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顺丁烯二酸铁形成条件
顺丁烯二酸铁是一种重要的有机金属催化剂，广泛应用于有机化学反应中。
它的形成条件是比较苛刻的，需要按照以下步骤合成。
第一步，制备顺丁烯二酸二丁酯。
将丁醇和丁二酸在碳酸钠的存在下进行酯化反应，得到顺丁烯二酸二丁酯，即C16H26O4。
这一步反应需要在惰性气氛下进行，保证反应的正常进行。
第二步，制备顺丁烯二酸二丁酯铁酸盐。
将上述的顺丁烯二酸二丁酯和氢氧化铁在异丙醇中反应，通入氩气，高温加热，即可得到顺丁烯二酸二丁酯铁酸盐，即Fe(C16H24O4)2。
这一步反应也需要在惰性气氛下进行，注意反应温度和时间的控制。
第三步，制备顺丁烯二酸铁。
用二甲基亚砜将顺丁烯二酸二丁酯铁酸盐还原，得到顺丁烯二酸铁。
该反应需要在无水条件下进行，并且要控制还原剂的多少和反应温度。
总之，顺丁烯二酸铁的形成过程需要严格按照一定的步骤进行，且需要注意反应条件的控制。
这一过程不仅有利于提高制备效率和产物质量，同时也更好地了解了有机金属催化剂的制备过程。
顺丁烯二酸二丁酯
顺丁烯二酸二丁酯
一、性质
顺丁烯二酸二丁酯是一种无色透明液体，是由甲酸和1-丁烯组
成的混合酯。
它的分子式为C6H12O2，分子量为116.16，熔点为9-10℃，沸点为172℃，折射率为1.46-1.48，相对密度为0.939，溶解性为
极易溶于水，对醇、酯等有一定的溶解性。
此外，它还有良好的耐热性和耐腐蚀性。
二、用途
顺丁烯二酸二丁酯是用于制造润滑油、抗磨油、柔性油、润滑脂、液压油、机油、矿物油、气动油等液体和固体产品的重要原料。
此外，它还可用于制造化妆品、增塑剂、农药、医药、建筑材料、橡胶、洗涤剂、污水处理剂、涂料等产品。
另外，它还可以用于洗涤纤维织物，如毛衣、羊毛衫等。
三、副作用
顺丁烯二酸二丁酯有一定的毒性，如果接触皮肤，会产生刺激性，甚至可能导致皮肤瘙痒等症状；如果进入眼睛，会引起眼睛发痒、灼热、发炎等；如果吸入，会导致呼吸道刺激，并可能导致中毒症状。
所以在使用过程中，应当注意安全防护，避免接触皮肤，眼睛和口腔。
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磷钨酸催化合成顺丁烯二酸二正丁酯的研究
马荣萱;李继忠
【期刊名称】《化学工程师》
【年(卷),期】2004(018)012
【摘要】以顺丁烯二酸酐和正丁醇为原料,采用磷钨酸作催化剂合成顺丁烯二酸二正丁酯.考察了影响反应的因素,实验结果表明酯化反应的最佳条件:顺丁烯二酸酐、正丁醇、磷钨酸的摩尔比为1:3:0.00024,反应时间45min.产率可达96.05%.
