基于均勻設(shè)計(jì)的高溫堿煮提純粗品苯繞蒽酮

蘇航+馬岳岐+朱文樸

摘 要：苯繞蒽酮是一種染料中間體，廣泛應(yīng)用于還原染料和醫(yī)藥行業(yè)，在蒽醌類還原染料的生產(chǎn)中有著重要的地位。文章采用均勻設(shè)計(jì)的方法，運(yùn)用高溫堿煮對(duì)苯繞蒽酮進(jìn)行純化，對(duì)粗品均有良好提純作用。試驗(yàn)結(jié)果表明最佳工藝條件：1600毫升水、12.4克氫氧化鈉和10分鐘反應(yīng)時(shí)間，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實(shí)際含量為93.5%。

關(guān)鍵字：苯繞蒽酮；均勻設(shè)計(jì)；高溫堿煮；純化

1 引言

苯繞蒽酮是一種生產(chǎn)還原艷綠FFB、還原橄欖綠B、還原黑BBN等蒽醌類還原染料的重要中間體，廣泛應(yīng)用于還原染料和醫(yī)藥行業(yè)求。其衍生物還可用于合成潛在的膜熒光探針。在市場(chǎng)上需求量高，同時(shí)也具備著商業(yè)價(jià)值，所以對(duì)于其產(chǎn)品純度也有著一定的要求[1]。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 試劑

氯苯（分析純，成都金山化學(xué)試劑有限責(zé)任公司），苯繞蒽酮（重慶華彩化工有限責(zé)任公司），氫氧化鈉（分析純，成都金山化學(xué)試劑有限責(zé)任公司），水（色譜純），甲醇（色譜純），流動(dòng)相（甲醇：水），苯繞蒽酮標(biāo)樣（質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到98%）。

2.2 儀器

高壓釜（大連通產(chǎn)高壓釜容器制造有限公司，容積2L），熔點(diǎn)測(cè)定儀（X-4A顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司），高效液相色譜儀（上海伍豐LC-100），色譜柱（150×4.6mmODS2柱），過濾器膜孔徑（0.45μm），微量進(jìn)樣器（25μl），工作站（LC-WS100 液相色譜工作站）。

2.3 液相色譜操作條件

檢測(cè)器波長(zhǎng)254nm，進(jìn)樣體積10μl，流動(dòng)相流速0.8ml/min，柱溫恒定，流動(dòng)相為甲醇：水=82：18，試樣用乙腈溶解，反相色譜測(cè)定，外標(biāo)法計(jì)算[1]。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

2.4.1 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)（粗苯繞蒽酮160g）

根據(jù)均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)法，固定反應(yīng)溫度，以水的體積、堿的用量和反應(yīng)時(shí)間為試驗(yàn)因素，每個(gè)因素安排5個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)。水的體積：800-1000-1200-1400-1600ml；堿的用量：5-6-7-8-9g；反應(yīng)溫度：170-175℃；反應(yīng)時(shí)間：10-20-30-40-50min。

試驗(yàn)采用3因素5水平U5（53）類型均勻設(shè)計(jì)，得如下5個(gè)處理組合：

表1 均勻設(shè)計(jì)表

2.4.2 試驗(yàn)過程

在四口燒瓶中加入硫酸，攪拌下加入蒽醌，在80-90℃下攪拌30分鐘、取樣測(cè)溶解終點(diǎn)。蒽醌全溶后，用20分鐘左右時(shí)間加入水，使溫度均勻上升至100-110℃，取樣測(cè)總酸度71-74%為合格。當(dāng)溫度穩(wěn)定后，用2h時(shí)間均勻加入甘油-鐵粉懸浮液，溫度控制在135℃左右，加完后保持45分鐘，取樣測(cè)終點(diǎn)，終點(diǎn)到后降溫到90℃以下。均勻滴加水，取樣測(cè)酸度28-32%為合格，攪拌3小時(shí)，過濾。再用90℃的熱水將濾餅洗到中性。

在2升高壓釜中加入粗苯酮、水和氫氧化鈉，蓋緊釜蓋，升溫至170-175℃，并保持規(guī)定時(shí)間，保溫結(jié)束后，降溫到80℃左右，打開釜蓋，倒出物料，過濾，再用80℃的熱水將濾餅洗到中性，烘干。

