[发明专利]一种丙酸甲酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙酸甲酯的制备方法，具体而言，涉及一种由丙酸和甲醇通过酸性离子液体催化剂合成丙酸甲酯的方法。

背景技术

丙酸甲酯是一种重要的化工产品，可以广泛的用作溶剂、防腐剂、香料及有机合成中间体。首先，丙酸甲酯是一种优良的添加剂，现广泛应用于高等级的食品和化妆品的溶剂及防腐剂；并可通过皂化反应制备各种丙酸盐，如丙酸钙、丙酸钠等，广泛用作食品、饲料的防腐添加剂，以替代目前广泛应用的防腐剂。其次，丙酸甲酯也是一种重要的有机合成中间体，可通过酯交换反应合成丙酸乙酯、丙酸苄酯、丙酸异戊酯等高级无毒的人工香料，还可通过与甲醛的缩合反应合成甲基丙烯酸甲酯。

目前，丙酸甲酯的合成主要以浓硫酸作催化剂，由丙酸和甲醇反应制备。该合成方法的缺点在于，由于硫酸的脱水性和强氧化性，导致反应中副反应多，设备腐蚀严重，同时大量“三废”排放带来很大的环保压力。因此，人们一直致力于寻找能够替代浓硫酸的新型催化剂，如离子交换树脂、Lewis酸、超强酸和杂多酸等，但并没有取得理想的效果。因此，高选择性、低腐蚀性的催化体系是实现丙酸甲酯低成本大规模生产的关键技术问题。

发明内容

针对前述问题，本发明人进行了广泛深入的研究，找到了一种具有产物丙酸甲酯高选择性、低腐蚀性的催化体系，并最终完成了本发明。

因此，本发明的一个目的是提供一种丙酸甲酯的制备方法，其特征在于，在酸性离子液体催化剂的作用下使丙酸和甲醇合成丙酸甲酯，其中，所述酸性离子液体催化剂的阳离子部分选自咪唑类阳离子、吡啶类阳离子、季铵盐类阳离子和季膦盐类阳离子中，并且其中，所述酸性离子液体催化剂的阴离子部分选自对甲基苯磺酸根、三氟甲基磺酸根、甲基磺酸根、硫酸氢根、硫酸根、甲酸根、乙酸根、三氟乙酸根、磷酸根、磷酸一氢根、磷酸二氢根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、甲基磺酰亚胺、三氟甲基磺酰亚胺、三氟甲基亚胺、氯离子、溴离子、硫酸单甲酯阴离子和硫酸单乙酯阴离子中。

本发明的反应式为：

本发明的方法能够降低对设备的腐蚀性，并且实现了丙酸甲酯低成本大规模生产。

在本发明的方法中，优选地，所述咪唑类催化剂阳离子的结构式为：

其中，m为0～15的整数，n为1～10的整数，l为0～15的整数；并且R₁为C₁～C₁₀的烷基或者C₆～C₁₂的芳基，优选地，R₁为C₁～C₆的烷基或者苯基(Ph)。

本发明方法中，优选地，所述吡啶类催化剂阳离子的结构式为：

其中，m为0～15的整数，n为1～10的整数，l为0～15的整数；并且R₁为C₁～C₁₀的烷基或者C₆～C₁₂的芳基，优选地，R₁为C₁～C₆的烷基或者苯基(Ph)。

本发明方法中，优选地，所述季铵盐类催化剂阳离子的结构式为：

其中，n为0～15的整数；并且R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地为C₁～C₁₀的烷基或者C₆～C₁₂的芳基，优选地，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地为C₁～C₆的烷基或者苯基(Ph)。

本发明方法中，优选地，所述季膦盐类催化剂阳离子的结构式为：

其中，n为0～15的整数；并且R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地为C₁～C₁₀的烷基或者C₆～C₁₂的芳基，优选地，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地为C₁～C₆的烷基或者苯基(Ph)。