硫酸氢钠催化合成水杨酸正丁酯.pdf

第44卷第1期
化工技术与开发
Vo.44 No.
2015年1月
Technology Development of Chemical Industry
Jan.2015
硫酸氢钠催化合成水杨酸正丁酯
吴春燕
(广西现代职业技术学院资源工程系,广西河池547000
摘要:以水杨酸和正丁醇为原料,硫酸氢钠为催化剂,合成了水杨酸正丁酯。考察了正丁醇与水杨酸摩尔比、
反应时间、催化剂用量对酯化收率的影响。通过实验得到最佳工艺条件为:正丁醇与水杨酸摩尔比为1.6:1,反应时
间为4h,催化剂用量为水杨酸用量的6%(质量分数),水杨酸正丁酯收率可达60.66%
关键词:水杨酸正丁酯;硫酸氢钠;催化
中阳分类号:0625.523
文献标识码:A
文章编号:1671-990502015)01-0021-02
水杨酸正丁酯是一种重要的有机化工原料,广热,使得反应液始终保持微沸状态,待无水分出时,
泛应用于食品添加剂及日用化学等领域。目前,工停止反应。待反应液冷却到室温时,过滤出硫酸氢
业上大多用浓硫酸合成水杨酸正丁酯,由于浓硫酸钠,滤液置于分液漏斗中分层,有机层依次用碳酸钠
引起的副反应较多,得到的产品色泽较深,纯度低,饱和溶液和氯化钠饱和溶液洗涤,用无水硫酸镁干
设备腐蚀严重,后处理工艺复杂,研究者们积极寻找燥后,常压蒸馏出过量的正丁醇,将分水器中的有机
新的催化剂代替浓硫酸,如对氨基苯磺酸、固体超强相液体倒入三口瓶中,冷却。对三口瓶中冷却后的
酸、磷钨酸、杂多酸等。近年来研究发现,硫酸氢固液混合物进行抽滤,将滤液转移到分液漏斗中静
钠作为催化剂,可用于催化羧酸与醇的酯化反应,具置分液,将有机层依次用饱和碳酸钠、饱和氯化钠溶
有反应液直接与催化剂分离,操作方面,后处理工艺液洗涤,用无水硫酸镁干燥,常压蒸馏出过量的正丁
简单,对设备腐蚀较小,催化活性好等优点。本文醇后再进行减压蒸馏,收集沸点在90~92℃的馏分
以硫酸氢钠为催化剂,得到了合成水杨酸正丁酯的即为产品水杨酸正丁酯。
最佳工艺条件。
1.3产物的折光率测定
1实验
采用WZS21型阿贝折光仪测定产品的折光率。
1.1材料与试剂
2结果与讨论
原料与试剂:水杨酸、正丁醇、硫酸氢钠、碳酸2.1醇酸摩尔比对酯化率的影响
钠、氯化钠、无水硫酸镁(分析纯)。
在三口瓶中加入水杨酸0.1mol,催化剂硫酸
仪器:J型数显恒速电动搅拌器、WZS-21型阿钠为水杨酸用量的6%(质量分数),回流反应时间
贝折光仪、抽滤装置。
为4h,改变正丁醇的用量,考察醇酸摩尔比对酯化
1.2实验方法
率的影响,结果见表1。
在装有搅拌装置的三口瓶中依次加入硫酸氢
由表1可知,随着醇酸摩尔比的不断増大,酯化
钠、水杨酸、正丁酯,在三口瓶的一侧装上温度计,另率先逐渐增大后减小,当醇酸摩尔比达到1.6:1时,
侧装上分水器,分水器上方配上冷凝管,搅拌加酯化率达到最大。这是因为酯化反应是可逆反应,
表1醇酸摩尔比对酯化率的影晌
n(正丁醇):水杨酸)
1.2:1
1.4:1
1.6:1
1.8:1
0:1
酯化率/‰
8.72
43.01
60.66
58.75
55.13
作者简介:吴春燕(1982-),女,广西钦州人,硕士,讲师,主要从事化工教学和研究工作
收稿日期:2014-10-28
化工技术与开发
第44卷
增大正丁醇的用量时,酯化反应向正方向移动提高
由表4可见,催化剂使用次数为3次时,对酯化
