不同催化剂催化合成乙酸正丁酯合成

关键词：乙酸正丁酯；催化剂；合成；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：
[1]杜志伦，刘传芳.无机盐催化合成乙酸正丁酯的研究.合肥师范学院学报.2008.26.3
[2]卢泽楷,朱万仁.固体超强酸催化剂制备及催化合成乙酸正丁酯的研究[J ] .有机化学, 2000 , 20 (5)
[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。

Keywords： Polyoxometallates; butyl acetate; catalysis; synthesis
乙酸酯类是重要的活性单体和香料工业的基本 原料。 乙酸正丁酯是化工、制药、香料等领域广泛应 用的原料，是前景看好的主导型酯类品种，市场需求 台式发展良好。目前我国一般采用硫酸催化法生产， 因浓硫酸的氧化性和脱水性会导致一系列副反应、 降低产品纯度、收率不高，同时设备腐蚀严重并造成 坏境污染。 随着绿色化学的兴起，探索高效、环保的 新型催化剂已成为合成乙酸酯领域的热点。 近年来 文献有一些以多壁碳纳米管、SiO2 、TiO2 等为载体， 负载杂多酸催化合成乙酸正丁酯及杂多酸催化合成 乙酸正丁酯反应具有良好作用的报道。同时，新型绿 色 催 化 剂 -- 多 金 属 氧 酸 盐 野 得 到 了 广 泛 关 注 多 金 属氧酸盐在近几十年来得到了迅速的发展， 本文就 在其催化合成乙酸正丁酯方面的研究进展进行综 述。
2016 年第 12 期
乙醛醋酸化工
专家论坛 - 5 -
新的、具有光、电、磁功能材料和一系列抗艾滋病、抗 肿瘤、抗病毒药物。
作为性能优异的催化剂，多金属氧酸盐有着许 多传统催化剂所不具备的优异特性: ①具有确定的 结构，稳定性好，有利于催化反应的进行；②易溶于 极性溶剂，因而克作为均相和非均相体系的催化剂； ③独特的"准液相"特征，使其催化反应不仅能发生 在催化剂的表面上， 而且能发生在整个催化剂的体 相 内 ；④具 有 酸 性 和 氧 化 性 ， 可 作 为 酸 、 氧 化 或 双 功 能催化剂；⑤表面具有离子交换性，有不少可供交换 的质子和离子， 可进行催化剂设计， 调整其催化性 能。
1 多金属氧酸盐概述 多 金 属 氧 酸 盐 （Polyoxometalates， 简 称 POMs）

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）。

不同催化剂对合成乙酸正丁酯的效果比较实验设计方案----安绵城（22号）、徐亚辉（31号）一、实验目的1、学习不同的催化剂对乙酸正丁酯的催化作用；2、学习运用不同催化剂合成乙酸正丁酯 ；3、学习如何进行不同催化剂对乙酸正丁酯的催化效果比较；4、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：O O ‖ 催化剂 ‖CH 3—C —OH + CH 3CH 2CH 2CH 2OH == CH 3 – C-OCH 2CH 2CH 2CH 3+H 2O 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24()H SO 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。

为了将反应物中生成的水除去，利用酯、酸和水形成二元或三元恒沸物，采取共沸蒸馏分水法。

使生成的酯和水以共沸物形式蒸出来，冷凝后通过分水器分出水，油层则回到反应器中。

催化剂依次为SnCl 2.2H 2O,CrCl 3.6H 2O, FeCl 3.6H 2O, AlCl 3.6H 2O , CoCl 2.6H 2O 以上均为分析纯试剂，市售。

