二甘醇二醋酸酯的合成

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1、2002年3月LiaoningChemicalIndustryMarch,2002科學(xué)研案二甘醇二醋酸酯的合成梁紅玉,李鳳云,叢玉鳳(撫順石油學(xué)院石化分院,遼寧撫順113001)摘要:研究了在實(shí)驗(yàn)室條件下,以硫酸、對(duì)甲苯磺酸為催化劑合成二甘醇二醋酸酯的方法。著重考察了原料配比、反應(yīng)時(shí)間、催化劑及其用量等因素對(duì)反應(yīng)的影響。結(jié)果表明,硫酸對(duì)反應(yīng)具有較高的催化活性。當(dāng)n(醋酸)∶n(二甘醇)=2.4∶1,反應(yīng)時(shí)間為4.5h,催化劑硫酸的加入量為二甘醇質(zhì)量(W)的1.5%,反應(yīng)溫度不高于200℃時(shí),其酯

2、含量為99.7%,產(chǎn)率為80.2%。關(guān)鍵詞:中圖分類號(hào):二甘醇二醋酸酯;催化劑;合成文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:文章編號(hào):10040935(2002)0309303TQ225.242A公司);二甘醇二醋酸酯合成裝置一套。上海WYJ型阿貝折射儀,FTIR-430紅外光譜儀(JASCO,日本分光株式會(huì)社),滲透壓法分子量測(cè)試儀一套。2.2二甘醇二醋酸酯的合成2.2.1基本原理二甘醇和醋酸以摩爾比2.4∶1酯化反應(yīng)得到單酯和部分雙酯,隨著反應(yīng)時(shí)間的增加進(jìn)一步將單酯轉(zhuǎn)化為雙酯。前言1在眾多酯產(chǎn)品中,二甘醇二醋酸酯是新產(chǎn)

3、品,其合成及應(yīng)用在文獻(xiàn)及試劑手冊(cè)中均少見報(bào)道。它是高沸點(diǎn)、無色、無毒具有酯香味的液體,可以作為二羧酸纖維素的溶劑,增塑劑及油漆、涂料等綠色溶劑。目前全世界增塑劑的生產(chǎn)能力已達(dá)到500萬tΠa1～3,品種有500多個(gè);我國(guó)目前增塑劑的生產(chǎn)能力已超過68萬tΠa,生產(chǎn)廠家近百個(gè),主要產(chǎn)品是鄰苯二甲酸酯類,其中以鄰苯二甲苯酸二辛酯為主。另外,還有對(duì)苯二甲酸酯類,氯化石蠟、烷基磺酸酯、脂肪族二元酸酯、環(huán)氧酯類,品種近百種。但適用于二醋酸纖維素?zé)熥斓脑鏊軇﹨s只有甘油三醋酸酯。甘油三醋酸酯可提供良好的H+O

4、(CH2CH2OH)2+CH3COOHOHCH2CH2OCH2CH2OCOCH3+H2OH+OHCH2CH2OCH2CH2OCOCH3+CH3COOHO(CH2CH2OCOCH3)2+H2O2.2.2合成方法將醋酸加入干燥的三頸燒瓶中,加入催化劑,混合均勻后把一定量的二甘醇放入滴液漏斗中,滴液漏斗置于三頸燒瓶上端與之相連,三頸瓶上安裝攪拌器。在室溫下,開動(dòng)攪拌器,控制二甘醇滴加速度,約0.5h滴加完畢,這一操作稱為預(yù)反應(yīng),反應(yīng)過程中放出熱量。預(yù)反應(yīng)結(jié)束后,將三頸燒瓶置于超級(jí)恒溫水浴中,將水浴溫度

5、控制在95℃左右進(jìn)行回流反應(yīng)1h,這一過程稱為初反應(yīng)。為控制反應(yīng)的激烈程度,防止碳化現(xiàn)象的出現(xiàn),初彈性4～5,透氣性和合適的硬度,其合成原料為甘油和醋酸。近年來,由于甘油價(jià)格上漲,使甘油三醋酸酯成本提高,其應(yīng)用受到限制。新產(chǎn)品二甘醇二醋酸酯的物性及應(yīng)用與甘油三醋酸酯相近,但成本僅為前者的1Π3,因此研究開發(fā)和生產(chǎn)此產(chǎn)品有十分重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2實(shí)驗(yàn)部分2.1試劑和儀器二甘醇(化學(xué)純沈陽市東興試劑廠);冰醋酸(沈陽市生威試劑廠);硫酸(95%～98%沈陽市東興試劑廠);對(duì)甲苯磺酸(分析純,

6、北京化學(xué)試劑收稿日期:2001212211作者簡(jiǎn)介:梁紅玉(1969-),女,工程師。遼寧化工2002年3月94反應(yīng)選擇比較溫和的熱源。初反應(yīng)結(jié)束后,為使反應(yīng)進(jìn)一步向目的產(chǎn)物方向移動(dòng),采用常壓反應(yīng)蒸餾,將反應(yīng)生成的水及時(shí)蒸出,控制加熱速度與水生成量一致。同時(shí),控制釜液溫度不易過高,以防止產(chǎn)品分解。反應(yīng)結(jié)束后,進(jìn)行減壓蒸餾,切取145～150℃Π1780Pa餾分,即得產(chǎn)品。2.3分析測(cè)試外觀:無色透明具有酯香液體;沸程220～224在催化劑加入量為二甘醇加入量的1.5%,常壓蒸餾時(shí)間為4h的情況下

7、,改變配比對(duì)酯含量影響見圖2?！?折光率n33=1.4230;粘度(33℃)Π10-3Pa.s:D3.76～3.74;密度(25℃)Πg·cm3:1.101;分子量采用滲透壓法分子量測(cè)定儀測(cè)定值為182～185;產(chǎn)品的紅外光譜分析結(jié)果見圖1。圖2原料配比對(duì)酯含量的影響A-硫酸為催化劑;B-對(duì)甲苯磺酸為催化劑由圖2看出,當(dāng)采用硫酸為催化劑時(shí),原料配比的改變對(duì)產(chǎn)品中酯含量的影響較顯著;而采用對(duì)甲基苯磺酸為催化劑時(shí),原料配比的改變對(duì)酯含量影響較小。其主要原因是硫酸為小分子液體酸,在低溫時(shí)就顯示出明顯的

8、催化活性,而對(duì)甲基苯磺酸需要較高的溫度才能顯示其較高的催化活性,本實(shí)驗(yàn)因反應(yīng)溫度不高,所以曲線(2)平緩。另外,從圖2還可以看出,曲線(1)、(2)均在n(醋酸)∶n(二甘醇)=2.4∶1出現(xiàn)極值,其原因可能是當(dāng)醋酸的加入量小于該配比時(shí),會(huì)使二甘醇反應(yīng)不完全,轉(zhuǎn)化率降低,酯含量降低;當(dāng)醋酸加入量大于該配比時(shí),稀釋了反應(yīng)物濃度,同時(shí)加大了系統(tǒng)腐蝕程度,影響了平衡轉(zhuǎn)化率。3.2原料配比對(duì)產(chǎn)率的影響產(chǎn)率的高低受裝置結(jié)構(gòu)影響,同時(shí)也受原料配比、不同催化劑的影響。圖1產(chǎn)品紅外光譜譜圖圖中2878cm-1、