[发明专利]一种合成柠檬酸三辛酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机化学合成技术领域，具体地说是一种合成柠檬酸三辛酯的方法。

背景技术

柠檬酸三辛酯为无毒无味的“绿色”环保塑料增塑剂，广泛用于食品及医药仪器包装、化妆品、日用品、玩具、军用品等，具有相容性好、增塑效率高、无毒、易被生物降解和挥发性小等优点，耐寒性、耐光性和耐水性优良，并且在树脂中有抗霉性，不滋长霉菌。柠檬酸三辛酯与其他无毒增塑剂共用可提高制品硬度，尤其对软的纤维醚更为适用。同时，具改善硝化纤维抗紫外线能力，并是多种香料的溶剂，还可用于蛋白质类溶液的消泡剂。因此，柠檬酸三辛酯成为目前传统增塑剂邻苯二甲酸酯类的“绿色”替代品。合成柠檬酸三辛酯的传统方法是以浓硫酸作催化剂[宋启煌主编，精细化工工艺学，北京：化学工业出版社，1995：95]，这种催化剂存在副反应多，精制困难，设备腐蚀严重，后处理复杂，产生工业“三废”，污染环境等缺点，其应用受到了很大的限制。后来发展起来的一些催化剂如以对甲苯磺酸为催化剂[谢文磊等，精细石油化工，1998，(4)：7-9]，对该反应均具有较好的催化活性，但催化剂价格昂贵，而且不能重复循环使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种环境友好且经济的柠檬酸三辛酯的合成方法，该方法反应条件温和，反应时间短；催化剂可重复使用；没有环境污染。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种合成柠檬酸三辛酯的方法，它以柠檬酸、正辛醇为反应物，在酯合成过程中用萘磺酸甲缩醛作催化剂，反应结束后，将催化剂从反应后的物料中过滤出来，滤液经水洗、碱洗、蒸馏获得目标产物；其具体步骤如下：第1步萘磺酸甲缩醛的制备

将萘加热至160℃，然后缓慢滴加浓硫酸，再在120～160℃下加热搅拌1～6h后，冷却至90～120℃，加入水后，滴加甲醛溶液，保持100℃加热4～8h，得黑色固体，然后加入沸水进行洗涤，抽滤，100～140℃烘干，得萘磺酸甲缩醛；其中：各物料用量：萘与浓硫酸与水与甲醛溶液的重量比为5∶9∶1∶6；

第2步酯化反应

在备有电磁搅拌，温度计，回流冷凝管，分水器的反应器中加入柠檬酸、正辛醇、带水剂甲苯进行加热搅拌，待柠檬酸全溶后，加入催化剂，进行加热回流搅拌，使反应产生的水从分水器分出，反应至无水再进入分水器停止；其中：正辛醇的用量为柠檬酸的3～5倍；催化剂用量为反应物总质量的0.1～2.0％；带水剂甲苯的用量占反应物总重量的20～40％；

第3步催化剂的分离及产物的纯化

将上述反应后的物料进行过滤，滤出催化剂及滤液，滤液减压蒸馏，然后冷却至室温，加入质量分数为5～10％的NaHCO₃溶液洗涤至中性，再用分液漏斗分出上层有机相，将有机相以无水MgSO₄干燥，过滤除去干燥剂，活性炭脱色，得到近无色透明产物即为柠檬酸三辛酯；催化剂再次使用。

与现有技术相比，本发明的优点是：(1)产率高，为97.5～99.6％左右；(2)催化剂便宜，催化剂用量小，约占反应原料总重的0.1～2.0％；(3)反应条件温和，反应时间短；(4)催化剂重复使用；(5)没有环境污染等。

具体实施方式

以下将通过具体的实施例对本发明做进一步的阐述：

实施例1

第1步萘磺酸甲缩醛的制备

将10g萘加热至160℃，然后缓慢滴加10ml的浓硫酸，再在140℃下加热搅拌5h后，冷却至100℃，加入2ml水，滴加甲醛溶液10ml，保持100℃加热4h，得黑色固体，然后加入沸水进行洗涤，抽滤，120℃烘干，得萘磺酸甲缩醛。

第2步酯化合反应

在备有电磁搅拌，温度计，回流冷凝管，分水器的100mL三颈瓶中加入0.1mol柠檬酸、0.45mol正辛醇、10ml带水剂甲苯进行加热搅拌，待柠檬酸全溶后，加入0.3g的萘磺酸甲缩醛，进行加热回流搅拌，使反应产生的水从分水器分出，反应至无水再进入分水器停止(4h左右)。

第3步催化剂的分离及产物的纯化

将上述反应后的物料进行过滤，滤出的催化剂可直接用于下次反应，滤液用减压蒸馏，以回收过量的正辛醇，然后冷却至室温，加入5％的NaHCO₃溶液30ml洗涤至中性，用分液漏斗分出上层有机相，将有机相以无水MgSO₄干燥，过滤除去干燥剂，活性炭脱色，得到近无色透明的产品即为柠檬酸三辛酯。