不同催化剂对合成乙酸正丁酯的影响
乙酸正丁酯合成方法比较
乙酸正丁酯是无色带香味的液体，是一种重要的化工原料，是良好的芳香矫味剂、萃取剂、着香剂、有机溶剂、色谱分析溶剂。天然品存在于苹果、香蕉、樱桃、葡萄、番茄、白兰地、可可豆等中，是允许使用的天然等同食用香料。大量用于配制香蕉、梨、菠萝、杏、桃及草莓、浆果等型香精。。其分子式为C6H10O2，分子量111.16，比重0.8824，折光率1.3964（15℃），沸点126.5℃。
虽然目前工业上仍主要使用浓硫酸作为催化剂，但是，其中的弊端已经逐渐显现出来：腐蚀设备、副产品多、后处理繁琐、容易污染环境、产率低等。进入21世纪后，在新的形势下，由于对绿色、环保、节能化剂在现代工业化大生产中有着非常重要的作用，一种合适的催化剂会影响到一整个行业。因此，可以预见，各种新型催化剂将会很快应用到工业生产中。
参考文献：
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[3]黄科林，黄焕生．无机盐催化合成乙酸正丁酯的研究[J]．化学工业与工程技术，2002，23(2)：3—5
目前工业上通常以浓硫酸作催化剂，由乙酸与正丁醇直接酯化来合成乙酸正丁酯。硫酸虽然活性较高、价廉，但以其为催化剂合成酯，但存在以下缺点：(1)在酯化反应条件下，硫酸同时具有酯化、脱水和氧化作用，导致一系列副反应的发生，使反应生成的混合物中含有少量醚、硫酸酯、不饱和化合物和羰基化合物等，给产品精制和回收带来困难，且对于必须符合卫生标准的食用香料是非常不利的；(2)作为催化剂的硫酸要经过碱中和、水洗除去，工艺复杂，产品和未反应原料损失，并产生大量的废液，污染环境；(3)硫酸腐蚀设备，产率低等。随着人们环保意识的提高，现在已经逐渐开发出一些更加安全环保及高效的催化剂，下面就课堂实验以及一些其他催化剂下的反应情况做简单的比较。
乙酸正丁酯合成的研究进展(1)
乙酸正丁酯合成的研究进展由宏君(辽宁石油化工大学石油化工学院,抚顺,113001)摘 要介绍了乙酸正丁酯的性能特点及其传统合成方法,同时进一步对国内目前合成乙酸正丁酯的各种制备条件进行了综合比较,其中催化剂主要包括无机盐、杂多酸、阳离子交换树脂、固体超强酸、磺酸类和负载型催化剂。
以乙酸和正丁醇为原料,在常压条件下能够合成乙酸正丁酯,这些方法具有工艺简单,设备投资低,能够使反应条件大大地改善,提高了产品的收率,并且为今后乙酸正丁酯的工业化生产提供理论依据。
关键词:乙酸正丁酯合成催化剂研究进展1 前言乙酸正丁酯是一种无色透明的可燃性液体,可用作食用香料,也可作清漆、人造革、塑料等的溶剂[1]。
乙酸正丁酯具有比乙酸戊酯略小的水果香味,它可与醇、酮、酯和大多数常用的有机溶剂互溶。
天然的乙酸正丁酯主要存在于苹果、香蕉、樱桃、葡萄等植物中,易挥发,难溶于水,能溶解油脂莘脑、树胶、松香等,有麻醉作用,有刺激性,其比重d420为0 8825,折光率n D20为1 3941,沸点为126 1 [2]。
目前工业上通常以浓硫酸作催化剂,由乙酸与正丁醇直接酯化来合成乙酸正丁酯。
该方法存在腐蚀设备、副产品多、后处理繁琐、容易污染环境、产率低等缺点[3]。
随着人们的环保意识的提高,利用其它催化剂代替硫酸催化乙酸正丁酯成为必然趋势。
近几年来,不少学者在合成乙酸正丁酯方面作出了大量的工作,并且取得了一些成果。
本文就国内有关催化合成乙酸正丁酯的催化剂进行了全面的论述。
2 无机盐催化合成乙酸正丁酯无机盐大多性质稳定,来源广泛,对设备几乎没有腐蚀,反应条件温和,不会对环境造成太大污染。
但是由于无机盐容易潮解,影响其催化的效果。
常用的催化剂有三氯化铝、三氯化铁、硫酸钛、十二水合硫酸铁铵、五水合氯化锡、一水合硫酸氢钠和硫酸锌。
