基于均匀设计的高温碱煮提纯粗品苯绕蒽酮

苏航+马岳岐+朱文朴

摘 要：苯绕蒽酮是一种染料中间体，广泛应用于还原染料和医药行业，在蒽醌类还原染料的生产中有着重要的地位。文章采用均匀设计的方法，运用高温碱煮对苯绕蒽酮进行纯化，对粗品均有良好提纯作用。试验结果表明最佳工艺条件：1600毫升水、12.4克氢氧化钠和10分钟反应时间，苯绕蒽酮优化模型的含量为94.06%，其实际含量为93.5%。

关键字：苯绕蒽酮；均匀设计；高温碱煮；纯化

1 引言

苯绕蒽酮是一种生产还原艳绿FFB、还原橄榄绿B、还原黑BBN等蒽醌类还原染料的重要中间体，广泛应用于还原染料和医药行业求。其衍生物还可用于合成潜在的膜荧光探针。在市场上需求量高，同时也具备着商业价值，所以对于其产品纯度也有着一定的要求[1]。

2 实验

2.1 试剂

氯苯（分析纯，成都金山化学试剂有限责任公司），苯绕蒽酮（重庆华彩化工有限责任公司），氢氧化钠（分析纯，成都金山化学试剂有限责任公司），水（色谱纯），甲醇（色谱纯），流动相（甲醇：水），苯绕蒽酮标样（质量分数达到98%）。

2.2 仪器

高压釜（大连通产高压釜容器制造有限公司，容积2L），熔点测定仪（X-4A显微熔点测定仪，上海精密科学仪器有限公司），高效液相色谱仪（上海伍丰LC-100），色谱柱（150×4.6mmODS2柱），过滤器膜孔径（0.45μm），微量进样器（25μl），工作站（LC-WS100 液相色谱工作站）。

2.3 液相色谱操作条件

检测器波长254nm，进样体积10μl，流动相流速0.8ml/min，柱温恒定，流动相为甲醇：水=82：18，试样用乙腈溶解，反相色谱测定，外标法计算[1]。

2.4 实验方法

2.4.1 均匀试验设计（粗苯绕蒽酮160g）

根据均匀设计试验法，固定反应温度，以水的体积、碱的用量和反应时间为试验因素，每个因素安排5个水平进行试验。水的体积：800-1000-1200-1400-1600ml；碱的用量：5-6-7-8-9g；反应温度：170-175℃；反应时间：10-20-30-40-50min。

试验采用3因素5水平U5（53）类型均匀设计，得如下5个处理组合：

表1 均匀设计表

2.4.2 试验过程

在四口烧瓶中加入硫酸，搅拌下加入蒽醌，在80-90℃下搅拌30分钟、取样测溶解终点。蒽醌全溶后，用20分钟左右时间加入水，使温度均匀上升至100-110℃，取样测总酸度71-74%为合格。当温度稳定后，用2h时间均匀加入甘油-铁粉悬浮液，温度控制在135℃左右，加完后保持45分钟，取样测终点，终点到后降温到90℃以下。均匀滴加水，取样测酸度28-32%为合格，搅拌3小时，过滤。再用90℃的热水将滤饼洗到中性。

在2升高压釜中加入粗苯酮、水和氢氧化钠，盖紧釜盖，升温至170-175℃，并保持规定时间，保温结束后，降温到80℃左右，打开釜盖，倒出物料，过滤，再用80℃的热水将滤饼洗到中性，烘干。

3 结果与讨论

3.1 液相色谱测定后均匀设计实验结果处理（见表2）

通过表2可以看出粗品苯绕蒽酮在高温碱煮后含量由78.59%可提高到93%以上，说明高温碱煮对苯绕蒽酮的提纯有较好的效果。

3.2 回归分析

上述试验数据经DPS专业软件采用偏最小二乘回归法对试验结果进行回归建模分析，运算的输出结果如下：

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

潜变量个数：1个（含量）；误差平方和：0.1561；决定系数：0.961；Press统计量：1.0514。从决定系数可以看出，提取1个组份（潜变量）时，其回归模型的拟合程度较好。