浓硫酸，三、实验步骤1、 以SnCl 2.2H 2O ，CrCl 3.6H 2O,为催化剂合成乙酸正丁酯将11.5ml CH 3CH 2CH 2CH 2OH 与15ml 醋酸（他们的摩尔比为1：1.3）和2.2ｇ的CrCl3.6H2O（反应需要2ｈ30min）或SnCl2.2H2O加入磨口瓶中，插上温度计，回流冷凝管，用电炉加热反应混合物，温度控制在115~121℃范围，反应2ｈ，→进行蒸馏，回收催化剂，收集馏分2、以FeCl3.6H2O, AlCl3.6H2O , CoCl2.6H2O为催化剂合成乙酸正丁酯将11.5ml CH3CH2CH2CH2OH与15ml醋酸（他们的摩尔比为1：1.3）和3.2ｇFeCl3.6H2O或AlCl3.6H2O 或CoCl2.6H2O加入磨口瓶中，插上温度计，回流冷凝管，用电炉加热反应混合物，温度控制在115~121℃范围，反应2ｈ，重复上述操作产物的后处理1、用2 MolNaOH滴定，以1﹪酚酞为指示剂，使馏分由无色变为粉红色用来测定醇的转化率2、碱中和后的液体倾入分液漏斗中分去下层，用等体积的水洗涤，分去下层，再用等体积的饱和食盐水洗涤，分去下层3、把上次溶液倾入蒸馏瓶里进行蒸馏，收集123℃馏分，计算产率，并用阿贝测光仪测产品的折光率，检测产品的纯度。

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。

乙酸正丁酯的合成与精制专业实验预习报告实验名称：乙酸正丁酯的合成及精制实验姓名：学号：联系方式：组员：专业：化学工程与工艺乙酸正丁酯的合成与精制一、实验目的（1）初步了解和掌握化工产品开发的研究思路和实验研究方法。

（2）学会组织全流程实验，并获得高纯度的产品。

（3）学会分析实验流程及实验结果，提出实验改进方案。

二、实验原理乙酸正丁酯是一种无色的液体。

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混溶。

特别是当它预先与活性溶剂或是惰性溶液混和时是硝化纤维素和纤维素醚的一种溶剂。

天然品存在于苹果、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[1]。

乙酸正丁酯是一种重要的化工产品，也是一种重要的有机合成中间体，广泛用于涂料、制革、制药等工业。

它是化工、医药等行业的主要溶剂之一，是清漆、人造革等的良好溶剂，还可用于部分化妆品、添加剂、防腐防霉剂等合成中，用以调配食用香精，也可用做日化香精及酒用香精。

因此，乙酸正丁酯具有广泛的应用价值和发展前景。

现代工业中多采用间歇法，以浓硫酸作为催化剂生产，但此法存在着以下缺点：1) 由于浓硫酸有强脱水性和氧化性，可能产生乙醚、乙烯等副产物，同时可能由于局部过热出现碳化，影响产品的分离；2) 硫酸腐蚀性强，对设备的要求比较高；3) 反应后的产品要经过多次碱洗、水洗才能出去硫酸等杂质，后处理复杂，产生的废水多，污染环境，给环境保护带来很大的压力。

