活性炭负载磷钨酸催化合成乙酸异戊酯的研究.pdf

第25卷第12期
化学研究与应用
Vol25.No 12
2013年12月
Chemical Research and Application
D
13
文章编号:1004-1656(2013)12-1749-04
活性炭负载磷钨酸催化合成乙酸异戊酯的研究
刘爽,刘冬莲,张宁
唐山师范学院化学系,河北唐山063000)
摘要:以冰乙酸、异戊醇为原料,以活性炭负载磷钨酸做为催化剂,催化合成乙酸异戊酯,并对影响合成乙酸异
戊酯的一系列因素进行了探究。结果表明:合成乙酸异成酯的最佳条件:醇酸摩尔比1.3:1,催化剂用量为乙
酸的5%,反应时间150min,带水剂用量7,5mL,在此条件下,乙酸异成酯的酯化率可达80%以上。负载型磷
钨酸绿色环保且易于制备回收,可以重复使用当其重复使用5次后,催化活性才稍有下降。
关键词:活性炭;负载型磷钨酸;乙酸异戊酯;催化剂;最佳条件
中图分类号:0614.613文献标志码:A
Synthesis of isoamyl acetate with supported phosphotungstic acid catalyst
LIU Shuang Llu Dong-lian, ZHANG Ning
(Tangshan Teachers College, Tangshan Hebei, 063000, China
Abstract: Isoamyl acetate is sythesized from Acetic acid and Amyl alchol with Supported Phosphotungstic Acid as catalyst. The
effect of reaction factors on the yield of the product was discussed. The optimal reaction conditions are as follows: ratio of Amy alco
hol to acetic acid is 1.3: 1, the weight of catalyst is 5%of acetic acid, reaction time is 150min, and water carring reagent cyclohex
ane is 7. 5ml. The yield of Isoamyl acetate could reach about 80%under the optimum conditions. The result showed that the Suppor
ted Phosphotungstic Acid had good catalytic activity and stability. The catalyst can be used repeatedly at least for 5 times, which is
friendly with the environment
Key words Activated carbon; Supported Phosphotungstic Acid Isoamyl acetate; catalyst; optimal reaction conditions
乙酸异戊酯是无色液体,有香蕉香味,主要为使化学工业可持续发展的新型催化剂。已有文献
喷漆、硝酸纤维素、氯丁橡胶、油懸等的溶剂和药报道采用强酸型离子交换树脂]、固体超强酸
品生产中的萃取剂,也用于织物染色过程中的溶分子筛(?、十二烷基磺酸铁?、生物酶等作为催
剂、食品エ业用作果子香精等,具有广阔的市场化剂催化合成乙酸异戊酯,均取得了较好的成果。
需求。传统的酯合成工艺中一般采用浓硫酸作为杂多酸”作为ー类新型的催化材料,近年来一直
催化剂,该工艺具有技术成熟和价格低廉的优点,受到研究者的广泛重视。由于杂多酸能溶于极性
但同时也有很多缺点,如浓硫酸的腐蚀性强,副反较强的小分子溶剂中,因此在酯化反应中能吸收
应较多,产品的提纯过程复杂,并产生大量废水等极性有机溶剂而形成“假液相”,使杂多酸具有更
等。随着环保意识的增强以及“绿色化学”的提高的催化活性和选择性。但杂多酸直接用于反应
出,越来越多的学者致力于开发效益兼顾环境、促体系时,存在与产物难以分离等问题,因此多釆用
收稿日期:2013-05-22;修回日期:2013-08-02
基金项目:唐山师范学院科学研究基金资助项目(07c19)
联系人简介:刘爽(1979-),女,讲师,主要研究方向:无机材料。E-mail:liushuangzkh@126.com
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化学研究与应用
第25卷
将杂多酸有效负载在合适的载体上,从而大大
活性炭的吸附性能测试以亚甲基蓝和碘为吸
提高其表面积,这样不仅能提高其催化活性和选附物质,分别按照《木质活性炭试验方法碘吸附值
择性,而且还能使均相催化反应多样化,产物易分的测定》(CB-T12496.8-1999),《木质活性炭试
离,催化剂易回收,对环境无污染?,简化了生产验方法亚甲基蓝吸附值的测定》(CB-T12496.10
工艺,因此对杂多酸进行负载化0和制备固体199)进行测定
型催化剂已经引起人们的广泛关注。
目前对于利用负载型杂多酸作为催化剂来合2结果与讨论
成乙酸异成酯,并对不同条件下催化效果的研究
尚少,属有待进一步开展的研究领域。本实验选2.1活性炭吸附性能的測试结果
用活性炭负载的磷钨酸为催化剂合成乙酸异成
按照《木质活性炭试验方法碘吸附值的测定》
,并探究了醇酸摩尔比、催化剂用量、反应时间、(CB-T12496.8-1999),《木质活性炭试验方法亚
带水剂用量、催化剂的重复使用等实验条件对酯甲基蓝吸附值的测定》(GB-T12496.10-1990)进
化率的影响,从而找到最佳的反应条件。
行测定:碘吸附值1070.24mg/g,亚甲基蓝吸附值
为1.6mL/g。
实验部分
2.2反应条件对酯化率的影
2.2.1醇酸廢尔比对酯化率的影响反应温度
1.1试剂与仪器
为110-115℃,反应时间为2h,催化剂用量为反应
冰乙酸(天津市大茂化学试剂厂);异戌醇(天物冰乙酸质量的5%,带水剂环己烷10mL,改变异
津市大茂化学试剂厂);环己烷(天津市大茂化学戊醇与冰乙酸的用量比例,考查不同醇酸物质的
试剂厂);无水乙醇(天津市富宇精细化工有限公量之比对酯化率的影响,结果见表1。
司);乙醚(天津市大茂化学试剂厂);氢氧化钾;浓
表1醇酸物质的量比对酯化率的影响
盐酸;浓硝酸;无水氯化钙;无水硫酸镁。以上所
Table 1 Effect of ratio of acetic acid to Amyl
用试剂均为分析纯。
alcohol on product yield
THEL82气浴恒温振荡器(常州市国立试验设醇酸摩尔比1i11211.4i11-5:11.6?
备研究所);228可见分光光度计(上海精密科学席化率(%)47.9261.0881.1781.0276.2
仪器有限公司制造);旋转蒸发仪RE-52AA(上海
由表1可以看出,增大异戊醇的用量有利于
亚荣生化仪器厂)
增加酯化率。当醇酸物质的量比在1.4:1左右时
1.2方法
产率达到最大,为81.17%,但继续增大异成醇用
1.2.1催化剂的制备在三颈瓶内加人50mL无量,因催化剂含量相对减小而使酯化率