乙酸正异,叔丁酯的合成和研究

1、好岸学院科研训练乙酸正（异，叔）丁酯的合成与研究专业名称2011级精细化工（3）班学生姓名戴晓雨（51110012023）指导教师邰燕芳完成时间2015年1月12号应用化学与环境工程系制文献综述四川大学毛书林通过乙酸和正丁醇在硫酸氢钾的催化作用下，高温条件下，并且在实验中不断将实验的生成的水分离，结果得到乙酸正丁酯的产率98.55%。辽宁石油化工大学陈平对合成乙酸异丁酯催化剂的研究进展结果表明：乙酸异丁酯的催化剂的各有优缺点，与浓硫酸催化剂相比，氨基磺酸具有腐蚀性较小，副反应少，反应时间断，操作简便特点，但酯收率不高，稀土氧化物中，三氧化二位的催化活性较高，可以重复使用，具有一定的工业价值。十

2、二水合硫酸铁钱作催化剂，选择性好，产品色泽浅，纯度高，操作方便，对设备几乎无腐蚀，不污染环境，是一种有前途的酯化反应催化剂，六水合氯化铁与二水合氯化铜催化效果也比较好，特别是将两者一起使用催化活性更高，性能更稳定，有一定的协同作用，杂多酸催化酯化，更具有优越性，无废酸排放，工艺流程简单，酯化反应温度低，反应时间短，催化剂用量少，并且可以较好的回收循环使用，产品质量好，产率高，硅胶复载四氯化锡也具有较高的催化性，产品质量好，选择性好，对设备无腐蚀，可重复使用。华东理工大学刘璇对乙酸叔丁酯（TBA）的合成研究结果表明：本研究对乙酸和异丁烯合成乙酸叔丁酯体系的热力学进行了计算和分析，并用于指导工艺条

3、件的选择，结果表明：在异丁烯为液态、273.15-373.15K范围内，合成体系主副反应均为放热反应，都是热力学上的自发反应，降低温度对反应有利；生成TBA的反应平衡常数远大于常压下的值。因此，在乙酸和异丁烯合成体系中需保证异丁烯为液态。采用气象色谱法，通过色谱柱的选择、分析条件的探索、定性方法的考察、组分矫正因子的测定，建立可靠的乙酸与异丁烯、1-丁烯合成乙酸叔丁酯和乙酸仲丁酯的产物分析方法。以乙酸和异丁烯为原料，在自建的酯化反应装置下、以A1RBC三种强酸性树脂作为催化剂，考察反应温度、反应压力、系统空速原料酸烯比对反应的影响，结果表明：各工艺参数对溶解异丁烯、叔丁醇、异丁烯转化率基本无影

4、响，空速和压力对乙酸转化率、TBA®择性、低聚物选择性影响不大；酸烯比增加，能促进异丁烯向TBA转化，有效抑制异丁烯的低聚反应；低温有利于酯化加成生成TBA从评价效果看，A10催化剂最好，并确定了其适应的工艺条件：空速45h、酸烯比45:1、反映温度W25C、压力为保证体系液相。止匕外，还探索了降低异丁烯低聚的方法，结果表明：在乙酸中分别加入水和叔丁醇均可非常有效的抑制异丁烯低聚物生成、提高TBA的选择性。本文通过浓硫酸催化法，制备乙酸正丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸叔丁酯，利用气相色谱仪测定产物含量，确定三种醇的近似平衡常数。并试验乙酸正丁酯在分水与不分水情况下，所得产物量的差别，比较两种

5、方法哪个好一些。设计方案1实验原理乙酸正丁酯浓H2SO4CH3COOH+CH3cH2cH2cH20H_ch3cooch2cH2cH2cH3+h2o乙酸异丁酯一_浓H2SO4f_ch3coohch3ch2chohch3,ch3cooch（ch3）ch2cH3h2o乙酸叔丁酯0浓H2SO4-K.ch3cOOHch3cH（ch20H）cH3.cH3cOOcH2cH（ch3）cH3H202仪器、试剂仪器蒸储装置玻璃磨口仪器、球形冷凝管、分水器、三口圆烧瓶（100ml）、温度计（150C）、锥形瓶（50ml）、烧杯（400ml）、电热套、分液漏斗、量筒（10ml、50ml）、电热套、铁架台、铁夹及十字头

6、、铁圈、橡胶水管、天平，气相色谱试剂正丁醇（23ml*2）、异丁醇（23ml）、叔丁醇（23ml）、冰醋酸（15ml*4）、浓硫酸、饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液、沸石、甘油、pH试纸3实验装置图4实验步骤（1）、100mL三口烧瓶中，力口23mL正丁醇，15mL冰醋酸和34d浓KSO（催化反应），混匀，加2颗沸石。（异丁醇，叔丁醇同上）（2）、接上回流冷凝管和分水器。在分水器中预先加少量水至略低于支管口（约为12cm）,目的：使上层酯中的醇回流回烧瓶中继续参与反应，用笔作记号并加热至回流，不需要控制温度，控制回流速度12d/s。（仅一组正丁醇进行此操作）（3）、在反应过程中，有分水操作的把水

