CN1880295A - 一种使用离子液体进行催化醇酸酯化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用离子液体进行催化醇酸酯化方法，用离子液体A+B－作催化剂及溶剂，其中，A+具有如下结构通式：式中：R可以是1个以上碳的烷基或烯基；B－选自以下阴离子：氯、溴、碘、醋酸根、硫酸根、硫酸氢根、磷酸根、磷酸氢根、磷酸二氢根、硝酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、对甲苯磺酸根、三氟甲磺酸根；加入催化剂的量为所加入醇、酸总摩尔数的0.01％～50％，反应温度在20～140℃，常压，反应时间0.5小时～12小时。
Description
技术领域
本发明属于有机化学反应方法，具体涉及一种使用离子液体进行催化醇酸酯化方法。
背景技术
酯类化合物具有广泛的工业用途，传统的醇酸酯化反应通常使用浓硫酸等强腐蚀性的质子酸作催化剂，存在着废酸污染环境、产物与催化剂难以分离，产物有色及腐蚀设备等问题。很明显，社会对环境友好又有经济效益的新型醇酸酯化方法需求迫切。离子液体是近年来倍受关注的新材料，具有稳定性好，不挥发，溶解性和酸性可调等优点。邓友全(CN1247856)用烷基吡啶，嘧唑等含氮杂化合物与金属或非金属卤化物构成的室温下呈液化状态的离子液体作为醇与酸进行酯化的催化剂和溶剂，实现了醇酸酯化反应；何鸣元(CN1405140)等用离子液体[Hmim]BF4为催化剂和溶剂，实现了醇与酸的酯化。本发明的离子液体合成非常简单，而且成本低廉，有望实现工业生产。
发明内容
本发明的目的是用离子液体取代传统醇酸反应合成酯的无机酸催化剂，实现温和反应条件下的高效、环境友好的醇酸酯化。
本发明通过以下方案实现：
在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中，加入离子液体N-烃基吡咯烷酮盐和醇、酸，经过边搅拌混合边加热后，静置，分液等过程实现酯化反应；或将离子液体N-烃基吡咯烷酮盐与醇酸混合，经过边搅拌边加热后，直接蒸馏出反应产物。离子液体经简单除水后可以重复使用。
本发明所述的使用离子液体进行催化醇酸酯化方法，是用离子液体A#+[+]B#+[-]作催化剂及溶剂，其中，A#+[+]具有如下结构通式：
式中：R可以是1个以上碳的烷基或烯基；B#+[-]选自以下阴离子：氯、溴、碘、醋酸根、硫酸根、硫酸氢根、磷酸根、磷酸氢根、磷酸二氢根、硝酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、对甲苯磺酸根、三氟甲磺酸根；加入催化剂的量为所加入醇、酸总摩尔数的0.01％～50％，反应温度在20～140℃，常压，反应时间0.5小时～12小时。
上述反应物醇为C1～C12的直链或支链醇或芳香醇。
上述芳香醇的通式为
其中R为C1～C4的烷基。
上述反应物酸的通式为R’COOH，R’＝alkyl(C0～C17)。
上述反应过程中醇与酸加入到催化剂中的顺序没有限制。
上述反应过程中需要搅拌，加热，反应后采用静置、分层、分液，或反应后直接蒸馏出所生成的酯。
本发明的特点是：
1.所用离子液体为一种价格低廉容易制备的离子液体，反应后的催化剂可以经简单除水后再次使用。由于离子液体蒸气压低，不挥发，是一种环境友好的催化剂。
2.离子液体与酯化反应产物可以自动分层。
3.催化效率高，催化剂的用量少，可以低到原料醇和酸总摩尔数的0.01％；反应时间短，大部分醇酸酯化可以在3小时内完成。
具体实施方式
实施例一：分别称取正丁醇9.25g(0.125mol)，乙酸7.50g(0.125mol)，离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐0.0025mol；将离子液体、丁醇、乙酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在回流温度下反应2小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为67.8％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例二：分别称取乙醇5.75g(0.125mol)，乙酸7.50g(0.125mol)，离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸盐0.0005mol；将离子液体、乙醇、乙酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在回流温度下反应0.5小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为68.5％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例三：分别称取甲醇4.00g(0.125mol)，乙酸7.50g(0.125mol)，离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐0.000125mol；将离子液体、甲醇、乙酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在回流温度下反应1小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为69.2％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例四：分别称取甲醇4.00g(0.125mol)，甲酸5.75g(0.125mol)，离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐0.0125mol；将离子液体、甲醇、甲酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在20℃下反应6小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为56.2％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例五：分别称取异丙醇7.50g(0.125mol)，甲酸5.75g(0.125mol)，离子液体N-甲基吡咯烷酮硝酸盐0.025mol；将离子液体、异丙醇、甲酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在回流温度下反应3小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为65.5％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例六：分别称取乙醇约5.75g(0.125mol)，硬脂酸32.0g(0.125mol)，离子液体N-甲基吡咯烷酮醋酸盐0.125mol；将离子液体、乙醇、硬脂酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在140℃下反应8小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为28.5％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例七：分别称取正辛醇16.25g(0.125mol)，乙酸7.50g(0.125mol)，离子液体N-甲基吡咯烷酮盐酸盐0.025mol；将离子液体、正辛醇、乙酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在120℃下反应8个小