回归系数：X1：-0.0688；X2：0.0171；X3：-0.1189。从回归系数的绝对值的大小可以判断因素对指标影响的主次。因数的回归系数的绝对值越大表示因素对指标的影响越大，反之影响越小。则因素的主次关系为：X3>X1>X2，即表示反应时间因素影响最大，水体积因素次之，碱用量的因素影响最小。

最优指标时各个因素组合：目标函素：94.06%；X1：1600；X2：12.4；X3：10。

通过对偏最小乘二回归模型分析，可以确定提高苯绕蒽酮纯度的最佳工艺条件为水的用量为1600毫升、氢氧化钠12.4克和反应时间为10分钟时。在该工艺条件下，模型预测的苯绕蒽酮含量为94.06%。通过验证试验，实际苯绕蒽酮含量为93.50%，两者相对误差为0.6%，说明数学回归模型是可靠的。

4 结束语

经高温碱煮后含量在78.59%的粗品苯绕蒽酮可提高到93%以上，说明高温碱煮对苯绕蒽酮的提纯有较好的效果。

通过均匀设计实验、偏最小二乘回归分析方法研究优化提纯苯绕蒽酮的工艺，样品在高温碱煮后，含量均有提高。试验结果表明最佳工艺条件：水的用量为1600毫升、氢氧化钠12.4克和反应时间为10分钟时，苯绕蒽酮优化模型的含量为94.06%，其实际含量为93.5%。

参考文献

[1]张满中.苯绕蒽酮液相色谱分析[J].安徽化工，2009，35（4）：72-73.

作者简介：苏航（1992-），男，四川泸州人，本科生。

摘 要：苯绕蒽酮是一种染料中间体，广泛应用于还原染料和医药行业，在蒽醌类还原染料的生产中有着重要的地位。文章采用均匀设计的方法，运用高温碱煮对苯绕蒽酮进行纯化，对粗品均有良好提纯作用。试验结果表明最佳工艺条件：1600毫升水、12.4克氢氧化钠和10分钟反应时间，苯绕蒽酮优化模型的含量为94.06%，其实际含量为93.5%。

关键字：苯绕蒽酮；均匀设计；高温碱煮；纯化

1 引言

苯绕蒽酮是一种生产还原艳绿FFB、还原橄榄绿B、还原黑BBN等蒽醌类还原染料的重要中间体，广泛应用于还原染料和医药行业求。其衍生物还可用于合成潜在的膜荧光探针。在市场上需求量高，同时也具备着商业价值，所以对于其产品纯度也有着一定的要求[1]。

2 实验

2.1 试剂

氯苯（分析纯，成都金山化学试剂有限责任公司），苯绕蒽酮（重庆华彩化工有限责任公司），氢氧化钠（分析纯，成都金山化学试剂有限责任公司），水（色谱纯），甲醇（色谱纯），流动相（甲醇：水），苯绕蒽酮标样（质量分数达到98%）。

2.2 仪器

高压釜（大连通产高压釜容器制造有限公司，容积2L），熔点测定仪（X-4A显微熔点测定仪，上海精密科学仪器有限公司），高效液相色谱仪（上海伍丰LC-100），色谱柱（150×4.6mmODS2柱），过滤器膜孔径（0.45μm），微量进样器（25μl），工作站（LC-WS100 液相色谱工作站）。

2.3 液相色谱操作条件

检测器波长254nm，进样体积10μl，流动相流速0.8ml/min，柱温恒定，流动相为甲醇：水=82：18，试样用乙腈溶解，反相色谱测定，外标法计算[1]。

2.4 实验方法

2.4.1 均匀试验设计（粗苯绕蒽酮160g）

根据均匀设计试验法，固定反应温度，以水的体积、碱的用量和反应时间为试验因素，每个因素安排5个水平进行试验。水的体积：800-1000-1200-1400-1600ml；碱的用量：5-6-7-8-9g；反应温度：170-175℃；反应时间：10-20-30-40-50min。

试验采用3因素5水平U5（53）类型均匀设计，得如下5个处理组合：

表1 均匀设计表

2.4.2 试验过程

在四口烧瓶中加入硫酸，搅拌下加入蒽醌，在80-90℃下搅拌30分钟、取样测溶解终点。蒽醌全溶后，用20分钟左右时间加入水，使温度均匀上升至100-110℃，取样测总酸度71-74%为合格。当温度稳定后，用2h时间均匀加入甘油-铁粉悬浮液，温度控制在135℃左右，加完后保持45分钟，取样测终点，终点到后降温到90℃以下。均匀滴加水，取样测酸度28-32%为合格，搅拌3小时，过滤。再用90℃的热水将滤饼洗到中性。

