基于均勻設計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，廣泛應用于還原染料和醫(yī)藥行業(yè)，在蒽醌類還原染料的生產中有著重要的地位。文章采用均勻設計的方法，運用高溫堿煮對苯繞蒽酮進行純化，對粗品均有良好提純作用。試驗結果表明最佳工藝條件：1600毫升水、12.4克氫氧化鈉和10分鐘反應時間，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實際含量為93.5%。

關鍵字：苯繞蒽酮；均勻設計；高溫堿煮；純化

1 引言

苯繞蒽酮是一種生產還原艷綠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。在市場上需求量高，同時也具備著商業(yè)價值，所以對于其產品純度也有著一定的要求[1]。

2 實驗

2.1 試劑

氯苯（分析純，成都金山化學試劑有限責任公司），苯繞蒽酮（重慶華彩化工有限責任公司），氫氧化鈉（分析純，成都金山化學試劑有限責任公司），水（色譜純），甲醇（色譜純），流動相（甲醇：水），苯繞蒽酮標樣（質量分數(shù)達到98%）。

2.2 儀器

高壓釜（大連通產高壓釜容器制造有限公司，容積2L），熔點測定儀（X-4A顯微熔點測定儀，上海精密科學儀器有限公司），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

檢測器波長254nm，進樣體積10μl，流動相流速0.8ml/min，柱溫恒定，流動相為甲醇：水=82：18，試樣用乙腈溶解，反相色譜測定，外標法計算[1]。

2.4 實驗方法

2.4.1 均勻試驗設計（粗苯繞蒽酮160g）

根據(jù)均勻設計試驗法，固定反應溫度，以水的體積、堿的用量和反應時間為試驗因素，每個因素安排5個水平進行試驗。水的體積：800-1000-1200-1400-1600ml；堿的用量：5-6-7-8-9g；反應溫度：170-175℃；反應時間：10-20-30-40-50min。

試驗采用3因素5水平U5（53）類型均勻設計，得如下5個處理組合：

表1 均勻設計表

2.4.2 試驗過程

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、取樣測溶解終點。蒽醌全溶后，用20分鐘左右時間加入水，使溫度均勻上升至100-110℃，取樣測總酸度71-74%為合格。當溫度穩(wěn)定后，用2h時間均勻加入甘油-鐵粉懸浮液，溫度控制在135℃左右，加完后保持45分鐘，取樣測終點，終點到后降溫到90℃以下。均勻滴加水，取樣測酸度28-32%為合格，攪拌3小時，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)定時間，保溫結束后，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 結果與討論

3.1 液相色譜測定后均勻設計實驗結果處理（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，說明高溫堿煮對苯繞蒽酮的提純有較好的效果。

3.2 回歸分析

上述試驗數(shù)據(jù)經DPS專業(yè)軟件采用偏最小二乘回歸法對試驗結果進行回歸建模分析，運算的輸出結果如下：

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

潛變量個數(shù)：1個（含量）；誤差平方和：0.1561；決定系數(shù)：0.961；Press統(tǒng)計量：1.0514。從決定系數(shù)可以看出，提取1個組份（潛變量）時，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)的絕對值的大小可以判斷因素對指標影響的主次。因數(shù)的回歸系數(shù)的絕對值越大表示因素對指標的影響越大，反之影響越小。則因素的主次關系為：X3>X1>X2，即表示反應時間因素影響最大，水體積因素次之，堿用量的因素影響最小。

最優(yōu)指標時各個因素組合：目標函素：94.06%；X1：1600；X2：12.4；X3：10。

通過對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克和反應時間為10分鐘時。在該工藝條件下，模型預測的苯繞蒽酮含量為94.06%。通過驗證試驗，實際苯繞蒽酮含量為93.50%，兩者相對誤差為0.6%，說明數(shù)學回歸模型是可靠的。

4 結束語

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

通過均勻設計實驗、偏最小二乘回歸分析方法研究優(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。試驗結果表明最佳工藝條件：水的用量為1600毫升、氫氧化鈉12.4克和反應時間為10分鐘時，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實際含量為93.5%。

