一种固载型离子液体催化合成油酸季戊四醇酯的方法技术

本发明专利技术公开一种固载型离子液体催化合成油酸季戊四醇酯的方法，其特征在于：以油酸和季戊四醇为原料，以固载型咪唑类离子液体作为催化剂的应用。本发明专利技术采用溶胶凝胶法制备固载型离子液体，催化剂加入量为醇、酸总摩尔数的1%‑5%，反应温度在110‑170℃，常压，反应时间1‑5h；本发明专利技术特点是不再采用对环境有污染的浓硫酸，与传统的无机酸做催化剂相比，固载型离子液体具有催化剂活性高，反应温和，酯化率高，生产工艺得到简化，催化剂回收操作简单等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种固载型离子液体催化合成油酸季戊四醇酯的方法
本专利技术涉及有机化学反应方法，特别是涉及一种固载型离子液体催化合成油酸季戊四醇酯的方法。技术背景油酸季戊四醇酯是指通过化学方法合成的一种润滑油基础油。相比矿物油，合成润滑油具有热稳定性好，热分解温度高，耐低温性能好等优点，是目前非常重要的化学工业基础产品。合成基础油有很多种类，最常见的是合成酯类。传统的醇酸酯化技术通常使用浓硫酸等强腐蚀性无机酸作催化剂，存在酯化率低，腐蚀设备并污染环境，产物与催化剂难分离等问题，因此工业上对开发既有经济效益又兼具环境友好的新型醇酸酯化体系的需求极为迫切。离子液体是近年来备受关注的新材料，具有稳定性好，不挥发，不易燃，溶解性和酸性可调等优点，作为新型绿色催化剂和溶剂在很多酸催化体系中表现出优异的特性，在酯化反应中也有应用。但是利用离子液体催化合成酯类产品，存在反应需要大量的有机溶剂，酯化率不高，催化剂难分离，后处理较繁锁等问题。为解决上述难题，将酸性离子液体固载在无机多孔材料或者有机高分子材料上，制得固载型离子液体催化剂，从而克服固载物分离难、后处理较繁锁，催化剂用量大等问题。赵亚娟等在中国专利技术专利CN101664700A中公开了“一种负载型离子液体催化剂及其制备方法和应用”，该方法所述的催化剂为载体上负载有吡啶类酸性离子液体[XPy]HS04,载体为Y-Al203、Si02、介孔分子筛、SBA-15等，应用其催化合成二甘醇，具有催化剂活性高、寿命长，反应条件温和，生产工艺简单等特点。徐航等在申请号为201010101778.3中公开了“一种负载型离子液体催化剂、其制备方法及其应用”，该方法提供了一种用于乙炔法生产醋酸乙烯的负载型离子液体催化剂，其以介孔分子筛为载体，以醋酸锌为活性组分，载体与活性组分之间以咪唑类醋酸盐离子液体连接。离子液体在催化剂表面形成拟液相微环境，增大了反应过程传质和传热性，稳定性好、寿命长、活性高、选择性好。功能化固载型离子液体在这些有机合成反应方面的成功应用，越来越受到化工界的重视。但未见有以溶胶凝胶法制备的固载型离子液体作为催化剂，通过酯化反应合成油酸季戊四醇酯的技术专利技术或学术研究报道。本专利技术将咪唑类离子液体进行固载，实现离子液体固载化，并应用于油酸季戊四醇酯合成反应，使得催化剂易回收且可以重复利用，简化生产工艺，提高酯化收率的同时，减少离子液体用量，减小设备腐蚀，降低环境污染。
技术实现思路
本专利技术提供了一种固载型离子液体催化合成油酸季戊四醇酯的方法，该催化剂避免了传统无机酸催化剂存在后续处理复杂、设备腐蚀严重等问题，且该催化剂在酯化反应中表现出良好的热稳定性和高效的催化活性，同时催化剂产物和原料的分离较容易，简化了生产工艺，节约生产成本。本专利技术采用的技术方案是:所述咪唑类离子液体组成为：[Hmim]+X-，阳离子A+为咪唑阳离子（[Hmim]+）：阴离子X-为：磷酸根、醋酸根、正丁酸根或对甲苯磺酸根；离子液体结构式为：1.采用溶胶凝胶法固载功能化咪唑类离子液体，其具体步骤如下:（1）咪唑类离子液体制备：将1质量份N-甲基咪唑和0.5-3质量份酸混合，加入1-8ml溶剂，旋转搅拌，反应温度控制在60-120℃。在此条件下，反应进行3-10h，得到淡黄色液体；将得到的淡黄色液体进行减压蒸馏，控制减压蒸馏的真空度为0.05-0.2MPa，顶部温度为70-110℃，蒸馏时间为1-5h，即得到酸性咪唑类离子液体[Hmim]+X-。（2）将1体积份正硅酸四乙酯和0.5-5体积份无水乙醇混匀后，加热至20-90℃，随后慢慢加入制备好的离子液体，搅拌混合，直到形成均匀的混合相，加入0.3-7体积盐酸，反应混合物逐渐形成凝胶，保持在50-90℃继续老化5-36h，最后于90-160℃下真空干燥1-8h，制得固载型咪唑类离子液体。2.醋化反应的实施，其具体步骤如下:所述的油酸与季戊四醇的摩尔比为4-7:1，固载型咪唑类离子液体的加入量为醇酸总摩尔量的1%-5%。