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为56.4％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例八：分别称取甲醇约4.00g(0.125mol)，庚酸16.25g(0.125mol)，离子液体溴化N-乙基吡咯烷酮0.005mol；将离子液体、丁醇、乙酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在回流温度下反应7个小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为66.6％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例九：分别称取正己醇约12.75g(0.125mol)，正丁酸11.00g(0.125mol)，离子液体N-乙基吡咯烷酮磷酸盐0.05mol；将离子液体、正己醇、正丁酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在120℃下反应4个小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为57.9％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例十：分别称取正丁醇约9.25g(0.125mol)，正丁酸11.00g(0.125mol)，离子液体N-乙基吡咯烷酮氟硼酸盐0.025mol；将离子液体、正丁醇、正丁酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在回流温度下反应3个小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为53.2％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例十一：分别称取乙醇5.75g(0.125mol)，正丁酸11.00g(0.125mol)，离子液体N-甲基吡咯烷酮盐酸盐0.025mol；将离子液体、乙醇、正丁酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在回流温度下反应3个小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为61.1％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例十二：分别称取正丙醇7.50g(0.125mol)，丙酸9.25g(0.125mol)，离子液体N-甲基吡咯烷酮三氟甲磺酸盐0.015mol；将离子液体、正丙醇、丙酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在回流温度下反应2个小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为63.7％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例十三：分别称取正戊醇11.00g(0.125mol)，甲酸5.75g(0.125mol)，离子液体N-乙基吡咯烷酮磷酸盐0.05mol；将离子液体、正戊醇、甲酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在回流温度下反应3个小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为57.9％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例十四：分别称取月桂醇23.25g(0.125mol)，乙酸7.50g(0.125mol)，离子液体N-十二烷基吡咯烷酮三氟甲磺酸盐0.125mol；将离子液体、月桂醇、乙酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在120℃下反应6小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为58.5％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例十五：分别称取4-苯基-2-丁醇18.78g(0.125mol)，乙酸7.50g(0.125mol)，离子液体N-辛基吡咯烷酮硫酸盐0.025mol；将离子液体、4-苯基-2-丁醇、乙酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在140℃下反应10个小时；对所得到粗产品进行分析，转化率为35.6％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例十六：分别称取苯丙醇17.02g(0.125mol)，乙酸7.50g(0.125mol)，离子液体溴化N-乙基吡咯烷酮六氟磷酸盐0.005mol；将离子液体、苯丙醇、乙酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在120℃下反应12个小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为46.6％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
实施例十七：分别称取苯甲醇13.52g(0.125mol)，乙酸7.50g(0.125mol)，离子液体N-甲基吡咯烷酮氟硼酸盐0.025mol；将离子液体、苯甲醇、乙酸依次加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的圆底烧瓶中，磁力搅拌，并在120℃下反应3个小时；对所得到粗产品进行减压蒸馏，转化率为43.2％，选择性100％。离子液体经简单脱水后重复使用。
Claims (6)
1.一种使用离子液体进行催化醇酸酯化方法，其特征在于：用离子液体A#+[+]B#+[-]作催化剂及溶剂，其中，A#+[+]具有如下结构通式：
式中：R可以是1个以上碳的烷基或烯基；B#+[-]选自以下阴离子：氯、溴、碘、醋酸根、硫酸根、硫酸氢根、磷酸根、磷酸氢根、磷酸二氢根、硝酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、对甲苯磺酸根、三氟甲磺酸根；加入催化剂的量为所加入醇、酸总摩尔数的0.01％～50％，反应温度在20～140℃，常压，反应时间0.5小时～12小时。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：反应物醇为C1～C12的直链或支链醇或芳香醇。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：芳香醇的通式为
其中R为C1～C4的烷基。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：反应物酸的通式为R’COOH，R’＝alkyl(C0～C17)。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：反应过程中醇与酸加入到催化剂中的顺序没有限制。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：反应过程中需要搅拌，加热，反应后采用静置、分层、分液，或反应后直接蒸馏出所生成的酯。
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