[发明专利]一种三甘醇二异辛酸酯的合成方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种三甘醇辛酸酯的合成方法。

(二)背景技术

三甘醇二异辛酸酯为溶剂型耐寒增塑剂，具有优良的低温性、耐久性、耐油性、耐紫外线照射和抗静电性，且具有黏度低和一定的润滑性等特点。其分子结构能使塑料产品具有良好的色度和透明性。与树脂相近的极性使其与树脂相溶性良好，因而广泛应用于PVB安全膜、合成橡胶、乙烯基树脂、PVC、工业涂布涂层、密封材料等多个领域。

三甘醇二异辛酸酯的合成分两步进行。第一步是一分子三甘醇和一分子异辛酸在催化剂作用下生成三甘醇单异辛酸酯；第二步是一分子三甘醇单异辛酸酯和一分子异辛酸反应生成三甘醇二异辛酸酯。该反应为典型的酯化脱水反应，反应影响因素包括催化剂种类、酸醇物质的量比、反应温度、反应时间等，其中催化剂为反应关键，文献报道的催化剂很多，主要包括硫酸、磷酸等液体酸和SO₄^2-/TiO₂、SO₄^2-/ZrO₂、杂多酸等固体超强酸，工业上长期使用的催化剂为液体酸催化剂。液体酸催化剂存在诸多不利因素,如硫酸脱水/醚化等副反应；致使原材料消耗增加，产品质量不稳定，后处理需要用中和水洗等工艺，产生大量废液，造成环境污染，而且对设备腐蚀严重，存在安全隐患。

绿色化学是21世纪化学发展的重要方向之一。开发挥发性有机溶剂替代溶剂、无毒无害的高效催化剂，减少环境污染是绿色化学的重要内容；而离子液体作为一种新型溶剂，己越来越广泛地被认为是一种对环境友好的溶剂和催化剂。室温离子液体作为化学反应的媒介己有众多的报道。尽管由于其生物可降解性能及制备过程中产生废弃物的原因，人们对于大规模地使用离子液体作为溶剂的生态环境行为尚存疑虑，但离子液体低挥发、与众多无机和有机化合物良好的相溶性、良好的热稳定性，以及与有机溶剂间较独特的液-液相平衡行为，使得通过选择性地引入官能团，发掘其作为化学反应媒介之外新功能，即所谓的功能化离子液体如作为可回收套用的催化剂或催化剂配体，以及反应载体等是近年发展的新方向。

国内外均报道利用离子液体催化酯化的方法。但是目前合成酯的方法所使用的离子液体合成复杂，而且仍然需要大量的有机溶剂，且酯化反应的转化率不高，后处理较繁琐等。所以研究新型、高效、绿色的催化剂对加快国内酯工业发展有其重要的现实意义。

本发明人发现一类含1,3-丙烷磺酸内酯基团的酸性的离子液体，该离子液体对水和空气稳定，具有较强的酸性，可以取代无机酸反应用于传统的酸催化反应中，既可以作催化剂，又可以作为反应介质，同时还可以作为萃取介质，具有广阔的反应前景。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种在酸性功能化离子液体作用下合成三甘醇二异辛酸酯的方法，所述方法具有环境友好、转化率和选择性高、工艺简单的优点。

下面对本发明的技术方案做具体说明。

一种三甘醇二异辛酸酯的合成方法，所述合成方法为：将异辛酸、三甘醇、酸性功能化离子液体放入反应容器中，在氮气保护下进行酯化反应，得到三甘醇二异辛酸酯；所述的酸性功能化离子液体的结构式用(Ⅰ)所示：

X为三乙胺基，Y代表下列基团之一：HSO₄^-、H₂PO₄^-、CF₃SO₃^-。

本发明中，原料异辛酸和三甘醇的投料一般使异辛酸过量。酸性功能化离子液体的质量用量为原料(异辛酸和三甘醇)总质量的1～5％。

本发明中，酯化反应温度在100～140℃，酯化反应时间为8～12小时。

本发明酯化反应完成后，反应液经简单后处理即可分离得到产物和离子液体，后处理方法为：反应液静置，重力沉降，通过分液分出上层的有机层和下层的离子液体层，有机层为酯化产物和剩余异辛酸，在50～60℃进行活性炭脱色，并碱洗中和过量的酸，从而分离得到三甘醇二异辛酸酯；下层为离子液体，经过洗涤，真空干燥后即可重复利用。

本发明所述酸性功能化离子液体的制备方法为：在反应介质中或在没有反应介质的条件下，三乙胺与1,3-丙烷磺酸内酯反应制得中间产物，然后中间产物与浓硫酸、磷酸、或三氟甲磺酸反应制得式(Ⅰ)所示的酸性功能化离子液体。

进一步，反应介质选自苯、甲苯、乙醚、环己烷、1,2-二氯乙烷、或水。