论文总字数：15364字

摘 要

乙酸异戊酯是没有颜色的，常温下是液体，并且澄清通明，它不与水相溶，但是由于相似相容原理，它能和一些有机溶剂相溶。人们主要用它作为一种溶剂，也用它来调味，制造皮革，制作绞盘等，在纺织业中，它可以用来做人造丝以及其它一些纺织品。不仅如此，我们平常用到的香皂或者一些合成的洗涤剂中香精的原材料，它在食用香精中的应用更加广泛，很多果香型香精都是用乙酸异戊酯来调配的。现在我们用乙酸与异戊醇酯化可以制备乙酸异戊酯，但是这个方法必须以浓硫酸作为制备条件。不仅如此，这种方法有很多问题，比如会造成设备的腐蚀、副产物比较多、很难进行后面的一些处理、酸性废水排放量大等。

本实验是以固体超强酸S₂O₈^2-/Fe₂O₃/ZnO为催化剂，用异戊酯和冰乙酸为原料合成了乙酸异戊酯，探究了不同反应条件对乙酸异戊酯的酯化率的影响。结果表明，最佳的实验条件是：醇酸摩尔比为2:1，加入催化剂的质量为1g，反应的温度在120℃左右，反应的时间为50min左右，固体超强酸催化剂的煅烧温度在650℃左右的时候，酯化率最高，可以达到88.2%。这个实验方法的优点有很多，比如酯化率非常高，对环境友好，不污染环境，不会对设备造成腐蚀，催化剂可以重复使用等。

关键词：固体超强酸；催化；乙酸异戊酯; 酯化反应

Synthesis of Iso Amylacetate with Composite Solid Super Acid Catalyst

Abstract

Isoamyl acetate is colorless, a liquid at room temperature, and clear, it is not soluble in water, but because of the similar compatibility principle, it is soluble in some organic solvents. It is used primarily as a solvent, but also for flavoring, for making leather, for making capstan, etc. In the textile industry, it can be used to make rayon and other textiles. Not only that, we usually use soap or some synthetic detergent in the essence of raw materials, it is more widely used in the use of edible flavor, many fruit-flavor flavor iso-amyl acetate to mix. Now we can prepare iso-amyl acetate by esterifying acetic acid with iso-amyl alcohol, but this method must use concentrated sulfuric acid as the preparation condition. Not only that, this method has a lot of problems, such as will cause corrosion of equipment, more by-products, it is difficult to carry out some of the later treatment, acid wastewater emissions, and so on.

In this experiment, solid superacid S₂O₈^2-/Fe₂O₃/ZnO was used as catalyst to synthesize iso-amyl acetate with iso-amyl ester and glacial acetic acid as raw materials, and the effects of different reaction conditions on the esterification rate of iso-amyl acetate were investigated. Results show that the best experiment condition is: alcohol acid molar ratio of 2:1, join the quality of the catalyst is 1 g, the reaction temperature about 120 ℃, the reaction time is about 50 min, the solid superacid catalyst calcination temperature about 650 ℃, the esterification rate is the highest, can reach 88.2%. This experimental method has many advantages, such as very high esterification rate, environmentally friendly, does not pollute the environment, will not cause corrosion to the equipment, catalyst can be reused.