3 結(jié)果與討論

3.1 液相色譜測(cè)定后均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理（見表2）

通過表2可以看出粗品苯繞蒽酮在高溫堿煮后含量由78.59%可提高到93%以上，說明高溫堿煮對(duì)苯繞蒽酮的提純有較好的效果。

3.2 回歸分析

上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)DPS專業(yè)軟件采用偏最小二乘回歸法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸建模分析，運(yùn)算的輸出結(jié)果如下：

y=0.6793741-0.000128X1+0.04787X2+0.001185X3-0.001274X2*X2+0.000036X3*X3-0.000009X1*X2-0.000001X1*X3-0.000218X2*X3

潛變量個(gè)數(shù)：1個(gè)（含量）；誤差平方和：0.1561；決定系數(shù)：0.961；Press統(tǒng)計(jì)量：1.0514。從決定系數(shù)可以看出，提取1個(gè)組份（潛變量）時(shí)，其回歸模型的擬合程度較好。

回歸系數(shù)：X1：-0.0688；X2：0.0171；X3：-0.1189。從回歸系數(shù)的絕對(duì)值的大小可以判斷因素對(duì)指標(biāo)影響的主次。因數(shù)的回歸系數(shù)的絕對(duì)值越大表示因素對(duì)指標(biāo)的影響越大，反之影響越小。則因素的主次關(guān)系為：X3>X1>X2，即表示反應(yīng)時(shí)間因素影響最大，水體積因素次之，堿用量的因素影響最小。

最優(yōu)指標(biāo)時(shí)各個(gè)因素組合：目標(biāo)函素：94.06%；X1：1600；X2：12.4；X3：10。

通過對(duì)偏最小乘二回歸模型分析，可以確定提高苯繞蒽酮純度的最佳工藝條件為水的用量為1600毫升、氫氧化鈉12.4克和反應(yīng)時(shí)間為10分鐘時(shí)。在該工藝條件下，模型預(yù)測(cè)的苯繞蒽酮含量為94.06%。通過驗(yàn)證試驗(yàn)，實(shí)際苯繞蒽酮含量為93.50%，兩者相對(duì)誤差為0.6%，說明數(shù)學(xué)回歸模型是可靠的。

4 結(jié)束語

經(jīng)高溫堿煮后含量在78.59%的粗品苯繞蒽酮可提高到93%以上，說明高溫堿煮對(duì)苯繞蒽酮的提純有較好的效果。

通過均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、偏最小二乘回歸分析方法研究?jī)?yōu)化提純苯繞蒽酮的工藝，樣品在高溫堿煮后，含量均有提高。試驗(yàn)結(jié)果表明最佳工藝條件：水的用量為1600毫升、氫氧化鈉12.4克和反應(yīng)時(shí)間為10分鐘時(shí)，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實(shí)際含量為93.5%。

參考文獻(xiàn)

[1]張滿中.苯繞蒽酮液相色譜分析[J].安徽化工，2009，35（4）：72-73.

作者簡(jiǎn)介：蘇航（1992-），男，四川瀘州人，本科生。

摘 要：苯繞蒽酮是一種染料中間體，廣泛應(yīng)用于還原染料和醫(yī)藥行業(yè)，在蒽醌類還原染料的生產(chǎn)中有著重要的地位。文章采用均勻設(shè)計(jì)的方法，運(yùn)用高溫堿煮對(duì)苯繞蒽酮進(jìn)行純化，對(duì)粗品均有良好提純作用。試驗(yàn)結(jié)果表明最佳工藝條件：1600毫升水、12.4克氫氧化鈉和10分鐘反應(yīng)時(shí)間，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實(shí)際含量為93.5%。

關(guān)鍵字：苯繞蒽酮；均勻設(shè)計(jì)；高溫堿煮；純化

1 引言

苯繞蒽酮是一種生產(chǎn)還原艷綠FFB、還原橄欖綠B、還原黑BBN等蒽醌類還原染料的重要中間體，廣泛應(yīng)用于還原染料和醫(yī)藥行業(yè)求。其衍生物還可用于合成潛在的膜熒光探針。在市場(chǎng)上需求量高，同時(shí)也具備著商業(yè)價(jià)值，所以對(duì)于其產(chǎn)品純度也有著一定的要求[1]。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 試劑

