[发明专利]一种合成马来酸二异丙酯的方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及一种酯的合成方法，特别是一种合成马来酸二异丙酯的方法，属于

化合物合成技术领域。

背景技术

马来酸二异丙酯又名顺丁烯二酸二异丙酯（记作DIPM），是生产制备丁二酸二异丙酯的重要中间体。可广泛应用在食品、香料、染料、涂料、橡胶、塑料等工业。传统合成马来酸二异丙酯采用浓硫酸催化酯化法，该方法存在设备腐蚀、副反应多、产品不易分离等问题。随着人们对酯化反应催化剂的深入研究，又逐渐出现了固体超强酸、杂多酸、对甲苯磺酸、离子交换树脂等作为反应的催化剂，但普遍存在反应周期长、催化剂活性下降快、催化剂回收困难等弊端，使其工业化应用受到限制。

离子液体(Ionic Liquids，简写：ILs)，又称室温离子液体(Room or Ambient Temperature Ionic Liquids，RTILs)，是指在室温或接近室温的条件下呈液态的、完全由阴阳离子所组成的盐。离子液体作为国际绿色化学的前沿和热点，在很多方面已经引起科研工作者的广泛关注，尤其在催化领域已经表现出明显优势。第一，离子液体的酸碱性(pH值)可调，保证了催化剂的催化效率，并可有效避免设备的腐蚀问题；第二，离子液体的亲水性可调节，由于在酯化反应过程中，离子液体可以吸收可逆反应中生成的水，从而促进反应向有利的方向进行，减短反应时间；第三，离子液体的憎油分离，在反应完成之后，离子液体催化剂会实现与产品的自动分层，避免了分水装置的使用，简化了分离工艺，实现了羧酸酯合成工艺的清洁化生产；第四，离子液体的熔点可调，可以使合成反应在低温缓和条件下进行，操作的安全性得到了极大地保障；第五，离子液体结构稳定性高，保证了催化剂的回收及再利用性能。因此，研究离子液体在化合物合成中的应用，具有实际意义。

发明内容

    本发明的目的是提供一种合成马来酸二异丙酯的方法，它是以双核咪唑类Brφnsted（中文译名：布朗斯特）酸性离子液体作为催化剂，克服了现有技术中所用催化剂存在的催化效率低、设备腐蚀、催化剂不易回收、中和耗碱量大等问题，实现了温和条件下的绿色高效催化酯化，且该工艺简单，成本低廉，催化剂可回收重复利

用。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是这样的：

一种合成马来酸二异丙酯的方法，包括以下步骤： 

（1）取料

以物质的量比（1：3）～（1：8）取马来酸酐和异丙醇，混合，加入双核类离子液体催化剂，催化剂的用量为马来酸酐质量的10%～20%；

（２）加热反应

在加热套内加热至70～110℃，加热的同时搅拌，冷凝回流3～8h，反应结束后，将反应液在室温下静置；

（３）催化剂回收

反应结束后，反应液与催化剂自动分层，倾倒出上层酯粗品，下层离子液体经减压旋蒸除水处理，即可直接作为新催化剂进入下一循环的反应；

（４）纯化

分离出的酯粗品经常压蒸馏除去过量异丙醇、中和至pH=7，分液、减压蒸馏，收集制得纯净的马来酸二异丙酯。

本发明中，步骤（1）中所说的双核类离子液体催化剂的结构通式如下：

式中n = 1～6，随着n增大，咪唑环上的正电荷更加集中，增强阴阳离子间的相互作用，会使离子液体熔点升高，而在n=1～6时，离子液体熔点较低，在酯化反应温度下，容易实现均相反应；

式中，阴离子X^-是：硫酸氢根HSO₄^-、磷酸二氢根H₂PO₄^-、四氟硼酸根BF₄^-、硫氰酸根SCN^-、对甲苯磺酸根CH₃phSO₃^-，其中的一种。阴离子X^-优选自上述阴离子之一，目的在于可使离子液体表现为酸性。由于酯化反应是酸催化反应，酸性离子液体对酸醇酯化反应催化效果较高。

本发明的合成方法，步骤（1）中原料的加入顺序不分先后。由于离子液体作为催化剂在酯化反应温度下为均相反应，加料在室温条件下进行，任何一种反应物或催化剂的加入顺序对反应不产生影响。

本发明的合成方法，步骤（4）中的中和，是指室温条件下催化剂分离结束后，采用质量浓度5%～0%的NaOH溶液或NaHCO₃溶液中和反应液至pH=7。