路易斯酸催化合成乙酸乙酯的实验研究

路易斯酸催化合成乙酸乙酯的实验研究 刘思周 ①　杨晓升 ② 【摘 　要】　本实验应用安全、廉价、方便的路易斯酸做催化剂 ,研究了酯化反应中酸与醇的最 佳配比 ,催化剂与带水剂的选择和用量以及催化剂重复利用对酯状率的影响。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 ,路易斯酸 在酯化反应中的催化活性较好 ,产率较高 ,而且可以重复使用。 【关键词】　路易斯酸 　催化 　乙酸乙酯 　　有机酸与醇合成酯在工业上应用广泛 ,合成酯 的酯化反应在实际生产中都用质子酸 (如 H2SO4) 作 催化剂 ,这一类催化剂存在着腐蚀容器、易引发副反 应、处理复杂及环境污染等问题。根据文献 ,氯化物 对低级脂肪酸的酯化过程具有明显的催化效果的报 道 ,我们利用 FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O、ZnCl2 、SnCl4 ·5H2O 催化合成乙酸乙酯 ,收到良好的效果 ,且催 化剂能够重复利用。 1 　实验部分 1. 1 　试剂 乙酸、乙醇、三氯化铁 ( FeCl3·6H2O) 、三氯化铝 (AlCl3·6H2O) 、四氯化锡 ( SncL4·5H2O) 、二氯化锌 (ZnCl2) 、环乙烷、苯均为分析纯商品试剂。 1. 2 　酯的合成 将一定量的乙酸、三氯化铁 (或其它路易斯酸) 、 乙醇、带水剂加入到 100 ml 的三口烧瓶中 ,放入 1～ 2 粒沸石 ,装好温度计和分水器。分水器中先加入 5 ml水 ,安装好回流冷凝管 ,然后加热回流分水至无 水分出为止 ,自然冷却 ,放出分水器中水层 ,记录分 水量。将反应液用适量饱和 CaCl2 溶液洗涤后放出 废液 ,再将乙酸乙酯倒入干燥的小瓶中加无水硫酸 镁干燥 ,最后用蒸馏装置加热蒸馏 ,收集 74 ℃～80 ℃的馏分。产品用阿贝折射仪测定折光率 ,并与分 析纯乙酸乙酯试剂的折光率进行对比检验。 2 　结果与讨论 2. 1 　乙醇用量对酯收率之影响 用 0. 1 mol 乙酸、12 ml 环已烷、lg FeCl3·6 H2O 加入不同量的乙醇反应 3 小时 ,其实验结果见表 1 表 1 　乙醇不同用量对酯收率的影响 乙醇加入量 (mol) 0. 1 0. 12 0. 15 0. 18 酯实际产量 (ml) 6. 8 8. 1 7. 6 5. 8 收 　　率 ( %) 69. 2 82. 9 78. 3 59. 3 与分析纯乙酸乙 酯折射率的差值 0. 0003 0. 0003 0. 0003 0. 0003 分水量 (ml) 4. 2 4. 0 7. 1 10. 1 　　由表 1 可见 ,实际分水量比理论值要高 ,产生这 一现象的原因在于水与乙醇互溶 ,形成了恒沸物。 因此 ,为提高乙酸的转化率 ,必须加大乙醇用量 ,但 不宜太多 ,否则会使乙酸浓度降低 ,延长反应时间 , 同时酯的收率也会降低。实验 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 乙醇用量在 0. 12 mol为宜。 2. 2 　催化剂用量对收率的影响 用 0. 1 mol 乙酸和 0. 12 mol 乙醇为原料 ,在加 入 12 mol 环乙烷后 ,改变 FeCl3·6H2O 加入量 ,结果 见表 2 表 2 　催化剂不同用量对酯收率的影响 实验组数 第一组 第二组 第三组 第四组 FeCl3·6H2O 量 (g) 0. 2 0. 5 1. 0 1. 5 实际产量 (ml) 5. 1 5. 8 7. 9 8. 1 收 　　率 ( %) 52. 2 61. 1 81. 3 83. 2 分水量 (ml) 6. 1 5. 1 4. 3 4. 2 　　由表 2 可见 ,随着催化剂用量的增加 ,分水量趋 于定值 ,乙酸乙酯收率也趋稳定 ,催化剂的最佳用量 为 1. 0 g。 2. 3 　带水剂的影响 我们在乙酸和乙醇用量不变的情况下 ,在加入 1. 0 g FeCl3·6H2O 后 ,用 12 ml 的环乙烷和苯分别 922004 年第 2 期 　　　　　　　　　　　　大同医学专科学校学报 ① ② 大同职业技术学院 男 ,1969 年出生 ,实验师 ,大同职业技术学院化工系 ,037008 作了比较 ,结果见表 3。 