[发明专利]乙酰柠檬酸三正丁酯的制备方法及所用的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机化合物---乙酰柠檬酸三正丁酯的制备方法及所用的催化剂。

背景技术

乙酰柠檬酸三正丁酯，简称ATBC，其分子式为C₂₀H₃₄O₈，其结构式如S-1所示，其纯品为无色、无味的油状液体，沸点343℃；为一种新型的无毒环保增塑剂，具有无毒无味、相容性好、增塑效率高、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，可替代邻苯二甲酸酯类传统增塑剂。可用作聚氯乙烯、纤维素树脂和合成橡胶的增塑剂，用于无毒PVC造粒，食品包装容器，儿童玩具制品，医用制品，薄膜、板材、纤维素涂料等制品，也可作为聚偏二氯乙烯的稳定剂等，是一种重要的化工产品。

S-1

ATBC的制备主要是通过柠檬酸三正丁酯（简称TBC）的酯化来制备的。我国柠檬酸产量较大，供大于求，但传统合成TBC方法采用的催化剂多为浓硫酸，该方法虽产率高，硫酸价格便宜，但存在副反应多，产品颜色深、质量低，废酸污染环境，严重腐蚀设备，后处理复杂，劳动强度大，生成效率低，成本高等缺点，TBC的合成主要以柠檬酸和丁醇为原料酯化制得。其反应原理主要如S-2所示。

S-2

目前所用的催化剂大致有：（1）对甲基苯磺酸，苯磺酸，甲基磺酸，（2）氨基磺酸及取代的氨基磺酸，取代叔氨磺酸硫酸盐，（3）硫酸氢钾，硫酸氢钠，（4）强酸型离子交换树脂，（5）固体超强酸。用于催化生成TBC的固体超强酸的研究主要为TiO₂和SiO₂固体超强酸及其改性的研究，而对ZrO₂类型的固体超强酸研究较少，目前所见用于柠檬酸三丁酯的ZrO₂类型的固体超强酸只见有S₂O₈^2-/ZrO₂, S₂O₈^2-/TiO₂-ZrO₂, SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃-Fe₃O_4, Zr(SO₄)₂·4H₂O/SBA-15介孔分子筛催化剂, SO₄^2-/ZrO₂-MCM-41等。而本发明所用的固体超强酸SO₄^2-/ZrO₂-WO₃(SZW)未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种乙酰柠檬酸三正丁酯的制备方法及所用的固体超强酸SO₄^2-/ZrO₂-WO₃(SZW)；本发明具有生产效率高、操作简便、环保生产等特点。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种固体超强酸SO₄^2-/ZrO₂-WO₃（SZW），其制备方法为依次进行以下步骤：

①、称取5g的ZrOCl₂·8H₂O溶于去离子水中，配成质量比M(ZrOCl₂)：M(H₂O)= 1：7.8~8.2（较佳为1：8）的ZrOCl₂水溶液；利用氨水（缓慢加入氨水）调节ZrOCl₂水溶液的pH至8.9~9.1（较佳为9）；

②、将步骤①所得的混合液于室温下搅拌20~30 min后，于75~85℃陈化34~38h（较佳为80℃陈化36 h）；过滤，所得的滤饼用清水洗涤至无Cl^-后于500~600℃焙烧10~14 h（较佳为550℃下焙烧12 h）；