[发明专利]一种复合离子液体及其催化合成羧酸正丁酯的方法

说明书

本发明涉及有机合成技术领域，具体公开一种复合离子液体及其催化合成羧酸正丁酯的方法。所述复合离子液体由N‑甲基吗啡啉烷基化后和金属卤化物配位形成，具有双金属配位中心。本发明还公开了该复合离子液体在酯化反应中的应用，并公开其催化合成羧酸正丁酯的方法，将所述复合离子液体、带水剂、羧酸和正丁醇加入反应器中，加热至回流，反应0.5～6h，反应过程中分离反应生成的水，反应结束回收复合离子液体，反应液经分离得到产物羧酸正丁酯。本发明选择的复合离子液体具有两种金属配位中心，能够达到羧酸和正丁醇酯化的最适酸度，催化合成羧酸正丁酯尤其是丙酸正丁酯和丁酸正丁酯的效率高，酯收率可达90％以上。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种复合离子液体及其催化合成羧酸正丁酯的方法。

背景技术

羧酸正丁酯是一类重要的化工产品，在制药、制革、溶剂、香料等领域有着广泛的应用。羧酸正丁酯的合成是采用羧酸和正丁醇为原料，在催化剂的作用下发生酯化反应制得。在酯化反应中催化剂的研究是非常重要的一方面。传统合成工艺选用无机酸、固体超强酸、杂多酸、大孔分子筛等作为催化剂，但各有缺陷。诸如，浓硫酸具有腐蚀设备、污染环境、收率低、有副反应产生等缺点；固体超强酸耐温性差，重复使用性能不理想。因此，开发新型高效绿色环保的替代催化剂备受关注。

目前功能化离子液体作为一种新型的溶剂和催化剂，符合“绿色化学”的要求，容易回收，广泛应用于催化反应、分离工程以及电化学等领域，由于其独特的催化性能，受到越来越多的关注。然而离子液体对于其催化的反应一般选择性较高，且离子液体的选择也无明确的规则可寻。研究能够高效催化羧酸和正丁醇酯化反应的离子液体具有重要意义。

发明内容

针对以上技术现状，本发明提供一种复合离子液体，并提供其在酯化反应中的应用，已经其催化合成羧酸正丁酯的方法。

为达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种复合离子液体，其具有如下结构：

其中，n＝2～6，X₁和X₂分别相同或不同地为卤元素，A₁和A₂分别为不同的过渡金属元素。

优选地，所述过渡金属元素为Fe、Cu、Zn、Ni或Co。

进一步优选地，n＝4，X₁＝Br，X₂＝Cl，A₁＝Cu、Zn、Ni或Co，A₂＝Fe。

所述复合离子液体的制备方法，步骤如下：

(1)将N-甲基吗啡啉和卤代烷烃在有机溶剂中反应，制得Lewis酸性离子液体中间体；

(2)在搅拌和氮气保护条件下，将第一过渡金属卤化物加入所述中间体中，得到Lewis酸性离子液体；

(3)在所述Lewis酸性离子液体中加入第二过渡金属卤化物，反应得到所述复合离子液体。

优选地，步骤(1)中所述有机溶剂为丙酮，其加入量以能溶解反应物使反应进行为准，不做特殊要求；N-甲基吗啡啉和卤代烷烃的摩尔比为1:1～1.2；步骤(1)的反应温度为35～45℃，反应时间10～12h。

优选地，步骤(2)中，所述Lewis酸性离子液体中间体和第一过渡金属卤化物的摩尔比为1:1～1.1；步骤(2)中，在室温(20～30℃)下反应6～8h。

优选地，步骤(3)中，反应温度为25～35℃，反应时间2～4h；步骤(3)中，所述Lewis酸性离子液体和第二过渡金属卤化物的摩尔比为1:1～1.2。

本发明还提供所述复合离子液体在催化酯化反应尤其是羧酸和正丁醇酯化反应中的应用。