2 1 三氯化铝宁满霞[4]利用结晶三氯化铝为催化剂合成乙酸正丁酯,最佳反应条件是:醇酸摩尔比为1 6、反应时间为39m in、催化剂用量为3 5g、反应产率可达86 4%。
硼钨酸催化合成乙酸正丁酯的研究
大 。乙酸正丁酯的传统合成方法是在硫酸催化下正 丁醇与乙酸酯化。但该法存在设备腐蚀严重、 副反 应 多、 后 处理工 艺复杂 、 废 液排放 量大 等缺点¨ 。 故急需开发一种催化活性高且环境友好 的催化剂。 而 杂 多酸作 为 一种兼 具 酸性和 氧化 还原 性 的 固体 催 化 剂 Ｊ ， 得 到人们 的广 泛关 注 。杂 多 酸 可 以很 好 地
１ ． ３ 乙酸正 丁酯 的合 成
在装 有 磁 力 搅 拌 、 分 水 装 置 及 回 流 冷 凝 管 的 １ ０ ０ ｍ Ｌ三 口烧瓶 中 ， 加入 一定量 的杂 多酸 Ｈ ［ Ｂ Ｗ
Ｏ 们 ］・ ３ ０ Ｈ Ｏ作 为催化剂 ， 再加入适量 的乙酸与正
丁醇， 以 甲苯 为 带 水 剂 ， 加 热 至 一 定 温 度 后 开 始 计
气 相 色谱 仪 。
１ ． ２ 催 化剂 制 备
催化剂 Ｈ ［ Ｂ Ｗ Ｏ 加 ］・ ３ ０ Ｈ Ｏ的用量对 乙酸正
丁酯合成 反应 的影 响 如 图 １所 示 。 由 图 １可 知 ， 随 着催 化 剂用 量 的增 加 ， 正 丁醇 的转化率 显著 升高 ； 当 催 化剂 用 量 增 加 到 ０ ． １ ｇ时 ， 正 丁 醇 的 转 化 率 达 到 ８ ２ ． ４ ３ ％； 继 续增 加 催 化剂 用 量 ， 正 丁 醇 转 化 率 趋 于 平 衡 。整 个 过程 中 ， 乙酸正 丁酯 的选择 性变 化不 大 。 因此 ， 选 择催 化剂 用量 为 ０ ． １ ｇ 较 适宜 。
的理想 催化剂， 反应最佳条件 ： 催化剂用 量为 ０ ． １ ｇ ， 酸醇摩 尔比为 ４ ：１ ， 反应温度 为 １ ２ ０ ￣ Ｃ， 反应时 间为 ３ ｂ ， 正 丁醇的 转化率 为 ８ ２ ％ 左右 ， 乙酸正丁酯的选择性在 ９ ５ ％ 以上 。 关键 词 ： 硼钨酸 ； 乙酸正丁酯 ； 催化剂 中图分 类号 ： Ｔ Ｑ ４ ２ ０ ． ６
探究性实验方案设计：无机盐催化剂对乙酸正丁酯合成速率影响
题目： 不同无机盐催化剂对乙酸正丁酯合成效率的探究一、实验目的1. 探究不同的无机盐催化剂对于乙酸正丁酯合成效率的影响2. 加深对酯化反应的原理和实验方法的理解3. 掌握分水器的使用方法以及蒸馏、回流、干燥、萃取等其他实验操作二、实验原理羧酸酯类物质通常由羧酸和醇在酸催化剂（浓硫酸或干燥的氯化氢、有机强酸等）存在下直接酯化而来,其中酸的作用是使羰基更容易质子化，从而提高其反应活性。
乙酸丁酯制备反应方程式：酯化反应是一类典型的可逆反应，其平衡常数：K=实验室通常使用的浓硫酸由于强氧化性和脱水性往往导致一系列副反应的发生，从而使产物纯度低收率不高。
相比之下部分无机盐具有良好的催化性能，无副产物发生，且可以简化后续处理步骤。
提高酯产率的主要方法：1.加入过量的酸或醇。
过量酸的存在可以改变体系的微环境，可以适当增大反应的平衡常数。
2.设法除去反应生成的酯或水，使反应平衡正向移动，提高产率。
制备乙酸正丁酯采用共沸蒸馏分水法，使生成的酯和水以二元或三元共沸物形式逸出，冷凝后通过分水器分出水层，油层回到反应器中，达到分离反应生成的水，提高反应物利用率的目的。
通过萃取、蒸馏分离反应物与产物。
产率=实际产量/理论产量×100%=乙酸正丁酯物质的量/乙酸物质的量×100%采用方案：本实验分别采用等质量CuSO 4·5H 2O 、FeSO 4·7H 2O 、CuCl 2·2H 2O 、FeCl 3·6H 2O 作为反应催化剂，探究不同无机盐催化剂对合成乙酸正丁酯产率的影响，测定在相同时间、相同温度、相同反应物比例的条件下乙酸正丁酯的产量和产率，对比分析不同无机盐催化剂的活性。
