[发明专利]一种硼酸酯的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及硼酸酯的制备方法。具体为以对水稳定的、水溶性的酸性离子液体为反 应介质和催化剂，制备硼酸酯。

背景技术

硼酸酯是一种无机酸酯类化合物，其本身和衍生物可以应用在众多领域中。如可作 为高效环保型润滑剂，防锈剂，改性纳米材料橡胶填充剂，表面活性剂，固体推进剂中 的键合剂，复合石墨密封材料，环氧树脂固化促进剂，汽车制动液，金属-橡胶粘合促 进剂，抗静电剂，阻燃剂，乳化剂，光引发及热引发剂，防腐剂以及抗中子辐射材料等。

传统制备硼酸酯的方法主要有五种：(1)三氯化硼与醇或酚的反应，(2)硼酸与醇 或酚反应，(3)硼酐与醇或酚反应，(4)硼砂与醇或酚在酸催化下的反应，(5)酯交换 反应。第一种方法用到活泼、较贵的三氯化硼，不适用于大量生产。第二种方法，以大 量的芳烃类化合物作为溶剂和带水剂，因而会对环境有较大的危害。第三种方法会产生 较多的副产物，收率不高。第四种方法，用到腐蚀性硫酸等强酸，对设备的使用和维护 费用要求较高，且对环境造成污染。第五种方法，有两步反应，先制备一种简单易得的 硼酸酯，再与醇或酚发生交换反应得到相应的硼酸酯。所以该方法生产效率不高。

离子液体自被合成出来以后，人们一直在探索它在化学、化工中的应用，近年来离 子液体呈现出多功能化的发展趋势，合成出了各种功能化的离子，如手性离子液体，酸 性离子液体，碱性离子液体负载型离子液体催化剂和试剂以及目标分子载体的离子液体 等。离子液体在化学领域中的应用也日趋广泛，如在烯烃、醇的氧化，Baeyer-Villiger 反应，酯化反应，还原反催化加氢应(，Friedel-Crafts反应，Diels-Alder反应，碳-碳偶 联反应(Heck，Suzuki)，加成反应(Knovenagel，Michael)，氢甲酰化反应，取代反应等。 此外，离子液体研究的发展已不仅仅局限在合成化学和催化反应中的应用，已扩展到过 程工程，功能材料，环境工程以及生命科学等诸多领域。利用离子液体选择性溶解的特 性，BASF公司在2002年成功开发了制备烷基苯基瞵的工艺，该工艺被业界认为是离子 液体实现规模化应用最早的实例。

发明内容

本发明所有解决的技术问题是针对传统制备无机硼酸与醇的酯化方法中存在的问 题，以水溶性酸性离子液体为反应介质和催化剂，开发出一种新的硼酸酯的合成方法， 该方法与传统方法相比，具有操作简单、反应时间短、分离容易，避免使用芳烃作为溶 剂，对环境污染小，适用于规模化生产。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种硼酸酯的合成方法，其特征在 于在酸性离子液体中，催化硼酸与醇的酯化反应而获得硼酸酯；所用的酸性离子液体采 用咪唑类离子液体、吡啶类离子液体或季铵盐类离子液体，酸性离子液体为如下所示的 一种，可为咪唑类离子液体(I-1)，吡啶类离子液体(I-2)或季铵盐类离子液体(I-3)：

其中，R¹的含义为H，或磺酸丙基；R²的含义为H，或磺酸丙基；X的含义为HSO₄， BF₄，o-CH₃C₆H₅SO₃，或者CH₃COO。

制备所得的硼酸酯，为如下所示任意一种，均烷基硼酸酯(II-1)，均环烷基硼酸酯 (II-2)，混合环烷基-1，2-氧杂-烷基硼酸酯(II-3)：

其中R³为甲基，乙基，丙基，异丙基，正丁基，或者正辛基的一种。

本发明提供的技术方案是，一种酸性离子液体催化合成硼酸酯的方法，具体为：

将离子液体、硼酸、醇按一定摩尔比(离子液体：硼酸：一元醇＝0.5～10：1：3， 或离子液体：硼酸：一元醇：二元醇＝0.5～10：1：1：1)加入到反应瓶中，搅拌反应。 反应温度可为室温～90度，反应时间为2～15小时。反应完毕，静置分层。取出上层有 机层，分馏得到产品硼酸酯。对于不分层的体系，可以加入少量有机溶剂萃取硼酸酯， 再分馏得到产品。下层离子液体层，经少量有机溶剂洗涤2-5次、加热减压除水、除有 机物后，重复使用。

上述所用的有机溶剂可为乙醚，石油醚，苯，或甲苯等。