均苯四甲酸的应用及制备

背景及概述

均苯四甲酸是一种重要中间体，可以通过均苯四甲酸二酐水解制得。本文为白色至微黄色粉末状结晶。易溶于醇，微溶于乙醚和水。能升华。用于合成聚酰亚胺、均苯四酸辛酯等，是生产消光固化剂的主要原料。

应用

均苯四甲酸是常见的医药化工中间体，下游产品广泛用于化工领域。均苯四甲酸脱水而得的均苯四甲酸二酐为白色或微黄色结晶。由于其特殊的结构而能制成许多具有优越的耐热性、电绝缘性和耐化学药品性的产品。

制备

本研究以无烟煤为原料在碱溶液中氧化制取煤酸，进而以所得煤酸为原料进行选择性脱羧制取粗均苯四甲酸，再将粗均苯四甲酸在2-戊酮中重结晶得到纯均苯四甲酸[1]。

图1 均苯四甲酸的合成反应式

实验操作：

步骤一、

称取60 g煤样（> 40目）、120 g氢氧化钾及600mL蒸馏水，加入1.5 L的高压釜中，充氧气至6MPa，在摇动搅拌下升至260℃，恒温氧化2h后停止加热。冷却后从高压釜中取出氧化产物，过滤掉不溶残渣（煤渣+矿物质）。滤液用浓硫酸酸化至pH = 3.0，过滤掉腐植酸，滤液继续用浓硫酸酸化至pH = 1.5，使煤酸中所含的芳香羧酸及脂肪羧酸完全成游离的形式，然后用丁酮将滤液萃取5次，每次丁酮用量是原溶液体积一半。萃取液经真空回转蒸发浓缩并回收丁酮，得到的浓缩物再经真空干燥便为浅褐至黄褐色的固态煤酸(CA)。

步骤二、

称取50 g固体煤酸，按照脱羧条件加入硫酸氢钾及硫酸，其中水溶酸:浓硫酸:硫酸氢钾 = 1:2:3（重量比）共150 g，再加入500 mL水及少量的沸石，在1000 mL烧瓶中混合均匀，使用油浴加热，约250℃蒸出大部分水分后，再加热到脱羧温度300℃恒温反应2 h，然后将烧瓶取出冷却一定时间至溶液微沸时趁热过滤，滤液冷却至室温，用丁酮萃取五次，每次用量约为原液体体积一半，萃取液经旋转真空蒸发浓缩，并真空干燥后即为脱羧产品。

粗均苯四甲酸精制

将粗品均苯四甲酸加入重结晶溶剂中，在氮气保护和不断搅拌下加热到重结晶溶剂的沸点，加入活性炭，将热溶液趁热抽滤，以除去不溶的杂质；然后将滤液冷却，使均苯四甲酸结晶析出；滤出结晶，再用重结晶溶剂洗涤结晶。

参考文献

[1] 秦梦庚, 李福祥, 吕志平. 1994. 无烟煤氧化制苯多羧酸[J]. 燃料化学学报, 22(3)：296-301.