乙二醇丁醚醋酸酯的合成工藝研究-預覽頁

　

【正文】 產(chǎn)品樣品進度計劃起訖日期工作內(nèi)容備 注第1周文獻檢索第2周文獻檢索第3周文獻檢索第4周開題報告第513周實驗研究第14周撰寫論文第15周論文排版打印第16周答辯教研室審核意 見 教研室主任簽名： __　　______年___月___日學院意見 　 教學院長簽名： __　　______年___月___日注：此表為參考表格，學院可根據(jù)專業(yè)特點，對該表格進行適當?shù)男薷摹O42/TiO2固體超強酸作為一種新型催化材料，在酸催化反應中表現(xiàn)出優(yōu)良的催化性能[2]。雜多酸硅鎢酸及固載硅鎢酸(鹽)在合成酯類和縮醛(酮)中，具有良好的催化活性，以硅鎢酸和固載硅鎢酸(鹽)為催化劑合成單個酯和單個縮醛(酮)的研究不少[67]。實驗結果表明，催化劑的催化活性高，可重復使用[9]。為了克服上述缺點，采用強酸性陽離子交換樹脂作催化劑合成此產(chǎn)品。本課題不僅能培養(yǎng)學生的獨立思考與創(chuàng)新能力，也能提高學生的動手能力，同時生產(chǎn)和環(huán)境保護方面有重要的意義。參考文獻[1] [J].,(2):6265[2] 任立國,[J].,(5):1316[3] [J].,(4).169170[4] 張魯西,俞善信,[J].,25(4):3032[5] [J].,(2):1315[6] 張晉芬,邵海英,[J].,(1):5153[7] 羅玉梅，白愛民。（3）催化劑催化合成乙二醇丁醚醋酸酯的實驗優(yōu)化。 (1) 產(chǎn)品收率達到90％以上；解決的關鍵問題：（1）確定合成產(chǎn)品最好的工藝路線。（2） 傾出反應液，催化劑不溶于反應液留在反應瓶中而與反應液分離。技術路線： 溶劑，催化劑較溫和的溫度乙二醇丁醚醋酸酯粗品原料分離催化劑10ML，5%碳酸鈉溶液反應液干燥加水中性溶液常壓蒸餾乙二醇丁醚減壓蒸餾乙二醇丁醚醋酸酯四 研究工作條件和基礎所需儀器：玻璃反應器、真空干燥箱、攪拌器、電加熱套及玻璃容器等。相比常規(guī)方法具有反應時間短，產(chǎn)率高，副產(chǎn)物少，后處理簡單的優(yōu)點，是一種合成乙二醇丁醚醋酸酯的理想方法。有識之士也作了大量有益的探索并發(fā)現(xiàn)了一些有工業(yè)化應用前景的酯化催化劑[1]。強酸性陽離子交換樹脂是一種高分子磺酸，價廉易得，催化反應速度快，不溶于反應體系，易于分離和處理，不腐蝕設備，不污染環(huán)境，是零排放有機合成的優(yōu)良催化劑，分離出的催化劑具有重復催化性能，可使生成連續(xù)化，極有工業(yè)使用價值。說明采用強酸性陽離子作為催化劑，一方面可避免濃硫酸作催化劑所帶來的一系列的問題。該法具有酯化物收率高，反應過程簡便等優(yōu)點。732強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂作催化劑性能良好，產(chǎn)物中焦油含量較少，顏色淺，優(yōu)于濃硫酸作催化劑。雜多酸硅鎢酸及固載硅鎢酸(鹽)在合成酯類和縮醛(酮)中，具有良好的催化活性，以硅鎢酸和固載硅鎢酸(鹽)為催化劑合成單個酯和單個縮醛(酮)的研究不少[67]。固載硅鎢酸及硅鎢酸鹽在結構上保持了硅鎢酸的Kegg in 結構，由酸的催化活性中心H離子替換為鹽的催化活性中心。目前，國內(nèi)研究固載硅鎢酸較少，只有活性炭固載，而硅鎢酸鹽固載也是TiO2,分子篩，進一步研究其他固載體，提高催化劑催化活性，開發(fā)新的催化劑，改進反應條件和反應方法降低生產(chǎn)成本，保護環(huán)境，減少設備腐蝕，實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，仍是研究者深入探討的課題。實驗結果表明，催化劑的催化活性高，可重復使用[9]。采用一步法制備了鈰改性SBA15分子篩，進一步用硫酸浸漬處理增強分子篩表面酸活性中心。結果表明，負載氯化鋁的大孔型低交聯(lián)度陽離子交換樹脂有較好的催化性能，在反應溫度為75℃，苯酚/甲醛（摩爾比）為5:1，反應3小時的條件下，所得雙酚F的收率可達80%以上，催化劑可重復使用3次，性能無明顯下降[11]。為了克服上述缺點，采用強酸性陽離子交換樹脂作催化劑合成此產(chǎn)品。本課題不僅能培養(yǎng)學生的獨立思考與創(chuàng)新能力，也能提高學生的動手能力，同時生產(chǎn)和環(huán)境保護方面有重要的意義。研究內(nèi)容：（1）制備固體酸，強酸性樹脂，強酸性陽離子等催化劑。 (2) 合成反應的轉化率及選擇性達到90％以上； 帶水劑在酯化反應中的作用按照化學熱力學理論，帶水劑能與水或反應物之一形成二元或三元共沸物而將水及時帶出反應體系，打破了反應的熱力學平衡，使反應向有利于生成酯的方向進行；按照化學動力學理論，及時將生成物移出反應體系，即反應體系中水量減少，使反應物濃度提高，從而加快反應速度；有機化學反應常伴有副反應發(fā)生，加入帶水劑降低了酯化反應體系的溫度，可以抑制副反應的發(fā)生，提高原料的利用率。