微波辐射下活性炭固载固体酸催化合成草酸二丁酯-学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

精细石油化工
第27卷第6期
30
SPECIALITY PETROCHEMICALS
2010年11月
微波辐射下活性炭固载固体酸
催化合成草酸二丁酯
陈劲翔2
(1.湘南学院化学与生命科学系,湖南椰州423000;2.中国矿业大学化学与环境工程学院,北京100083)
摘要;实验以草酸和正丁醇为原料,以活性炭负载钨硅酸为催化剂,在微波辐射下合成草酸二丁酯。通过正
交实验,探讨了各因素对酯化率的影响,结果表明:活性炭固载钨硅酸催化活性良好。在草酸用量0.05mol
m(正丁醇):n(草酸)为2.6:1,v(催化剂)=8.0%,微波输出功率325W,辐射时间10min,带水剂环己烷8
mL条件下,反应的酯化率可达96.8%。该催化剂易回收并可重复使用。
关键词:微波辐射活性炭负载钨硅酸草酸二丁酯催化酯化
中图分类号:TQ225.242TQ426.91文献标识码:A
草酸二丁酯是一种重要的化工原料,可用于型催化剂?8,但由于钨硅酸回收困难,催化剂的
医药中间体、日用化学品、溶剂及有机合成等,也资源浪费严重,很难在工业上得到推广应用。将
可用作硝基纤维素的增塑剂和柴油十六烷值改性钨硅酸负载于活性炭上得到固体催化剂,可以解
剂等领域。传统的合成方法多采用浓硫酸作催化决催化剂易流失的问题,1?。
剂,利用草酸与正丁醇间的酯化反应合成,这些
近年来,微波技术常应用于酯化反应12,
工艺存在酯化率低、流程长、腐蚀设备和污染环境
等弊端。为此,人们主要集中在新型草酸二丁酯
收稿日期:2010-08-02;修改稿收到日期:2010-10-2
作者简介:邓遠(1972-),教授,理学博士后,主要从事有机
成催化剂的研究开发上2-4り。杂多酸是一种多精细化学品、纳米材料化学、物理化学等方面的教学与科研工作
功能催化剂,钨硅酸对酯化反应具有较高的
已发表论文100余篇
基金项目:国家自然科学基金项目(20971118);湖南省教育
催化活性,而且它对环境无污染,是一种绿色环保厅重点科研项目(10A13):湘南学院重点科研课题(09Z010)
SYNTHESIS AND CHARACTERVANON OF
NEW EFFICIENT FLAME RETARDANT
1-METHYL-1, 2-ETHYLENE BIS DI(2-CHLOROPROPYL)PHOSPHATEI
Wang Dan, Luo Wei, Zhou Hao, Zhang Shilei and Yang Jinfei
School of Chemistry and Materials Science, Nanjing Normal University
Nanjing 210097, Jiangsu, China
Abstract: 1-methyl-1, 2-ethylene bis[ di(2-chloropropyl)phosphate], a new kind of efficient flame re
tardant, was synthesized by bimolecular condensation of tris(2-chloropropyl) phosphate (TCPP)u
sing an alkaline catalyst, which was synthesized by phosphorus oxychloride and propylene oxide as
raw materials. When the reaction temperature was 180 C, the reaction time was 7.0 h and the mass
of the catalyst was 1.2% of the reactants, the yield of the product was about 90.6%. The chemical
structure was characterized using ESI-MS, IR and H NMR. The reaction mechanism and conditions
of the condensation reaction were discussed
Key words: 1-methyd-1, 2-ethylene bis L di(2-chloropropyl)phosphate]; flame retardant; synthesis
characterization
第27卷第6期
邓斌,等.微波辐射下活性炭固载固体酸催化合成草酸二丁酯
具有反应时间短,产率高等优点。笔者针对传统果表明,二者的图谱极为相似,在1021,984,928,
酯化工艺反应时间长、效率低、污染环境、催化剂878,785cm'处均出现相同的吸收峰,说明活性
难以回收利用等问题,研究了在微波辐射条件下,炭上固载了钨硅酸。由于吸收峰位置基本不变,
以活性炭固载钨硅酸为催化剂进行酯化反应,快也表明了固载的钨硅酸仍保持了笼状结构的基本
速合成草酸二丁酯。
骨架。
1实验
2.2最佳实验条件的筛选
1.1主要原料及仪器
为获得最优的合成条件,实验以酯化率作为
草酸、正丁醇、环己烷、钨硅酸、无水碳酸钠、考察目标,固定0.05mol(4.502g)草酸用量和
无水硫酸镁等试剂均为分析纯,天津市科密欧化10mL带水剂环己烷,进行了4因素5水平
学试剂有限公司;层析用活性炭,40~60目,比表L23(45)的正交实验,影响因素与水平实验设计见
面积400.5m2/g,江苏南通永通环保科技有限公司。表1,正交实验结果见表2,其中A(催化剂用
三乐牌WP-650型家用微波炉,南京江陵科量,%)、BLn(正丁醇):n(草酸)]、C(微波功率
技开发有限公司;FTIR-8400S型傅里叶变换红W)、D(微波辐射时间/min)。
外光谱仪,日本岛津公司; Vario EL-Ⅱ型元素分
表1Ls(4)正交实验因素水平
析仪,德国 Elementar公司;GC-950型气相色谱
因素
水平
仪,上海海欣色谱仪器有限公司;WAY-1型阿贝
折光仪,上海分析仪器三厂。
2.2:1
6.0
2.4:1
1,2活性炭负载钨硅酸催化剂的制备[
8.0
2.6:1
将活性炭放入烧杯中,用1mol/L的盐酸溶
液浸渍,搅拌后静置12h。减压滤干,用蒸馏水
12,0
3,0:1
12
洗至中性,抽滤,放入烘箱内120℃烘干至恒重
表2Las(4°)正交试验结果与分析
然后按2.4:1的质量比称取活性炭和钨硅酸置
序号
A
D酩化率,%
63.5
于适量稀硫酸中,搅拌后浸渍3h,减压抽滤,用
去蒸馏水洗至中性,放人烘箱中80℃千燥至恒
重后备用
1.3草酸二丁酯的合成
在50mL圆底烧瓶中加入一定量的草酸、无
94,0
水正丁醇、活性炭负载钨硅酸催化剂和带水剂环
己烷,将烧瓶置于经自改装过的微波炉中,选择
定功率,进行微波辐射反应。根据GB1668-95
3.
的方法定期分析反应液酸值的变化,按照下式计
算酯化率
87,4
化率=反应起始时的酸值一反应结束时的酸值×100%
反应起始时的酸值

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