三、 主要器材及设备1）器材50ml 三口烧瓶，分水器，天平，球形冷凝管，温度计，电热套， 温度计套管，锥形瓶，烧杯，量筒，分液漏斗，蒸馏装置相关设备。
2） 实验装置图：催化剂[酯][水] [酸][醇]分水装置四、所用主要试剂和产物的物理常数：225ml五、实验步骤甲：在干燥的50mL三口烧瓶中，加入11.5mL正丁醇（0.125mol）和7.2mL冰醋酸（0.125mol）和0.5gCuSO4·5H2O，混合均匀，投入沸石，然后安装分水器以及回流冷凝管（中口装分水器，分水器上装回流冷凝管，三口瓶一侧口装温度计）。
乙酸正丁酯制备实验报告
乙酸正丁酯制备实验报告乙酸正丁酯制备实验报告引言：乙酸正丁酯是一种常用的有机溶剂和香料成分，广泛应用于化学工业和食品工业中。
本实验旨在通过酯化反应制备乙酸正丁酯，并探究反应条件对产率的影响。
实验材料与方法：实验所需材料包括正丁醇、乙酸、浓硫酸和酸性酯化催化剂。
实验装置为圆底烧瓶、冷凝器、反应釜和磁力搅拌器。
首先，取一定量的正丁醇和乙酸，按照摩尔比1:1加入反应釜中。
然后，加入适量的酸性酯化催化剂，如硫酸。
接下来，将反应釜连接至冷凝器，并在烧瓶中加入冷却水。
最后，开启磁力搅拌器，开始反应。
实验结果与分析：在实验过程中，我们注意到反应温度对乙酸正丁酯产率的影响较大。
当反应温度过高时，反应速率会加快，但同时也会导致副反应的发生，从而降低产率。
实验中我们选择了适宜的反应温度并进行了多次实验，最终得到了较高的产率。
此外，我们还观察到反应时间对产率的影响。
较长的反应时间有助于提高产率，但过长的反应时间则会导致产率下降。
因此，在实验中我们控制了适宜的反应时间，以获得最佳的产率。
实验中我们使用了酸性酯化催化剂来促进反应的进行。
酸性催化剂可以提供质子，从而加速酯化反应的进行。
硫酸是一种常用的酸性催化剂，具有良好的催化效果。
在实验中，我们选择了适量的硫酸作为催化剂，并进行了多次实验以确定最佳的催化剂用量。
结论：通过本实验，我们成功制备了乙酸正丁酯，并探究了反应条件对产率的影响。
实验结果表明，适宜的反应温度、反应时间和催化剂用量是获得高产率的关键因素。
此外，我们还发现反应温度和反应时间的选择需要在速率和副反应之间进行权衡。
乙酸正丁酯作为一种常用的有机溶剂和香料成分，在化学工业和食品工业中具有广泛的应用前景。
通过本实验的实施，我们不仅获得了制备乙酸正丁酯的实际操作经验，还深入了解了酯化反应的原理和影响因素。
这对于我们进一步探索有机合成和化学工艺具有重要的意义。
实验的成功进行离不开实验人员的精心操作和仔细观察。
在今后的实验中，我们将进一步探索不同反应条件下的乙酸正丁酯制备，并寻求优化反应条件以提高产率。
设计性实验“不同催化剂对合成乙酸正丁脂的影响”
设计性实验“不同催化剂对合成乙酸正丁酯的影响”陈志德邝力10化学一、实验目的1.通过实验比较不同催化剂对合成乙酸正丁酯的效果，分析各种催化剂的优缺点。
2.初步掌握乙酸正丁脂制备的原理和方法。
3.学习写设计性实验。
二、实验原理以乙酸和正丁醇为原料制备乙酸正丁酯的反应公式：催化剂CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH=======CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O酯化反应是一个可逆反应，而且在室温下反应速度很慢。
加热、加酸(H2SO4) 作催化剂，可使酯化反应速率大大加快。
同时为了使平衡向生成物方向移动，可以采用增加反应物浓度(冰醋酸)，和将生成物除去的方法，使酯化反应趋于完全。
