Glioksilo rūgštisyra organinis junginys, kurio molekulinė formulė yra c2h2o3, sudarytas iš aldehido grupės (-cho) ir karboksilo grupės (-cooh). Jo struktūrinė formulė yra hoccooh, CAS 298-12-4, o jo molekulinė masė yra 74,04. Šviesiai geltonas skaidrus skystis. Tirpsta vandenyje, mažai tirpsta etanolyje, eteryje, benzene ir kt. Tai toksiška medžiaga, dirginanti ir ėsdinanti. Žiurkių LD50 per burną yra 70 mg/kg. Operatoriai turėtų atkreipti dėmesį į darbo apsaugos priemonių dėvėjimą ir, liesdami odą, nusiprausti dideliu kiekiu vandens. Iš jo galima sintetinti vaniliną, etilo vaniliną, jazmonaldehidą (kapsaiciną), p-metoksibenzaldehidą (anisaldehidą) ir kt. Šie prieskoniai plačiai naudojami maisto, kasdienių reikmenų, kosmetikos ir kitose srityse. Jis taip pat gali būti naudojamas gaminant vandens valymo agentą hidroksifosforo karboksirūgštį, kaip polimero kryžminimo medžiagą, galvanizavimo priedą ir didelio efektyvumo elementų trąšas (etilendiamino di-o-hidroksifenilo didelio natrio geležies acetato eddha FENa) ir kt. aplinkosaugos, medžiagotyros ir kitose srityse.
(Produkto nuoroda: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)
1 metodas: dichloracto rūgšties metodas
1. Dichloracto rūgšties paruošimas: metanolis ir chloras įvedami į reaktorių ir chlorinami katalizatoriumi, kad susidarytų dichloracto rūgštis. Cheminė šio žingsnio lygtis yra tokia: CH3OH+Cl2 → h2c2o2+HCl.
2. Dichloracto rūgšties ir natrio metoksido kondensavimas: dichloracto rūgštis ir natrio metoksidas sumaišomi ir kondensuojami atitinkamoje temperatūroje ir slėgyje, kad susidarytų natrio dimetoksiacetatas. Cheminė šio žingsnio lygtis yra tokia: h2c2o2+CH3ONa → h2c2o2 · ch3o2na.
3. Natrio dimetoksiacetato hidrolizė: natrio dimetoksiacetatas sumaišomas su druskos rūgštimi ir tam tikroje temperatūroje ir slėgyje hidrolizuojamas, kad susidarytų glioksilo rūgštis ir metanolis. Cheminė šio žingsnio lygtis yra tokia: h2c2o2 · ch3o2na+HCl → h2c2o2 · HCl+CH3OH.
4. Atskyrimas ir gryninimas: glioksilo rūgštis ir metanolis atskiriami ir toliau gryninami, kad būtų gauta labai gryna glioksilo rūgštis. Šiame etape paprastai naudojamas distiliavimas, kristalizavimas ir kiti metodai.
Atlikus aukščiau nurodytus veiksmus, glioksilo rūgštis gali būti susintetinta dichloracto rūgšties metodu. Pažymėtina, kad visą procesą reikia atlikti tam tikromis temperatūros ir slėgio sąlygomis, o cheminės reakcijos sąlygas reikia tiksliai kontroliuoti, kad būtų užtikrinta produktų kokybė ir išeiga. Be to, taip pat būtina atkreipti dėmesį į saugos klausimus, ypač kai vyksta chlorinimas, kondensacija, hidrolizė ir kitos reakcijos, reikia imtis atitinkamų saugos priemonių, kad būtų išvengta sprogimo, korozijos ir kitų saugos nelaimingų atsitikimų.
Glioksilo rūgšties sintezė naudojant dichloracto rūgštį yra svarbus organinės cheminės gamybos būdas, turintis plačią taikymo perspektyvą ir vertę. Siekiant užtikrinti tvarią jos plėtrą ir efektyvumą, būtina stiprinti technologijų tyrimus ir inovacijas bei imtis atitinkamų aplinkos apsaugos priemonių ir energiją taupančių technologijų, mažinančių gamybos kaštus ir aplinkos taršą.
Praktiškai sintetinį procesą galima optimizuoti ir prireikus koreguoti. Pavyzdžiui, vykstant dichloracto rūgšties kondensacijos reakcijai su natrio metoksidu, gali būti pridėtas atitinkamas kiekis katalizatoriaus, siekiant pagerinti reakcijos greitį ir selektyvumą; Hidrolizės reakcijos metu hidrolizato grynumas ir išeiga gali būti pagerinta kontroliuojant reakcijos temperatūrą ir koncentraciją. Be to, gali būti tiriamas ir plėtojamas šalutinių produktų atgavimas ir pakartotinis panaudojimas, siekiant efektyviai panaudoti išteklius ir sumažinti gamybos sąnaudas.
2 metodas: maleino anhidrido ozonavimo redukcijos metodas
Išsamūs veiksmai yra tokie:
1. Maleino rūgšties anhidrido paruošimas: pirmiausia reikia sureaguoti maleino rūgštį ir anhidridą, kad susidarytų maleino anhidridas. Cheminė šio žingsnio lygtis yra tokia: c4h2o4+C2H2O2 → 2ch2o2. Praktikoje maleino rūgštis paprastai ištirpinama atitinkamame tirpiklio kiekyje, tada lėtai pridedama anhidrido ir kontroliuojama temperatūra, kad būtų išvengta šalutinių reakcijų.