氯苯（分析純，成都金山化學(xué)試劑有限責(zé)任公司），苯繞蒽酮（重慶華彩化工有限責(zé)任公司），氫氧化鈉（分析純，成都金山化學(xué)試劑有限責(zé)任公司），水（色譜純），甲醇（色譜純），流動(dòng)相（甲醇：水），苯繞蒽酮標(biāo)樣（質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到98%）。

2.2 儀器

高壓釜（大連通產(chǎn)高壓釜容器制造有限公司，容積2L），熔點(diǎn)測(cè)定儀（X-4A顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司），高效液相色譜儀（上海伍豐LC-100），色譜柱（150×4.6mmODS2柱），過濾器膜孔徑（0.45μm），微量進(jìn)樣器（25μl），工作站（LC-WS100 液相色譜工作站）。

2.3 液相色譜操作條件

檢測(cè)器波長(zhǎng)254nm，進(jìn)樣體積10μl，流動(dòng)相流速0.8ml/min，柱溫恒定，流動(dòng)相為甲醇：水=82：18，試樣用乙腈溶解，反相色譜測(cè)定，外標(biāo)法計(jì)算[1]。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

2.4.1 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)（粗苯繞蒽酮160g）

根據(jù)均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)法，固定反應(yīng)溫度，以水的體積、堿的用量和反應(yīng)時(shí)間為試驗(yàn)因素，每個(gè)因素安排5個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)。水的體積：800-1000-1200-1400-1600ml；堿的用量：5-6-7-8-9g；反應(yīng)溫度：170-175℃；反應(yīng)時(shí)間：10-20-30-40-50min。

試驗(yàn)采用3因素5水平U5（53）類型均勻設(shè)計(jì)，得如下5個(gè)處理組合：

表1 均勻設(shè)計(jì)表

2.4.2 試驗(yàn)過程

在四口燒瓶中加入硫酸，攪拌下加入蒽醌，在80-90℃下攪拌30分鐘、取樣測(cè)溶解終點(diǎn)。蒽醌全溶后，用20分鐘左右時(shí)間加入水，使溫度均勻上升至100-110℃，取樣測(cè)總酸度71-74%為合格。當(dāng)溫度穩(wěn)定后，用2h時(shí)間均勻加入甘油-鐵粉懸浮液，溫度控制在135℃左右，加完后保持45分鐘，取樣測(cè)終點(diǎn)，終點(diǎn)到后降溫到90℃以下。均勻滴加水，取樣測(cè)酸度28-32%為合格，攪拌3小時(shí)，過濾。再用90℃的熱水將濾餅洗到中性。

在2升高壓釜中加入粗苯酮、水和氫氧化鈉，蓋緊釜蓋，升溫至170-175℃，并保持規(guī)定時(shí)間，保溫結(jié)束后，降溫到80℃左右，打開釜蓋，倒出物料，過濾，再用80℃的熱水將濾餅洗到中性，烘干。

3 結(jié)果與討論

3.1 液相色譜測(cè)定后均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理（見表2）

通過表2可以看出粗品苯繞蒽酮在高溫堿煮后含量由78.59%可提高到93%以上，說明高溫堿煮對(duì)苯繞蒽酮的提純有較好的效果。

3.2 回歸分析

上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)DPS專業(yè)軟件采用偏最小二乘回歸法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸建模分析，運(yùn)算的輸出結(jié)果如下：

y=0.6793741-0.000128X1+0.04787X2+0.001185X3-0.001274X2*X2+0.000036X3*X3-0.000009X1*X2-0.000001X1*X3-0.000218X2*X3

潛變量個(gè)數(shù)：1個(gè)（含量）；誤差平方和：0.1561；決定系數(shù)：0.961；Press統(tǒng)計(jì)量：1.0514。從決定系數(shù)可以看出，提取1個(gè)組份（潛變量）時(shí)，其回歸模型的擬合程度較好。

回歸系數(shù)：X1：-0.0688；X2：0.0171；X3：-0.1189。從回歸系數(shù)的絕對(duì)值的大小可以判斷因素對(duì)指標(biāo)影響的主次。因數(shù)的回歸系數(shù)的絕對(duì)值越大表示因素對(duì)指標(biāo)的影響越大，反之影響越小。則因素的主次關(guān)系為：X3>X1>X2，即表示反應(yīng)時(shí)間因素影響最大，水體積因素次之，堿用量的因素影響最小。

