[发明专利]一种通过酯醇交换制备丙酸酯的方法

说明书

一种通过酯醇交换制备丙酸酯的方法，涉及一种制备丙酸酯的方法，本发明以丙酸甲酯和各种醇（包括乙醇、丙醇、丁醇、叔丁醇、异丙醇、环己醇、丙烯醇等一元醇或者乙二醇、1，3‑丙二醇等二元醇和丙三醇等）通过酯醇交换合成丙酸酯的方法：以丙酸甲酯和醇为原料，在碱性离子液体、可溶强碱或固体碱催化下发生反应，制备丙酸高级酯和甲醇。此方法合成路线短，通过丙酸甲酯和甲醇共沸取出反应产物，使反应更彻底，一步直接得到目标产物。反应得到的产物中仅含有丙酸酯和甲醇，整个反应过程简洁、高效、无污染，无副产物产生，对大规模、低成本生产丙酸酯具有重大意义。

技术领域

本发明涉及一种制备丙酸酯的方法，特别是涉及一种通过酯醇交换制备丙酸酯的方法。

背景技术

目前丙酸酯被用于优化锂电池低温性能研究中，其中丙酸乙酯和丙酸丙酯效果突出，添加一定量的丙酸乙酯和丙酸丙酯可降低电解液体系的粘度和共熔点，有利于锂离子的迁移，减缓低温极化。

丙酸乙酯（EP）又名初油酸乙酯、丁基酞酰甘醇酸丁酯、正丙酸乙酯，分子量102.13，纯品为无色透明油状液体，有菠萝香味，混溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂，微溶于水。作为重要的有机化工原料，广泛应用于精细化工领域如：它主要用于食用香精、烟用香精、酒用香精配方中；用作有机中间合成体，用于生产抗疟药乙胺咪啶等；也可用作天然和合成树脂的溶剂。

丙酸丙酯和丙酸乙酯类似，合成方法主要有三种：酯化法、酯交换法和羰化法，三种方法的具体过程如下（以丙酸乙酯为例）。

（一）酯化法

此方法是以丙酸和乙醇为原料，在浓硫酸或其他催化剂下，反应生成的丙酸乙酯和甲醇。该方法的反应方程式如下：

C₂H₅COOH + C₂H₅OH → C₂H₅COOC₂H₅ + H₂O …………………………...(1)

由于反应过程中产生大量水，且产生的水不利于酯化反应的正向进行，故需

及时将反应产生的水移出体系。工业生产时通常在反应体系中加入一定量的带水剂，用以除去反应过程中生产的大量水。

传统的丙酸乙酯合成方法是以丙酸和乙醇为原料，在浓硫酸为催化剂下，反应生成的丙酸乙酯和甲醇。使用浓硫酸作为催化剂会造成设备严重腐蚀，且此法副产物多，产品色泽差，后处理麻烦，污染环境。

湖北师范大学的董镜华研究了固载杂多酸盐催化丙酸和乙醇酯化合成丙酸乙酯，以TiSiW₁₂O_40/TiO₂为催化剂，环己烷为带水剂，反应温度78 ℃～85 ℃。对比不同的催化剂用量、反应时间及醇酸摩尔比对丙酸乙酯产率的影响，结果表明最佳的反应条件为：催化剂用量为反应物总量的2.0 %，醇酸比为1.4：1，反应时间为1 h条件下产率50.3 %。此法简单，反应条件温和，但收率较低。

湖北师范大学的林深用钨杂多酸/膨润土催化剂合成丙酸乙酯，采用连续流动法，气-固相反应催化合成丙酸乙酯，反应温度170 ℃，流速6 mL/h，磷钨酸负载浓度3 %，催化效果良好，但是反应温度高，催化剂成本较高不合适工业化。

北京石油化工学院的林世静用对甲苯磺酸催化合成丙酸乙酯，对甲苯磺酸作为催化剂，反应温度85 ℃～92 ℃，对比了不同的催化剂用量、反应时间、物料配比及带水剂的影响，结果表明最佳反应条件：物料配比1：1.5，反应时间2.0 h，催化剂用量1.0 g，不使用带水剂条件下酯化率91.3 %。此法酯化率高但达到平衡时间长。

（二）羰基化法

此方法主要由乙醇和一氧化碳反应合成，该反应方式如下：