柠檬酸三丁酯的催化合成及优化

柠檬酸三丁酯的催化合成及优化

冯迪;熊双喜

【摘要】以柠檬酸、正丁醇为原料,一水合硫酸氢钠和助催化剂以一定配比作为催化剂催化合成柠檬酸三丁酯.重点讨论催化剂的配比、用量、酸醇摩尔比和反应温

度及反应时间等因素对酯化反应的影响.其优化工艺条件为:催化剂用量为总加料量

的4.0％～4.5％,其中一水合硫酸氢钠和助催化剂的物质的量比为1.0∶0.1,醇酸摩

尔比为0.46∶0.1,反应终点温度T=(145～150)℃,反应时间t=1.5h,酯化率达97％以上,该催化剂廉价易得,活性高,操作方便,催化剂固体成分可重复使用5次,再生容易,酯化率高,腐蚀性小,环境污染小.%Catalytic synthesis of tributyl citrate, with citric acid and butanol as material, using sodium hydrogen

sulfate/assistant-catalyat as catalyst was studied. The effects of activator loadings on the reaction was investigated. Citric acid/butanol molar ratio and reaction temperature on the esterification reaction were investigated, too. The optimum reaction condition was obtained as follow; catalyst loading=4. 0% ~4. 5% ( sodium hydrogen sulfate/assistant-catalyat molar ratio = 1.0: 0. 1) , citric acid/butanol molar ratio =0. 1: 0. 46, reaction temperature of end point = 145 ~ 150℃ ,and reaction time =1.5

h,efficiency of esterification = 97. 4% , activator was cheapness,facile, and repetition =5 , regeneration easy, causticity was small, pollution of environment was small.

【期刊名称】《科学技术与工程》

【年(卷),期】2012(012)021

【总页数】3页(P5355-5357)

【关键词】合成;柠檬酸三丁酯;催化

【作者】冯迪;熊双喜

【作者单位】台州学院医药化工学院,临海317000;台州学院医药化工学院,临海317000

【正文语种】中文

【中图分类】TQ245.24

柠檬酸三丁酯是一种新型无毒塑料增塑剂，用途广泛，可作为聚氯乙烯，氯乙烯共聚物、纤维素树酯、天然橡胶和合成橡胶的增塑剂、相溶剂和食品包装材料，医药器具，儿童玩具，个人卫生用品等塑料加工行业，也可用于药物、化妆品和食物的添加剂、头发生长促进剂，还用于蛋白质类溶液的消泡剂等而广受关注，成为首选替代邻苯二甲酸酯类的绿色环保产品。随着人们环保意识的增强以及环保法规的日益完善，开发生产柠檬酸三丁酯具有极好的发展前景［1—3］。

1 实验

1.1 主要试剂

柠檬酸(华美化工原料有限公司经销)分析纯，一水硫酸氢钠(金山化工厂)化学纯，正丁醇(中国上海试剂总厂)分析纯，硫酸(宜兴市展望化工试剂厂)分析纯，无水碳酸钠上海三鹰化学试剂有限公司分析纯，其余试剂均为化学纯。

1.2 方法

在装有搅拌器、温度计、蒸馏分水回流装置的三口反应器中，按一定比例加入一定量的柠檬酸和正丁醇，然后按一定比例加入一水合硫酸氢钠和助催化剂，搅拌微热

使之溶解(60℃左右)，取2.00 mL溶液用氢氧化钠标准溶液滴定，同时加热回流反应，反应中过量的正丁醇及生成的水通过蒸馏分水回流装置分水后，正丁醇继续回流反应，反应一定时间后，观察到正丁醇回流基本停止，即可以认为反应结束，停止加热，冷却反应液至80℃左右，取2.00 mL溶液用氢氧化钠标准液滴定。

2 实验结果与讨论

2.1 催化剂配比对酯化率的影响

固定柠檬酸用量为0.1 mol，正丁醇0.45 mol，一水合硫酸氢钠1.5 g，采用不同量的硫酸氢钠和助催化剂的配比作为催化剂，回流分水时间2.0 h，回流温度为110℃ ～160℃，测定相应的柠檬酸的酯化率，结果见表1。

由表1中的数据可以确定:在醇酸比，反应时间，反应温度和一水合硫酸氢钠相同的情况下，一水合硫酸氢钠和助催化剂的物质的量比为1∶0.10时，反应的酯化率最高。因此认定催化剂配比(一水合硫酸氢钠和助催化剂的物质的量比)为1∶0.10是最佳的配比条件。

表1 催化剂配比对酯化率的影响结果序号催化剂配比(n助催化剂∶n硫酸氢钠) 酯化率/%1 0.05∶1 90.66 2 0.10∶1 92.31 3 0.20∶1 92.08 4 0.40∶1 91.95 5 0.60∶1 91.44 6 0.80∶1 88.47

2.2 催化剂用量对酯化率的影响

固定柠檬酸用量为0.1 mol，正丁醇0.45 mol，采用物质的量比为1∶0.10而不同总质量的一水合硫酸氢钠和助催化剂作为催化剂，回流分水时间为2.0 h，回流温度为110℃ ～160℃，测定相应的柠檬酸的酯化率，结果见表2。

表2 催化剂用量对酯化率的影响结果1 0.40 93.48 2 0.85 96.82 3 1.30 96.71 4 1.80 96.12 5 2.55 94.86 6 4.20 94.12

由表2的数据可以确定:在醇酸比，反应时间，反应温度和催化剂(助催化剂和一水合硫酸氢钠)摩尔比相同的情况下，催化剂用量为0.85 g的时候，反应的酯化率最