所述的酯化反应温度为110-170℃，反应时间为1-5h。反应结束后，经简单过滤，固载型咪唑类离子液体催化剂可分出，并可以重复使用。有益效果:1.酯化反应时间短，催化剂活性好，在润滑油基础油酯化实验中，季戊四醇油酸酯的酯化率达到91%-98%。2.离子液体具有蒸汽压低、清洁无毒等特点，作为催化剂，反应条件温和，使用过程无挥发、无污染，克服了酸催化剂对环境的污染及对设备的腐蚀。3.离子液体经过固载后，催化剂回收操作简单，寿命长，简化工艺的同时，降低生产成本。具体实施方式下面给出实施例以对本专利技术作进一步说明。有必要在此指出，以下实施例不能理解为对本专利技术保护范围的限制，如果该领域的技术人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术作出一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1（离子液体的合成）咪唑醋酸盐离子液体的制备方法称量摩尔比为1:1的N-甲基咪唑8.21g和醋酸6.01g于250ml三口烧瓶中，加入2ml水作溶剂，旋转搅拌，将温度控制在80℃。在此条件下，反应进行6h，得到淡黄色液体。将得到的淡黄色液体进行减压蒸馏，控制减压蒸馏的真空度为0.07MPa，顶部温度为92℃，蒸馏时间为3h，即得到咪唑醋酸盐离子液体[Hmim]CH3COO。实施例2（离子液体的合成）咪唑正丁酸盐离子液体的制备方法称量摩尔比为1:1的N-甲基咪唑8.21g和正丁酸8.82g于250ml三口烧瓶中，加入2ml水作溶剂，磁力搅拌器搅拌，电加热套加热，冷凝水回流，在回流温度下反应，反应温度控制在80℃，反应7h，得到黄色液体。将得到的液体进行减压蒸馏，控制真空度为0.05MPa，顶部温度为75℃左右，蒸馏时间为4h。即得到咪唑正丁酸盐离子液体[Hmim]C4H7O2。实施例3（离子液体的合成）咪唑磷酸盐离子液体的制备方法称量摩尔比为1:1的N-甲基咪唑16.4g和磷酸19.6g于250ml三口烧瓶中，加入3ml水作溶剂，磁力搅拌器搅拌，电加热套加热，冷凝水回流，在回流温度下反应，反应温度控制在80℃，反应7h，得到黄色液体。将得到的液体进行减压蒸馏，控制真空度为0.05MPa，顶部温度为75℃左右，蒸馏时间为3h，即得到咪唑磷酸盐离子液体[Hmim]H2PO4。实施例4（离子液体的合成）咪唑对甲苯磺酸盐离子液体的制备方法称量摩尔比为1:1的N-甲基咪唑16.4g和对甲苯磺酸34.4g于250ml三口烧瓶中，加入5ml水作溶剂，磁力搅拌器搅拌，电加热套加热，冷凝水回流，在回流温度下反应，反应温度控制在80℃，反应16h，得到棕黄色液体。将得到的液体进行减压蒸馏，控制真空度为0.05MPa，顶部温度为70℃实施例5（固载型离子液体的合成）以溶胶凝胶法制备将20ml正硅酸四乙酯（TESO）和15ml乙醇混合于反应器，加热至60℃，立即加入咪唑对甲苯磺酸盐离子液体([Hmim]TsO)8.16g，搅拌混合，直到形成均匀的混合相，加入10ml5mol/L盐酸，反应混合物逐渐形成凝胶，保持在60℃反应12h。反应后所得初产品经150℃下真空干燥3h，得浅黄色晶体，即16g目标催化剂[Hmim]TsO/silicagel。实施例6（酯化反应）将O.001mo1溶胶凝胶法制备的咪唑对甲苯磺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固载型离子液体催化合成油酸季戊四醇酯的方法，其特征在于：以油酸和季戊四醇为原料，以固载型离子液体作为催化剂，通过酯化反应合成油酸季戊四醇酯。

【技术特征摘要】
1.一种固载型离子液体催化合成油酸季戊四醇酯的方法，其特征在于：以油酸和季戊四醇为原料，以固载型离子液体作为催化剂，通过酯化反应合成油酸季戊四醇酯。2.如权利要求1所述的一种固载型离子液体催化合成油酸季戊四醇酯的方法，其特征在于：上述固载型离子液体采用溶胶凝胶法进行制备，其步骤是：将1体积份正硅酸四乙酯和0.5-5体积份无水乙醇混匀后，加热至20-90℃，随后慢慢加入制备好的离子液体，搅拌混合，直到形成均匀的混合相，加入0.3-7体积盐酸，反应混合物逐渐形成凝胶，保持在50-90℃继续老化5-36h，最后于90-160℃下真空干燥1-8h，制得固载型离子液体。3.如权利要求2所述的固载型离子液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡源，卢忠东，席连弟，
申请(专利权)人：南京科技职业学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32