【总页数】2页(P1-2)
【作者】马荣萱;李继忠
【作者单位】延安大学,化学与化工学院,化学反应工程省级重点实验室,陕西,延
安,716000;延安大学,化学与化工学院,化学反应工程省级重点实验室,陕西,延
安,716000
【正文语种】中文
【中图分类】TQ223.12+4
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顺丁烯二酸二乙酯的绿色合成研究摘要:以水合硫酸铁为催化剂合成顺丁烯二酸二乙酯,考察了催化剂用量,反应物配比,反应时间及带水剂用量对顺丁烯二酸二乙酯产率的影响。
确定了水合硫酸铁催化合成顺丁烯二酸二乙酯的适宜条件为n(醇):n(酸)=2.5:1;回流时间2h;催化剂用量2.5g;带水剂用量8mL。
在此实验条件下产率可达95.67%。
关键词:水合硫酸铁催化酯化顺丁烯二酸二乙酯顺丁烯二酸二乙酯是合成新型水质稳定剂有机多元羧基磷酸化合物的中间体,也是许多化工产品很重要的原料。
工业上一般以硫酸为催化剂,由顺丁烯二酸、乙醇直接催化制得[1],也可由阳离子交换树脂为催化剂进行交换转化而得[2-3]。
虽然硫酸价格低廉,酯产率高,但硫酸对设备腐蚀性强,反应后处理工序繁琐,三废严重,副产物多,且产物不易分离。
另外,用阳离子交换树脂对反应原料和设备要求较高。
针对以上顺丁烯二酸二乙酯合成方法的缺点,从根本上解决有机合成中的环境污染危害,把绿色化学的思想渗透到有机合成中,绿色合成顺丁烯二酸二乙酯已成为国内外研究的主要课题。
近年来,作者研究了以水合硫酸铁为催化剂合成酯[4],该方法具有反应条件温和,产物容易分离,反应过程中无毒害物质产生等优点。
本文采用硫酸铁为催化剂合成顺丁烯二酸二乙酯,考察了催化剂用量,反应物配比,反应时间及带水剂用量对顺丁烯二酸二乙酯产率的影响,确定了水合硫酸铁催化合成顺丁烯二酸二乙酯的最适宜条件。
1 实验部分1.1 主要仪器元素分析仪(vario EL cube),MYB型调温电热套(天津市华北实验仪器公司),JJ—1100W精密电动搅拌器(深圳天南海北实业公司),标准磨口仪器。
1.2 主要试剂顺丁烯二酸、乙醇、环己烷、水合硫酸铁,碳酸钠、氯化钠、氯化钙等均为分析纯试剂。
1.3 实验步骤将一定量的顺丁烯二酸、乙醇、催化剂及带水剂加入四颈烧瓶中,装上温度计,搅拌器,分水器及回流冷凝管,加热回流一定时间,分出分水器中下层水,将装置改为蒸馏装置,将环己烷与乙醇蒸出,滤出液体,用饱和碳酸钠溶液洗涤至PＨ值在５～６,再依次用饱和氯化钠溶液和饱和氯化钙溶液洗涤,分出有机层,减压蒸馏,收集160mmHg下1060C馏分,降温冷却得顺丁烯二酸二乙酯。
顺丁烯二酸二丁酯项目可行性研究报告核心提示：顺丁烯二酸二丁酯项目投资环境分析，顺丁烯二酸二丁酯项目背景和发展概况，顺丁烯二酸二丁酯项目建设的必要性，顺丁烯二酸二丁酯行业竞争格局分析，顺丁烯二酸二丁酯行业财务指标分析参考，顺丁烯二酸二丁酯行业市场分析与建设规模，顺丁烯二酸二丁酯项目建设条件与选址方案，顺丁烯二酸二丁酯项目不确定性及风险分析，顺丁烯二酸二丁酯行业发展趋势分析提供国家发改委甲级资质专业编写：顺丁烯二酸二丁酯项目建议书顺丁烯二酸二丁酯项目申请报告顺丁烯二酸二丁酯项目环评报告顺丁烯二酸二丁酯项目商业计划书顺丁烯二酸二丁酯项目资金申请报告顺丁烯二酸二丁酯项目节能评估报告顺丁烯二酸二丁酯项目规划设计咨询顺丁烯二酸二丁酯项目可行性研究报告【主要用途】发改委立项，政府批地，融资，贷款，申请国家补助资金等【关键词】顺丁烯二酸二丁酯项目可行性研究报告、申请报告【交付方式】特快专递、E-mail【交付时间】2-3个工作日【报告格式】Word格式；PDF格式【报告价格】此报告为委托项目报告，具体价格根据具体的要求协商，欢迎进入公司网站，了解详情，工程师（高建先生）会给您满意的答复。
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对整个可行性研究提出综合分析评价，指出优缺点和建议。