Key Words: solid superacids; Catalysis; Isoamyl acetate;esterification reaction

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 乙酸异戊酯 1

1.2 酯的合成方法 1

1.2.1 质子酸催化合成法 1

1.2.2 酰氯酯化法 2

1.2.3 酸酐酯化法 2

1.2.4 Mitsunobu反应 2

1.2.5 Steglich酯化法 3

1.2.6 DBU催化法 3

1.2.7 Me₃SiCl催化法 3

1.2.8 羧酸盐与卤代烃反应法(相转移催化法) 3

1.3 固体超强酸的优点 3

1.3.1 固体超强酸介绍及优点 3

1.3.2 目前对固体超强酸的研究 4

1.4 固体超强酸的应用 5

1.5 研究内容 6

第二章 实验部分 7

2.1 仪器及试剂 7

2.1.1 仪器 7

2.1.2 药品和试剂 7

2.2 催化剂的制备 7

2.3 酯化反应的操作步骤 8

第三章 实验结果与分析 9

3.1 吸附影响条件 9

3.1.1 醇酸摩尔配比对酯化率的影响 9

3.1.2 反应温度对酯化率的影响 10

3.1.3 反应时间对酯化率的影响 11

3.1.4 催化剂的用量对酯化率的影响 12

3.1.5 不同煅烧温度的催化剂对酯化率的影响 13

3.1.6 固体超强酸催化剂的重复使用率 13

3.2 产品分析与表征 15

第四章 结论 16

参考文献 16

致谢 19

第一章 文献综述

1.1 乙酸异戊酯

乙酸异戊酯是没有颜色的，常温下是液体，并且澄清通明，它不与水相溶，但是由于相似相容原理，它能和一些有机溶剂相溶。^[1]人们主要用它作为一种溶剂，也用它来调味，用它来制造皮革，用它来制作绞盘，在纺织业中，它可以用来做人造丝以及其它一些纺织品。不仅如此，我们平常用到的香皂或者一些合成的洗涤剂中香精的原材料也是它。它在食用香精中的应用更加广泛，很多果香型香精都是用乙酸异戊酯来调配的。^[2]现在我们用乙酸与异戊醇酯化可以制备乙酸异戊酯，但是这个方法必须以浓硫酸作为制备条件。不仅如此，这种方法有很多问题，比如会造成设备的腐蚀、副产物比较多、很难进行后面的一些处理、酸性废水排放量大等。^[3]

1.2 酯的合成方法

很长时间以来，酯的合成主要采用酸催化法、酯交联法、酰氯法等方法。^[4]随着化学工业的不断发展，人们对化学领域的探索不断加深，如今人们研究出了许多新的方法。^[5]这些合成方法会有助于让羧酸酯的合成更简单、更温和、更有效，而且会进一步应用到工业生产当中。

1.2.1 质子酸催化合成法

浓硫酸在传统酯化反应是一种非常常用的催化剂，因为它不仅价格非常低廉、催化活性很高、方便工业化和连续生产等；但与此同时浓硫酸容易使有机物碳化和氧化，选择性也比较差。在叔醇和的酯化反应中，存在着副反应多，产率低，工艺流程很长，设备腐蚀比较严重，废弃物处理比较麻烦等诸多问题。不仅如此，对甲苯磺酸和干氯化氢也作为催化剂被用于酯合成的反应中。^[6]生产过程中如果用浓硫酸作为催化剂，会存在很多问题。但是1981年的时候，化学工作者们发现可以用无机硫酸盐作为生产过程中的催化剂，打开了新世界的大门，启迪了很多化学工作者。他们从中受到启发，不再拘泥于液体催化剂，而是尝试用固体催化剂来作为酯化的新型催化剂。^[7]这种新型的固体酸催化剂由于自身是固体，所以很方便进行回收，也很容易与产品进行分离，它不溶于水更不害怕水、而且生产过程中可以不断进行回收和利用，很大程度上减少了生产的资金和成本。

1.2.2 酰氯酯化法

我们可以想办法把有机酸转变成相对应的酰氯，再通过一些手段对酰氯进行进一步的处理，使其醇解得到我们想要的酯。SOCl₂酰氯酯法有很多优点，比如反应生成的副产物比较容易分离出来，而且生成的产品的收率比较高。但是它也有很多不足的地方，比如反应条件十分苛刻。如果反应时间和反应温度除了差错，那么反应就没法朝我们希望的方向进行，不仅如此，一段时间后设备也要进行更换，因为反应过程会造成对设备的腐蚀，也增加了成本，再加上大量的SOCl₂很难完完全全去除干净，而且酰氯需要现场制作现场使用，不能久置。^[8]另外还有一点尤为重要，那就是酰氯不能遇水，它很容易分解，如果这个反应不能保证干燥，不能保证是在无水的情况下的话，反应很难进行。^[9]

1.2.3酸酐酯化法

酸酐酯化法：这个方法常用于二元酸官能团物质与单羟基醇或酚类进行反应，得到一元羧酸酯，并且保留羧酸，可进行进一步的酯化或酰胺化。但是酸酐的种类比较少，酸酐的进一步应用得到限制。^[10]

1.2.4 Mitsunobu反应法

Mitsunobu反应:这个反应也是有机合成工业中非常常见的反应。它的反应原理是醇通过与三苯基磷和偶氮二羧酸二乙酯（DEAD）反应转化成很多化合物，比如酯。^[11]它的实验条件不像其他反应那么苛刻，生成物的产率很高并带有构型翻转。

1.2.5 Steglich酯化法

Steglich酯化法:这个方法是以二环己基碳二亚胺当偶联试剂，4-二甲氨基吡啶当催化剂的合成方法。^[12-14]它是1978年被发现并问世的。

1.2.6 DBU催化法

请支付后下载全文，论文总字数：15364字