醋酸正丙酯酯化塔选材浅析

目前,国内醋酸正丙酯的生产大都采用酯化工艺,即在硫酸催化剂存在下,醋酸与正丙醇发生酯化脱水反应生成醋酸正丙酯的工艺。由于使用硫酸作为酯化反应的催化剂,存在硫酸腐蚀性强、副反应多等缺点,致使酯化工段设备耐腐蚀选择较为困难。基于此,就醋酸正丙酯酯化塔的选材进行了研究探讨。     

胺型离子液体催化合成乙酸己酯

合成了硝酸正丁胺（N_4NO_3）、醋酸正丁胺（N_4AC）、醋酸正丙胺（N_3AC）和醋酸乙胺（N_2AC）4种胺型离子液体,采用~1HNMR对其结构进行了表征。以上述胺型离子液体为催化剂,冰醋酸和正己醇为原料,环己烷为带水剂,通过酯化反应制备了乙酸己酯。考察了催化剂种类、反应温度和反应时间等因素对乙酸己酯酯化率的影响,优化了反应工艺。最佳反应条件为：15mL环己烷为带水剂,n（冰醋酸）：n（正己醇）：n（N_4NO_3）=1：1.2：0.1,反应温度为95℃,反应时间为4.5h,乙酸己酯的酯化率可达90.52%。     

酯化反应中离子液体结构与催化性能的关系

综述了近几年离子液体作为催化剂在酯的合成方面的研究进展、反应机理及离子液体结构与催化性能的关系等,比较了离子液体催化剂与传统催化剂在酯化反应中的性能,概述了不同种类离子液体在催化酯化反应中的应用,对离子液体催化酯的研究方向进行了展望。     

磁性聚合离子液体的制备及其催化合成酯反应研究

通过季铵化法合成一系列咪唑类离子液体并附着在表面硅烷化的Fe₃O₄磁性纳米颗粒上，用于催化季戊四醇/三羟甲基丙烷与油酸的酯化反应制备季戊四醇油酸酯和三羟甲基丙烷油酸酯。FT-IR、BET、XRD、VSM等表征结果表明成功制备了磁性聚合离子液体。确定了合成季戊四醇油酸酯的最佳反应条件为：催化剂质量分数5%、酸醇摩尔比4∶1、反应温度190℃、反应时间7 h,此时磁性聚合离子液体酯化率达到94.43%;合成三羟甲基丙烷油酸酯的最佳反应条件为：催化剂质量分数5%、酸醇摩尔比3.5∶1、反应温度150℃、反应时间7 h,此时磁性聚合离子液体酯化率达到97.60%。在2种不同的酯化反应体系中，磁性聚合离子液体在重复使用多次后依旧保持较高的酯化率。同时对磁性聚合离子液体的2种酯化反应的催化动力学进行了研究，得出活化能Ea₁=26.27 kJ/mol、Ea₂=20.38 kJ/mol。     

硅胶固定化咪唑酸性离子液体的合成及在酯化反应中的应用

为了减少离子液体用量,缩短反应时间,提高酯化反应的催化效率,该文以硅胶为原料与-γ(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)反应,合成了环氧基硅烷化硅胶,再与1-甲基咪唑硫酸氢盐发生开环反应,制备了一种硅胶固定化1-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体。探讨了该离子液体在无机酸促进下对合成乙酸乙酯反应中原料摩尔比、酸的用量及离子液体用量等因素对反应的影响。实验表明,当n(乙醇)∶n(乙酸)=1.5∶1,该固定化离子液体用量为1.00 g,盐酸用量为2.0 mL时,乙酸乙酯的最高产率可达90.0%。固定化离子液体重复使用5次,酯的产率由90.0%降至85.1%。将该固定化离子液体应用于催化乙酸异戊酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、乙酸正丁酯和马来酸二乙酯的合成,酯的产率比仅用盐酸单组分催化分别提高了20.4%、25.6%、28.2%、22.3%和16.1%。通过简单滤除就可实现离子液体与产物的分离。     

N-甲基-N-丁基吗啉氟硼酸盐离子液体催化合成丁酸乙酯

以N-甲基吗啉,溴代正丁烷,氟硼酸钠为原料,合成了N-甲基-N-丁基吗啉氟硼酸盐离子液体。将其应用于正丁酸乙酯的催化合成,考察了酸/醇摩尔比,反应温度,离子液体用量和反应时间对酯化率的影响。利用正交实验得出正丁酸乙酯的最佳合成条件为:反应温度110℃,时间3. 0 h,离子液体用量0. 1 g,酸醇摩尔比1∶2. 5。在最佳条件下,进行了验证实验,实验结果显示正丁酸乙酯的酯化率达到56%以上。     

功能化离子液体催化邻苯二甲酸二辛酯的合成及其工艺

利用功能化酸性离子液体催化合成邻苯二甲酸二辛酯(DOP), 结果表明,其催化效果比非功能化的中性离子液体好,催化剂循环使用率高,其中,功能化酸性离子液体［HSO₃-PMIM］［HSO₄］的催化活性最好,并确定了用其催化合成DOP的优化工艺条件:酐醇物质的量比1∶3,反应温度140 ℃,反应时间2.5 h, 离子液体最佳用量为反应体系总质量的15%,环己烷作带水剂,此条件下,酯化率可达98.6%以上 。     