顺丁烯二酸二丁酯
顺丁烯二酸二丁酯
一、性质
顺丁烯二酸二丁酯是一种选择性优异的单体，主要用于合成涤纶、聚酯、聚氯乙烯、聚丙烯腈等各种高性能高分子材料。
它是一种绿色环保的原材料，具有优良的结构稳定性，抗氧化性能及耐腐蚀性能，良好的热稳定性抗老化性能，具有较高的熔点、低含水量、弹性、抗拉伸性及光学性能，因此得到了广泛应用。
二、用途
1、主要用作合成涤纶、聚酯、聚氯乙烯、聚丙烯腈等高性能高
分子材料的单体；
2、用作绝缘材料，因其具有优良的结构稳定性，抗氧化性能及
耐腐蚀性能，良好的热稳定性，抗老化性能，因此具有很好的绝缘性；
3、可作为填充剂、硫化剂及增塑剂等；
4、用于制造润滑油，它可以提高润滑油的稳定性、动力性和耐
磨性，延长润滑油使用寿命；
5、可用于电子行业，如电子阻抗材料、客车绝缘剂等；
6、也可用于涂料、油漆、润滑剂及聚合物添加剂等。
三、产品特性
顺丁烯二酸二丁酯具有优良的结构稳定性、高熔点、低含水量、抗氧化性能、耐腐蚀性能良好的热稳定性及抗老化性能，具有较高的弹性、抗拉伸性及光学性能，以及电子行业中的高稳定性能，因此得
到了较广泛的应用。
顺丁烯二酸二丁酯的合成研究摘要：以顺丁烯二酸酐和正丁醇为原料，以甲苯为带水剂，选取合适的催化剂，用直接酯化法合成顺丁烯二酸二丁酯。
探究了反应温度、反应时间、原料配比、催化剂种类及用量对顺丁烯二酸二丁酯产率的影响，得到了适宜的合成条件：甲苯20 mL，反应温度120℃，反应时间2 h，正丁醇和顺丁烯二酸酐的摩尔比2.5∶1，硫酸氢钾为催化剂，催化剂用量为顺丁烯二酸酐的7%，在此条件下产品的产率为93.64%，气相色谱测得酯含量为88.31%。
用阿贝折光仪测定了产物的折光率，用红外光谱(IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)对适宜条件下得到的产品进行表征，结果表明，产品为顺丁烯二酸二丁酯。
[关键词] 顺丁烯二酸二丁酯；硫酸氢钾；合成；表征前言：顺丁烯二酸二丁酯又称为马来酸二丁酯（DMB)或失水苹果酸二丁酯，性状为无色透明油状液体。
不溶于水，溶于乙醇等大多数有机溶剂。
在工业生产中它作为有机物合成的中间体和活性单体被广泛应用，是一种重要的化工原料。
顺丁烯二酸二丁酯也常作为辅聚剂、分散剂、固着剂、润滑剂和增塑剂应用于高分子工业中，如聚丙烯，聚乙基丙烯酸乙酯，乳胶涂料，合成树脂等高分子材料的内增塑剂，涂料、颜料的固着剂，纤维织物的分散剂等[7?9]。
顺丁烯二酸二丁酯在工业中常用顺丁烯二酸酐和正丁醇在硫酸的催化下合成，但该方法存在原料消耗大，反应时间长，产率低，对设备腐蚀严重，废料不易处理，对环境危害大等缺点。
另外还有用顺丁烯二酸二甲酯和丁醇进行酯交换反应，顺丁烯二酸银盐与1?溴丁烷反应来合成顺丁烯二酸二丁酯，这些方法成本高，实验过程复杂，通常只用于实验研究[6]。
本文以顺丁烯二酸酐和正丁醇为原料，以甲苯为带水剂，以固体酸，金属盐为催化剂，用直接酯化法合成顺丁烯二酸二丁酯[12]。
近年杂多酸[13]，固体酸[14]，无机盐，新型离子液体[15]等催化剂为研究者所看好，环保安全，催化性能好，但是杂多酸和新型离子液体制备工艺较为复杂。
因此本文使用了对氨基苯磺酸，对甲苯磺酸，氨基磺酸，氯化亚锡，氯化铁，硫酸氢钾作为催化剂[15?18]。
探讨了反应温度，反应时间，原料配比，催化剂种类及用量对顺丁烯二酸二丁酯产率的影响。
1 实验部分1.1 主要仪器和试剂SHB-ⅢA循环水式多用真空泵，长城科工贸有限公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，长城科工贸有限公司；Nicolet傅里叶红外光谱分析仪，美国Nicolet公司；2WAJ阿贝折光仪，上海精密科学仪器有限公司；ARX-400MHZ核磁共振波谱仪，美国布鲁克道尔顿公司；7890B气相色谱仪，美国Agilent公司。