选择反应条件为n (正丁醇)：n(冰醋酸)=1:0.91正丁醇：9.3g （11.5mL 0.125mol）冰醋酸：8.3g （7.9mL 0.1375mol）拟以浓硫酸、六水合三氯化铁、对甲苯磺酸为催化剂。
乙酸正丁酯的用途用扩硝化纤维及漆类的溶剂。
常用作果实的香精，主要配制香蕉、树莓、草莓和奶油等型香精。
三、实验步骤催化剂用量/反应时间探索：（文献值）浓硫酸3d 45分钟一水合硫酸氢钠1.0g 24分钟对甲苯磺酸0.6g 25分钟六水合三氯化铁1.9g 43分钟十二水合硫酸铁铵1.0g 30分钟在干燥的烧瓶中加入11.5mL正丁醇和7.9mL冰醋酸，摇动下慢慢加入计算量的催化剂，混合均匀后加入2粒沸石，回流反应合适分钟。
分水器中的水分不再增加时，反应完成。
停止加热，待反应物冷至室温，将分水器中液体全部转入分液漏斗，分去水层；将反应液小心合并于分液漏斗中。
摇振后静置，分去下层水溶液。
然后将酯层依次小心用10mL水、10mL10％碳酸氢钠水溶液、10mL水洗涤，静置后分去下层水液。
酯层转入锥形瓶中，用1~2g 无水硫酸镁干燥。
将粗酯转入圆底烧瓶，加热蒸溜，收集122~126℃的馏分。
四、实验仪器仪器：三颈烧瓶（100mL1个）；圆底烧瓶（50mL1个）；冷凝管（直形、球形个1个）；分水器（1个）；蒸馏头（1个）；接引管、锥形瓶（各1个）；分液漏斗（1个）；水银温度计（150 ℃1支）。
分子筛复合催化剂催化合成乙酸正丁酯
分子筛复合催化剂催化合成乙酸正丁酯朱政斌;戴亚丽;何理均;郑淑琴【摘要】以乙酸与正丁醇为原料,催化合成乙酸正丁酯,催化剂为分子筛复合材料,考察了催化剂用量、原料比以及反应时间和反应温度对乙酸正丁酯产率的影响.结果表明,分子筛复合催化剂的催化活性良好,当催化剂用量为正丁醇质量的9%,醇酸摩尔比为1.25：1,反应温度120℃,反应时间120 min时,乙酸正丁酯的酯化率达到90%以上.%The prepared molecular sieve composite catalyst by hydrothermal synthesis method was characterized with XRD, SEM and IR. The molecular sieve composite catalyst was used as catalyst for synthesis of n-butyl acetate. The results shows that molecular sieve composite catalyst has high catalytic activity and stability, and advantages of easy to recycle and separate from products, no corrosion, simple post-treatment. The optimum conditions are as follows: the amount of catalyst is 9% of the mass of n-butanol, alkyd ratio of 1.25:1, the reaction time is 120 min, the reaction temperature is 120℃, esterification rate can be up to 90 %.【期刊名称】《湖南理工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(029)003【总页数】4页(P59-62)【关键词】乙酸正丁酯;催化剂;分子筛;复合材料【作者】朱政斌;戴亚丽;何理均;郑淑琴【作者单位】湖南理工学院化学化工学院，湖南岳阳 414006;岳阳市科学技术协会，湖南岳阳 414006;湖南理工学院化学化工学院，湖南岳阳 414006;湖南理工学院化学化工学院，湖南岳阳 414006【正文语种】中文【中图分类】TE624.5乙酸正丁酯是一种重要的精细化工原料，是一种有果香的无色透明液体，易挥发，难溶于水，能与乙醇和乙醚等有机溶剂混溶，溶于大多数烃类化合物，有麻醉作用. 