离子液体催化合成乙酸丙酯的研究

用微波方法制备了[bmim]PTSA离子液体,应用于催化合成乙酸丙酯反应中,分析了离子液体的催化活性,研究了影响酯化反应的各种因素。结果表明：离子液体[bmim]PTSA是该酯化反应良好溶剂和催化剂,离子液体用量15mL,醇酸摩尔比1．5：1．0,反应时间2．0h,酯化率达94．2％。离子液体易分离回收,可重复使用。     

双核酸性功能化离子液体催化酯化反应研究

合成了系列阳离子为双咪唑的双核功能化酸性离子液体双-(3-甲基-1-咪唑)亚乙基双硫酸氢盐([C2(Mim)2]HSO4)、双-(3-甲基-1-咪唑)亚丙基双硫酸氢盐([C3(Mim)2]HSO4)、双-(3-甲基-1-咪唑)亚丁基双硫酸氢盐([C4(Mim)2]HSO4),并分别对其进行了IR、1HNMR结构表征。将合成的离子液体用于系列酯化反应中,探讨了双核离子液体对其催化活性的影响。结果表明,当n(酸)∶n(醇)∶n(IL)为1.25∶1∶0.026,反应时间为2.5 h,反应温度为60℃时,醋酸系列酯收率高达94%以上;在相同反应条件下,丁酸系列酯反应需要较长的时间(3~3.5 h),收率可达92%以上,而苯甲酸系列酯收率可达87%以上。机理研究表明,双核功能化酸性离子液体的催化酯化反应能够在反应过程中实现原位的反应分离耦合。     

丙酸酯在离子液体中的催化合成研究

利用正交实验法获得了在离子液体[Hmim] BF4-中合成丙酸正丁酯的最佳工艺条件,考察了在该离子液体催化下,丙酸和多种醇的酯化反应及催化剂的重复使用性能;实验结果表明,离子液体[Hmim] BF4-催化合成丙酸正丁酯的最佳工艺条件为n离子液体∶n丙酸∶n正丁醇=1∶4∶1,油浴温度140℃,反应时间8 h,此时收率可达77.8%。离子液体[Hmim] BF4-在丙酸酯化反应中具有良好的催化活性,反应条件温和,无腐蚀、无废酸排放,并可以重复使用。     

Brnsted酸型离子液体[Emim]HSO_4催化酯化反应的研究

以吡啶为探针分子,采用红外光谱对合成的离子液体[Emim]HSO4的酸性进行了表征。以[Emim]HSO4离子液体为催化剂研究了乙酸和乙醇的酯化反应。考察了反应温度、反应时间和离子液体／反应物量比对酯化反应的影响．实验得到的优化反应条件为：反应温度40℃,反应时间1h,离子液体：反应物：1：5时,乙酸的转化率为76．73％,乙酸乙酯的选择性为100％。反应后离子液体易于与反应产物分离。     

酸功能化聚醚离子液体催化合成乙酸松油酯的研究

制备和表征了酸功能化聚醚离子液体1-(3-磺酸)丙基-3-聚氧乙烯醚基咪唑磷酸二氢盐-［HSO₃－(CH₂)₃－im－(CH₂CH₂O)nH］H₂PO₄,并用于催化合成乙酸松油酯的反应,考察了反应时间、反应温度、原料配比和催化剂用量等因素对反应的影响。在n(松油醇)∶n(乙酸酐)=1∶1.5,松油醇5.1 g、离子液体1.5 g、反应温度40 ℃和反应时间8 h条件下,松油醇转化率超过99.5%,乙酸松油酯的选择性为87.8%;并对离子液体的重复使用性能进行了考察,表明离子液体不经处理直接重复使用6次后,松油醇的转化率为99.4％,乙酸松油酯的选择性为88.3％,具有较好的重复使用性能。     

硫酸高铈催化合成乙酸丙酯

以硫酸高铈为催化剂,冰乙酸和正丙醇为原料,环己烷为带水剂合成乙酸丙酯,研究正丙醇与冰乙酸物质的量比、反应时间、催化剂用量及重复使用次数对酯化率的影响。经正交实验及单因素实验得到反应的最佳合成条件为:冰乙酸用量0.1 mol,醇酸物质的量比1.5,硫酸高铈用量1.1 g,反应时间2.0 h,此条件下,酯化率约为99%。该催化剂具有催化活性高、操作简单和不污染环境等优点。     

Synthesis of Trimethylolpropane Esters of Oleic Acid Using a Multi-SO<Subscript>3</Subscript>H-Functionalized Ionic Liquid as an Efficient Catalyst

Biodegradable trimethylolpropane triesters of oleic acid were synthesized by esterification of trimethylolpropane and oleic acid over a multi-SO₃H-functionalized strong Brønsted acidic ionic liquid as the catalyst. The results showed that the esterification can proceed satisfactorily over the catalyst at an ambient pressure even without simultaneous removal of water. Under the optimal reaction conditions (temperature: 100 °C, reaction time: 3 h, reactant molar ratio: 3.6:1, and catalyst amount, high conversion rate of trimethylolpropane (99.0%) and selectivity of trimethylolpropane triester (92.1%) were obtained. The ionic liquid was reused six times after the removal of water and no obvious change in catalytic activity was detected. Operational simplicity, high yields along with good reusability makes the multi-SO₃H-functionalized ionic liquid a promising catalyst for the esterification of trimethylolpropane with oleic acid.     

