季铵盐型离子液体催化合成乙酸丁酯的研究.pdf

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1、第44卷第6期化工技术与开发Vo1．44No．62015年6月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryJun．2016季铵盐型离子液体催化合成乙酸丁酯的研究段晓晓，费莎，王浩贵，阎娥，尹大学f青海师范大学化学系，青海西宁810008)摘要：利用离子液体(氯铝酸类N，N一二甲基苯胺盐酸盐)作催化剂合成乙酸丁酯，与浓硫酸、无水A1C1，作催化剂进行对比实验。结果表明，反应温度为l100C左右，反应2h，当n(正丁醇)：n(乙酸酐)=l：1，催化剂为离子液体时，产率最高为87．00070，表明离子液体为最佳催化剂。关键词：离子液

2、体；浓硫酸；无水A1C1；乙酸丁酯；合成中图分类号：0623．624文献标识码：A文章编号：1670-9905(2015)06—0001—03乙酸丁酯是一种具有水果香味的无色透明液体，全溶解，用水洗涤至中性(当浓硫酸作催化剂时，先在化工、医药、香料等行业上有广泛的应用[1-3]o传统加正丁醇和乙酸酐或正丁醇和乙酸，后缓慢加入浓的合成方法以浓硫酸作催化剂，用冰乙酸和正丁醇来硫酸，冷却到室温后，加热回流2h，冷却，水洗3次合成乙酸丁酯，但以浓硫酸作催化剂时存在副反应后，用5％的碳酸钠溶液洗涤1次，再水洗)，最后用多，产品不纯等缺点。近年来，随着绿色化学的发展，无水氯

3、化钙干燥后，进行蒸馏，并收集106～lO8℃的科研工作者对该反应的催化剂进行了研究，得到了杂馏分(压强为77．8l～78．02kPa)，计算产率。实验中多酸、固体超强酸嘲、无机盐类、离子液体嘲等催分别用浓硫酸、无水A1C1和离子液体作催化剂合化剂。本文分别以正丁酯和乙酸酐、乙酸为原料，用离成乙酸丁酯。子液体作催化剂合成乙酸丁酯；与浓硫酸、无水A1C132结果与讨论作催化剂进行对比实验，探究最佳催化剂。1实验部分2．1不同催化剂对合成乙酸丁酯的影响催化剂不同，反应的产率也不同，因此选择3种1．1试剂及仪器催化剂对比其催化能力。为了研究催化剂催化活性浓硫酸，无水A1

4、C1，乙酸酐，乙酸，正丁醇，以上与催化效率，选择了2种反应活性不同的原料：正丁试剂均为分析纯，用前经干燥、蒸馏使其纯化；氯铝醇和乙酸酐、乙酸在3种催化剂的作用下来分别合酸类N，N．二甲基苯胺盐酸盐离子液体(自制)[9-10]o成乙酸丁酯。O1．2乙酸丁酯的合成fIH3c—c＼二O0+ccHH，2cH，2cH，2cH，2oOH—堡些—型—-合成乙酸丁酯的原料分别选择正丁醇和乙酸HC—CI酐、乙酸。作为酯化反应的反应物之一乙酸酐活性oCH3C0OCH2CH2CH3CH3+CH3COOH较乙酸强，但乙酸较乙酸酐易得，因此工业上常用冰CH3COOH+CH2CH2CH2C

5、H2oH乙酸和正丁醇来合成乙酸丁酯。CH3COOCH2CH，CHCH+H，O向圆底烧瓶中加入定量的催化剂，缓慢滴加定量正丁醇和乙酸酐或正丁醇和乙酸，加热回流2h。2．1．1正丁醇和乙酸酐合成乙酸丁酯将反应物缓慢倒入水中，加入少量盐酸至沉淀物完正丁醇和乙酸酐的物质的量之比为1：1时，取基金项目：国家自然基金资助项目(21262025)作者简介：段晓晓，青海师范大学化学系2013级硕士研究生通迅联系人：尹大学(1964-)，男，博士，主要从事化学、化_T的教学与研究工作收稿日期：2015-03—202化工技术与开发第44卷正丁醇9．3mL(0．1too1)、乙酸酐1

6、0．0mL(0．1mo1)；的物质的量之比为2：1时，乙酸酐和催化剂的物质正丁醇和乙酸酐的物质的量之比为2：1时，取正丁的量之比为25：l，反应产率最大，催化剂为浓硫酸醇18．6mL(0．2too1)、乙酸酐10．0mL(0．1mo1)，分别时，产率为79．05％；催化剂为无水A1C1时，产率为按上述1．2的步骤进行实验，反应的产率见图1、图82．53％；催化剂为离子液体时，产率为78．00％。但2。是浓硫酸作催化剂时，碳正离子发生重拍，副产物多，产品不纯；无水A1C1作催化剂时，本身易潮解，使催化效果降低；离子液体作催化剂时，在催化剂用量减少的时候产率比无水A

7、1C1的产率高。故在反应温度110℃左右，反应2h的条件下，离子液体的催化效果最佳。2．1．2正丁醇和乙酸合成乙酸正丁酯正丁醇和乙酸的物质的量之比为l：0．7时，取正丁醇18．6mL(0．2too1)、乙酸8．4mL(0．14mo1)：正丁醇和乙酸的物质的量之比为1：1时，取正丁醇0l02030405O18．6mL(0．2mo1)、乙酸12．0mL(0．2mo1)，分别按上n(乙酸酐)：(催化剂)述1．2的步骤进行实验，反应的产率见图3、4。1．浓硫酸；2．无水A1C1；3．离子液体图1正丁醇和乙酸酐的物质的量之比为1：1时3种催化剂对反应产率的影响”(乙酸酐)

8、：n(催化剂)1．浓硫酸