其结构简式为CH3COO（CH2）3CH3. 乙酸正丁酯主要作为化工、香料等行业的重要原料，也可作为溶剂应用于涂料、皮革等行业［1～2］.传统工业乙酸正丁酯的合成使用的催化剂为浓硫酸，它有较多的缺点，不符合绿色化学的观念. 随着催化领域工业技术的发展，产生了各种环境友好型催化剂，如无机盐、阳离子交换树脂、杂多酸、分子筛、固体超强酸和负载型催化剂等. 訾俊峰等［3］把AlCl3/NaHSO4作为催化剂，用量为2g，当乙酸用量为0.1mol，酸醇摩尔比为1：1.7，催化剂的n（ AlCl3）：n（ NaHSO4）为1：1.5，带水剂为15mL环己烷，反应时间为120min时，其酯化率可达97%. 王俏［4］等研究了以硫酸钛为催化剂合成乙酸正丁酯，催化剂的用量为0.5g，醇酸摩尔比为1：1.14，反应时间1h，反应温度为110～115℃时，酯化产率可达94.1%. 高平强［5］等以自制的CeSAPO-5分子筛为催化剂，催化剂用量0.2g，带水剂用量5mL，酸醇物质的量比1：1，反应时间7h，反应温度95℃时，乙酸正丁酯的收率为90%. 田志茗［6］等以SZ/SBA-15为催化剂合成乙酸正丁酯，催化剂用量为0.375g，酸醇摩尔比为1：1.2，反应时间为1.5h，乙酸正丁酯产率为95.6%. 这些催化剂一般具选择性好、催化活性高、产品的收率高、重复使用效果好、对环境友好、不腐蚀设备等优点.在酯化反应催化剂的研发过程中，固体酸与分子筛是研究热点. 本文主要研究用于合成乙酸正丁酯的自制分子筛复合材料的催化剂.1.1 试剂与仪器高岭土，中国高岭土公司，主要组分及其质量分数分别为SiO246.9%，Al2O337.2%， Fe2O30.43%，Na2O 0.06%， K2O 0.02%； NaOH溶液（19%）；水玻璃， w（SIO2）=23.1%， w（Na2O）=6.7%；偏铝酸钠w （Al2O3）=20.7%， w（Na2O）=3.0%；硫酸铝；导向剂：由水玻璃和偏铝酸钠溶液在28～32 ℃下恒温老化20～24h而成，混合溶液的摩尔组分比为16 Na2O： Al2O3： 15 SiO2： 320H2O，老化后呈乳白色胶状；乙二胺，AR；乙酸， AR；正丁醇， AR.样品的物相结构与相对结晶度是通过日本理学Rigaku Ultimi IV型X射线转靶衍射仪（Cu靶，波长0.154056nm，管电压40kV，管电流30mA）进行分析与测定；样品的形貌是采用JEOL JSM-6360电子扫描电镜（SEM，电压为25kV）观测；样品的比表面积、孔体积和孔径分布是通过美国MicromeriticsASAP2020氮吸附仪测定.1.2 催化剂的制备将高岭土与分散剂和助剂混合打浆喷雾成微球，微球分别在马弗炉中950 ℃焙烧2h和800℃焙烧2h.按照投料配比，分别加入硅酸钠、NaOH、导向剂、水、焙烧微球，搅拌，然后转入反应釜中在90℃下晶化20～28 h. 反应完毕后，经过滤、水洗，加入硫酸铵反应后，得到催化剂.1.3 酯化反应乙酸与正丁醇反应方程式：在干燥的50mL三颈瓶中加入冰乙酸、正丁醇、分子筛复合催化剂，将反应液摇匀后加入几粒沸石，安装好温度计、分水器、回流冷凝管等，加热回流. 待反应至基本无水生成，停止加热，冷却至室温，再使用标准的氢氧化钠滴定法测出反应液在反应前后的酸度值，按公式计算酯化率：2.1 分子筛复合催化剂的性质2.1.1 物化性质分子筛复合催化剂的物化性质见表1. 