功能化酸性离子液体催化合成氯乙酸异丙酯的研究

研究了功能化酸性离子液体催化合成氯乙酸异丙酯的反应,考察了不同离子液体、反应温度、反应时间和离子液体与反应物物质的量比［n(离子液体)∶n（反应物）］等对反应的影响。结果表明,以离子液体N-(4-磺酸基丁基)吡啶硫酸氢盐｛［(CH2)4SO3HPy］HSO4｝为催化剂,在60 ℃、n(离子液体)∶n（反应物）=1∶5,反应4 h后,反应的转化率和选择性分别为91%和100%。催化剂循环使用5次,催化活性不变。     

氯化氢催化法合成氨基酸酯盐酸盐

以氨基酸与苯甲醇的酯化反应为模型反应,研究了氯化氢催化下的氨基酸酯化工艺。采用1,2-二氯乙烷作为溶剂,共沸蒸馏带出生成的水,以促进酯化反应完成,再经重结晶后得到目标产物氨基酸苄酯盐酸盐。当氨基酸与苯甲醇物质的量之比为1.00:1.08,反应温度83℃,反应时间4~6 h时,收率可达65%左右。此外,在氨基酸与甲醇等低沸点醇进行酯化时,采用醇同时作为反应物和带水剂的方法,提高反应的平衡转化率,并将蒸馏出的醇经过除水处理后重新加入反应体系中,氨基酸酯盐酸盐收率在75%~85%。利用反应-分离耦合技术提高了产物的收率与纯度,缩短了反应时间,减少了原料的用量。     

含羧酸基的功能化离子液体催化合成氯乙酸异丙酯

将合成的羧酸基功能化离子液体用于氯乙酸和异丙醇的酯化反应,考察了不同功能化离子液体的催化性能、不同的反应条件、反应结束后产物的分离和离子液体的循环使用。结果表明,以[C1imCH2COOH]HSO4为催化剂,n(氯乙酸)∶n(异丙醇)∶n(离子液体)=5∶5∶1,反应温度为60℃,反应时间为3 h的条件下,异丙醇的转化率为90.6%,氯乙酸异丙酯的选择性达到100%。反应结束后产物和离子液体分层明显,通过简单的倾倒就可以分离产物。分离后的催化剂重复使用5次,催化剂活性基本不变。     

Reactivity of Brönsted acid ionic liquids as dual solvent and catalyst for Fischer esterifications

Several water-stable ionic liquids with different acidity and affinity were synthesized and applied as both solvents and acid catalysts for Fischer esterification of ethanol reacting with four aliphatic carboxylic acids (acetic acid, n-hexanoic acid, lauric acid, and stearic acid). Among the studied ionic liquids, [(n-bu-SO₃H) MIM][HSO₄] (3-butyl-1-(butyl-4-sulfonyl) imidazolium sulfate) and [(n-bu-SO₃H) MIM][p-TSO] (3-butyl-1-(butyl-4-sulfonyl) imidazolium toluenesulfonate) show higher reactivity for the production of ethyl esters. The catalytic activities of these ionic liquids are strongly dependent on the acidity of their anions and cations, as well as their hydrophilicity and affinity with the reactants. Water refluxing through the condenser may be another important reason for obtaining high conversion of esterification, indicating a water-sequester process is still needed in order to obtain a higher yield of ester in the ionic liquid catalyzed esterification system. Kinetics studies show the conversions of the acids increase with reaction temperature and time, and reach equilibrium within about two hours. The apparent activation energies are 39.1±2.0, 49.7±2.5, 51.4±2.5 and 59.3±3.0 kJ·mol⁻¹ for the formation of ethyl acetate, ethyl n-hexanoate, ethyl laurate and ethyl stearate, respectively.     

酸性离子液体[Hmim]H_2PO_4催化合成乙酸乙酯

主要以乙酸和乙醇为原料,酸性离子液体[Hmim]H2PO4为催化剂进行乙酸乙酯的合成研究。在实验过程中,考察了酯化反应条件对催化活性的影响,筛选出能够分离回收离子液体的溶剂,同时通过红外光谱对离子液体的结构进行表征。结果表明:n(乙酸)∶n(乙醇)∶n(催化剂)=1.2∶1∶0.15,t=4 h,乙醇转化率最高(90.18%),离子液体[Hmim]H2PO4经重复使用5次,乙醇转化率仍保持在88%以上;环己酮作为萃取分离[Hmim]H2PO4的溶剂,不仅能够分离出离子液体和水,而且可以使乙酸乙酯、乙酸和乙醇通过精馏得以分离。