[发明专利]一种由酯交换路径合成乙酸正丁酯的方法

说明书

一种由酯交换路径合成乙酸正丁酯的方法，涉及一种合成乙酸正丁酯的方法，该方法开辟一条以固体碱为催化剂催化乙酸甲酯和正丁醇酯交换合成乙酸正丁酯的合成路线。催化剂为具有介孔分子筛复合结构的负载型金属固体碱，催化剂催化乙酸甲酯和正丁醇合成高纯度的乙酸正丁酯反应，具有极高的反应活性，其催化效率可以达到50g/gh以上。能够提高反应原料及产物的传质与扩散能力。同时负载型碱金属催化剂具有高分散外表面活性中心，能专一性地催化乙酸甲酯和正丁醇酯交换合成乙酸正丁酯，得到的粗产品中仅含有乙酸正丁酯和甲醇，乙酸正丁酯的选择性高达99%以上。反应过程清洁、高效、无污染、无副产物产生，具有良好的应用前景，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种合成乙酸正丁酯的方法，特别是涉及一种由酯交换路径合成乙酸正丁酯的方法。

背景技术

乙酸正丁酯( N-Butyl Acetate)是一种无色透明、难溶于水的液体，特性为具有果香气味、易燃、易挥发。其凝固点为-77.9 ℃，沸点为 126.1 ℃，相对密度为0.8825 ，折光率为 1.3951，蒸汽压为1.33 kpa(20 ℃)，闪点 22 ℃，比热容为1.91 J(20 ℃)。乙酸正丁酯具有良好的溶解能力，能与醇、醚、酯、酮等有机溶剂互溶，易溶于合成树脂(如聚苯乙烯、甲基丙烯酸树脂、氯化橡胶等)和天然树脂(如酯胶、马尼拉橡胶、松脂等)，并且存在于苹果、葡萄、番茄、香蕉等蔬果中。乙酸正丁酯急性毒性较小，但对人的眼睛和上呼吸道有强烈刺激，而且当浓度较高时会产生麻醉作用。

乙酸正丁酯作为一种基础的酯类化工原料，具有十分广泛的用途。由于乙酸正丁酯具有适中的挥发度、良好的渗透性，因此可应用于作为药物吸收的促进成分；具有果香气味，可用于制备各类香料、调料；具有良好的溶解性，可用于溶解各类聚酯类物质和作为萃取剂用于乙醇-丙醇等的萃取分离反应；乙酸正丁酯作为一种优良的多功能有机溶剂，还可用于人造皮革的生产，汽车涂料、飞机机翼涂料、聚氨酯漆和硝基纤维素漆等的合成和金属表面涂料的清除。近年来，随着普通民众环保意识的逐步增强和环保法规的严格实行，人们更倾向利用乙酸正丁酯作为甲苯、二甲苯等有毒有害溶剂的良好替代品，因此其市场前景广阔。

在传统工艺中，生产乙酸正丁酯常采用的催化剂为浓硫酸，反应物为乙酸和正丁醇直接进行酯化反应来制备。此方法虽然操作简单、催化剂成本价格低廉，但是存在着诸多缺点，如易腐蚀设备、易污染环境、副反应多、后处理复杂、效率较低、连续生产难以实现等等。随着科学技术的快速发展、人们环保意识的普遍提高和环保法规的日益完善，固体催化剂的优势也越来越受到人们的重视，选择使用其它新型固体催化剂来替代液体酸作为催化剂通过酯化反应制备乙酸丁酯已成为势在必行地选择。

近几年来，国内外学者对以乙酸和正丁醇酯化法合成乙酸正丁酯的催化剂做了大量的研究工作，但真正投入工业化生产的报道却很少，主要存在催化剂催化效率不高，制备过程复杂、稳定性差及重复使用次数少等问题。

古绪鹏等以SO₄^2--ZrO₂-TiO₂-La固体酸催化剂用于催化乙酸和正丁醇酯化制备乙酸正丁酯，当n(正丁醇):n(醋酸)=2.5，催化剂使用量为0.017 g/g反应物，反应时间2 h时，虽然产物收率最终可达97.6 %，但其收率是以醋酸为基础计算的，如果以正丁醇或总质量计算产物乙酸丁酯收率并不高，并且反应原料正丁醇的比例较高，大部分正丁醇并未参与反应，正丁醇转化率不足50%。

舒华等以SO₄^2-/TiO₂/Ce⁴⁺固体超强酸为催化剂，根据微波诱导原理来合成醋酸正丁酯，当n(正丁醇):n(醋酸)=2.5，催化剂用量为0.02 g/g反应物，反应20 min时，最终产物收率可达89.3%，但微波诱导法合成醋酸丁酯实验条件苛刻，同时其正丁醇过剩，无法用于工业化生产。