合成癸二酸二异辛酯[精选].doc

固体超强酸催化合成癸二酸二异辛酯 陈 群 （常州工程职业技术学院化学工程系，江苏213004） 摘 要：选择多种催化剂用于催化癸二酸和2-乙基己醇合成癸二酸二异辛酯，研究了固体超强酸SO42-/TiO2-Al2O3的催化性能，并考察了影响反应的因素，结果表明适宜的反应条件为：醇酸物质的量比为3：1；催化剂用量为1.0g/mol癸二酸；带水剂甲苯为10mL；反应时间为4.5h，酯化率达98.5%。 关 键 词：固体超强酸；癸二酸二异辛酯 癸二酸二异辛酯又称双-2-乙基己基癸二酸酯，用作低温增塑剂，常应用于聚氯乙烯耐寒塑料薄膜和人造革等制品的制造工艺中[1]。传统的合成方法是用硫酸作催化剂，癸二酸与异辛醇直接进行反应。该方法工艺复杂 ，反应选择性差，产品质量不好，设备腐蚀严重，同时会产生大量废液污染环境。近年来已有非酸催化合成癸二酸二异辛酯的报道[2～4]。 作者以SO42-/TiO2-Al2O3固体超强酸作催化剂，催化合成癸二酸二异辛酯，在适宜条件下，酯化率可达98.5%。 1实验部分 1.1试剂与仪器 2-乙基己醇（异辛醇）、三氯化铝、四氯化钛、氨水、硫酸均为化学纯；硫酸铁铵、氧氯化锆、磷钨酸、甲苯为分析纯；癸二酸为工业品。 WAY-1S阿贝折射仪：上海光学仪器厂； FT-IR红外光谱仪：美国PE公司。 1.2催化剂SO42-/TiO2-Al2O3的制备 按一定的Ti和Al原子比，称取四氯化钛和三氯化铝配成溶液，用氨水作沉淀剂，控制PH值为7(8，沉淀物经过滤、洗涤、研磨，过100目筛，用0.5mol/L硫酸浸渍一定时间，抽滤，110℃干燥，于400℃下活化3h，冷却，置于干燥器中备用。 参照文献[5～8]分别制备了SO42-/TiO2/Nd3+、SO42-/ZrO2、SO42-/ZrO2、SO42-/ZrO2- TiO2等固体酸催化剂。 1.3酯化反应 在装有分水器、温度计、回流冷凝器的四口烧瓶中，加入一定量的癸二酸和2-乙基己醇(异辛醇)、甲苯和催化剂固体超强酸SO42-/TiO2-Al2O3，在回流状态下进行酯化反应，反应终了时取样测定其酸值，酸值的测定根据GB1668-81方法进行，以体系的酸值计算酯化率： 酯化率=（1-反应前某一时刻的酸值/反应液初始酸值）×100% 反应结束后，过滤分离出催化剂，将反应液转入蒸馏瓶中，进行蒸馏，在减压条件下先蒸出醇和甲苯，再收集沸点246-2470C/400Pa的馏分为产品。 2结果与讨论 2.1催化性能比较 分别选用硫酸铁铵、磷钨酸、SO42-/TiO2/Nd3+、SO42-/ZrO2、SO42-/ZrO2、SO42-/ZrO2- TiO2、 SO42-/TiO2-Al2O3等作催化剂，催化合成癸二酸二异辛酯,结果见表1。 表1 不同催化剂对转化率的影响* 催化剂 n(酸):n(醇) /摩尔比 甲苯量 /ml 回流温度 /℃ 反应时间 /h 酯化率 /% SO42-/TiO2/Nd3+ 1:3.5 10 116(122 5 51.2 SO42-/TiO2-Al2O3 1:3.5 10 125(130 4.5 98.5 SO42-/ZrO2 1:3.5 10 132(138 5 86.7 SO42-/ZrO2- TiO2 1:3.5 10 135(140 5 95.2 硫酸铁铵 1:3.5 10 120(130 5 61.1 磷钨酸 1:3.5 10 124(129 5 77.8 由表1结果可知，固体超强酸SO42-/TiO2-Al2O3对合成癸二酸二异辛酯催化性能较好，因此，选定SO42-/TiO2-Al2O3为合成癸二酸二异辛酯的催化剂来考察其他合成条件。 2.2反应时间对酯化率的影响 取0.1mol癸二酸，0.35mol2-乙基己醇，10mL甲苯为带水剂，催化剂SO42-/TiO2-Al2O3 0.1g，测定不同反应时间的酯化率，其结果见表2。 表2 反应时间对酯化率的影响 反应时间/h 1.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5．0 酯化率/% 0 7.2 42.5 62.7 90.3 97.1 98.5 98.3 由表2可见，随着反应时间的延长，酯化率大幅度提高，时间达到4.5h后，酯化率几乎不再发生变化，原因在于酯化反应是可逆反应，反应过程中产物之一的水不断被带走，使反应向生成酯的方向移动，最终反应趋向平衡。在该实验条件下，反应时间以取4.5h为宜。 2.3催化剂用量对酯化率的影响 0.1mol癸二酸，0.35mol2-乙基己醇（异辛醇），10ml甲苯为带水剂，固定反应时间4.5h，改变催化剂SO42-/TiO2-Al2O3的用量测定反应酯化率，其结果见表3。 表3 催化剂用量对酯化率的影响 催化剂用量/g 0.