由表1可以看出，催化剂具有较高的结晶度和硅铝比，比表面和孔体积大，比表面达到554 m2/g，孔体积达到0.43 ml/g.2.1.2 XRD谱图分子筛复合催化剂的XRD谱图如图1所示. 与标准图a相比，分子筛复合催化剂的主要特征峰位与NaY分子筛的XRD谱一致，即所合成的是含Y型分子筛的复合催化剂.2.1.3 SEM谱图分子筛复合催化剂的形貌如图2所示.可以明显看出，分子筛复合催化剂在粒径在0.4～1.0μm左右，有轻微的团聚， NaY分子筛生长在孔道的内表面上.2.2 酯化反应2.2.1 催化剂用量对酯化反应的影响对于酯化反应来说，催化剂的用量对其选择性和酯化率有重要的影响. 催化剂用量多，酸位浓度增大，会引起一些副反应，还会造成对反应物及产物过多的吸附，导致催化剂活性下降. 同时增加了合成成本，造成处理麻烦. 催化剂量少，催化剂活性中心少，催化活性较低，达不到必要的催化效果，同时会造成反应时间延长. 为此，我们研究了分子筛复合催化剂的用量对酯化反应的影响. 投料比为醇酸摩尔比为1.25：1（正丁醇0.125mol、乙酸0.1mol），反应时间为120 min，反应回流温度120℃，结果见表2.由表2可看出，酯化率先随着催化剂用量增加而升高，当催化剂用量为9 %时的酯化率最高，随后酯化率随着催化剂用量增加而降低. 因此，选择催化剂用量为9 %.2.2.2 醇酸比对酯化反应的影响酯化反应是可逆反应，醇酸摩尔比为1：l，则酯化反应会进行得不完全，且正丁醇在反应温度下易挥发，反应采用醇过量（醇酸摩尔比范围为1.1：1～1.7：1），能使酯化反应向右进行. 选择催化剂用量为9 %，反应时间为120 min，反应回流温度约120 ℃，表3列出了不同的醇酸摩尔比对酯化反应的影响.由表3 可知，醇酸摩尔比对酯化率影响较大，醇酸摩尔比为1.25：1时，酯化率最高，为93.8 %. 醇酸摩尔比由1.1：1变到1.7：1，酯化率先上升后下降，且变化较为明显，醇酸摩尔比为1.25：1时效果最佳.适当增加反应物的浓度，即当增加正丁醇用量时，会促进酯化反应向右进行，酯化率也迅速增加. 当醇量增加到一定程度后，酯化率反而下降. 这一结果是正丁醇和乙酸在分子筛复合催化剂表面竞争吸附引起的，过量的正丁醇使乙酸在分子筛复合催化剂表面的吸附几率降低，进而影响酯化反应的进行.2.2.3 反应时间对酯化率的影响根据反应物及催化剂所使用的量，确定反应时间范围为90～140min. 其他条件为：催化剂用量9 %，醇酸摩尔比1.25：1，反应温度约120℃. 研究反应时间对酯化反应的影响，结果见表4.表4表明，反应时间为120 min时酯化率最高，不同反应时间对酯化反应有影响，但不是很大. 反应时间从90 min增加到120 min，酯化率升高；反应时间从120 min增加到140 min时，酯化率缓慢下降. 反应时间较短时，酯化反应不完全，催化剂没达到充分的催化效果；时间过长，则会有副反应，影响酯化率.2.2.4 反应温度对酯化率的影响酯化反应是放热反应，升高温度有利于酯化反应. 在已确定的醇酸摩尔比、催化剂用量、反应时间条件下（即催化剂用量9%，醇酸摩尔比1.25：1，反应回流时间为120min），考察不同反应温度对酯化率的影响，结果见表5.由表5可得出，反应温度对酯化反应的影响比较大. 反应温度为120℃时，酯化率最高. 反应温度为115～125℃酯化率有比较稳定的提升， 130～135 ℃时却有明显下降，这是由于温度过高会产生较多的副产物，会加速醇和酸的蒸发，反应浓度减小，引起酯化率下降. 酯化反应的最佳温度为120℃.（1）用分子筛复合材料作催化剂合成乙酸正丁酯，具有活性高，易分离，污染少，不腐蚀设备的特点.（2）采用分子筛复合催化剂催化酯化反应的最佳条件为：当催化剂用量为正丁醇质量的9%，醇酸摩尔比为1.25：1，反应温度120 ℃，反应时间120 min 时，酯化率达到90 %以上.