2. Ozonavimo reakcija: tada susidaręs maleino rūgšties anhidridas reaguoja su vandenilio peroksido tirpalu, kad susidarytų tarpinis ozonavimo produktas. Cheminė šio žingsnio lygtis yra tokia: ch2o2+H2O2 → ch2o2 · H2O. Ozonavimo reakcijai reikalingos tam tikros temperatūros ir slėgio sąlygos, paprastai ji vykdoma konkrečiame reaktoriuje. Reakcijos procese reikia griežtai kontroliuoti vandenilio peroksido koncentraciją ir įpylimo greitį, kad būtų užtikrintas reakcijos saugumas.
3. Redukcijos reakcija: tada kvapusis oksidas reaguoja su reduktoriumi ir susidaro glioksilo rūgštis. Cheminė šio žingsnio lygtis yra tokia: ch2o2 · H2O+NAH → CH3COOH+NaOH. Hidridas paprastai naudojamas kaip reduktorius redukcijos reakcijoje, pvz., natris, kalis ir kt. Reakcijos metu būtina kontroliuoti temperatūrą ir slėgį, kad būtų užtikrinta visa redukcijos reakcija. Tuo pačiu metu taip pat būtina atkreipti dėmesį į saugos klausimus, pavyzdžiui, užkirsti kelią vandenilio nuotėkiui.
4. Produkto atskyrimas ir gryninimas: galiausiai susidariusi glioksilo rūgštis atskiriama nuo reakcijos tirpalo ir išgryninama. Šiame etape paprastai naudojamas distiliavimas, kristalizavimas ir kiti metodai. Glioksilo rūgštis ir kitos lakiosios priemaišos gali būti atskirtos distiliuojant, o glioksilo rūgštis gali būti atskirta nuo tirpalo kristalizuojant tolesniam gryninimui. Produkto atskyrimo ir valymo procese reikia atkreipti dėmesį į temperatūros kontrolę ir veikimo stabilumą, kad būtų išvengta produkto praradimo ir gedimo.
Maleino anhidrido ozonavimo redukcijos metodas yra plačiai naudojamas būdas sintezuoti glioksilo rūgštį su dideliu išeigumu ir grynumu. Tačiau taikant šį metodą reikia sunaudoti daug žaliavų, tokių kaip maleino anhidridas ir vandenilio peroksidas, todėl susidarys tam tikras nuotekų ir išmetamųjų dujų kiekis. Todėl, siekiant sumažinti gamybos sąnaudas ir aplinkos taršą, reikia imtis atitinkamų aplinkos apsaugos priemonių ir energiją taupančių technologijų.
3 būdas: cheminė oksidacija
Pagrindiniai veiksmai yra tokie:
1. Žaliavos paruošimas: pirmiausia paruoškite reikiamas žaliavas, tokias kaip skruzdžių rūgštis, acetatas arba etilenglikolis. Šios žaliavos yra glioksilo rūgšties sintezės pagrindas.
2. Oksidacijos reakcija: žaliava reaguoja su oksidatoriumi, kad susidarytų glioksilo rūgštis. Įprasti oksidatoriai yra azoto rūgštis, kalio permanganatas, vandenilio peroksidas ir kt. Šio etapo cheminė lygtis priklauso nuo naudojamų žaliavų ir oksidantų. Pavyzdžiui, naudojant skruzdžių rūgštį kaip žaliavą ir azoto rūgštį kaip oksidantą, reakcijos lygtis yra tokia: HCOOH+2hno3 → hcoono2+2H2O. Jei kaip žaliava naudojamas acetatas, o kaip oksidatorius – kalio permanganatas, reakcijos lygtis yra tokia: CH3COO (-)+MnO4 (-)+H (+) → CH3COOH+Mn (IV). Jei etilenglikolis naudojamas kaip žaliava, o vandenilio peroksidas kaip oksidantas, reakcijos lygtis yra hoch2ch2oh+H2O2 → ohccho+2H2O.
3. Produkto atskyrimas ir gryninimas: pasibaigus reakcijai, susidariusi glioksilo rūgštis turi būti atskirta nuo reakcijos tirpalo ir išgryninta. Šiame etape paprastai naudojami ekstrahavimo, distiliavimo, kristalizacijos ir kiti metodai. Taikant šiuos metodus glioksilo rūgštis gali būti atskirta nuo kitų priemaišų, kad būtų gauti didelio grynumo produktai.
4. Po apdorojimo: galiausiai glioksilo rūgštis po atskyrimo ir gryninimo apdorojama, pvz., džiovinama, pakuojama ir tt Šiuo žingsniu siekiama užtikrinti produkto kokybę ir saugą.
Cheminis oksidavimas yra įprastas glioksilo rūgšties sintezės metodas, kurio išeiga ir grynumas yra didelis. Tačiau taikant šį metodą reikia sunaudoti daug oksidantų ir žaliavų, todėl susidarys tam tikras nuotekų ir išmetamųjų dujų kiekis. Todėl, siekiant sumažinti gamybos sąnaudas ir aplinkos taršą, reikia imtis atitinkamų aplinkos apsaugos priemonių ir energiją taupančių technologijų.
Praktikoje tinkamų sintezės metodų parinkimas turi būti visapusiškai apgalvotas, atsižvelgiant į faktinius poreikius ir sąlygas. Skirtingi sintezės metodai turi skirtingus privalumus ir trūkumus, tokius kaip kaina, efektyvumas, aplinkos apsauga ir pan. Todėl renkantis sintezės būdus, norint nustatyti tinkamiausią metodą, būtina visapusiškai atsižvelgti į įvairius veiksnius. Be to, siekiant skatinti tvarų organinės chemijos pramonės vystymąsi ir socialinę bei ekonominę pažangą, taip pat būtina stiprinti technologinius tyrimus ir inovacijas.