随着人们充分利用资源、简化工艺流程、提高经济效益、保护生存环境的意识不断增强和环保法规的日益完善，用环境友好催化剂替代浓硫酸催化合成酯类化合物已成为探索方向。

对于乙酸正丁酯合成实验方案的改进中，绝大多数还是以酸、醇为原料的，只是所采用的催化剂不同而已，但是大多数均为固体酸。

先将所查到的文献的部分方案简要叙述如下：①蔡新安[2]等人利用廉价易得的硫酸氢钾催化剂来制备乙酸正丁酯，酯化产率较高，催化剂可重复使用，后处理简单，效果良好。

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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使 用 的食 用香料 ，大量 用 于配制 香 蕉 、梨 、 菠萝 、
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酸 正 丁酯 （ 以下 简称 醋酸 丁酯 ）是 一种 无 杏 、桃 等 香 精 ；还 可作 为 红 霉 素 生 产 过 程 中 的 溶
１ １ 色透 明 、具 有 芳 香 气味 的 液 体 有 机 化 工 剂 ，以及 天 然胶 和合 成 树 脂 的 溶 剂［；另外 ，醋 酸 －ｋ ， 产 品 ，广 泛应 用 于食 品 、 医药、 塑料及 材 丁 酯还 常作 为涂 料 ｘ２ 中的稀 释 剂及 防潮 剂使 用 ．
２３实验步 骤 ．
２３１ 化 剂制备 ．． 催
表 ３ Ｌ６ 交 实验 结果 １４ 正 （）
称 取 １０ ２ ４ ｇＬ水硫 酸铁 ，倒 入 盛 有 １０ 蒸馏 水 ０ ｍｌ
的烧 杯 中 配成 饱 和 溶 液 ，再￣ ２ ５ ｇ＠性碳 制得 糊 ｖ ０Ｓ
状 物 ， 于 １ ０（下 烘 干 ，粉 碎 后 得 到 活 性 碳 改 性 过 ５￣ ２ 的硫 酸铁催 化 剂． ２３１ 化 剂 性 能 对 比 实验 ． 催 ．
２ 催 化 剂 选优 实 验
２１ 要仪 器 与试 剂 ．主 ， 一
仪 器 ：ＫＤＭ型调 温 电热套 、ｌ 增 力 电动搅 拌 卜２
三氯 化铁
硫 酸 铝ห้องสมุดไป่ตู้
８ ３ ９． ９ ３ ７．
自制催 化 剂
器 、填料 精馏 柱 、分 水 器 、冷 凝 管、 三颈烧 瓶 试 剂 ：正 丁 醇 、冰 醋酸 、氯化 铝 、硫 酸锌 、氯 化铜 、四 氯化 锡 、硫 酸铝 、硫 酸铜 、硫 酸 铝钾 、三
第２ ９卷 第 ３ 期
２ ８正 ００

催化合成乙酸正丁酯实验条件的优化研究
乙酸正丁酯是一种重要的有机化合物，它广泛应用于医药、农药、染料、气味剂、精细化工等行业，具有重要的经济价值。

随着社会的发展，人们越来越关注乙酸正丁酯的生产和利用，因此，如何优化催化合成乙酸正丁酯的实验条件，成为当前研究的一个重要课题。

首先，在优化催化合成乙酸正丁酯的实验条件时，可以选择适当的催化剂。

反应过程中，催化剂可以活化反应物，改变反应动力学，从而提高反应速率，提高乙酸正丁酯生成率。

目前，已知反应可以使用金属催化剂、固体酸催化剂、有机催化剂等，但是，需要根据不同的反应条件进行选择，以满足不同的反应要求。

其次，需要优化催化合成乙酸正丁酯的反应温度。

正常情况下，反应温度越高，反应速率越快，因此，在优化实验条件时，需要将反应温度提高到适当的温度，使反应速率提高，从而提高乙酸正丁酯的生成率。

此外，也可以优化催化合成乙酸正丁酯的反应时间。

一般情况下，反应时间越长，反应率越低，反应结果也不稳定。

因此，需要将反应时间控制在合理的范围内，以满足生产要求，并保证反应结果的稳定性。

最后，催化合成乙酸正丁酯的实验条件还可以优化反应系统的pH值。

正常情况下，pH 值越低，反应速率越快，但是，如果pH值过低，会导致反应物的活性降低，因此，需要根据实验结果，将pH值调整到合理的范围，以达到最佳的反应效果。

综上所述，优化催化合成乙酸正丁酯的实验条件，需要考虑选择适当的催化剂、提高反应温度、合理控制反应时间、调整pH值等，以提高乙酸正丁酯的生成率，为社会提供更多的经济利益。