顺丁烯二酸酐，AR，上海展云化工有限公司；正丁醇，AR，中国医药集团上海化学试剂公司；甲苯，AR，江苏彤晟化学试剂有限公司；对甲苯磺酸，AR，上海山浦化工有限公司；对氨基苯磺酸，AR，天津市博迪化工有限公司；氨基磺酸，AR，天津市博迪化工有限公司；氯化亚锡，AR，天津市博迪化工有限公司；六水合三氯化铁，AR，天津市博迪化工有限公司；硫酸氢钾，AR，国药集团化学试剂有限公司。
1.2 顺丁烯二酸二丁酯的合成1.2.1 合成步骤在带有温度计、球形冷凝管、分水器的三口烧瓶中加入4.90 g (0.05 mol)顺丁烯二酸酐，11.4 mL (0.125 mol) 正丁醇，20.0 mL甲苯(带水剂)，0.35 g硫酸氢钾(催化剂)，放置在集热式恒温加热磁力搅拌器中反应。
分水器中可预先加入1.0mL水方便实验观察，将反应物混合均匀，加热回流，加热控制温度在120℃左右，回流2 h后，当分水器中不再有水珠落下，停止反应。
冷却后将反应液倒出，进行水洗除去催化剂，将有机层放入100 mL圆底烧瓶中，在磁力搅拌器中加热到115℃左右常压蒸馏蒸出多余反应物和带水剂，再进行减压蒸馏，收取190~195℃(14.5 KPa)的馏分[20],得到无色透明的油状物。
图1 顺丁烯二酸二丁酯饱和蒸汽压曲线1.2.2 产品纯化将收取的产物放置在100 mL圆底烧瓶中，在15 KPa 195℃的条件下减压蒸馏，收取中间馏分，并干燥备用。
1.3 实验条件选取1.3.1 反应温度的确定保持其它反应条件不变，分别在110℃、115℃、120℃、125℃、130℃下进行反应，计算产品产率。
1.3.2 反应时间的确定保持其他反应条件不变，分别以1.0 h、1.5 h、2 h、2.5 h、3.0 h、3.5 h为反应时间进行反应，计算产品产率。
1.3.3 原料配比的确定保持其他反应条件不变，正丁醇和顺丁烯二酸二丁酯分别2∶1、2.2∶1、2.5∶1、2.8∶1、3∶1的摩尔比进行反应，计算产品产率。
1.3.4 催化剂种类的确定保持其他反应条件不变，使用相同量的对氨基苯磺酸，对甲苯磺酸，氨基磺酸，氯化亚锡，氯化铁，硫酸氢钾为催化剂进行反应，计算产品产率。
1.3.5 催化剂用量的确定保持其他反应条件不变，以4.90 g顺丁烯二酸酐为基准，分别加入0.20 g、0.25 g、0.30 g、0.35 g、0.40 g、0.45 g、0.50 g的催化剂进行反应，计算产品产率。
1.4 产品性能测定与结构表征1.4.1 气相色谱测定色谱分析条件：氮气为载气，氮气流速为1.00 mL·min-1，进样量1 μL，柱温为120℃，升温速率为15℃·min-1，升温至240℃，保持7 min，检测器温度300℃，空气进量400 mL·min-1，氢气进量40 mL·min-1，尾气流速25 mL·min-1[8]。
1.4.2 折光率测定先用蒸馏水擦洗阿贝折光仪的镜面，再用乙醇擦拭，使用胶头滴管将纯化后的产品均匀滴于镜表面，转动刻度盘调整角度，当看到一个明暗分界时，使线处于明暗相间处，读取折光率。
1.4.3 红外光谱测定取少量溴化钾研磨碾碎，将其放置在压片机中进行压片(20MPa),用滴管在薄片上滴加纯化后的产品，用红外光谱仪检测其在400~4000 cm-1范围内的红外光谱图。
1.4.4 核磁共振氢谱测定在核磁管中加入一滴纯化后的样品，再加入0.5 mL的氘代氯仿，充分溶解,在400 MHz工作频率和常温常压下，测定其核磁共振氢谱图。
2 结果与讨论2.1 实验条件对产品产率的影响2.1.1 反应温度对产品产率在正丁醇和顺丁烯二酸酐的摩尔比为2.5∶1，以硫酸氢钾为催化剂，催化剂用量为顺丁烯二酸酐的7%，反应时间为2 h的条件下进行反应，探讨不同反应温度对产品产率的影响，结果如图2所示。
图2为反应温度与产品产率的关系曲线图，由图2可知，随着反应温度的不断增加，产品产率也不断增加，在120℃时产品产率最高。
