二甘醇二醋酸酯的合成

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1、2002年3月LiaoningChemicalIndustryMarch,2002科学研案二甘醇二醋酸酯的合成梁红玉,李凤云,丛玉凤(抚顺石油学院石化分院,辽宁抚顺113001)摘要:研究了在实验室条件下,以硫酸、对甲苯磺酸为催化剂合成二甘醇二醋酸酯的方法。着重考察了原料配比、反应时间、催化剂及其用量等因素对反应的影响。结果表明,硫酸对反应具有较高的催化活性。当n(醋酸)∶n(二甘醇)=2.4∶1,反应时间为4.5h,催化剂硫酸的加入量为二甘醇质量(W)的1.5%,反应温度不高于200℃时,其酯

2、含量为99.7%,产率为80.2%。关键词:中图分类号:二甘醇二醋酸酯;催化剂;合成文献标识码:文章编号:10040935(2002)0309303TQ225.242A公司);二甘醇二醋酸酯合成装置一套。上海WYJ型阿贝折射仪,FTIR-430红外光谱仪(JASCO,日本分光株式会社),渗透压法分子量测试仪一套。2.2二甘醇二醋酸酯的合成2.2.1基本原理二甘醇和醋酸以摩尔比2.4∶1酯化反应得到单酯和部分双酯,随着反应时间的增加进一步将单酯转化为双酯。前言1在众多酯产品中,二甘醇二醋酸酯是新产

3、品,其合成及应用在文献及试剂手册中均少见报道。它是高沸点、无色、无毒具有酯香味的液体,可以作为二羧酸纤维素的溶剂,增塑剂及油漆、涂料等绿色溶剂。目前全世界增塑剂的生产能力已达到500万tΠa1～3,品种有500多个;我国目前增塑剂的生产能力已超过68万tΠa,生产厂家近百个,主要产品是邻苯二甲酸酯类,其中以邻苯二甲苯酸二辛酯为主。另外,还有对苯二甲酸酯类,氯化石蜡、烷基磺酸酯、脂肪族二元酸酯、环氧酯类,品种近百种。但适用于二醋酸纤维素烟嘴的增塑剂却只有甘油三醋酸酯。甘油三醋酸酯可提供良好的H+O

4、(CH2CH2OH)2+CH3COOHOHCH2CH2OCH2CH2OCOCH3+H2OH+OHCH2CH2OCH2CH2OCOCH3+CH3COOHO(CH2CH2OCOCH3)2+H2O2.2.2合成方法将醋酸加入干燥的三颈烧瓶中,加入催化剂,混合均匀后把一定量的二甘醇放入滴液漏斗中,滴液漏斗置于三颈烧瓶上端与之相连,三颈瓶上安装搅拌器。在室温下,开动搅拌器,控制二甘醇滴加速度,约0.5h滴加完毕,这一操作称为预反应,反应过程中放出热量。预反应结束后,将三颈烧瓶置于超级恒温水浴中,将水浴温度

5、控制在95℃左右进行回流反应1h,这一过程称为初反应。为控制反应的激烈程度,防止碳化现象的出现,初弹性4～5,透气性和合适的硬度,其合成原料为甘油和醋酸。近年来,由于甘油价格上涨,使甘油三醋酸酯成本提高,其应用受到限制。新产品二甘醇二醋酸酯的物性及应用与甘油三醋酸酯相近,但成本仅为前者的1Π3,因此研究开发和生产此产品有十分重要的经济效益和社会效益。2实验部分2.1试剂和仪器二甘醇(化学纯沈阳市东兴试剂厂);冰醋酸(沈阳市生威试剂厂);硫酸(95%～98%沈阳市东兴试剂厂);对甲苯磺酸(分析纯,

6、北京化学试剂收稿日期:2001212211作者简介:梁红玉(1969-),女,工程师。辽宁化工2002年3月94反应选择比较温和的热源。初反应结束后,为使反应进一步向目的产物方向移动,采用常压反应蒸馏,将反应生成的水及时蒸出,控制加热速度与水生成量一致。同时,控制釜液温度不易过高,以防止产品分解。反应结束后,进行减压蒸馏,切取145～150℃Π1780Pa馏分,即得产品。2.3分析测试外观:无色透明具有酯香液体;沸程220～224在催化剂加入量为二甘醇加入量的1.5%,常压蒸馏时间为4h的情况下

7、,改变配比对酯含量影响见图2。℃;折光率n33=1.4230;粘度(33℃)Π10-3Pa.s:D3.76～3.74;密度(25℃)Πg·cm3:1.101;分子量采用渗透压法分子量测定仪测定值为182～185;产品的红外光谱分析结果见图1。图2原料配比对酯含量的影响A-硫酸为催化剂;B-对甲苯磺酸为催化剂由图2看出,当采用硫酸为催化剂时,原料配比的改变对产品中酯含量的影响较显著;而采用对甲基苯磺酸为催化剂时,原料配比的改变对酯含量影响较小。其主要原因是硫酸为小分子液体酸,在低温时就显示出明显的

8、催化活性,而对甲基苯磺酸需要较高的温度才能显示其较高的催化活性,本实验因反应温度不高,所以曲线(2)平缓。另外,从图2还可以看出,曲线(1)、(2)均在n(醋酸)∶n(二甘醇)=2.4∶1出现极值,其原因可能是当醋酸的加入量小于该配比时,会使二甘醇反应不完全,转化率降低,酯含量降低;当醋酸加入量大于该配比时,稀释了反应物浓度,同时加大了系统腐蚀程度,影响了平衡转化率。3.2原料配比对产率的影响产率的高低受装置结构影响,同时也受原料配比、不同催化剂的影响。图1产品红外光谱谱图图中2878cm-1、