树脂催化乙酸正丁酯
树脂催化乙酸正丁酯是一种常见的化学反应，它是通过树脂催化剂促进乙酸正丁酯的合成。

乙酸正丁酯是一种常见的有机化合物，它是由正丁醇和乙酸反应而成的。

这种化合物具有广泛的应用，例如作为溶剂、香料和涂料等。

树脂催化乙酸正丁酯的反应机理是通过树脂催化剂促进酯化反应。

酯化反应是一种酸催化反应，它是通过酸催化剂促进醇和酸的反应而成的。

在树脂催化乙酸正丁酯的反应中，树脂催化剂起到了酸催化剂的作用，它可以促进乙酸和正丁醇的反应，从而形成乙酸正丁酯。

树脂催化乙酸正丁酯的反应条件是需要控制的。

反应温度和反应时间是影响反应的两个重要因素。

一般来说，反应温度越高，反应速率越快，但是过高的反应温度会导致产物的质量下降。

反应时间也是需要控制的，过长的反应时间会导致产物的纯度下降。

树脂催化乙酸正丁酯的反应具有一定的优点。

首先，树脂催化剂是一种环保的催化剂，它可以替代传统的酸催化剂，减少环境污染。

其次，树脂催化乙酸正丁酯的反应具有高效性和高选择性，可以得到高纯度的产物。

树脂催化乙酸正丁酯是一种常见的化学反应，它是通过树脂催化剂促进乙酸正丁酯的合成。

这种反应具有高效性、高选择性和环保性
等优点，可以得到高纯度的产物。

１ ． ２ ． ３ 合 成 乙酸 正 丁酯
向四颈瓶 中依次 加入 １ ． ８ ａｇ催 化 剂 Ｐ ｒ ｗ１ ２ 、 ４ ０ ｍｌ 冰乙 酸 ， 量取 ９ ２ Ｉ Ｉ ｄ正 丁 醇加入 滴液漏斗 中。 装 好分 水装置 、 冷 凝管 ， 接 通冷凝 水 ， 采用油 浴加热 ， 电 磁搅 拌下加入正 丁醇 ， ３ ０ ￣４ ０ ｍｉ ｎ完成 ， 温度控制 在５ ０ － － － － ６ ０ ℃。正 丁 醇滴 加完后 加 热 回流 控制体 系温 度在１ Ｏ ０ 一Ｉ １ ０ ℃， 反应 ５ ｈ 。 反应 结束后 用 布氏漏斗 滤 出催化 剂 ， 蒸 馏母 液 的 乙酸正 丁酯 ， 乙酸 回收 。 １ ． ３ 产品表 征 按上述方法合成的产 品为无色透明的液体 ， 具
乙酸正丁酯是 化工 、 医药等行业 的重要原料 ， 也是染料、 香料等的重要 中间体 ， 广泛用于涂料、 制 革、 香料、 医药等工业ｎ ］ 。传统的制备方法是用浓硫 酸作催 化剂 直 接酯 化 ， 但存 在 硫 酸用 量 大 、 反 应选 择 性差 、 副反 应 多 、 设 备腐 蚀 、 废 酸 污染 等 问题 ［ ２ ］ 。 随着 人 们 的环保 意 识 的 提 高 ， 寻 找 绿 色催 化剂 成 为 一 种 必 然选 择 ， 杂 多酸正 好 符合 这 方面 的要求 。 杂 多酸 型 化 合物 由于 其结 构 独特 、 性 能优 良， 在 催化 、 医药 、 材 料 及 光 化 学 等 方 面 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 。具 有 Ｋｅ ｇ ｇ ｉ ｎ结 构 的杂多 化 合 物 ， 杂 多 阴离 子 的 基本 结构 单 元是 含 氧 四 面体 和 含 氧 八 面 体 ， 易 溶 于 水 或 极性 有机溶剂 ， 有利 于催 化 反 应 的 进行 ［ ａ ； 另外， 杂 多酸 可 负 载于硅 胶 、 活性 碳等 物 质 ， 并 显示 出很 好 的催化 活 性及 选择 性 ， 可 用 于均 相 和非 均 相反 应 。 本文 采用 Ｐ ＷＩ ２作 为催化 剂 合 成 乙酸 正 丁 酯 ， 杂 多 酸 用量 少 ， 且重 复使 用性 好 。

不同催化剂对合成乙酸正丁酯影响的探讨邵明栋 周颖 指导老师：李红缨（肇庆学院 化学化工学院 2010化学班）一、 实验目的和要求1、 学习酯类化合物的制备一般原理和方法2、 掌握带分水器的回流冷凝操作3、 探究不同催化剂对乙酸正丁酯的合成催化效果二、 实验原理乙酸正丁酯是一种重要的有机化工原料,也是染料香料等的重要中间体,广泛应用于涂料,制革,香料,医药等工业.传统的酯化方法是浓硫酸作催化剂直接酯化,但存在硫酸用量大 ,反应选择性差,副反应多,设备腐蚀,废酸污染等问题.近年来,国内外开发了一系列新型催化剂,其中包括一水合硫酸氢钠, 三氯化铝,十二水硫酸铁铵等。