这是因为顺丁烯二酸酐与正丁醇在110℃~130℃会发生脱水酯化，110℃时反应的速率较慢且反应中生成的产物会抑制反应的进行，需要提高温度才能使反应继续，在115℃时同样会有类似的现象，当反应温度120℃时反应较快且产品产率高，且不用变换温度就可以反应完全。
而随着温度的继续增加产物的产率并没有提高，当反应温度为125℃时产品产率与120℃时相当，但130℃时产品产率却略有下降。
这是因为温度过高反应物，水和带水剂会发生三系共沸，致使少量反应物未参与反应，实验过程中要考虑能源的节约，并且温度过高时容易使反应物氧化[18]。
因此适宜的反应温度为120℃。
图2 反应温度与产品产率的关系曲线图3 反应时间与产品产率的关系曲线2.1.2 反应时间对产品产率的影响在正丁醇和顺丁烯二酸酐的摩尔比为2.5∶1，以硫酸氢钾为催化剂，催化剂用量为顺丁烯二酸酐的7%，反应温度为120℃的条件下进行反应，探讨不同反应时间对产品产率的影响，结果如图3所示。
图3为反应时间与产品产率的关系曲线图，由图3可知，随着反应时间的不断增加产品产率也不断增加，当反应时间达到2 h时产品产率最高，这是因为刚开始反应时反应不充分，产品中含有过多顺丁烯二酸单丁酯，仅有少部分单酯与正丁醇脱水生成了双酯，随着反应时间的增加，大部分单酯转化为双酯还有少量反应物未参与反应，当反应2 h时分水器中水量不再增加，反应完全，单酯全部转化为双酯[21]。
而随着反应时间的继续增加，产品产率并未增加反而有所减少。
这是因为反应时间过长会使部分产物氧化和分解，副产物增加，致使产品产率降低，并且反应时间过长会使产物色泽加深，使催化剂分解难以除去[19,22]。
因此适宜的反应时间为2 h。
2.1.3 原料配比对产品产率的影响在硫酸氢钾为催化剂，催化剂用量为顺丁烯二酸酐的7%，反应温度为120℃，反应时间为2 h的条件下进行反应，探讨不同的正丁醇与顺丁烯二酸酐的摩尔比对产品产率的影响，结果如图4所示。
图4 正丁醇与顺丁烯二酸酐的摩尔比n醇∶n酐和产品产率的关系曲线图4正丁醇与顺丁烯二酸酐的摩尔比和产品产率的关系曲线图，由图4可知，随着醇酐摩尔比的不断增加，产品产率也不断增加，当醇酐摩尔比为2.5∶1时产品产率最高。
这是因为正丁醇与顺丁烯二酸酐发生的酯化反应是个可逆的过程，提高醇酐摩尔比可以推动反应向正方向进行，使顺丁烯二酸酐反应完全，提高了产品产率[19]。
而随着醇酐摩尔比的继续增加，产品产率却不断下降。
这是因为反应物量增大会影响反应的温度，醇过量反应物总体积增大，稀释了顺酐的浓度，使得催化剂表面吸附的反应物量减少，并且使得酯化反应的可逆性增强，导致产品产率下降[19,22]。
因此适宜的醇酐摩尔比为2.5:1。
2.1.4 催化剂种类对产品产率的影响在正丁醇和顺丁烯二酸酐的摩尔比为2.5∶1，催化剂用量为顺丁烯二酸酐的7%，反应温度为120℃，反应时间为2 h的条件下进行反应，探讨不同种催化剂对产品产率的影响，结果表1所示。
表1 不同催化剂对产品产率的影响表1反应了不同催化剂对产品产率的影响。
由表1可知，对氨基苯磺酸的催化效果最差，产品产率远远低于其他几种催化剂，对氨基苯磺酸催化生成顺丁烯二酸二丁酯需10 h才能反应完全，这是因为对氨基苯磺酸难溶于水和醇，使得催化剂与反应物的接触面积很小[23]。
氨基磺酸、硫酸氢钾、氯化亚锡、对甲苯磺酸的催化效果基本相同，都有较好的催化效果。
这是因为这几种催化剂可以溶解在水中或者醇中，与反应物接触面积大，磺酸基中的支链可增强催化剂的酸性，提高催化效果，无机盐溶解后也具有增强酸性的效果，进而可提高产品产率[18]。
但氨基磺酸和对甲苯磺酸加热后会附着在仪器表面难以清洗，不利于催化剂的重复使用，并且会对环境产生污染；氯化铁加热时会附着在反应容器的器壁上使反应容器受热不均，并且使得产物的色泽过深，影响产品的性能，而且反应后处理十分繁琐，难以二次利用[24]；氯化亚锡要用热水除去且难以除尽会对产品的收集造成一定的影响；而硫酸氢钾水洗即可除去，容易回收，无三废污染，溶解后具有较强的酸性，催化效果好[25]。