在2升高压釜中加入粗苯酮、水和氢氧化钠，盖紧釜盖，升温至170-175℃，并保持规定时间，保温结束后，降温到80℃左右，打开釜盖，倒出物料，过滤，再用80℃的热水将滤饼洗到中性，烘干。

3 结果与讨论

3.1 液相色谱测定后均匀设计实验结果处理（见表2）

通过表2可以看出粗品苯绕蒽酮在高温碱煮后含量由78.59%可提高到93%以上，说明高温碱煮对苯绕蒽酮的提纯有较好的效果。

3.2 回归分析

上述试验数据经DPS专业软件采用偏最小二乘回归法对试验结果进行回归建模分析，运算的输出结果如下：

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

潜变量个数：1个（含量）；误差平方和：0.1561；决定系数：0.961；Press统计量：1.0514。从决定系数可以看出，提取1个组份（潜变量）时，其回归模型的拟合程度较好。

回归系数：X1：-0.0688；X2：0.0171；X3：-0.1189。从回归系数的绝对值的大小可以判断因素对指标影响的主次。因数的回归系数的绝对值越大表示因素对指标的影响越大，反之影响越小。则因素的主次关系为：X3>X1>X2，即表示反应时间因素影响最大，水体积因素次之，碱用量的因素影响最小。

最优指标时各个因素组合：目标函素：94.06%；X1：1600；X2：12.4；X3：10。

通过对偏最小乘二回归模型分析，可以确定提高苯绕蒽酮纯度的最佳工艺条件为水的用量为1600毫升、氢氧化钠12.4克和反应时间为10分钟时。在该工艺条件下，模型预测的苯绕蒽酮含量为94.06%。通过验证试验，实际苯绕蒽酮含量为93.50%，两者相对误差为0.6%，说明数学回归模型是可靠的。

4 结束语

经高温碱煮后含量在78.59%的粗品苯绕蒽酮可提高到93%以上，说明高温碱煮对苯绕蒽酮的提纯有较好的效果。

通过均匀设计实验、偏最小二乘回归分析方法研究优化提纯苯绕蒽酮的工艺，样品在高温碱煮后，含量均有提高。试验结果表明最佳工艺条件：水的用量为1600毫升、氢氧化钠12.4克和反应时间为10分钟时，苯绕蒽酮优化模型的含量为94.06%，其实际含量为93.5%。

参考文献

[1]张满中.苯绕蒽酮液相色谱分析[J].安徽化工，2009，35（4）：72-73.

作者简介：苏航（1992-），男，四川泸州人，本科生。

摘 要：苯绕蒽酮是一种染料中间体，广泛应用于还原染料和医药行业，在蒽醌类还原染料的生产中有着重要的地位。文章采用均匀设计的方法，运用高温碱煮对苯绕蒽酮进行纯化，对粗品均有良好提纯作用。试验结果表明最佳工艺条件：1600毫升水、12.4克氢氧化钠和10分钟反应时间，苯绕蒽酮优化模型的含量为94.06%，其实际含量为93.5%。

关键字：苯绕蒽酮；均匀设计；高温碱煮；纯化

1 引言

苯绕蒽酮是一种生产还原艳绿FFB、还原橄榄绿B、还原黑BBN等蒽醌类还原染料的重要中间体，广泛应用于还原染料和医药行业求。其衍生物还可用于合成潜在的膜荧光探针。在市场上需求量高，同时也具备着商业价值，所以对于其产品纯度也有着一定的要求[1]。

2 实验

2.1 试剂

氯苯（分析纯，成都金山化学试剂有限责任公司），苯绕蒽酮（重庆华彩化工有限责任公司），氢氧化钠（分析纯，成都金山化学试剂有限责任公司），水（色谱纯），甲醇（色谱纯），流动相（甲醇：水），苯绕蒽酮标样（质量分数达到98%）。

