[发明专利]一种用于油酸和甲醇酯化反应的固体催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于有机合成领域，公开了一种固体催化剂，包含磷酸氢锆和磷钨酸根基团和咪唑基团，所述磷酸氢锆为载体，所述磷钨酸根基团和咪唑基团为活性组分；按摩尔比计，磷酸氢锆、磷钨酸根基团和咪唑基团三者的摩尔比为85‑95:3‑7:2‑4。本发明所述固体催化剂采用硅烷基将活性组分接枝到磷酸氢锆上，接枝方式十分牢固；所述固体催化剂为固体，油酸和甲醇反应后，利于油酸甲酯的分离提纯；另外，所述固体催化剂催化油酸和甲醇的反应中，油酸的转化率和油酸甲酯的产率达到100％。

技术领域

本发明属于有机合成领域，特别涉及一种用于油酸和甲醇酯化反应的固体催化剂及其制备方法。

背景技术

油酸甲酯是一种不饱和高级脂肪酸酯，其用途非常广泛。可以用来制备表面活性剂、皮革添加剂、纺织助剂、乳化剂，还用作杀虫剂助剂等。目前合成油酸甲酯的原料主要是油酸和甲醇，反应过程中需要添加催化剂你，而现有技术中主要的催化剂为液体催化剂，例如硫酸。使用液体催化剂不利于产物的分离提纯，也有使用固体催化剂，但反应过程中油酸的转化率和油酸甲酯的产率相对低，例如专利CN103319341A在H₂SO₄/SiO₂固体催化剂的催化作用下，油酸与甲醇酯化反应合成油酸甲酯的产率最高只有91.8％。

因此，提供一种用于油酸和甲醇酯化反应的固体催化剂，不仅有利于产物的分离，又可显著提高油酸转化率和油酸甲酯产率是十分必要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于油酸和甲醇酯化反应的固体催化剂及其制备方法。所述固体催化剂在最优的反应温度和条件下，可使得油酸的转化率和油酸甲酯的产率达到100％。

本发明还提供所述固体催化剂的制备方法。

一种固体催化剂，包含载体和活性组分，所述载体为磷酸氢锆，所述活性组分为磷钨酸根基团和咪唑基团。

优选的，一种固体催化剂，按摩尔比计，磷酸氢锆、磷钨酸根基团和咪唑基团三者的摩尔比为85-95:3-7:2-4。

进一步优选的，一种固体催化剂，按摩尔比计，磷酸氢锆、磷钨酸根基团和咪唑基团三者的摩尔比为92:5:3。

优选的，所述磷酸氢锆和磷钨酸根基团、咪唑基团之间通过硅烷基连接。

进一步优选的，所述磷酸氢锆和磷钨酸根基团、咪唑基团之间通过3-氨丙基三乙氧基硅烷连接。

一种固体催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)在惰性气体保护下，1-甲基咪唑和溴醋酸加热反应，制得产物A，备用；

(2)将3-氨丙基三乙氧基硅烷、步骤(1)制备的产物A、DMSO和DCC混合，加热反应，制得产物B，备用；

(3)磷酸氢锆在醇溶液中超声分散，然后加入步骤(2)制备的产物B，搅拌，再加入磷酸调节pH，然后加热反应，除去醇溶液，干燥，制得产物C，备用；

(4)将步骤(3)制得的产物C溶于醇溶液中，然后加入磷钨酸，加热反应，除去醇溶液，干燥，制得所述固体催化剂。

具体的，一种固体催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)在惰性气体保护下，1-甲基咪唑和溴醋酸加热至70-80℃，反应5-6小时，反应过程中不断搅拌，制得产物A，备用，反应的方程式如下：

(2)以DMSO(二甲基亚砜)为溶剂，以DCC(二环己基碳二亚胺)为缩合剂，3-氨丙基三乙氧基硅烷与步骤(1)制备的产物A反应，反应的温度为140-150℃，反应的时间为6-8小时，制得产物B，备用，反应的方程式如下：