戊二醛应用前景十分广阔

戊二醛(简称GA)又名1,5-戊二醛,是一种重要的饱和直链脂肪族二元醛,广泛应用于生物医学工程、细胞免疫学、生物化学、皮革化学、组织化学及食品、微生物工业、医疗卫生、环境保护以及有机合成等领域。 
  戊二醛是一种速效、广谱的化学灭菌剂,在常温下低浓度的戊二醛水溶液即可对许多微生物表现出活性,特别是碱性戊二醛溶液,不仅能快速高效地杀灭大多数细菌、细菌繁殖体、真菌、芽孢和病毒,而且不腐蚀金属器械和玻璃及塑料制品,且使用方便、对人的毒性很低,广泛应用于医疗器械、食品器具、禽畜栏舍和环境卫生的消毒灭菌,被誉为第三代化学杀菌剂,世界卫生组织(WHO)1973年就将其推荐为乙型肝炎病毒消毒剂。 
   戊二醛用作蚕业消毒剂时,对其中的微粒孢子、中肠型多角体,血液型多角体,病毒性软化病有明显的杀菌效果。 
  在已知的脂肪族二元醛中,戊二醛是一种最好的蛋白质交联剂,它与蛋白质交联的特点是活性高、反应快,结合量大,产物稳定,对沸水、酸、酶的抵抗力强。用戊二醛制备的许多种生物组织材料具有消除抗原、减小排异反应和优良自相容等优点,可用于人体脏器修复,为千百万器官质性患者带来福音。采用0.3%的戊二醛溶液为交联剂得到的固定化木瓜蛋白酶具有很高的活性回收率,广泛应用于啤酒、饮料的澄清、肉类嫩化和复配消化药物等方面,有利于提高酶的利用率,降低生产成本。将胆固醇酯酶、胆固醇氧化酶和辣根过氧化物酶通过戊二醛交联反应,固定在牛血清蛋白质上,可制成一种高灵敏度的胆固醇生物传感膜。以氨丙基多孔硅球为载体,戊二醛为交联剂制备的固定化嗜热菌蛋白酶,可作为合成二肽甜味剂Aspartame前体的催化剂。 
  在有机合成应用方面,由戊二醛出发可以合成多种有机试剂。戊二醛和格氏试剂作用可以合成单酮或1,5-二酮。戊二醛的单缩醛和重氮甲烷反应可制得甲醛酮。由戊二醛出发还可制取杂环化合物。如戊二醛和羟胺盐反应可制得吡啶衍生物。戊二醛单缩醛还可以和硝基烷负离子反应制得硝基醇,后者经Nef反应可得二羰基化合物。 
  在制革工业中,戊二醛是一种优良的鞣革剂。传统制革工业所采用的50%重铬酸钾溶液为鞣革剂,易带来含铬废水的公害问题,而采用戊二醛为鞣革剂不仅可避免此类问题,而且可使皮革粒面细致、绒面均匀、染色鲜艳、丰满柔软,具有很高的耐汗性、耐热性和耐皂洗牢度等。 
  在石油工业中,戊二醛可用作油田注水杀菌剂,能杀死注水中的硫酸盐还原菌,以控制硫酸盐还原菌对油井的污染,防止因硫酸盐还原菌的作用而使原油的含硫量增加,防止采油管的腐蚀和堵塞等。 
  除上述用途之外,戊二醛还可用作电子显微镜及彩色显像管的坚膜剂,用于生产中枢兴奋药山梗碱盐酸盐,用于生物酶和细胞的固定化、食品和化妆品的防腐、微胶囊固化等方面。 
  戊二醛的制备方法主要有吡啶法、呋喃法和环戊烯氧化法等。 
  吡啶法是在甲醇溶液中,用金属钠将吡啶还原为二氢吡啶,然后用羟胺处理得戊二肟,最后用亚硝酸钠和盐酸使戊二肟分解制得戊二醛。该法生产设备简单,转化率可达90%,但工艺步骤长,收率较低,原料消耗大,成本高,污染大,产品质量差,一般只能用于皮革鞣剂,现在已基本上被淘汰。 
  吡喃法又称丙烯醛法或双烯加成法,于1950年由Lonely和Emerson等人开发成功,壳牌公司率先实现工业化生产。它是先由丙烯醛和乙烯基乙醚在AlCl3、BF3、SbCl3、ZnCl2或稀土元素作催化剂的条件下发生Diele-Alder加成反应生成2-乙氧基-3,4-二氢吡喃,然后在HCl、H3PO4、C2-C6烷基二元酸、酸性阳离子交换树脂作催化剂条件下水解得到戊二醛粗品,再经脱色、过滤、蒸出乙醇后得戊二醛。该法具有生产成本低、工艺简单、投资少,收率高、产品质量好、污染小,反应条件温和,操作方便等优点,是目前国内外工业上生产戊二醛的主要方法。美国的联合碳化物公司和壳牌公司、比利时的扬森公司、日本的石丸制药公司,我国的北京化工厂、北京制药厂、山西制药厂和上海医工院南翔实验厂等都用此法进行生产。 70年代后,随着石油化工的迅速发展,乙烯裂解装置中副产C5馏分的量显著增加,环戊烯资源日趋丰富,人们开始研究采用环戊烯一步氧化法来合成戊二醛,研究方向集中在氧化剂和催化剂的选择性及反应途径的改变上,目的在于提高收率,简化工艺、降低成本。环戊烯一步氧化法所采用的氧化剂有空气、过氧化氢以及酮的过氧化物。以空气为氧化剂需在高温高压下反应,收率较低。以酮的过氧化物为氧化剂,需采用MoO2(C5H7O2)2或(NH4)6Mo2O24·4H2O为催化剂,氧化剂和催化剂都不易得到。以过氧化氢为氧化剂的方法具有广阔的前景,一方面是过氧化氢易得,价廉、另一方面是过氧化氢氧化过程条件温和,工艺路线短,反应条件温和,无需高温高压装置,产物分离容易、无污染。所用催化剂通常是钼化合物、钨化合物和杂多酸。 
  我国复旦大学和齐鲁石化公司开发出以C5馏分中的环戊二烯为原料,环戊二烯通过部分加氢制成环戊烯,然后用双氧水进行氧化、裂解制得戊二醛生产方法。该方法突破了国内外不能使用水基介质和低浓度双氧水的限制,且反应条件温和,操作简便,流程短,总收率达55%-60%,比采用吡喃法路线高出5%-10%,为我国采用双氧水氧化环戊烯制备戊二醛的工业化生产奠定了基矗随着我国经济的发展和人们环保意识的加强,国内对戊二醛的需求量大增,目前需求量在7000吨/年以上,而目前我国只有北京化工厂、北京制药厂、山西制药厂和上海医工院南翔实验厂和武汉有机化工厂等少数厂家生产,总产量不足2000吨/年,远远不能满足国内实际生产的需要,大部分依靠进口,因此开发利用前景十分广阔。目前,我国乙烯年产量约为420万吨,副产C5馏分约60万吨/年,其中环戊二烯总量约为15万吨,为发展戊二醛提供了充分的原料。为此,我们应抓住机会,近快实现戊二醛的工业化生产,以满足国内市场的需求。  

THE END
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