2.2 仪器

高压釜（大连通产高压釜容器制造有限公司，容积2L），熔点测定仪（X-4A显微熔点测定仪，上海精密科学仪器有限公司），高效液相色谱仪（上海伍丰LC-100），色谱柱（150×4.6mmODS2柱），过滤器膜孔径（0.45μm），微量进样器（25μl），工作站（LC-WS100 液相色谱工作站）。

2.3 液相色谱操作条件

检测器波长254nm，进样体积10μl，流动相流速0.8ml/min，柱温恒定，流动相为甲醇：水=82：18，试样用乙腈溶解，反相色谱测定，外标法计算[1]。

2.4 实验方法

2.4.1 均匀试验设计（粗苯绕蒽酮160g）

根据均匀设计试验法，固定反应温度，以水的体积、碱的用量和反应时间为试验因素，每个因素安排5个水平进行试验。水的体积：800-1000-1200-1400-1600ml；碱的用量：5-6-7-8-9g；反应温度：170-175℃；反应时间：10-20-30-40-50min。

试验采用3因素5水平U5（53）类型均匀设计，得如下5个处理组合：

表1 均匀设计表

2.4.2 试验过程

在四口烧瓶中加入硫酸，搅拌下加入蒽醌，在80-90℃下搅拌30分钟、取样测溶解终点。蒽醌全溶后，用20分钟左右时间加入水，使温度均匀上升至100-110℃，取样测总酸度71-74%为合格。当温度稳定后，用2h时间均匀加入甘油-铁粉悬浮液，温度控制在135℃左右，加完后保持45分钟，取样测终点，终点到后降温到90℃以下。均匀滴加水，取样测酸度28-32%为合格，搅拌3小时，过滤。再用90℃的热水将滤饼洗到中性。

在2升高压釜中加入粗苯酮、水和氢氧化钠，盖紧釜盖，升温至170-175℃，并保持规定时间，保温结束后，降温到80℃左右，打开釜盖，倒出物料，过滤，再用80℃的热水将滤饼洗到中性，烘干。

3 结果与讨论

3.1 液相色谱测定后均匀设计实验结果处理（见表2）

通过表2可以看出粗品苯绕蒽酮在高温碱煮后含量由78.59%可提高到93%以上，说明高温碱煮对苯绕蒽酮的提纯有较好的效果。

3.2 回归分析

上述试验数据经DPS专业软件采用偏最小二乘回归法对试验结果进行回归建模分析，运算的输出结果如下：

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

潜变量个数：1个（含量）；误差平方和：0.1561；决定系数：0.961；Press统计量：1.0514。从决定系数可以看出，提取1个组份（潜变量）时，其回归模型的拟合程度较好。

回归系数：X1：-0.0688；X2：0.0171；X3：-0.1189。从回归系数的绝对值的大小可以判断因素对指标影响的主次。因数的回归系数的绝对值越大表示因素对指标的影响越大，反之影响越小。则因素的主次关系为：X3>X1>X2，即表示反应时间因素影响最大，水体积因素次之，碱用量的因素影响最小。

最优指标时各个因素组合：目标函素：94.06%；X1：1600；X2：12.4；X3：10。

通过对偏最小乘二回归模型分析，可以确定提高苯绕蒽酮纯度的最佳工艺条件为水的用量为1600毫升、氢氧化钠12.4克和反应时间为10分钟时。在该工艺条件下，模型预测的苯绕蒽酮含量为94.06%。通过验证试验，实际苯绕蒽酮含量为93.50%，两者相对误差为0.6%，说明数学回归模型是可靠的。

4 结束语

经高温碱煮后含量在78.59%的粗品苯绕蒽酮可提高到93%以上，说明高温碱煮对苯绕蒽酮的提纯有较好的效果。

通过均匀设计实验、偏最小二乘回归分析方法研究优化提纯苯绕蒽酮的工艺，样品在高温碱煮后，含量均有提高。试验结果表明最佳工艺条件：水的用量为1600毫升、氢氧化钠12.4克和反应时间为10分钟时，苯绕蒽酮优化模型的含量为94.06%，其实际含量为93.5%。

参考文献

[1]张满中.苯绕蒽酮液相色谱分析[J].安徽化工，2009，35（4）：72-73.

作者简介：苏航（1992-），男，四川泸州人，本科生。