为了考察以上不同催化剂的催化作用,笔者做了一系列实验.为了便于说明问题,本文分别选用浓硫酸,一水合硫酸氢钠,十二水硫酸铁铵，三氯化铝作为催化剂制备乙酸正丁酯.副反应C 4H 9+ H 2O 24H 9OC 4H 9三、试剂与仪器1.试剂:乙酸正丁醇浓硫酸一水合硫酸氢钠三氯化铝十二水硫酸铁铵10ml饱和食盐水10%碳酸钠溶液2.仪器:斜三颈烧瓶圆底烧瓶直形冷凝管球形冷凝管分水器蒸馏头接引管锥形瓶分液漏斗水银球温度计阿贝折光仪四、物理常数1、主要反应物、产物的物理常数2、正丁醇、乙酸正丁酯和水形成的几种恒沸化合物1.实验装置图2.实验步骤2.1浓流酸催化合成乙酸正丁酯在.干燥的三颈烧瓶中加入11.5ml（9.3g，0.125mol）正丁醇和冰醋酸7.9ml (8.3g, 0.1375mol)，摇动下慢慢加入浓流酸，混合均匀后加入2粒沸石，装上温度计分水器和冷凝管，在分水器中加入水至下支管口处，在石棉网上小火加热回流40min，控制反应温度和回流速度，回流过程中产生的水逐渐放出，保持分水器中水层液面在原来的高度，并记录分出的水量。

直至分水器中的水不再增加时，即可认为反应基本完成。

停止加热，待反应冷却至室温，将分水器中液体和反应液全部转入分液漏斗，用10ml饱和食盐水洗涤烧瓶，并将涮洗液合并于分液漏斗中，摇振后静置，分去下层水溶液。

第１１期杨则恒等：ＺｎＭｎ：Ｏ。

纳米催化剂制备及催化合成乙酸正丁酯图３３００。

Ｃ焙烧制得ＺｎＭｎ２０。

的ＴＥＭ照片Ｆｉｇ．３ＴＥＭｉｍａｇｅｏｆＺｎＭｎ２０４ｐｒｅｐａｒｅｄａｔｔｈｅｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ３００℃口／ｃＩｌｌ一‘图４酯化产物的ＩＲ图Ｆｉｇ．４ＩＲｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔ为了研究该催化反应的选择性，在酯化反应结束后，取反应液的上层清液做气相色谱分析。

检测结果表明，除乙酸正丁酯、正丁醇和乙酸外，并未出现其他明显的杂质峰，说明ＺｎＭｎ：Ｏ。

纳米催化剂对乙酸和正丁醇合成乙酸正丁酯具有良好的选择性，能够有效地抑制其它副反应进行。

２．３反应条件对酯化率的影响２．３．１催化剂焙烧温度对酯化率的影响将烘干后的催化剂前驱体在不同温度下焙烧，得到的产物分别作为催化剂进行酯化反应，考察了催化剂前驱体焙烧温度对酯化率的影响，结果见图５。