【相关文献】［1］王新平，叶兴凯. 用杂多酸固载体催化剂催化酯化反应［J］. 精细石油化工， 1994， 11（2）： 15～17［2］俞善信. 用PS-8612固体酸催化合成乙酸正丁酯［J］. 化学世界， 1988， 29（11）：493～497［3］訾俊峰. 固体超强酸WO3/ZrO2催化合成乙酸正丁酯［J］. 许昌学院学报， 2012， 31（5）： 72～75［4］王俏等. 硫酸钦催化合成乙酸正丁醋的研究［J］. 精细石油化工进展， 2004， 5（5）：49～51［5］高平强，张岩，秦海莉，等. CeSAPO-5 分子筛催化合成乙酸正丁酯［J］. 内蒙古工业大学学报， 2011， 30（4）： 482～485［6］田志茗，邓启刚，尹燕磊. La-SO42-改性SBA-15分子筛的制备、表征及催化合成乙酸正丁酯［J］. 石油化工， 2008， 37（07）： 667～671。
乙酸正丁酯的合成
乙酸正丁酯的合成
一、合成方法
1.酸催化法
酸催化法是合成乙酸正丁酯最常用的方法之一，其中常用的酸催化剂有硫酸、氢氯酸、磷酸、偏磷酸等。
具体反应条件如下：
化学方程式为：
在反应中，硫酸起到了催化剂的作用，将酒精中的-OH基质子化，使其变成良好的离
子型亲电试剂，反应中的水分会被硫酸吸收生成硫酸水合物，由于水分被吸收，反应可以
继续进行，反应的最终产物是乙酸正丁酯和硫酸水合物。
其中，NaOH起到碱催化剂的作用，将酒精中的-OH基变为-O-，同时，还将酰氯中的
-Cl离去，形成氧化羰基-NaCl盐，经过酯交换反应，反应中用来中和的醋酸呈现出另一个重要的作用。
反应中产生的乙酸钠与醋酸中和后，生成的醋酸需要中和下一个生产周期的
反应，以维持碱度平衡。
二、反应机理
以酸催化法为例，反应的机理如下：
在反应中，醇分子首先通过几何反应与型电离质子化成醇阳离子，而酸催化作用下
的苯乙酸酐分子先通过质子化作用变成酸氯，然后由于酯化反应的反向酸解反应，生成环
酯酸分子，但酸解反应是非常缓慢的，在酸催化剂的催化下会加速酸解生成酸氯。
醇离子
和酸氯再进行缩合反应，形成乙酸正丁酯。
三、结论
综上所述，通过酸催化法和碱催化法两种方法可以合成乙酸正丁酯，其中酸催化法因
具有操作简单、成本低等优点，因此在工业上被广泛应用。
整个反应过程的机理比较复杂，对反应条件的选择也有着很大的影响。
通过对反应机理的深入了解，可以更好地优化反应
条件，提高反应产率和纯度。
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不同催化剂对合成乙酸正丁酯的影响
邝力
指导老师：李红缨
肇庆学院化学化工学院 10化学
摘要:实验目的是通过实验比较不同催化剂对合成乙酸正丁酯的效果，分析各种催化剂的优缺点。
实验表明六水合三氯化铁，一水合硫酸氢钠,对甲苯磺酸,十二水硫酸铁铵，SnCl4•5H2O既保持浓硫酸的催化产率又克服了浓硫酸催化反应腐蚀和污染问题,都具有价廉易得, 产品收率较高, 催化活性高, 能够重复使用, 不会引起副反应, 不溶于反应体系, 易于分离、回收和再生, 操作简单, 制备方法简便, 处理条件易行, 便于工业化等特点。
关键词: 乙酸正丁酯，六水合三氯化铁，一水合硫酸氢钠,对甲苯磺酸,十二水硫酸铁铵，SnCl4•5H2O，催化酯化
引言
酸（羧酸或无机含氧酸）与醇起反应生成的一类有机化合物叫做酯。
RCO-OH+H-OR′－－－→RCO-OR′+H2O
有机化合物的一类，低级的酯是有香气的挥发性液体，高级的酯是蜡状固体或很稠的液体。
几种高级的酯是脂肪的主要成分。
低分子量的酯可用作溶剂，分子量较大的酯是良好的增塑剂。
许多带有支链的醇形成的酯是优良的润滑油。