最優(yōu)指標(biāo)時(shí)各個(gè)因素組合：目標(biāo)函素：94.06%；X1：1600；X2：12.4；X3：10。

通過對(duì)偏最小乘二回歸模型分析，可以確定提高苯繞蒽酮純度的最佳工藝條件為水的用量為1600毫升、氫氧化鈉12.4克和反應(yīng)時(shí)間為10分鐘時(shí)。在該工藝條件下，模型預(yù)測(cè)的苯繞蒽酮含量為94.06%。通過驗(yàn)證試驗(yàn)，實(shí)際苯繞蒽酮含量為93.50%，兩者相對(duì)誤差為0.6%，說明數(shù)學(xué)回歸模型是可靠的。

4 結(jié)束語

經(jīng)高溫堿煮后含量在78.59%的粗品苯繞蒽酮可提高到93%以上，說明高溫堿煮對(duì)苯繞蒽酮的提純有較好的效果。

通過均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、偏最小二乘回歸分析方法研究?jī)?yōu)化提純苯繞蒽酮的工藝，樣品在高溫堿煮后，含量均有提高。試驗(yàn)結(jié)果表明最佳工藝條件：水的用量為1600毫升、氫氧化鈉12.4克和反應(yīng)時(shí)間為10分鐘時(shí)，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實(shí)際含量為93.5%。

參考文獻(xiàn)

[1]張滿中.苯繞蒽酮液相色譜分析[J].安徽化工，2009，35（4）：72-73.

作者簡(jiǎn)介：蘇航（1992-），男，四川瀘州人，本科生。

摘 要：苯繞蒽酮是一種染料中間體，廣泛應(yīng)用于還原染料和醫(yī)藥行業(yè)，在蒽醌類還原染料的生產(chǎn)中有著重要的地位。文章采用均勻設(shè)計(jì)的方法，運(yùn)用高溫堿煮對(duì)苯繞蒽酮進(jìn)行純化，對(duì)粗品均有良好提純作用。試驗(yàn)結(jié)果表明最佳工藝條件：1600毫升水、12.4克氫氧化鈉和10分鐘反應(yīng)時(shí)間，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實(shí)際含量為93.5%。

關(guān)鍵字：苯繞蒽酮；均勻設(shè)計(jì)；高溫堿煮；純化

1 引言

苯繞蒽酮是一種生產(chǎn)還原艷綠FFB、還原橄欖綠B、還原黑BBN等蒽醌類還原染料的重要中間體，廣泛應(yīng)用于還原染料和醫(yī)藥行業(yè)求。其衍生物還可用于合成潛在的膜熒光探針。在市場(chǎng)上需求量高，同時(shí)也具備著商業(yè)價(jià)值，所以對(duì)于其產(chǎn)品純度也有著一定的要求[1]。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 試劑

氯苯（分析純，成都金山化學(xué)試劑有限責(zé)任公司），苯繞蒽酮（重慶華彩化工有限責(zé)任公司），氫氧化鈉（分析純，成都金山化學(xué)試劑有限責(zé)任公司），水（色譜純），甲醇（色譜純），流動(dòng)相（甲醇：水），苯繞蒽酮標(biāo)樣（質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到98%）。

2.2 儀器

高壓釜（大連通產(chǎn)高壓釜容器制造有限公司，容積2L），熔點(diǎn)測(cè)定儀（X-4A顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司），高效液相色譜儀（上海伍豐LC-100），色譜柱（150×4.6mmODS2柱），過濾器膜孔徑（0.45μm），微量進(jìn)樣器（25μl），工作站（LC-WS100 液相色譜工作站）。

2.3 液相色譜操作條件

檢測(cè)器波長(zhǎng)254nm，進(jìn)樣體積10μl，流動(dòng)相流速0.8ml/min，柱溫恒定，流動(dòng)相為甲醇：水=82：18，試樣用乙腈溶解，反相色譜測(cè)定，外標(biāo)法計(jì)算[1]。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

2.4.1 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)（粗苯繞蒽酮160g）

根據(jù)均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)法，固定反應(yīng)溫度，以水的體積、堿的用量和反應(yīng)時(shí)間為試驗(yàn)因素，每個(gè)因素安排5個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)。水的體積：800-1000-1200-1400-1600ml；堿的用量：5-6-7-8-9g；反應(yīng)溫度：170-175℃；反應(yīng)時(shí)間：10-20-30-40-50min。