參考文獻

[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，廣泛應用于還原染料和醫(yī)藥行業(yè)，在蒽醌類還原染料的生產中有著重要的地位。文章采用均勻設計的方法，運用高溫堿煮對苯繞蒽酮進行純化，對粗品均有良好提純作用。試驗結果表明最佳工藝條件：1600毫升水、12.4克氫氧化鈉和10分鐘反應時間，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實際含量為93.5%。

關鍵字：苯繞蒽酮；均勻設計；高溫堿煮；純化

1 引言

苯繞蒽酮是一種生產還原艷綠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。在市場上需求量高，同時也具備著商業(yè)價值，所以對于其產品純度也有著一定的要求[1]。

2 實驗

2.1 試劑

氯苯（分析純，成都金山化學試劑有限責任公司），苯繞蒽酮（重慶華彩化工有限責任公司），氫氧化鈉（分析純，成都金山化學試劑有限責任公司），水（色譜純），甲醇（色譜純），流動相（甲醇：水），苯繞蒽酮標樣（質量分數(shù)達到98%）。

2.2 儀器

高壓釜（大連通產高壓釜容器制造有限公司，容積2L），熔點測定儀（X-4A顯微熔點測定儀，上海精密科學儀器有限公司），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

檢測器波長254nm，進樣體積10μl，流動相流速0.8ml/min，柱溫恒定，流動相為甲醇：水=82：18，試樣用乙腈溶解，反相色譜測定，外標法計算[1]。

2.4 實驗方法

2.4.1 均勻試驗設計（粗苯繞蒽酮160g）

根據(jù)均勻設計試驗法，固定反應溫度，以水的體積、堿的用量和反應時間為試驗因素，每個因素安排5個水平進行試驗。水的體積：800-1000-1200-1400-1600ml；堿的用量：5-6-7-8-9g；反應溫度：170-175℃；反應時間：10-20-30-40-50min。

試驗采用3因素5水平U5（53）類型均勻設計，得如下5個處理組合：

表1 均勻設計表

2.4.2 試驗過程

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、取樣測溶解終點。蒽醌全溶后，用20分鐘左右時間加入水，使溫度均勻上升至100-110℃，取樣測總酸度71-74%為合格。當溫度穩(wěn)定后，用2h時間均勻加入甘油-鐵粉懸浮液，溫度控制在135℃左右，加完后保持45分鐘，取樣測終點，終點到后降溫到90℃以下。均勻滴加水，取樣測酸度28-32%為合格，攪拌3小時，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)定時間，保溫結束后，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 結果與討論

3.1 液相色譜測定后均勻設計實驗結果處理（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，說明高溫堿煮對苯繞蒽酮的提純有較好的效果。

3.2 回歸分析

上述試驗數(shù)據(jù)經DPS專業(yè)軟件采用偏最小二乘回歸法對試驗結果進行回歸建模分析，運算的輸出結果如下：

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

潛變量個數(shù)：1個（含量）；誤差平方和：0.1561；決定系數(shù)：0.961；Press統(tǒng)計量：1.0514。從決定系數(shù)可以看出，提取1個組份（潛變量）時，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)的絕對值的大小可以判斷因素對指標影響的主次。因數(shù)的回歸系數(shù)的絕對值越大表示因素對指標的影響越大，反之影響越小。則因素的主次關系為：X3>X1>X2，即表示反應時間因素影響最大，水體積因素次之，堿用量的因素影響最小。

最優(yōu)指標時各個因素組合：目標函素：94.06%；X1：1600；X2：12.4；X3：10。

通過對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克和反應時間為10分鐘時。在該工藝條件下，模型預測的苯繞蒽酮含量為94.06%。通過驗證試驗，實際苯繞蒽酮含量為93.50%，兩者相對誤差為0.6%，說明數(shù)學回歸模型是可靠的。

4 結束語

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

通過均勻設計實驗、偏最小二乘回歸分析方法研究優(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。試驗結果表明最佳工藝條件：水的用量為1600毫升、氫氧化鈉12.4克和反應時間為10分鐘時，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實際含量為93.5%。

