离子液体催化合成异戊酸丁酯

背景技术

异戊酸丁酯是一种无色至淡黄色液体，呈香蕉香气和蓝干酪香味，天然品存在于一些精油中。其主要用于配制食品和化妆品用香精，也常用作溶剂、涂料等，在国内外具有很大的市场。传统的工业生产方法主要是由异戊酸和正丁醇在浓硫酸催化下于苯中长时间回流直接酯化而得。由于硫酸催化酯化法存在着诸多问题，表现为设备腐蚀严重、副反应多、能再生、废液排放量大等缺点，是非绿色工艺路线。国内外关于催化合成异戊酸正酯的文献报道虽不是很多，但是关于异戊酸酯及相关酯化反应报道却很多，如无机盐、杂多酸、固体超强酸、分子筛等催化剂催化合成异戊酸酯，且具有较好催化效果，但它们仍存在催化剂制备步骤复杂、后处理麻烦、不易回收等缺点。因此，寻找具有高活性、高选择性、高稳定性的催化剂代替传统的酯化反应催化剂成为研究的热点。近年来，室温离子液体作为溶剂或催化剂以其无可测蒸汽压、可循环使用、无环境污染等优点成为研究热点。

制备方法^[1]

1、离子液体的制备

将26.2g三苯基磷和12.2g1,3-丙磺酸内酯溶于120 mL甲苯中,油浴搅拌回流反应48h,过滤，甲苯洗涤,80℃真空干燥,得白色粉末状固体3-三苯基丙烷磺酸(Ph₃P⁺-(CH₂)₃-SO₃^-,TPP-PS)。称取3.84g TPP-PS于三口烧瓶(250mL)中,加80mL水使其溶解,机械搅拌下向反应体系滴加相应量的磷钨酸水溶液,滴加完毕后逐渐升温至90℃,恒温反应24h。减压整除水分,乙醚洗涤产品,80℃真空干燥得磺酸官能化三苯基磷离子液体负载磷钨酸催化剂([TPP-PSH]₃PW₁₂O₄₀)。

2、异戊酸正丁酯的制备

在装有分水器、温度计和回流冷凝器的250mL三颈烧瓶中按比例加入异戊酸、正丁醇、不同配比离子液体负载杂多酸盐及带水剂甲苯,加热搅拌,使反应体系保持回流至不再有水生成时结束反应。冷却后催化剂在反应体系中析出,过滤,乙醚水洗催化剂,真空干燥后用于下一次反应。滤液减压蒸馏除去甲苯及正丁醇,10% NaHCO3水溶液洗涤至偏碱性,再用70~80℃热水洗至中性,减压蒸馏,即得异戊酸丁酯。合成异戊酸丁酯的较佳工艺条件为:n(正丁醇):n(异戊酸)=1.15:1,反应时间80min,离子液体用量为异戊酸的8%,带水剂量10mL,在此条件下,酯化反应的酯化率达89.52%。

参考文献

[1] 陈可可,方苗利,严巍,等. 磺酸官能化三苯基磷负载磷钨酸催化合成异戊酸正丁酯[J]. 中国粮油学报,2015(10):54-60. DOI:10.3969/j.issn.1003-0174.2015.10.011.