不同催化剂对合成乙酸正丁酯的影响

不同催化剂对合成乙酸正丁酯的影响

邝力

指导老师：李红缨

肇庆学院化学化工学院 10化学

摘要:实验目的是通过实验比较不同催化剂对合成乙酸正丁酯的效果，分析各种催化剂的优缺点。实验表明六水合三氯化铁，一水合硫酸氢钠,对甲苯磺酸,十二水硫酸铁铵，SnCl4•5H2O既保持浓硫酸的催化产率又克服了浓硫酸催化反应腐蚀和污染问题,都具有价廉易得, 产品收率较高, 催化活性高, 能够重复使用, 不会引起副反应, 不溶于反应体系, 易于分离、回收和再生, 操作简单, 制备方法简便, 处理条件易行, 便于工业化等特点。

关键词: 乙酸正丁酯，六水合三氯化铁，一水合硫酸氢钠,对甲苯磺酸,十二水硫酸铁铵，SnCl4•5H2O，催化酯化

引言

酸（羧酸或无机含氧酸）与醇起反应生成的一类有机化合物叫做酯。

RCO-OH+H-OR′－－－→RCO-OR′+H2O

有机化合物的一类，低级的酯是有香气的挥发性液体，高级的酯是蜡状固体或很稠的液体。几种高级的酯是脂肪的主要成分。

低分子量的酯可用作溶剂，分子量较大的酯是良好的增塑剂。许多带有支链的醇形成的酯是优良的润滑油。酯还可用于香料、香精、化妆品、肥皂和药品等工业。

乙酸正丁酯，又名醋酸丁酯，醋酸正丁酯，乙酸丁脂。

结构简式：CH3COO(CH2)3CH3

分子式：C6H12O2

乙酸正丁酯( n-Buryl Acetate) 是一种无色透明的可燃性液体，具有水果香味，是化工、医药等行业的重要原料、中间体，也是良好的萃取剂和分析试剂，应

用十分广泛。

乙酸正丁酯具有比乙酸戊酯略小的水果香味, 它可与醇, 酮, 酯和大多数

常用的有机溶剂互溶。天然的乙酸正丁酯主要存在于苹果、香蕉、樱桃、葡萄

等植物中, 易挥发, 难溶于水, 能溶解油脂莘脑, 树胶, 松香等, 有麻醉作用, 有刺激性, 其比重为d420 0.8825, 折光率nD20为1. 3941。目前工业上通常以浓

硫酸作催化剂, 由乙酸与正丁醇直接酯化来合成乙酸正丁酯, 该方法存在腐蚀

设备、副产品多、后处理繁琐、容易污染环境、产率低等缺点。随着人们的环

表1 六种催化剂对反应的影响(醇酸摩尔比1:0.91) 由表1可知用六种催化剂酯化时产率相差不大,但是使用对甲苯磺酸，一水合硫酸氢钠,十二水硫酸铁铵催化剂,，反应后对环境污染少，产品的后处理容易。六种催化剂反应时间差别比较大，一水合硫酸钠耗时最多，其次是浓硫酸，六水合三氯化铁和十二水硫酸铁铵，对甲苯磺酸，耗时最少是SnCl4•5H2O

表2 产品折光率的比较

由表2可知道六种催化剂分别制出的产品的颜色状态都相同,测出的折光率与文献值基本接近,采用SnCl4•5H2O催化得出的产物测得折光率更靠近文献值.浓硫酸，六水合三氯化铁，一水合硫酸钠，十二水硫酸铁铵催化制得的产物测得折光率较靠近文献值，对甲苯磺酸催化制得的产物测得的折光率相比其他催化剂比文献值低,原

因是气温的差异造成.

由表3可知道六种催化剂的价格有较大差别。对甲苯磺酸是最廉价的，其次是一水合硫酸钠，浓硫酸，六合水三氯化铁。SnCl4·5H2O是最昂贵的，十二水硫酸铁铵仅次于它。

2.4六种催化剂催化效果分析

浓硫酸作酯化催化剂是利用它的强酸性.该法的优点:原料易得廉价,产率高.缺点是:存在产物后处理比较困难，设备容易比腐蚀,废酸污染,副反应多等不足.

六水合三氯化铁的酸性较弱，对设备的腐蚀较低，环境污染较小，副反应少，但是产物后处理比较难而且价格相对较高。

对甲苯磺酸是一种强的有机酸,无氧化性,性质稳定,活性高,反应温和.其对设备的腐蚀性和“三废”污染比硫酸小，不污染环境, 不易引起副反应，所制得的产品容易处理分离,是一种良好的化剂.不足之处是产物不纯。

一水合硫酸氢钠作是常用的催化剂，性质稳定,来源广泛,价格便宜，操作简单,对环境污染少,催化性能好.反应后处理简单方便,无吸湿性,不溶于反应体系.缺点是反应时间比其他五种催化剂稍长，产率低。

十二水硫酸铁铵,性质稳定,易溶于水,不溶于有机酸和醇.用其作催化剂冷却后成固体析出,反应可直接倒出.不足之处是反应时间较长，所制得的产品在洗涤时静置时间稍长.价格比较贵。

SnCl4•5H2O，性质稳定，对环境污染少，催化性能好，耗时短，后处理简单容易，其不足之处是价格昂贵，所催化的产物产率低。

3.结论

综上所述, 各种不同类型的催化剂各有其特点, 本文选用的新型催化剂六水合三氯化铁，一水合硫酸氢钠,对甲苯磺酸,十二水硫酸铁铵，SnCl4•5H2O既保持浓硫酸的催化产率又克服了浓硫酸催化反应腐蚀和污染问题,都具有价廉易

得, 产品收率较高, 催化活性高, 能够重复使用, 不会引起副反应, 不溶于反应体系, 易于分离、回收和再生, 操作简单, 制备方法简便, 处理条件易行, 便于工业化等特点。相信这些清洁的方法将会在有机化工和精细化工合成过程中发挥更大的作用。

参考文献

[1]冯桂荣，耿静.乙酸正丁酯合成条件探究.《唐山师范学院学报》2007.（5）

[2]张连伟.合成癸二酸二丁酯催化剂的研究进展.《辽宁化工》 2005年06期

[3]毛立新，谢福荣，刘机灵，唐方华.乙酸正丁酯制备实验研究.《岳阳师范学院学报(自然科学版)》 2002年04期

[4]林进，晋保玲.对甲苯磺酸催化合成乙酸丁酯的研究.应用化学，2001，（3）：17~18

[5]黄骁南,谢亚娟. 乙酸正丁酯的制备方法.天津化工[J].2001,01

[6] 李红缨,杨海贵,植中强等.微波加热常压快速合成醋酸正丁酯的研究.广州化工[J]2002,04

[7]廖晓宁,曹小华,严平等.催化合成乙酸正丁酯的实验研究.江西化工

[J].2005,01:101—105