表 3 　苯和环乙烷对收率的影响 带水剂 分水量 (ml) 收率 ( %) 苯 6. 5 41. 5 环乙烷 4. 0 82. 3 　　表 3 说明 ,环乙烷是一种较好的带水剂 ,但加入 量并非越多越好。这是因为环乙烷沸点低 ,如果加 入过多 ,势必会降低酯化反应的温度和反应物的浓 度 ,酯的收率也会随之下降。为了把握带水剂的最 佳用量 ,我们在其他条件不变的情况下 ,分别加入了 6 ml、8 ml、10 ml、12 ml、15 ml 和 18 ml 的环乙烷 , 酯 的 收 率 分 别 为 : 69. 8 %、75. 1 %、79. 6 %、 81. 3 %、76. 7 %和73. 2 % ,由此可见 ,环乙烷用量 在 10 ml～12 ml 为最佳。 2. 4 　催化剂重复利用对收率的影响 在上述反应条件下 (0. 1 mol 乙酸和 0. 12 mol 乙醇 ,加入 12 ml 环乙烷) ,将 1. 0 g FeCl3·6H2O 反 复使用 ,实验结果见表 4 表 4 　催化剂重复使用对收率的影响 催化剂使用次数 第一次 第二次 第三次 第四次 实际产量 (ml) 6. 15 5. 95 5. 85 5. 01 收 　　率 ( %) 63. 4 61. 1 60. 2 52. 3 与分析纯乙酸乙 酯折射率的差值 0. 003 0. 002 0. 001 0. 002 　　由表 4 可见 ,随着催化剂重复使用次数的增加 , 酯品的收率在逐渐下降 ,但幅度不大。考虑到生产 成本 ,一般使用 2 —3 次为宜。 2. 5 　不同催化剂对收率的影响 在上述反应条件下 ,我们分别应用了 FeCl3 · 6H2O、AlCl3·6H2O、ZnCl2 、SnCl4 、5H2 等 4 种不同的 路易斯酸做为催化剂进行对比 ,结果见表 5。 表 5 　不同催化剂对收率的影响 催化剂种类 FeCl3·6H2O AlCl3·6H2O ZnCl2 SnCl4·5H2 催化剂用量 (g) 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 实际产量 (ml) 7. 9 8. 1 7. 8 7. 4 收　　率 ( %) 82. 1 82. 3 80. 1 75. 8 　　上述实验表明 ,以上几种路易斯酸的催化能力 都较强 ,相差不大 ,在实际生产中可以结合经济指标 采用其中的一种或二种。 3 　结论 3. 1 　实验证明 ,路易斯酸是良好的乙酸乙酯合成酯 反应的催化剂 ,催化活性高 ,用量少 ,酯的收率较高 , 且可以重复使用 ,在实际生产中可以根据技术经济 要求选择其中的路易斯酸做为催化剂。 3. 2 　选用乙酸与乙醇比为 1∶1. 2 较为理想。 参考文献 1 　刘占友. 氯乙酸异丙酯制备方法的改进 [J ] . 辽宁化工 , 1994 , (2) :43 - 45. 2 　周科衍 ,李俊民. 有机化学实验[ M ] . 北京 :高等教育出版 社 ,1993 ,7. (2004 - 03 - 01 收稿) (上接第 28 页) 肾阳虚有效者 7 例 (7/ 9) ,占 77. 8 % ,肾阴虚者疗效 好于肾阳虚者。 参考文献 1 　李国章. 中西医结合治疗再生障碍性贫血. 长春 :第七届 华北、东北、天津六省一市血液学学术会议论文汇编 , 1990 ,7 :29. 2 　姚军. 淋巴细胞与再生障碍贫血关系的实验研究. 中华血 液学杂志 ,1991 ,12 :229 3 　储榆林. 三十年来治疗慢性再生障碍性贫血的回顾. 北 京 :中华血液学会第五届全国再生障碍性贫血学术会议 论文汇编 ,1990 ,12 :24. 4 　浦权. 实用血液病学. 重庆 :科学技术出版社重庆分社 , 1983 ,8 :92. 5 　陈羲仁. 血液病学. 太原 :山西科学技术出版社 ,1997 ,10 : 71. 6 　沈志祥. 血液科学新技展. 北京 :人民卫生出版社 ,2000 , 11 :333. (2004 - 02 - 27 收稿) 03 Journal of Datong Medical College 　　　　　　　　　　2004 , No. 2