7、分出并保持分水器中水层液面在原来的高度。（4）、有分水操作的，大约40min后，不再有水生成（即液面不再上升），即表示完成反应。无分水操作均反应两小时。(5)、停止加热，记录分出的水量。(6).用等体积的碳酸氢钠溶液先洗涤至中性，在用等体积的饱和氯化钠溶液洗涤分出酯层。(7)、将总共所取的4组进行气相分析组分，记录数据。5数据处理乙酸正丁酯去水(20150107).hwmV9008007001c'82600IA包00:200.1001)I0I110.71.42.12.83.54.24.95.66.37min100序号保留时间名称峰面积峰面积1 1.6311.454636182 3.20

8、8c1498.554312933总计1004376551实险室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯.有关物质的相关数据如下表.化含物相对分子质量密度沸点/也溶解度口口号水正丁醇T40.601ia.a£冰醋酸601.045118.1互溶乙酸正酯116a.88212S10.7乙酸(15ml)+正丁醇(23ml)反应后液体体积V=22.1ml.质量分数co=98.55%处理后纯乙酸正丁酯质量：m=22.1M98.55%=21.8ml;乙酸正丁酯的质量：m=21.80.8772=19.11g;乙酸正丁酯物质的量：n=19.11/116=0.165mol.乙酸的质量m=15x1.045=15.68g,

9、物质的量n=15.68/60=0.261mol;剩余物质的量n=0.261-0.165=0.096mol;正丁醇的质量m=230.80=18.4g,物质的量n=18.4/74=0.249mol;剩余物质的量n=0.249-0.165=0.084mol.K二n乙酸正丁酯/n乙酸n正丁醇=0.165/(0.0960.084)=20.46乙酸正丁酯回流(20150107).hwmV900800700Q00ED4030.71.42.12.83.54.24.95.66.37min序号保留时间名称峰面积%峰面积11.5610.82692433821.7001.0112975332.01021.746399

10、5643.50476.422249284总计1002943331乙酸（15ml）+正丁醇（23ml）反应后液体体积V1=33.1ml质量含量=76.42%。处理后纯乙酸正丁酯体积：V2=33.1父76.42%=25.7ml。乙酸正丁酯质量m-25.70.882-22.67g0乙酸正丁酯物质的量:n=22.67/116=0.195mol乙酸的质量m=15x1.045=15.68g,物质的量n=15.68/60=0.261mol;剩余物质的量n=0.261-0.195=0.066mol;正丁醇的质量m=230.80=18.4g,物质的量n=18.4/74=0.249mol;剩余物质的量n=0.24

11、9-0.195=0.054mol.反应平衡常数：Kn乙酸正丁酯/n乙酸n正丁酯=0.195/（0.066x0.054）=54.7乙酸仲丁酯回流（20150107）.hwmV90068.28007006005004003002001006816liMHH2.12.83.54.2i-1000.71.44.95.66.37min序号保留时间名称峰面积峰面积11.5680.40561452221.6780.33071184131.75026.9696517042.0011.6826022352.81670.622528515总计1003580271物性参数：乙酸异丁酯密度P=0.8712g/ml,相对

12、分子质量M=116g/mol异丁醇密度P=0.8112g/ml,相对分子质量M=74.12g/mol乙酸（15ml）+异丁醇（23ml）反应后液体体积V1=27.7ml,质量含量=70.62%处理后纯乙酸异丁酯体积：V2=27.7x70.62%=19.56ml,乙酸异丁酯质量：m=19.56父0.8712=17.04g,乙酸异丁酯物质的量：n=17.04/116=0.147mol,乙酸的质量：m=15x1.045=15.68g,物质的量：n=15.68/60=0.261mol;剩余物质的量：n=0.261-0.147=0.114mol;异丁醇的质量：m=23父0.8112=18.66g,物质的量：n=18.66/74=0.252;剩余物质的量：n=0.252-0.147=0.105mol.浓H2SO4-CH3COOHCH3CH2CHOHCH3.CH3COOCH(CH3)CH2cH3H2O反应平衡常数：K=n乙酸异丁酯/n乙酸n异丁酯=0.147/(0.1140.105)=12.28研究问题：1 .比较回流法的3个实验，确定不同醇的近似平衡常数？答：K乙酸正丁酯(回水)=54.7;K乙酸异丁酯=12.28;K乙酸正丁酯(分水)-20.462 .研究分水不分水造成产率变化的原因？答：采用分水装置时可以及时将体系中的水除去，有利于平衡的正向移动，使得乙酸正丁酯的产率增加；而无分水装置时