[发明专利]一种草酸二丁酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种草酸二丁酯的制备方法，涉及有机合成技术领域。本发明包括在N,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，以氯代正丁烷、草酸盐为原料，在一定温度和反应时间下反应，制得草酸二丁酯粗品，通过水洗、减压蒸馏、干燥得到产品草酸二丁酯；选定N,N‑二甲基甲酰胺为溶剂，详细研究草酸盐和氯代正丁烷反应的各种影响因素；其中氯代正丁烷：草酸盐物质的量比＝2.0：1～2.2：1，反应时间2～4h，反应温度40～60℃，产品收率68.7～81.7％。本发明的制备方法加热温度低，即发生反应，可以降低草酸二丁酯生产能耗；该制备方法无需使用大量的酸或辅助试剂，可以降低生产成本，更加绿色环保。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，特别是涉及一种草酸二丁酯的制备方法。

背景技术

草酸二丁酯又名乙二酸二丁酯，通常用作溶剂、硝化纤维素的增塑剂及有机合成原料等。草酸二丁酯与柴油具有良好的互溶性，改善柴油的燃烧性能效果较好，添加量为体积百分数的1.0％时，十六烷值可提高四个单位，是柴油的良好十六烷值提高剂，燃烧时不产生氮氧化物，发展前景看好，对于节能环保具有重要意义。

草酸二丁酯的制备方法主要包括一氧化碳偶合法、亚硝酸酯法、气相合成法、催化酯化法等。一氧化碳偶合法以PdCl₂-CuCl₂等为催化剂，使丁醇、一氧化碳和氧反应得到草酸二丁酯。亚硝酸酯法以Pd-C为催化剂，在亚硝酸酯存在条件下，使一氧化碳偶合反应制得草酸二丁酯。CO的分压4.90～6.86MPa，O₂体积百分比浓度2％，催化剂浓度50～100ppm，反应温度80～100℃，并加入10％的C₄H₉ONO。采用共沸蒸馏法将反应生成的水分离。气相合成法采用Pd-C为催化剂，在130℃左右、常压下由CO与C₄H₉ONO反应制得草酸二丁酯，时空收率662g/L·h。反应生成的一氧化氮与草酸二丁酯凝缩分离后，与丁醇和氧接触，再生成亚硝酸酯用于反应。催化酯化法以草酸与丁醇进行催化酯化反应，再经减压蒸馏得到草酸二丁酯。催化酯化法可供选用的催化剂包括对甲苯磺酸、对甲苯磺酸铜、氨基磺酸、强酸性阳离子交换树脂、六水三氯化铁、固载三氯化铝、五水四氯化锡、硫酸铜、七水硫酸锌、一水硫酸氢钠、硫酸氢钾、固体超强酸、杂多酸和维生素C等。以上所述的草酸二丁酯的制备方法在制备方法上耗能较高，制备工艺过程繁杂，生产成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种草酸二丁酯的制备方法，可以降低草酸二丁酯生产能耗，无需使用大量的酸或辅助试剂，可以降低生产成本，更加绿色环保，解决了现有草酸二丁酯制备过程繁杂能耗高的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种草酸二丁酯的制备方法，在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，以氯代正丁烷、草酸盐为原料，在一定温度和反应时间下反应，制得草酸二丁酯粗品，然后通过水洗、减压蒸馏、干燥得到产品草酸二丁酯。

其中，反应过程中，温度控制在40～60℃，反应时间为2～4小时。

其中，反应原料草酸盐可以为草酸钠或草酸钾。

其中，反应原料草酸盐与氯代正丁烷的摩尔比为1:2.0～1:2.2。

其中，反应在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加热至40～60℃，待温度恒定以后反应2～4小时，反应结束后降至室温，加入常温蒸馏水或去离子水洗涤三次，收集有机相，使用分子筛或无水硫酸钠对其干燥，对干燥的有机相进行减压蒸馏除去多余的氯代正丁烷，得到草酸二丁酯。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明设计的制备方法相对于一氧化碳偶合法、亚硝酸酯法、气相合成法、催化酯化法等的较高反应温度来说，该法只需加热至40～60℃，即发生反应，可以降低草酸二丁酯生产能耗。