强氧化剂才能将其氧化[10]。

2+

0MnO-=1 49IV4/Mn

O2/H2O2=0 68V

2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+8H2O+5O2 预先加入生成的重金属离子,可使H2O2分解加快。

2H2O2 2H2O+O2

作为过氧乙酸的酰基取代衍生物,乙酰基的引入使过氧乙酸的稳定性增大且在有机酸中它是最高氧化态,故KMnO4不与CH3COOOH作用。随后CH3COOOH与KI作用生成I2,用Na2S2O3滴定I2,指示剂为淀粉溶液,即可测定溶液中过氧乙酸的含量。

3 结果与影响因素

3.1 不同反应物配比和反应时间对过氧乙酸含量的影响 按不同反应物的配比进行反应,测定生成的过氧乙酸的含量,结果见表1。

表1 不同反应物比对生成过氧乙酸的影响(%)

反应物比例CH3COOH/H2O2

2 11 11 1 51 2

7 3810 566 266 14

8 4612 927 127 10

9 4213 548 027 96

11 2620 7210 3610 38

13 4820 7012 4612 36

12 4013 9220 70

13 8620 6812 3812

38

反应时间(h)

0 5

1

3

5

7

9

11

由表1可以看出,当反应物的配比为1 1时,生成的过氧乙酸速度较快,且含量明显高于其他比例的含量。反应时间在静置4~6h后,含量基本保持稳定,可以认为反应已达到平衡。

3.2 硫酸用量对过氧乙酸含量的影响 由图1可见,当硫酸用量在3%以下时,过氧乙酸的生成量比较低,随着H2SO4用量的增加,生成物的含量明显升高,当H2SO4的用量大于5%时,生成物的量已无明显变化,所以实验中选择H2SO4的用量为反应物总体积的3%~5%。

3.3 过氧化氢浓度对过氧乙酸含量的影响 文献报道

[5,6,11]

图1 浓硫酸用量对过氧乙酸含量的影响

,

通常过氧化氢浓度不能低于30%,(见表2)。从表2可以看出,H2O2的浓度对反应物的生成有较大的影响,因该反应的速度较快,但平衡常数较小(K=2~3),因而转化率一般较低。但本实验中选用较低浓度的H2O2(含量为27%),通过改变反应配比,使生成的过氧乙酸含量明显提高,结果见表2。

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70 青海大学学报 第22卷

表2 过氧化氢含量与生成过氧乙酸的量关系

反应物

H2O2CH3COOOH

含量(%)

35 117 6

36 017 9

38 220 3

49 024 9

52 126 3

57 228 4

70 038 3

3.4 温度对生成物含量的影响 在一定温度范围内,化学平衡基本上不受反应温度的影响。当温度在5~30 之间,反应达到平衡时,过氧乙酸的含量无明显变化,结果见表3。表3 温度对生成物浓度的影响

温度( )CH3COOOH(%)

519 87

1120 2

1520 13

2720 15

3320 1

CH3COOOH H2O2=1 1

H2O2为27%,H2SO4为反应物总体积3%。

从动力学观点看,温度对反应速度有一定影响,升高温度,反应速度可加快,但随着温度的升高,过氧乙酸的分解速度也在加快,同时H2O2的分解速度也相应加快,不利于反应向正方向进行,因此反应温度不宜过高,一般以室温为宜。

3.5 影响过氧乙酸稳定性的其它因素 过氧乙酸的化学性质非常活泼,可自然分解,不稳定,遇到热、金属离子、碱性物质和有机物可加速分解,同时不宜长时间保存,其自然分解和热分解及水溶液中分解等按下式进行:

CH3COOOH CH3COOH+1/2O2

CH3COOOH CH3%+CO2 +OH-HO

2

CH3COOOH CH3COOH+H2O2 H2O+1/2O2 3.6 存放时间对过氧乙酸含量的影响

表4 存放时间与过氧乙酸浓度的关系

时间(d)浓度(%)…… 此处隐藏：2777字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……