專利名稱：一種正丁酸異戊酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以正丁醛和異戊醇為原料制備正丁酸異戊酯的方法。
工業(yè)上通常采用硫酸催化丁酸和異戊醇的酯化法來合成，該法不僅存在嚴(yán)重的腐蝕性、反應(yīng)時(shí)間長，而且副反應(yīng)多，產(chǎn)品收率也不高。葉慶國(葉慶國，馬殿濤，李建立反應(yīng)精餾合成丁酸異戊酯青島化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，21(2)112 114)等對此方法進(jìn)行了改進(jìn)，采用反應(yīng)精餾合成丁酸異戊酯，在內(nèi)徑Φ20mm×200mm，塔高1.5m的玻璃填料塔中進(jìn)行，其工藝條件是醇酸摩爾比為1.05，硫酸用量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為丁酸質(zhì)量的1％，異戊醇從第5塊理論板加入，丁酸和催化劑在塔中部加入，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間1.5h。在此工藝條件下重復(fù)做反應(yīng)精餾實(shí)驗(yàn)，酯收率為93.6％。與間歇酯化法相比，醇酸比小，反應(yīng)時(shí)間短，酯收率由78.9％提高到93.6％。然而并未克服硫酸的其他缺點(diǎn)。
1992年以MCM41S為代表的介孔分子篩的發(fā)現(xiàn)，為催化、分離和新型無機(jī)材料等學(xué)科，開辟了新的研究領(lǐng)域。在催化化學(xué)學(xué)科，將Ti、Zr、Mo、W等有某種催化活性的過渡金屬元素以高分散的形態(tài)嵌入介孔分子篩骨架，由此制備出新型介孔分子篩催化劑材料，以及在此基礎(chǔ)上開展的大分子有機(jī)化合物催化研究是近幾年發(fā)展十分迅速的研究領(lǐng)域。
本發(fā)明是通過介孔分子篩催化劑來合成正丁酸異戊酯。介孔分子篩催化劑可以與溶液分離，重復(fù)使用，對環(huán)境無污染且正丁酸異戊酯的收率可達(dá)100％。
本發(fā)明公開的正丁酸異戊酯的制備方法，該方法將正丁醛和異戊醇溶解在二氯甲烷中，攪拌均勻后加入分子篩催化劑，其分子篩催化劑為TS-1，Ti-MCM-41，Ti-HMS，TAPO-5其中之一，20-60℃回流，回流2-16小時(shí)后，從反應(yīng)混合物中收生成物。
本發(fā)明中所提供的正丁酸異戊酯的合成中分子篩催化劑TS-1，Ti-MCM-41，Ti-HMS，TAPO-5的用量為0.005-0.015g.ml-1。
本發(fā)明中所提供的正丁酸異戊酯的合成中，正丁醛和異戊醇的摩爾比為1∶1-1∶4。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)產(chǎn)物正丁酸異戊酯的收率高(100％)；(2)反應(yīng)一步完成，過程簡單；(3)與傳統(tǒng)催化劑硫酸相比，對環(huán)境無污染；(4)催化劑可重復(fù)利用。因而是一種經(jīng)濟(jì)且環(huán)境友好制備方法。
催化劑摩爾比時(shí)間溫度轉(zhuǎn)化率選擇性(醛∶醇)(h)(℃)(％) (％)1TS-1 1.0∶4.02-320-60100 1002Ti-MCM41 1.0∶4.012 20-60100 1003Ti-HMS1.0∶4.014 20-60100 984TPAO-51.0∶4.016 20-60100 965- 1.0∶4.016 20-60- -實(shí)施例5-9相同催化劑上反應(yīng)物間不同摩爾比對反應(yīng)結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn)條件為100ml三頸瓶中，20ml CH2Cl2溶劑，催化劑TS-10.2g，CH3(CH2)2CHO 0.02mol，(CH3)2CHCH2CH2OH 0.02-0.08mol(實(shí)施例5-9)，20-60℃回流2-10h。
催化劑摩爾比 時(shí)間溫度轉(zhuǎn)化率選擇性(0.2克) (醛∶醇) (h)(℃) (％) (％)5 TS-10.02∶0.021020-60 28476 TS-10.02∶0.031020-60 46687 TS-10.02∶0.041020-60 58878 TS-10.02∶0.06 320-60 100 1009 TS-10.02∶0.082-3 20-60 100 100實(shí)施例10-13催化劑用量對反應(yīng)的影響實(shí)驗(yàn)條件為100ml三頸瓶中，20ml CH2Cl2溶劑，CH3(CH2)2CHO 0.02mol，(CH3)2CHCH2CH2OH 0.08mol，催化劑TS-10.05-0.02g(實(shí)施例10-13)，20-60℃回流2-10h。
催化劑 摩爾比時(shí)間溫度 轉(zhuǎn)化率 選擇性(TS-1，克) (醛∶醇)(h)(℃)(％)(％)10 0.05 0.02∶0.081020-60 100 10011 0.10 0.02∶0.08 720-60 100 10012 0.15 0.02∶0.08 520-60 100 10013 0.20 0.02∶0.082-3 20-60 100 100
權(quán)利要求
1.一種正丁酸異戊酯的制備方法，其特征在于該方法將正丁醛和異戊醇溶解在二氯甲烷中，攪拌均勻后加入分子篩催化劑，其分子篩催化劑為TS-1，Ti-MCM-41，Ti-HMS，TAPO-5其中之一，20-60℃回流，回流2-16小時(shí)后，從反應(yīng)混合物中收生成物。
2.如權(quán)利要求書1所述的制備方法，其特征在于分子篩催化劑TS-1，Ti-MCM-41，Ti-HMS，TAPO-5中鈦與硅的摩爾比為0.005-0.2∶1。
3.如權(quán)利要求書1所述的制備方法，其特征在于分子篩催化劑TS-1，Ti-MCM-41，Ti-HMS，TAPO-5的用量為0.005-0.015g.ml-1。
4.如權(quán)利要求書1所述的制備方法，其特征在于正丁醛和異戊醇的摩爾比為1∶1-1∶4。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種正丁酸異戊酯的制備方法。本發(fā)明以正丁醛和異戊醇為原料，以TS－1，Ti－MCM－41，Ti－HMS，TAPO－5分子篩為催化劑，20－60℃回流條件下制備正丁酸異戊酯。這種合成方法所得到的正丁酸異戊酯的收率可達(dá)到100％，且分子篩催化劑可以回收利用，對環(huán)境無污染，是制備正丁酸異戊酯的一種簡便、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好的方法。
文檔編號C07C67/00GK1410410SQ02143890
公開日2003年4月16日 申請日期2002年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月11日
發(fā)明者王曉來, 趙睿, 索繼栓 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所