[发明专利]一种基于碳酸体系作为无痕催化剂水解乙醇酸酯的方法

说明书

本发明公开了一种基于碳酸体系作为无痕催化剂水解乙醇酸酯的方法，具体制备步骤如下：S1：向反应釜中加入乙醇酸酯和水；S2：向反应釜中通入二氧化碳置换釜内空气三次；S3：升温，再向釜内通入二氧化碳，继续搅拌反应，反应结束时停止搅拌；S4：将反应混合物冷却；S5：用气相色谱‑质谱联用仪进行定性分析，用气相色谱进行定量分析；本发明在无其它外源酸催化剂的情况下，采用加压的CO2催化乙醇酸酯水溶液制备乙醇酸，通过使用反应条件下原位形成的弱酸性碳酸体系作为催化剂，在反应完毕后，可利用碳酸体系在减压时自发分解为水和CO2的特性可直接得到所需产品，省去了产品与均/多相催化剂分离的步骤与过程，操作简单，过程高效安全。

技术领域

本发明涉及乙醇酸的合成方法领域，特别是涉及一种基于碳酸体系作为无痕催化剂水解乙醇酸酯的方法。

背景技术

乙醇酸，又名羟基乙酸，是一种重要的精细化工中间体，日益广泛地应用于化工、医药、纺织和冶金等领域。目前工业上普遍采用氯乙酸法、氰化法和甲醛羰基化等化学法获得乙醇酸，虽然技术逐渐成熟，但是存在原料毒性大(甲醛、一氧化碳、氰化物等)、生产条件苛刻(强酸或强碱、高温高压)、反应设备要求高、分离纯化复杂和环境污染严重等问题，不符合当前低碳、环保的可持续发展理念。

用于将乙醇酸酯转化为乙醇酸的目前的常规方法涉及使用强酸催化剂诸如磺酸树脂类固体酸与乙醇酸酯的反应。该反应常伴随着诸如二甲醚等易燃易爆的副产物的生成。工业上通常烧掉这种副产物，但会导致额外的CO2排放。鉴于过度碳排不仅对环境造成危害，导致产生温室效应，如何将丰富且廉价的CO2转化为可利用的资源或者利用其作为可再生试剂驱动化学转化成为备受关注的热点问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于碳酸体系作为无痕催化剂水解乙醇酸酯的方法，在无其它外源酸催化剂的情况下，采用加压的CO2催化乙醇酸酯水溶液制备乙醇酸，通过使用反应条件下原位形成的弱酸性碳酸体系作为催化剂，在反应完毕后，可利用碳酸体系在减压时自发分解为水和CO2的特性可直接得到所需产品，省去了产品与均/多相催化剂分离的步骤与过程，不但操作简单，过程高效安全，且符合循环经济的发展理念。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于碳酸体系作为无痕催化剂水解乙醇酸酯的方法，具体制备步骤如下：

S1：向反应釜中加入乙醇酸酯和水；

S2：向反应釜中通入二氧化碳置换釜内空气三次；

S3：升温，再向釜内通入二氧化碳，继续搅拌反应，反应结束时停止搅拌；

S4：将反应混合物冷却；

S5：用气相色谱-质谱联用仪进行定性分析，用气相色谱进行定量分析。

作为本发明的一种优选技术方案，所述乙醇酸酯是乙醇酸甲酯、乙醇酸乙酯以及乙醇酸丙酯中的至少一种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S2中形成弱酸的水合的二氧化碳(CO₂)。

作为本发明的一种优选技术方案，所述弱酸是碳酸。

作为本发明的一种优选技术方案，所述乙醇酸酯和CO₂/H₂O反应介质接触是在CO₂占至少5％的气氛中。

作为本发明的一种优选技术方案，所述CO₂是在至少0.5MPa至约5.0MPa的初始压力下。

作为本发明的一种优选技术方案，所述反应釜中的反应温度是约50℃至约150℃。

作为本发明的一种优选技术方案，所述反应釜中的反应持续约1小时至约10小时的持续时间。