由图５看出。

开始酯化率随着焙烧温度的升高而提高，在３００℃时酯化率达到最大。

但是随着焙烧温度的继续提高，酯化率则呈不断降低的趋势。

由热重分析和ＸＲＤ分析结果可知，在２００ｏＣ时前驱体没有完全分解并结晶成为ＺｎＭｎ：Ｏ。

，故酯化率较低。

前驱体在３００℃时才分解完全形成ＺｎＭｎ：Ｏ。

纳米粒子，随着焙烧温度的进一步升高，根据ＸＲＤ峰宽的变化可以认为催化剂纳米颗粒的粒径增大，造成比表面积降低，催化活性位减少，导致催化活性降低。

Ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／。

Ｃ图５催化剂焙烧温度对酯化率的影响Ｆｉｇ．５ＥｆｆｅｃｔｏｆｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔＯｎｔｈｅｅｓｔｅｆｉｆｉｃａｔｉｏｎＶ（ａｃｅｔａｔｅａｃｉｄ）＝４０ｍＬ；Ｖ（ｎ．ｂｕｔａｎ０１）＝３５ｍＬ∞（ＺｎＭｎ２０４）＝０．３％；ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ＝４ｈ；ｔ＝１２０．℃图６催化剂用量对酯化率的影响Ｆｉｇ．６ＥｆｆｅｃｔｏｆｃａｔａｌｙｓｔｄｏｓａｇｅＯｆｌｔｈｅｅｓｔｅｆｉｆｉｃａｔｉｏｎｙ（ａｃｅｔａｔｅａｃｉｄ）＝４０ｍＬ：ｙ（，ｌ－ｂｕｔａｎ０１）＝３５ｍＬ；ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ＝４ｈ：ｔ＝１２０℃２．３．２催化剂用量对酯化率的影响以３００℃焙烧制备的ＺｎＭｎ：Ｏ。

不同催化剂对合成乙酸正丁酯的影响内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）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。

。 ５。
剂 。然后将剩余的反应液用 １％Ｎ ￣Ｏ 溶液中和并经饱和 Ｎ Ｃ 水溶液洗涤至中性 。分出水层 ，用无水硫 ０ ａ ， Ｃ ａＩ 酸镁干燥有机相 ，过滤后再转移到圆底烧瓶 中进行蒸馏， 收集 １４ ２ ＂的馏份 ，即为产品。 ２ —１６（ ２
１ ． 酯化 率 的测定 ．４ ２
在酯化反应过程中， 反应产物酯化率的测定采用酸碱滴定的方法 ， 每次取定量 的反应混合物溶于１Ｉ ｌ ０１ Ｌ
１２ 实 验方 法 ． １ ． ＳＡ １ ． １ Ｂ 一 ５的制备 ２
在 ３ ４ ℃的条件下， ５ ｏ 将三嵌段表面活性剂 Ｐ ２ 溶于适量去离子水中 ， １３ 向其中加入正硅酸乙酯Ｃ Ｏ ） Ｉ Ｓ Ｅ 、 盐酸（Ｃ） 持续剧烈地搅拌 ２ｈ 装入聚四氟乙烯瓶内晶化 ４ ｈ 然后过滤 ， ＨＩ ， ４， ８， 洗涤并在 Ｉ０ 干燥 ， Ｏ＇ Ｅ 最后在 ５ ０ 煅烧 ５ 除去模板剂， ５￣ Ｃ ｈ 得到的白色粉末即为 Ｓ Ａ １ 。 Ｂ 一 ５实验所用各原料的摩尔 比约为 １Ｅ Ｓ ０ １Ｐ ２ ： Ｔ Ｏ ： ． ７ １３ ０ ５８ ＨＣ ： ３ Ｈ ０８ ． ８ １ １６ ２Ｉ ’ 。
验确定较优 的工艺条件 为 ： 反应时间 １ ｍｎ ２ ｉ，ｎ球 ： ￣ｍ ｌ １ ， ０ 乙 ｎ， ｒ ： ．催化剂用 量为 ０ ３５ 相当于冰乙酸质量的 Ｔ＝ ２ ． ７ｇ（ ０
５ ） ％ ，在此条件下 乙酸正丁酯反应产率在 ９ ． ％。实验表 明所合成的固体 酸催化剂具有 良好的催化 性能 ，具有可 ５１ ３
产率高 、 重复使用性能好等特点 。
１ 实验部分
１１ 主要 化学试 剂 ．
聚氧乙烯一 聚氧丙烯一 聚氧乙烯 Ｅ ２ Ｏ Ｅ ２ Ｐ ２ ，Ｍ ＝ ８０分析纯， 国 Ａｄｉ ０ｌ ｆ ０￣（１３ ｏ ０） Ｐ ５ ， 美 ｌｒ ｈ公司；硫酸高铈 ， ｃ 化学纯 ，天津市光复精细化工研究所 ；正硅酸乙酯 ，盐酸，正丁醇 ，冰乙酸 ，过硫酸铵均为市售分析纯。