試驗(yàn)采用3因素5水平U5（53）類型均勻設(shè)計(jì)，得如下5個(gè)處理組合：

表1 均勻設(shè)計(jì)表

2.4.2 試驗(yàn)過程

在四口燒瓶中加入硫酸，攪拌下加入蒽醌，在80-90℃下攪拌30分鐘、取樣測(cè)溶解終點(diǎn)。蒽醌全溶后，用20分鐘左右時(shí)間加入水，使溫度均勻上升至100-110℃，取樣測(cè)總酸度71-74%為合格。當(dāng)溫度穩(wěn)定后，用2h時(shí)間均勻加入甘油-鐵粉懸浮液，溫度控制在135℃左右，加完后保持45分鐘，取樣測(cè)終點(diǎn)，終點(diǎn)到后降溫到90℃以下。均勻滴加水，取樣測(cè)酸度28-32%為合格，攪拌3小時(shí)，過濾。再用90℃的熱水將濾餅洗到中性。

在2升高壓釜中加入粗苯酮、水和氫氧化鈉，蓋緊釜蓋，升溫至170-175℃，并保持規(guī)定時(shí)間，保溫結(jié)束后，降溫到80℃左右，打開釜蓋，倒出物料，過濾，再用80℃的熱水將濾餅洗到中性，烘干。

3 結(jié)果與討論

3.1 液相色譜測(cè)定后均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理（見表2）

通過表2可以看出粗品苯繞蒽酮在高溫堿煮后含量由78.59%可提高到93%以上，說明高溫堿煮對(duì)苯繞蒽酮的提純有較好的效果。

3.2 回歸分析

上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)DPS專業(yè)軟件采用偏最小二乘回歸法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸建模分析，運(yùn)算的輸出結(jié)果如下：

y=0.6793741-0.000128X1+0.04787X2+0.001185X3-0.001274X2*X2+0.000036X3*X3-0.000009X1*X2-0.000001X1*X3-0.000218X2*X3

潛變量個(gè)數(shù)：1個(gè)（含量）；誤差平方和：0.1561；決定系數(shù)：0.961；Press統(tǒng)計(jì)量：1.0514。從決定系數(shù)可以看出，提取1個(gè)組份（潛變量）時(shí)，其回歸模型的擬合程度較好。

回歸系數(shù)：X1：-0.0688；X2：0.0171；X3：-0.1189。從回歸系數(shù)的絕對(duì)值的大小可以判斷因素對(duì)指標(biāo)影響的主次。因數(shù)的回歸系數(shù)的絕對(duì)值越大表示因素對(duì)指標(biāo)的影響越大，反之影響越小。則因素的主次關(guān)系為：X3>X1>X2，即表示反應(yīng)時(shí)間因素影響最大，水體積因素次之，堿用量的因素影響最小。

最優(yōu)指標(biāo)時(shí)各個(gè)因素組合：目標(biāo)函素：94.06%；X1：1600；X2：12.4；X3：10。

通過對(duì)偏最小乘二回歸模型分析，可以確定提高苯繞蒽酮純度的最佳工藝條件為水的用量為1600毫升、氫氧化鈉12.4克和反應(yīng)時(shí)間為10分鐘時(shí)。在該工藝條件下，模型預(yù)測(cè)的苯繞蒽酮含量為94.06%。通過驗(yàn)證試驗(yàn)，實(shí)際苯繞蒽酮含量為93.50%，兩者相對(duì)誤差為0.6%，說明數(shù)學(xué)回歸模型是可靠的。

4 結(jié)束語

經(jīng)高溫堿煮后含量在78.59%的粗品苯繞蒽酮可提高到93%以上，說明高溫堿煮對(duì)苯繞蒽酮的提純有較好的效果。

通過均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、偏最小二乘回歸分析方法研究?jī)?yōu)化提純苯繞蒽酮的工藝，樣品在高溫堿煮后，含量均有提高。試驗(yàn)結(jié)果表明最佳工藝條件：水的用量為1600毫升、氫氧化鈉12.4克和反應(yīng)時(shí)間為10分鐘時(shí)，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實(shí)際含量為93.5%。

參考文獻(xiàn)

[1]張滿中.苯繞蒽酮液相色譜分析[J].安徽化工，2009，35（4）：72-73.

作者簡(jiǎn)介：蘇航（1992-），男，四川瀘州人，本科生。