2-膦酸丁烷-l，2，4-三羧酸开题报告

1. 研究目的与意义

我国是水资源短缺和污染比较严重的国家之一，随着工业生产的迅速发展，工业用水量日益增加，而其中冷却水又占工业用水的80%以上。冷却水在使用时的不断循环和浓缩，水中的矿物质含量也会不断增加，从而引起设备管道结垢、腐蚀。为了减少设备腐蚀，提高设备利用率，节约能源、水源，确保生产的正常运行，需要循环冷却水中添加各种水质稳定剂。水质稳定剂的作用就是阻止工业系统中结垢生成及设备的缓蚀保护，所以积极开发新型、高效、经济和环保型剂显得尤其重要水处理剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中必需使用的化学药剂，也是当前工业、污染治理与节水回收处理工程技术应用广泛、用量最大的特殊产品之一，主要包括三大类药剂产品，即絮凝剂、缓蚀阻垢剂与消毒杀生剂。

开发有机膦系水质稳定剂可使磷产品的开发利用更上一个新的台阶，近年来，我国磷矿石生产达2100万吨/年，磷的开发和利用居世界第二位，磷化工工业处于世界前列。就云南省而言，磷是我省的优势资源，磷矿石的储量占全国的近50%，如何将资源优势转变为产业优势是我省必须解决的问题。目前，我省的磷化工产品单一，附加值不高，且主要以肥料、三聚磷酸钠、氢钙等几个产品为主。近两年来经济效益普遍较差，而精细磷化工产品则极少，磷用于水质稳定剂的产品更是微乎其微。而云南省运用循环冷却水的行业有制糖、冶金、化工等行业，它们所需的水质稳定剂几乎全部向省外或国外进口，对水质稳定剂的需求量是十分巨大的。磷化工产业现已列为云南省发展的一项支柱产业，因此作为一名化工行业的研究人员，研制和开发精细磷化工新产品是必要的，特别是研究出具有实用性的有机膦系水质稳定剂，对云南省的资源以及环境保护具有迫切的现实意义。

2. 国内外研究现状分析

2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)在国外是较早投入工业应用的膦酸羧酸型水质稳定剂。HGCollogue等在70年代初期对PBTCA的合成及应用进行了开发性的研究获得了一系列专利权。以后各国工业研究者对这一化合物在众多研究领域内，特别是工业水处理方面进行了应用研究。目前国外PBTCA已经商品化，其应用日益普遍。具体如:①循环冷却水系统的腐蚀与结垢控制;②铁、铝等金属的缓蚀剂;⑧清洗软化、絮凝分散等过程;④光敏材料卤化银的处理等。。

我国于1988年由华东化工学院实验研究取得成功，91-92年南京化工学院药剂合成研制成功并投入批量生产，目前国内也有几家工厂生产，但是产品的性能与国外产品差别很大，而且能达到出口的要求基本上没有，反应机理和生产条件并不是很成熟，还有待于进一步改进工艺合成路线和原料路线，以期较大幅度的降低成本，从而增强市场竞争力，使PBTCA得到更广泛的推广。国内对有机膦酸的研究开发就较为落后，基本上是走引进、剖析、仿制的路。我国在这方面处于国外20世纪80年代初期水平。PBTCA作为一种水处理剂已经得到广泛的应用，但正如上面所述，目前国内对于它的合成虽然有见报道，但真正能达到国外水平的并不多见，而且仅限于对国外产品的仿制。

3. 研究的基本内容与计划

本次合成实验主要分为三个部分:①膦酸丁二酸四甲酯的合成②2-膦酸二甲酯

-1，2，4-三羧酸三甲酯的合成③pbtca的合成。第一步为亚磷酸二甲酯和反丁烯二酸酯在催化剂的存在下进行反应，生成膦酸丁二酸四甲酯。

第二步为膦酸丁二酸四甲酯和丙烯酸甲酯在催化剂的存在下进行反应，生成2-膦酸二甲酯-1，2，4-三羧酸三甲酯。

4. 研究创新点