1 86.84
2 87.10
3 86.80
4 87.00
由表 3 可见,在最佳合成条件下 ,其酯化率的平均 值可达 86.36% ,波动范围极小,产率较为稳定。
3 产品分析
测定产品沸点为 125℃。用阿贝折射仪在 20℃下测 其折光率,其数值分布于 1.3941~1.3943 之间,同标准值 n2D0=1.3942 基本相符,经红光谱分析得出图谱与标准图 谱完全一致。
4 结论
二氧化硅负载三氯化铁为催化剂合成乙酸正丁酯
的 最 佳 工 艺 条 件 为 :酸 醇 比 为 1.4∶1.0,催 化 剂 的 用 量 为反应物料总质量的 3.16% ,反应时间为 45m in,反应温 度为 120℃,此时的酯化率可达 86.36% 。该催化剂的原 料价廉易得,合成简便,且该催化剂对设备无腐蚀,对环 境 污 染 小 ,与 产 品 分 离 简 便 ,且 反 应 时 间 短 ,酯 化 率 较 高,是合成乙酸正丁酯的较好催化剂。
改进[J].化学工程师,2005( 7):21～22. [7] 周产力, 刘钧, 寇战峰.超细二氧化硅的 制 备 及 应 用[J].无 机
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参考文献
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丁酯的研究[J].广西化工, 2001 ,30( 2):9～10. [3] 白秀丽, 李晓莉.乙酸正丁酯的合成与应用[J].长春师范学院

中文摘要乙酸正丁酯的合成有许多种方法，有对甲苯磺酸、钨钛杂多酸盐、浓H2S04一K Cr2 07、改性煤基活性炭、固体超强酸、浓硫酸等作催化剂的合成。

本实验以浓硫酸作催化剂，以冰乙酸和正丁醇为原料合成乙酸正丁酯，考察醇与酸物质的量比、反响时间、催化剂用量等因素对酯化率的影响。

得出反响的最正确条件为： V(正丁醇)：V(冰乙酸)=1．6：1．0，催化剂用量为冰乙酸，质量的3％，反响温度124℃～126℃，反响时间45min左右，用浓硫酸作催化剂时，乙酸正丁酯的收率为69％～76％。

关键词：乙酸正丁酯；酯化反响；催化剂ABSTRACTSynthesis of butyl acetate There are many ways for acid, titanium tungsten heteropoly acid, concentrated H2S04—KCr207, modified coal-based activated carbon, solid super acid, concentrated sulfuric acid as catalyst. In this experiment, concentrated sulfuric acid as catalyst to acetic acid and butanol to butyl acetate was synthesized to study alcohol and acid molar ratio, reaction time, catalyst amount on esterification rate. The optimal reaction conditions were: V (n-butyl alcohol): V (acetic acid) = 1.6:1.0, catalyst and acetic acid, with 3%, reaction temperature 124 ℃~ 126 ℃, reaction 45min time around, with concentrated sulfuric acid catalyst and butyl acetate the yield was 69% ~ 76%.Keywords：butyl acetate; esterification ;catalyst目录目录 (1)第一章前言 (4)乙酸正丁酯的简介 (4)乙酸正丁酯的性质 (4)乙酸正丁酯的用途 (4)羧酸酯的生产现状与开展趋势 (5)对环境的影响 (5)第二章实验内容 (6)2.1 仪器及试剂 (6)仪器 (6)2.1.2 试剂 (7)实验内容 (7)2.3 乙酸正丁酯性能测试方法 (8)2.4 实验结果与讨论 (9)醇酸质量比的不同对产物的影响 (9)反响时间不同对产物的影响 (9)催化剂用量不同对产物的不同 (10)第三章总结 (10)参考文献 ................................................................................................... .. (11)致谢 ........................................................................................................... .. (12)第一章前言乙酸正丁酯的简介乙酸正丁酯，英文名：n-Butyl acetate 别名：醋酸正丁酯，结构式：CH3COO(CH3)3CH3 。