乙酸正(异,叔)丁酯的合成和研究

科研训练

乙酸正（异，叔）丁酯的合成

与研究

专业名称2011级精细化工（3）班

学生姓名戴晓雨（51110012023）

指导教师邰燕芳

完成时间2015 年1月12号

应用化学与环境工程系制

文献综述

四川大学毛书林通过乙酸和正丁醇在硫酸氢钾的催化作用下，高温条件下，

并且在实验中不断将实验的生成的水分离，结果得到乙酸正丁酯的产率98.55%。

辽宁石油化工大学陈平对合成乙酸异丁酯催化剂的研究进展结果表明：乙酸异丁酯的催化剂的各有优缺点，与浓硫酸催化剂相比，氨基磺酸具有腐蚀性较小，副反应少，反应时间断，操作简便特点，但酯收率不高，稀土氧化物中，三氧化二钕的催化活性较高，可以重复使用，具有一定的工业价值。十二水合硫酸铁铵作催化剂，选择性好，产品色泽浅，纯度高，操作方便，对设备几乎无腐蚀，不污染环境，是一种有前途的酯化反应催化剂，六水合氯化铁与二水合氯化铜催化效果也比较好，特别是将两者一起使用催化活性更高，性能更稳定，有一定的协同作用，杂多酸催化酯化，更具有优越性，无废酸排放，工艺流程简单，酯化反应温度低，反应时间短，催化剂用量少，并且可以较好的回收循环使用，产品质量好，产率高，硅胶复载四氯化锡也具有较高的催化性，产品质量好，选择性好，对设备无腐蚀，可重复使用。华东理工大学刘璇对乙酸叔丁酯（TBA）的合成研究

结果表明：本研究对乙酸和异丁烯合成乙酸叔丁酯体系的热力学进行了计算和分

析，并用于指导工艺条件的选择，结果表明：在异丁烯为液态、273.15-373.15K 范围内，合成体系主副反应均为放热反应，都是热力学上的自发反应，降低温度对反应有利；生成TBA的反应平衡常数远大于常压下的值。因此，在乙酸和异丁烯合成体系中需保证异丁烯为液态。采用气象色谱法，通过色谱柱的选择、分析条件的探索、定性方法的考察、组分矫正因子的测定，建立可靠的乙酸与异丁烯、1-丁烯合成乙酸叔丁酯和乙酸仲丁酯的产物分析方法。

以乙酸和异丁烯为原料，在自建的酯化反应装置下、以A10 B C三种强酸性树脂作为催化剂，考察反应温度、反应压力、系统空速原料酸烯比对反应的影响，结果表明：各工艺参数对溶解异丁烯、叔丁醇、异丁烯转化率基本无影响，空速和压力对乙酸转化率、TBA选择性、低聚物选择性影响不大；酸烯比增加，能促进异丁烯向TBA转化，有效抑制异丁烯的低聚反应；低温有利于酯化加成生成TBA从评价效果看，A10催化剂最好，并确定了其适应的工艺条件：空速4~5h、酸烯比

4~5：1、反映温度＜25 C、压力为保证体系液相。此外，还探索了降低异丁烯低聚的方法，结果表明：在乙酸中分别加入水和叔丁醇均可非常有效的抑制异丁烯低聚物生成、提高TBA的选择性。

本文通过浓硫酸催化法，制备乙酸正丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸叔丁酯，利用

气相色谱仪测定产物含量，确定三种醇的近似平衡常数。并试验乙酸正丁酯在分水与不分水情况下，所得产物量的差别，比较两种方法哪个好一些。

设计方案

1实验原理

乙酸正丁酯

浓H 2SO4

CH3COOH + CH 3CH2CH2CH2OH = - CH 3COOCH 2CH2CH2CH3 + H2O

乙酸异丁酯

CH 3COOH CH3CH2CHOHCH 浓H 2SO4

CH 3COOCH(CH3)CH2CH3 H2O

帆 0 帆r

乙酸叔丁酯

c 浓H 2SO4—

CH 3COOH CH 3CH (CH 2OH )CH3.. CH 3COOCH 2CH (CH 3)CH 3 H2O

2仪器、试剂

仪器蒸馏装置玻璃磨口仪器、球形冷凝管、分水器、三口圆烧瓶（100ml）、温度计（150C）、锥形瓶（50ml）、烧杯（400ml）、电热套、分液漏斗、量筒

（10ml、50ml）、电热套、铁架台、铁夹及十字头、铁圈、橡胶水管、天平，气

相色谱

试剂正丁醇（23ml*2）、异丁醇（23ml）、叔丁醇（23ml）、冰醋酸

（15ml*4 ）、浓硫酸、饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液、沸石、甘油、pH试纸

3实验装置图

4实验步骤

（1）、100 mL三口烧瓶中，加23 mL正丁醇,15 mL冰醋酸和3〜4d浓H.SQ （催化反应），混匀，加2颗沸石。（异丁醇，叔丁醇同上）

（2）、接上回流冷凝管和分水器。在分水器中预先加少量水至略低于支管口（约为1〜2 cm）,目的：使上层酯中的醇回流回烧瓶中继续参与反应，用笔作记号并加热至回流，不需要控制温度，控制回流速度1〜2d/s。（仅一组正丁醇进行此操作）

（3）、在反应过程中，有分水操作的把水分出并保持分水器中水层液面在原来的高度。

（4）、有分水操作的，大约40 min后，不再有水生成（即液面不再上升），即表示完成反应。无分水操作均反应两小时。

（5）、停止加热，记录分出的水量。

6）.用等体积的碳酸氢钠溶液先洗涤至中性，在用等体积的饱和氯化钠溶液洗涤分出酯层。

（7）、将总共所取的4组进行气相分析组分，记录数据。

5数据处理

乙酸正丁酯去水（20150107）.hw

mV

900

800

-700 4

8

2

600 I

Q00

°il

.100 1

0.7 1.4 2.1 2.8 3.5 4.2 4.9 5.6 6.3 7 min -100 . - . . . . .

实验室用乙酸和正丁醇制备乙醱正T酯.有关物质的相关数据如下袤.

乙酸（15ml）正丁醇（23ml）反应后液体体积22.1ml.质量分数」=98.55%

处理后纯乙酸正丁酯质量：m=22.1 98.55% = 21.8ml; 乙酸正丁酯的质量：

m=21.8 0.8772 =19.11g;

乙酸正丁酯物质的量：n = 19.11/116 = 0.165mol.