酯还可用于香料、香精、化妆品、肥皂和药品等工业。
乙酸正丁酯，又名醋酸丁酯，醋酸正丁酯，乙酸丁脂。
结构简式：CH3COO(CH2)3CH3
分子式：C6H12O2
乙酸正丁酯( n-Buryl Acetate) 是一种无色透明的可燃性液体，具有水果香味，是化工、医药等行业的重要原料、中间体，也是良好的萃取剂和分析试剂，应
用十分广泛。
乙酸正丁酯具有比乙酸戊酯略小的水果香味, 它可与醇, 酮, 酯和大多数
常用的有机溶剂互溶。
天然的乙酸正丁酯主要存在于苹果、香蕉、樱桃、葡萄
等植物中, 易挥发, 难溶于水, 能溶解油脂莘脑, 树胶, 松香等, 有麻醉作用, 有刺激性, 其比重为d420 0.8825, 折光率nD20为1. 3941。
目前工业上通常以浓
硫酸作催化剂, 由乙酸与正丁醇直接酯化来合成乙酸正丁酯, 该方法存在腐蚀
设备、副产品多、后处理繁琐、容易污染环境、产率低等缺点。
随着人们的环
表1 六种催化剂对反应的影响(醇酸摩尔比1:0.91) 由表1可知用六种催化剂酯化时产率相差不大,但是使用对甲苯磺酸，一水合硫酸氢钠,十二水硫酸铁铵催化剂,，反应后对环境污染少，产品的后处理容易。
六种催化剂反应时间差别比较大，一水合硫酸钠耗时最多，其次是浓硫酸，六水合三氯化铁和十二水硫酸铁铵，对甲苯磺酸，耗时最少是SnCl4•5H2O
表2 产品折光率的比较
由表2可知道六种催化剂分别制出的产品的颜色状态都相同,测出的折光率与文献值基本接近,采用SnCl4•5H2O催化得出的产物测得折光率更靠近文献值.浓硫酸，六水合三氯化铁，一水合硫酸钠，十二水硫酸铁铵催化制得的产物测得折光率较靠近文献值，对甲苯磺酸催化制得的产物测得的折光率相比其他催化剂比文献值低,原
因是气温的差异造成.
由表3可知道六种催化剂的价格有较大差别。
对甲苯磺酸是最廉价的，其次是一水合硫酸钠，浓硫酸，六合水三氯化铁。
SnCl4·5H2O是最昂贵的，十二水硫酸铁铵仅次于它。
2.4六种催化剂催化效果分析
浓硫酸作酯化催化剂是利用它的强酸性.该法的优点:原料易得廉价,产率高.缺点是:存在产物后处理比较困难，设备容易比腐蚀,废酸污染,副反应多等不足.
六水合三氯化铁的酸性较弱，对设备的腐蚀较低，环境污染较小，副反应少，但是产物后处理比较难而且价格相对较高。
对甲苯磺酸是一种强的有机酸,无氧化性,性质稳定,活性高,反应温和.其对设备的腐蚀性和“三废”污染比硫酸小，不污染环境, 不易引起副反应，所制得的产品容易处理分离,是一种良好的化剂.不足之处是产物不纯。
一水合硫酸氢钠作是常用的催化剂，性质稳定,来源广泛,价格便宜，操作简单,对环境污染少,催化性能好.反应后处理简单方便,无吸湿性,不溶于反应体系.缺点是反应时间比其他五种催化剂稍长，产率低。
十二水硫酸铁铵,性质稳定,易溶于水,不溶于有机酸和醇.用其作催化剂冷却后成固体析出,反应可直接倒出.不足之处是反应时间较长，所制得的产品在洗涤时静置时间稍长.价格比较贵。
SnCl4•5H2O，性质稳定，对环境污染少，催化性能好，耗时短，后处理简单容易，其不足之处是价格昂贵，所催化的产物产率低。
3.结论
综上所述, 各种不同类型的催化剂各有其特点, 本文选用的新型催化剂六水合三氯化铁，一水合硫酸氢钠,对甲苯磺酸,十二水硫酸铁铵，SnCl4•5H2O既保持浓硫酸的催化产率又克服了浓硫酸催化反应腐蚀和污染问题,都具有价廉易
得, 产品收率较高, 催化活性高, 能够重复使用, 不会引起副反应, 不溶于反应体系, 易于分离、回收和再生, 操作简单, 制备方法简便, 处理条件易行, 便于工业化等特点。
相信这些清洁的方法将会在有机化工和精细化工合成过程中发挥更大的作用。
参考文献
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