[發明專利]一種酯化反應的離子液體催化劑及其制備方法和用途

無效

• 申請號: 200710052175.7
• 申請日: 2007-05-15
• 公開（公告）號: CN101049573A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 周曉海;張海波
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;C07C67/08
• 代理公司: 武漢天力專利事務所
• 代理人: 程祥;馮衛平

技術領域

本發明涉及一種酯化反應催化劑及其合成方法，以及其在合成酯中的應用，屬于有機化學反應方法的技術領域。

背景技術

有機羧酸酯在化工和醫藥方面是一種重要的產品和中間媒介，市場分析家指出，全球乙酸乙酯和乙酸丁酯市場在未來將保持良好的增長勢頭，特別是在美國，由于配制了不含大氣污染物的涂料，大大促進了酯工業的蓬勃發展。在涂料工業中，乙酸乙酯通常用來取代甲乙酮，而乙酸丁酯不僅可以用來取代甲乙酮，除此之外它還可以代替異丁酮、二甲苯或甲苯。背景技術的酯化方法大多采用無機酸作為催化劑來實現。但需要使用大量的有機溶劑，并且反應后殘余的廢酸都會造成環境污染。離子液體(ionic?liquids)又稱為室溫離子液體(room?temperature?ionic?liquid)、室溫熔融鹽(room?temperature?molten?salts)、有機離子液體等，簡稱RTILs，是指僅由離子組成在室溫或或接近室溫下為液體的鹽。離子液體中只存在陰陽離子，沒有中性分子，其主要特點是陽離子較大且不對稱，陰離子較小。離子液體是近幾年得到極大關注的一類環境友好的新材料，具有穩定性好，不揮發，與有機物的相容性可調等優點。國內外均報道利用離子液體催化酯化的方法(Y.Deng，F.Shi，J.Peng，K.Qiao，J.Mol.Catal.A?Chem.165(2001)33；A.C.Cole，J.L.Jensen，I.Ntai，K.L.T.Tran，K.J.Weave，D.C.Forbes，J.H.Davis，J.Am.Chem.Soc.124(2002)5962；D.C.Forbes，K.J.Weaver，J.Mol.Catal.A?Chem.214(2004)12；J.H.Davis?Jr.，Chem.Lett.33(2004)1072.10；K.Qiao，C.Yokoyama，Chem.Lett.33(2004)472.；J.Fraga-Dubreuil，K.Bourahla，M.Rahmouni，J.P.Bazureau，J.Hamelin，Catal.Commun.3(2002)185；H.P.Zhu，F.Yang，J.Tang，M.Y.He，Green?Chem.5(2003)38)。但是上述合成酯的方法所使用的離子液體合成復雜，而且仍然需要大量的有機溶劑，且酯化反應的轉化率不高，后處理較繁鎖等。所以研究新型、高效、綠色的催化劑對加快國內酯工業發展有極其重要的現實意義。

本發明人發現一類含N-烷基吡咯烷酮基團的酸性離子液體。該離子液體對水和空氣穩定，具有較強的酸性，可以取代無機酸應用于傳統的酸催化反應中，既可以作為催化劑，又可以作為反應介質，同時還可以作為萃取介質，具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于一類酯化反應催化劑及其合成方法。

本發明的目的還在于該類催化劑在合成酯中的應用。

本發明要解決的技術問題是提供一種環境友好，轉化率和選擇性高，工藝簡單的酯化反應催化劑和酯化方法。

本發明通過以下方案解決這一技術問題：一種酯化反應的離子液體催化劑，采用含N-烷基吡咯烷酮基團酸離子液體，它的化學結構式用(I)表示：

其中R代表含有1-4個碳原子的烷基；選自甲基，乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基中的一種，X^-為CH₃SO₃^-。

N-烷基吡咯烷酮基團酸離子液體的制備方法是：在反應介質或沒有反應介質的存在下，式(II)化合物N-烷基吡咯烷酮與甲烷磺酸在0～100℃下經過中和反應制得，

式(II)化合物中R代表含有1-8個碳原子的烷基，反應介質選自苯、甲苯、乙醚、環己烷、水或不用反應介質。

制備式(I)化合物酸離子液體，N-烷基吡咯烷酮與甲烷磺酸的摩爾比為1：1。

一種酯化的方法，其特征在于，采用含N-烷基吡咯烷酮基團酸離子液體做為酯化反應的催化劑和反應介質，與脂肪酸或芳香酸和直鏈醇或支鏈醇放入反應瓶中，攪拌，加熱，靜置，重力沉降，分液，高轉化率和高選擇性得到酯化產物，酯化反應簡式為：反應式中的Cat.為N-烷基吡咯烷酮基團酸離子液體