一种催化合成乙酸乙酯的离子液体催化剂及其应用，以及催化合成乙酸乙酯的方法技术

本发明专利技术提供了一种催化合成乙酸乙酯的离子液体催化剂及其应用，以及催化合成乙酸乙酯的方法。本发明专利技术提供的催化合成乙酸乙酯的离子液体催化剂，包括：四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐和1

【技术实现步骤摘要】
一种催化合成乙酸乙酯的离子液体催化剂及其应用，以及催化合成乙酸乙酯的方法


[0001]本专利技术涉及有机合成领域，特别涉及一种催化合成乙酸乙酯的离子液体催化剂及其应用，以及催化合成乙酸乙酯的方法。

技术介绍

[0002]酯化是最重要的反应之一，在工业过程中因为巨大的实用性有机酯用量，其重要性不言自明。其中，乙酸乙酯通常是以乙酸和乙醇为为反应原料，在催化剂的作用下，生成乙酸乙酯和水。包括乙酸乙酯在内的酯类物质的合成广泛应用无机酸(如硫酸，盐酸和正磷酸等)传统催化剂。然而，这种酸催化系统存在腐蚀设备问题，水污染严重、产生大量酸性废物，以及回收酸催化剂难等诸多问题。
[0003]随着生态的增加和酯化的经济问题过程中，人们已经做出了很大的努力来取代传统的无机酸，目前开发的清洁催化剂有沸石、杂多酸、固体超强酸、离子交换树脂等。但是催化剂的再循环仍然不能令人满意。去除液体无机酸或从催化剂中分离产物也需要付出很大的努力，很难回收，使用大量的挥发性有机溶剂和液体无机酸，可能会产生环境污染，还有对设备的腐蚀的问题等诸多不利。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种催化合成乙酸乙酯的离子液体催化剂及其应用，以及催化合成乙酸乙酯的方法。本专利技术提供的离子液体催化剂，能够解决传统无机酸催化剂易腐蚀设备、产生大量酸性废物以及酸催化剂难以回收的问题，且还保证合成乙酸乙酯的反应活性。
[0005]本专利技术提供了一种催化合成乙酸乙酯的离子液体催化剂，包括：四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐和1r/>‑
丁基
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐。
[0006]优选的，所述四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐与1
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐的摩尔比为1∶(3～4)。
[0007]优选的，所述四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐通过以下制备方法制得：
[0008]将四丁基溴化铵与聚苯乙烯磺酸盐反应，形成四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐；
[0009]所述1
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐通过以下制备方法制得：
[0010]将1
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甲基咪唑与聚苯乙烯磺酸盐反应，形成1
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丁基
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐。
[0011]优选的，所述四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐的制备中，反应的温度为75～85℃。
[0012]优选的，所述1
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐的制备中，反应的温度为75～85℃。
[0013]本专利技术还提供了一种上述技术方案中所述的离子液体催化剂在催化合成乙酸乙酯中的应用。
[0014]本专利技术还提供了一种催化合成乙酸乙酯的方法，包括：在催化剂的作用下，乙酸和乙醇反应，形成乙酸乙酯；
[0015]所述催化剂为上述技术方案中所述的离子液体催化剂。
[0016]优选的，所述反应的温度为75～80℃；所述乙酸∶乙醇∶催化剂的摩尔比为1∶1∶(0.02～0.06)。
[0017]优选的，所述反应为搅拌反应；所述搅拌反应的时间为100～160min。
[0018]优选的，具体包括以下步骤：将乙酸和催化剂混合，升温至反应温度后加入乙醇，进行搅拌反应。
[0019]本专利技术采用离子液体四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐和1
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丁基
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐搭配作为催化合成乙酸乙酯的催化剂，能够保证合成乙酸乙酯的反应活性，还能够避免传统无机酸催化剂易腐蚀设备、产生大量酸性废物以及酸催化剂难以回收的问题。
[0020]实验结果表明，本专利技术提供的离子液体催化剂，在反应60min时即可使产物中乙酸乙酯占比达到40％以上，大大提高了转化速率，反应平衡时产物中乙酸乙酯占比达到56％以上，表现出良好的转化率。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0022]图1为实施例4中反应不同时间下各试样的转化率效果图。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种催化合成乙酸乙酯的离子液体催化剂，包括：四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐和1
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐。
[0024]本专利技术采用离子液体四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐和1
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐搭配作为催化合成乙酸乙酯的催化剂，能够保证合成乙酸乙酯的反应活性，还能够避免传统无机酸催化剂易腐蚀设备、产生大量酸性废物以及酸催化剂难以回收的问题。
[0025]关于四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐：
[0026]本专利技术中，所述四丁基铵聚苯乙烯磺酸盐优选通过以下制备方法制得：将四丁基溴化铵与聚苯乙烯磺酸盐反应，形成四丁基铵聚苯乙烯磺酸盐。
[0027]其中：
[0028]所述聚苯乙烯磺酸盐的数均分子量优选为5～10万。在本专利技术的一些实施例中，所述聚苯乙烯磺酸盐的数均分子量为7万。所述聚苯乙烯磺酸盐优选为聚苯乙烯磺酸钠。
[0029]所述四丁基溴化铵与聚苯乙烯磺酸盐的摩尔比优选为1∶1。
[0030]所述四丁基溴化铵与聚苯乙烯磺酸盐反应的温度优选为75～85℃，更优选为80℃。所述反应的时间优选为220～260min；在本专利技术的一些实施例中，所述反应的时间为240min。
[0031]所述反应优选在搅拌条件下进行。所述搅拌优选为磁力搅拌。所述搅拌的速率优
选为600～900rpm。
[0032]所述四丁基溴化铵与聚苯乙烯磺酸盐反应的过程优选为：先对四丁基溴化铵降温，再逐滴滴加聚苯乙烯磺酸盐，滴加完毕后，升温至目标反应温度进行搅拌反应。其中，所述降温优选为降至室温。所述滴加聚苯乙烯磺酸盐的时间优选为控制在30min以内。
[0033]在所述反应后，优选还进行如下后处理：减压蒸发和干燥。所述减压蒸发的温度优选为低于80℃。所述干燥的温度优选为80～100℃。经上述后处理，得到产物四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐。本专利技术中，所述盐是指胺盐。
[0034]本专利技术中，所述四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐的结构如式(1)所示：
[0035][0036]关于1
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丁基3
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐：
[0037]本专利技术中，所述1
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐优选通过以下制备方法制得：将氯化1
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甲基咪唑与聚苯乙烯磺酸盐反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化合成乙酸乙酯的离子液体催化剂，包括：四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐和1
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐。2.根据权利要求1所述的离子液体催化剂，其特征在于，所述四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐与1
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐的摩尔比为1∶(3～4)。3.根据权利要求1所述的离子液体催化剂，其特征在于，所述四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐通过以下制备方法制得：将四丁基溴化铵与聚苯乙烯磺酸盐反应，形成四丁基铵—聚苯乙烯磺酸盐；所述1
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐通过以下制备方法制得：将1
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甲基咪唑与聚苯乙烯磺酸盐反应，形成1
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甲基咪唑—聚苯乙烯磺酸盐。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，李忠涛，鲁宜武，林燕，钟天浩，路文学，夏水林，张宇，王红星，赵梅梅，刘峰，杨澜，
申请(专利权)人：山东能源集团有限公司中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：