參考文獻

[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，廣泛應用于還原染料和醫(yī)藥行業(yè)，在蒽醌類還原染料的生產中有著重要的地位。文章采用均勻設計的方法，運用高溫堿煮對苯繞蒽酮進行純化，對粗品均有良好提純作用。試驗結果表明最佳工藝條件：1600毫升水、12.4克氫氧化鈉和10分鐘反應時間，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實際含量為93.5%。

關鍵字：苯繞蒽酮；均勻設計；高溫堿煮；純化

1 引言

苯繞蒽酮是一種生產還原艷綠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。在市場上需求量高，同時也具備著商業(yè)價值，所以對于其產品純度也有著一定的要求[1]。

2 實驗

2.1 試劑

氯苯（分析純，成都金山化學試劑有限責任公司），苯繞蒽酮（重慶華彩化工有限責任公司），氫氧化鈉（分析純，成都金山化學試劑有限責任公司），水（色譜純），甲醇（色譜純），流動相（甲醇：水），苯繞蒽酮標樣（質量分數(shù)達到98%）。

2.2 儀器

高壓釜（大連通產高壓釜容器制造有限公司，容積2L），熔點測定儀（X-4A顯微熔點測定儀，上海精密科學儀器有限公司），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

檢測器波長254nm，進樣體積10μl，流動相流速0.8ml/min，柱溫恒定，流動相為甲醇：水=82：18，試樣用乙腈溶解，反相色譜測定，外標法計算[1]。

2.4 實驗方法

2.4.1 均勻試驗設計（粗苯繞蒽酮160g）

根據(jù)均勻設計試驗法，固定反應溫度，以水的體積、堿的用量和反應時間為試驗因素，每個因素安排5個水平進行試驗。水的體積：800-1000-1200-1400-1600ml；堿的用量：5-6-7-8-9g；反應溫度：170-175℃；反應時間：10-20-30-40-50min。

試驗采用3因素5水平U5（53）類型均勻設計，得如下5個處理組合：

表1 均勻設計表

2.4.2 試驗過程

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、取樣測溶解終點。蒽醌全溶后，用20分鐘左右時間加入水，使溫度均勻上升至100-110℃，取樣測總酸度71-74%為合格。當溫度穩(wěn)定后，用2h時間均勻加入甘油-鐵粉懸浮液，溫度控制在135℃左右，加完后保持45分鐘，取樣測終點，終點到后降溫到90℃以下。均勻滴加水，取樣測酸度28-32%為合格，攪拌3小時，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)定時間，保溫結束后，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 結果與討論

3.1 液相色譜測定后均勻設計實驗結果處理（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，說明高溫堿煮對苯繞蒽酮的提純有較好的效果。

3.2 回歸分析

上述試驗數(shù)據(jù)經DPS專業(yè)軟件采用偏最小二乘回歸法對試驗結果進行回歸建模分析，運算的輸出結果如下：

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

潛變量個數(shù)：1個（含量）；誤差平方和：0.1561；決定系數(shù)：0.961；Press統(tǒng)計量：1.0514。從決定系數(shù)可以看出，提取1個組份（潛變量）時，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)的絕對值的大小可以判斷因素對指標影響的主次。因數(shù)的回歸系數(shù)的絕對值越大表示因素對指標的影響越大，反之影響越小。則因素的主次關系為：X3>X1>X2，即表示反應時間因素影響最大，水體積因素次之，堿用量的因素影響最小。

最優(yōu)指標時各個因素組合：目標函素：94.06%；X1：1600；X2：12.4；X3：10。

通過對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克和反應時間為10分鐘時。在該工藝條件下，模型預測的苯繞蒽酮含量為94.06%。通過驗證試驗，實際苯繞蒽酮含量為93.50%，兩者相對誤差為0.6%，說明數(shù)學回歸模型是可靠的。

4 結束語

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

通過均勻設計實驗、偏最小二乘回歸分析方法研究優(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。試驗結果表明最佳工藝條件：水的用量為1600毫升、氫氧化鈉12.4克和反應時間為10分鐘時，苯繞蒽酮優(yōu)化模型的含量為94.06%，其實際含量為93.5%。

參考文獻

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

作者簡介：蘇航（1992-），男，四川瀘州人，本科生。