化率;但醇酸摩尔比高于1.6:1时,过多的正丁率影响不大。当重复使用4次后,酯化率下降较明
寧导致反应物浓度下降,酯化率降低。故醇酸摩尔显。故催化剂可重复使用3次。
比选择为1.6:1。
2.平行实验
2.2反应时间对酯化率的影响
在三口瓶中加入水杨酸0.1ml,醇酸摩尔比为
在三口瓶中加人水杨酸0.1mol,催化剂硫酸氢1.6:1,反应时间为4h,催化剂硫酸氢钠用量为水杨
钠为水杨酸用量的6%(质量分数),正丁醇的用量酸用量的6%(质量分数)时进行平行实验,结果见
为1.6mol,考察反应时间对酯化率的影响,结果见表表5。
表5平行实验结果
表2反应时闯对酯化率的影响
实验序号
反应时间/h
53.03.54.04.55.0
酯化率/%
60.67
60.66
60.65
骀化率/%40.2945.4152.2760,6658.7856.81
由表5可知,该酯化反应在上述实验所得到的
由表2可知,反应时间较短时,酯化率较低,随适宜反应条件下进行平行实验,具有良好的重现性
着反应时间的延长,酯化率不断增加,当反应时间达2.6发产品折光率到測定
到4h时,酯化率达到最大值;再延长反应时间,酯化
通过阿贝折光仪测定,产品的折光率为1.5110
率反而下降,这是因为延长反应时间会导致副反应与文献[相符。
的发生。故反应时间选择为4h。
结论
2.3催化剂用量对酯化率的影响
以水杨酸和正丁醇为原料,采用硫酸氢钠作为
在三口瓶中加人水杨酸0.1mol,醇酸摩尔比为
1.6:1,反应时间为4h,考察催化剂硫酸氢钠用量为催化剂,通过实验得出的最佳工艺条件为:正丁醇与
水杨酸摩尔比为1.:1,反应时间为4h,催化剂用
水杨酸用量的4%、5%、6%、7%、8%(质量分数,表
量为水杨酸用量的6%(质量分数),水杨酸正丁酯
3以硫酸氢钠质量表示)时对酯化率的影响,结果见收率可达60.60%
表3
参考文献:
表3催化剂用量对酯化率的影响
1]赵卫星,姜红波对氨基苯磺酸催化合成水杨酸正丁酯
催化剂用量/g0.550.690.830.97
J].应用化工,2013,42(8):1426-1427
酯化率/%53.558.9160.6660.2360.01
2]梁字,郭俊胜.固体超强酸催化合成水杨酸正丁酯[J]
由表3可知,随着催化剂硫酸氢钠的增多,酯化
河南化,2003(4):22-23.
率不断上升,当催化剂用量达到水杨酸用量的6%[3]赵仑,唐栋,刘建平.磷钨酸催化合成水杨酸正丁酯的
(质量分数)时,酯化率已达到最大值;继续增加催
研究长春师范学院学报:自然科学版,2006,25(6):
化剂用量,会导致反应液分离闲难,蒸馏后残留液及
残渣量增加,使酯化率有所下降。故选择催化剂硫
4」丁健桦,彭雪娇,胡春华.杂多酸(盐)催化合成水杨
酸正丁酯的研究.华东地质学院学报,2003,26(1)
酸氢钠用量为水杨酸用量的6%(质量分数)。
70-72.
2.4催化剂重复使用次数对酯化率的影响
5]黄灵芝,李丽峰,黄朋勉,等.L-酒石酸异丁酯的合成J
在三口瓶中加入水杨酸0.1mol,醇酸摩尔比为
长沙理工大学学报:自然科学版,2007(4):91-93.
1.6:1,反应时间为4h,将催化剂硫酸氢钠重复使用[6 Dean JA.兰氏化学手册(5版.北京:世界图书出
4次,结果见表4
版公司,1999.
表4催化剂用量重复使用次数对酯化率的影响
催