此外帶水劑用量過多，后處理過程中消耗熱量多，產(chǎn)品損失也隨之增多，因而存在一最佳帶水劑用量。但異戊醇不可過多，否則蒸餾過程中將帶出較多的酯從而降低一次性蒸餾的酯產(chǎn)率。可見改進實驗裝置，采取適當?shù)拿撍k法，不加帶水劑直接酯化也是可行的。（3） 由于硫酸嚴重的腐蝕性，盡管采用了搪瓷反應器和高級不銹鋼管，卻仍然不得不進行設備的定期更新，從而增加了生產(chǎn)成本。6H2O作催化劑成功合成了氯乙酸乙酯，丁酸異戊酯，己酸異戊酯等多種。2H2O的催化酯化反應 氯化亞錫也是一種Lewis酸，是合成的酯的良好催化劑，反應溫和，反應時間段，酯化率較高，工藝簡單，腐蝕性小，無三廢污染，在某種程度上彌補了硫酸催化法的缺點。（3）NH4Fe(SO4)5H2O催化酯化反應硫酸銅中的Cu2+和Fe3+一樣，也是外層缺電子的離子，同樣具有配位性能，而且它不溶于有機反應體系，在催化酯化反應后同樣易于分離，不腐蝕設備，操作方便，同時能夠重復使用，是一種環(huán)境優(yōu)化好催化劑。（6）脂肪酶催化合成酯 利用生物技術催化合成香料正日益受到關注，原因在于與化學合成相比，生物發(fā)酵合成酯類反應更專一，得到的產(chǎn)品屬于天然產(chǎn)品。目前用脫鋁超穩(wěn)Y沸石成功催化合成了乳酸正丁酯，用HY型分子篩丁酸異戊酯。（10）酰胺縮醛催化合成酯 酸和醇在催化劑存在下，是通過羰基的親核反應生成加成產(chǎn)物，然后再消去得到酯，酰胺縮醛的酯化機理和其他酯化方式不同，在反應過程中伴隨著Waklen的轉化。 酯化反應催化劑的研究展望 綜上所述：以上幾種酯化反應的新型催化劑與濃硫酸相比在酯化反應中顯示了巨大優(yōu)勢。乙二醇丁醚醋酸酯粗品原料分離催化劑10ML，5%氫氧化鈉溶液加水中性溶液乙二醇丁醚醋酸酯酯中性溶液常壓蒸餾干燥本論文將探索配比，時間，帶水劑種類，帶水劑劑量，催化劑用量等方面對合成制備乙二醇丁醚醋酸酯收率的影響。，將裝置搭成常壓蒸餾裝置，然后加熱到190℃左右，直至四口燒瓶中的溶液全部被蒸餾完為止，再用無水硫酸鈉對產(chǎn)物進行干燥，除去無水硫酸鈉，測其產(chǎn)率為90%，然后取少量產(chǎn)物。 反應物摩爾比對產(chǎn)物收率的影響采用單因素實驗方法，帶水劑種類不變，帶水劑用量不變，催化劑用量不變，反應時間不變，在反應器中加入不同配比的原料，考查原料配比不同對產(chǎn)品的收率的影響，環(huán)己烷40ml, 反應3h，實驗結果見表43：表43 乙酸與乙二醇丁醚摩爾比對產(chǎn)物收率的影響Table 43 molar ratio of acetic acid and ethylene glycol butyl ether influence on the yield乙酸/g乙二醇丁醚/gn(乙二醇丁醚)：n（乙酸）乙二醇丁醚醋酸酯/g產(chǎn)品收率/%1:1:1:1:1:由表43中的數(shù)據(jù)可以看出，乙酸與乙二醇丁醚摩爾比的不同，產(chǎn)物收率也不同，當乙二醇丁醚與乙酸的摩爾比為1:，產(chǎn)物收率最高，%。 產(chǎn)品分析與檢測圖41產(chǎn)品的紅外譜圖Figure 41 Infrared spectra of the product表47 乙二醇丁醚醋酸酯的紅外圖片數(shù)據(jù)解析Table 47 Ethylene glycol butyl ether acetate infrared image data analysis吸收峰位置（cm1）歸屬甲基上CH伸縮振動羰基上c=o伸縮振動羰基上co伸縮振動羥基OH伸縮振動開鏈酸酐的co的伸縮振動（1） 制備乙二醇丁醚醋酸酯的過程中，原料的配比對產(chǎn)物收率的影響很大，實驗測得乙二醇丁醚與乙酸的配比為1:，%。（6） 得到最佳結果后，再用最佳的條件，重復5次實驗，以便更好的得到產(chǎn)物。（3） 帶水劑用環(huán)己烷，并且用量為40ml。為該類化合物的合成提供了一種操作簡單、環(huán)境友好、純度高、便于工業(yè)化生產(chǎn)的新方法。硅鎢酸在催化合成酯類和縮醛(酮)中應用研究進展[J]. ,11(6):4953[8] [J].,24(3):177178[9] 張敏,[J].,24(2):115116[10] 田志茗，陳倩倩。改性陽離子交換樹脂催化合成雙酚F[J]。在每次設計遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使得我得設計順利的進行。最后再一次感謝所有在畢業(yè)設計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學，以及在設計中被我引用或參考的論著的作