（字数：6943 页数：24）摘要 ：以硅钨杂多酸为催化剂，以异丁醇和乙酸为原料合成了乙酸异丁酯。通过正交实验考察了影响酯化率的各种因素，确定了最佳反应条件为：乙酸用量0.14mol时，异丁醇与乙酸的物质的量比为1.5:1，催化剂0.28，15ml苯作为带水试剂，回流温度下反应30min，酯化率可达到72.61%。该催化剂与传统浓硫酸法相比，催化效果更好，操作更安全，对设备无腐蚀，对环境无污染，实现了催化剂的重复利用，并且回收操作简单，重复利用率高产率好，达到绿色合成乙酸异丁酯的目的。
关键词：硅钨杂多酸,乙酸异丁酯,催化,绿色合成
Abstract
isobutyl acetate was synthesized from isobutyl alcohol and acetic acid with silicotungstic heteropolyacid as catalyst.The effect of factors on esterification ratio was studied.The result showed that the best reaction conditionwas based on 0.14 mol acetic acid,mole ratio of isobutyl alcohol to acetic acid was 1.5:1,mass of the catalyst was 0.28g,the taking water reagent was 15ml,reactiontime was 30min.the yield of the product could reach over 72.61%. Comparing with the traditional way of stronger sulfuric acid ,The catalyst has its advantage of more effective on the synthesis,the operation is more safer, does not corrode the equipments and does not pollute the environment,and the recovering operation is simple. So it can be called a green method on synthesis of isobutyl acetate.
Keywords:
silicotungstic heteropoly;isobutyl acetate;catalysis;greensynthesis
第一章 绪论
1.1 概述
乙酸异丁酯（isobutyl acetate），又名醋酸异丁酯。结构式为 ，分子量116.16，具有柔和水果酯香味的水白色液体。相对密度0.871，溶点-98.6℃，沸点117.2℃，闪点18℃，折射率nD (20℃)1.3902，汽化热308.8J/g，比热容2.1J/(g•℃)。与醇、醚及烃类等多种有机溶剂混溶20℃时在水中溶解0.67%,水在其中溶解1.64%。其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火，高热能起燃烧，与氧化剂能发生强烈反应。若遇高热容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。用泡沫、二氧化碳、干粉、砂土灭火、用水灭火无效。按易燃化学品规定贮运。性质类似于醋酸丁酯及甲基异丁基酮，能替代这些溶剂，用作硝基清喷漆的溶剂，也用作多种合成香味剂组分。
乙酸异丁酯是一种优良有机溶剂，与乙酸正丁酯性能相似，具有较强的溶解能力、良好的溶剂配伍性、适宜的蒸发速度等特点，可替代目前市场上货紧价高的乙酸正丁酯使用。传统的合成方法是在硫酸催化下由乙酸和异丁醇酯化而成 ，此法工艺成熟，但存在对设备腐蚀严重，副产品多，后处理麻烦，污染环境等缺点。随着环保法规对环境要求的不断提高，开发可取代硫酸的新型催化剂已成为当代工业生产中普遍关心的问题。
自从20世纪80年代末“可持续发展”的概念提出以后 ，面对环境、能源、资源与可持续发展等问题日益严峻的形势，绿色化学已提到议事日程 。研究新型催化剂已成为有机合成的重要课题。特别是那些不溶或难溶于有机反应体系，易于分离，能够重复使用的所谓“环境友好催化剂”更受人们关注，其中有一大类是固体酸催化剂研究得较多。近十几年，国内外开发了一系列新型酯化反应催化剂，如固体酸催化剂，与浓硫酸相比，具有易分离、无废液排放等优点，在催领域日益受到人们关注。
1.2 研究进展
合成乙酯异丁酯的催化剂:
稀土金属氧化物：
利用稀土金属氧化物 三氧化二钕（ ）、三氧化二铒（ ）和三氧化二钬（ ）作为酯化反应的催化剂，采用正交设计法，结果表明，影响产品收率的主要因素是催化剂用量，其次是反应时间和醇酸摩尔比。优化实验结果为：醇酸比1:1.1，催化剂用量为异丁醇质量的5%，反应时间3h，反应温度110℃。3种稀土金属氧化物对酯的生成都起到催化作用，其催化活性顺序为： ，酯的收率分别为80.1%、72.1%和71.6%。其中三氧化二钕的催化活性较高，可以重复使用，还可减轻对设备的腐蚀及“三废”处理问题，因而具有一定的工业价值。
相转移催化剂季铵盐：
相转移催化剂 作为低碳链羧酸酯化反应的催化剂应用并不多。采用氯化正十六烷基三甲基铵（ ）为催化剂，以乙酸酐和异丁醇为原料催化合成乙酸异丁酯。
具体反应如下：将一定量的季铵盐 ，30% 水溶液，适量的异丁醇及苯依次加入装有搅拌器、滴液漏斗、温度计的三颈瓶中，混合搅拌均匀，慢慢滴加适量的乙酐，控制反应温度在20℃～30℃范围内，反应一段时间后静止分出有机层，去离子水洗涤，硫酸钠干燥，先蒸出溶剂苯，再蒸馏收集113℃～116℃馏分，得无色透明有香味的液体。合成的最佳条件是：催化剂用量为1.2g，乙酐为0.12mol，醇酐摩尔比为1.0:1.2，反应时间25min，反应温度20℃～30℃，酯收率可达95%以上。虽然用乙酐代替乙酸会增加成本，但该反应是在季铵盐作相转移催化剂条件下的酰基化反应，反应速度快，效率高，产率高，产物选择性高，总成本比用乙酸低。 作为合成乙酸异丁酯的相转移催化剂，价格便宜，催化剂用量少，操作方便，反应时间短，条件温和，产品收率高，避免使用硫酸对环境的污染，是一种很有利用价值的合成方法。
目录：
摘要 1
ABSTRACT 2
第一章 绪论 4
1.1 概述 4
1.2 研究进展 4
第二章 实验部分 7
2.1 试剂与仪器 7
2.2 硅钨杂多酸催化剂的制备 7
2.3 乙酸异丁酯的合成 10
2.2.1 制取粗产品 10
2.2.2 蒸馏纯化粗产品 10
2.2.3 回收硅钨杂多酸催化剂 11
第三章 结果与讨论 12
3.1 不同催化剂对产率的影响 12
3.2 反应时间不同对产率的影响 12
3.3 醇酸摩尔比对产率的影响 13
3.4 回收催化剂对产率的影响 13
3.4 产物分析 14
第四章 结论 20
参考文献 21
致谢 22
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