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第12期
化学世界
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强酸性阳离子交换树脂负载金属离子催化制备乙酸正丙酯
蓝平,蓝丽红,吴如春,廖安平
(广西民族大学化学与生态工程学院,化学与生物转化过程新技术广西高校重点实验室,广西南宁530006)
摘要:以冰乙酸和正丙醇为原料,用强酸性阳离子交換树脂负載金属离子作为催化剂催化制备乙
酸正丙酯,以乙酸的转化率作为考察指标,考察了树脂种类,负載四种金属离子及负載条件对催化
剂性能的影响。用制备的负载催化剂,考察了酸醇摩尔比、反应时间、催化剂用量等对反应的影响,
以及催化剂的重复使用性能。实验表明,负載金属锆离子的催化性能最好,负载条件为锆盐浓度为
1.0%,负载温度为50℃,负载时间为1h为最佳。反应最佳条件为反应酸醇摩尔比1:1,反应时
间3h,催化剂用量为乙酸质量的20%,沸腾状态反应,反应的转化率为68.79%。催化剂经10次
重复使用后催化能力没有明显的下降,说明催化剂的使用寿命较长。
关键词;:乙酸正两酯;阳离子交换树脂;负載;制备
中图分类号:TQ225.241
文献标志码:A
文章编号:0367-6358(2010)12-0741-04
Study on the Synthesis of Propylacetate Catalyzed by Metal
Ions Loaded Strong Acidic Cation Exchange Resin
LAN Ping, LAN Li-hong, WU Ru-chun, LIAO An-ping
(Schol of Chemistry and Eco-engineering of Guangxi University for Nationalities, Key Laboratory o
Chemical and Biological Trans forming Process, University of Guangzi, Guang xi Nanning 530006, China)
Abstract Propylacetate was synthesized from propanol and glacial acetic acid with metal ions loaded strong
acidic cation exchange resin as catalyst. The effects of reaction conditions were investigated for two
catalysts with four kinds of metal ions. It was found that zirconium ion loaded resin demonstrated the best
catalytic performance, and the optimum way was to immerse the resin in 1.0% Zr(NO) for 1 h at 50 C
The optimum reaction conditions were: the molar ratio of acetic acid to propanol 1: 1, reaction time 3 h
catalyst amount 20% of acetic acid. The conversion rate reached 68.79% and the catalyst showed good
stabilit
Key words: propylacetate; cation exchange resin; loading; preparation
乙酸正丙酯可广泛用于溶剂、香料、化妆品、涂对环境的污染大。为了克服浓硫酸作催化剂的缺
料和印刷油墨等产品的制造,也是工业常用的脱水点,近年来国内对乙酸正丙酯制备新工艺进行了大
剂。传统生产工艺一般用浓硫酸作催化剂,浓硫量研究。目前报道较多的是开发各种替代浓硫酸的
酸价格低廉,酯化率高,但对设备腐蚀性强,易发生新型催化剂用于制备乙酸正丙酯,如固体杂多酸、强
副反应,产品的分离提纯操作烦琐,产生的含酸废水酸性阳离子交换树脂、沸石分子筛、固体超强酸
收稿日期:2010-04-28;修回日期:2010-05-13
基金项目:广西科学研究与技术开发计划项目(桂科能0992928-13);广西民族大学重大项目(0409011)
作者简介:蓝平(1969~),女,瑶族,广西马山人,硕土,副教授。主要从事化学与生物转化过程研究。E-mail:gxianping@163.com.
E-mail:gxanping(@sina.com
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化学世界
2010年
等2?。强酸性阳离子交换树脂是一种催化性能良Na2SO,干燥,蒸馏并收集99~103℃馏分,得到产
好的酯化反应催化剂, Brehelin、Bart、品,产品使用阿贝折射仪测定折光率,用红外光谱仪
Steinigeweg7采用强酸性阳离子交换树脂催化合鉴定结构。
成乙酸正丙酯,张首才?用阳离子交换树脂吸咐1,3.3分析方法
Feけ催化合成乙酸丙酯。
从体系混合样中取出1mL样品放入25mL容
本文采用负载金属离子改性进一步提高强酸性量瓶后,用无水乙醇稀释,定容至25mL,摇匀,静止
阳离子交换树脂的催化性能,负载锆离子的强酸性片刻后,再取出5mL的稀释液,用标准氢氧化钠溶
阳离子交换树脂显示出对合成乙酸正丙酯良好的催液进行滴定,记下所需碱的体积,计算出乙酸的浓度
化性能酯化反应单程转化率高,催化剂与产物易分(CcA),乙酸计算式为:
离,不产生含酸废水,大大简化产品的分离提纯过
NAOH y NAOH
(mol/L)
程,催化剂可重复使用,可克服传统工艺中浓硫酸作
1X×10~3
催化剂存在的缺点。
转化率计算式:yV。-V
100%,V。为初始耗碱
1实验部分
1.1实验原理
(mL),V为每次滴定时的耗碱(mL)。
乙酸与正丙醇在催化剂的作用下反应生成乙酸
2结果与讨论
正丙酯与水。
催化剂的选择
CH2 COOH +CHCH] CHOH
将催化剂直接烘干,在沸腾温度下,n(Z乙酸)
CH COOCH, CH, CH,+H,O
n(正丙醇)=1:1,反应时间为1h,催化剂用量为
1.2实验试剂
5%(以乙酸质量计)时,进行正丙醇与乙酸的酯化反
应,根据实验结果选择合适的催化剂(转化率最大
正两醇,冰乙酸,氢氧化钠,硫酸铁,氯化铝,硝
者)
酸镍,硝酸错,无水乙醇(均为AR)。阳离子交换树
表1不同催化剂时反应的转化率
脂:D072(南开大学化工厂), Ionresin15(江苏色可
催化剂种类
lonresinl5
D072
赛思树脂有限公司)
转化率/%
45.47
31,99
1.3实验方法
1.3.1催化剂的改性
强酸性阳离子交换树脂的催化性能主要取决于
将盐类改性剂配成一定浓度的溶液置于烧杯其表面的酸性基团的酸强度,酸性较强的基团一般
中,称取一定量的强酸性阳离子交换树脂放人其中
具有高的催化效率;同时与其比表面积有关,较大的
在规定的条件下进行沉浸负载改性,取出滤干,洗比表面积可増强反应物分子与催化剤活性基团接
涤,放人烘箱在60℃左右烘干。
触,同时也可使生成的