[發明專利]一種一步嵌入合成丙二醇乙醚乙酸酯的方法

在審

• 申請號: 201910291556.3
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110003004A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 郭登峰;章澤洲;劉準;張皓文;邸銀;張虎
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C07C67/31
• 分類號: C07C67/31;C07C69/708;B01J21/10
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本發明涉及一種一步嵌入合成丙二醇乙醚乙酸酯的方法，是以乙酸乙酯與環氧丙烷為原料，鎂鋁鋯復合固體堿為催化劑，在反應釜中密閉攪拌，用N₂置換出釜內空氣，加熱升溫至設定溫度，反應合成丙二醇乙醚乙酸酯；所述的反應工藝條件為原料摩爾比為乙酸乙酯：環氧丙烷＝3～7:1，反應溫度為110～150℃，催化劑質量百分比為總質量的1～3％；所述鎂鋁鋯復合固體堿催化劑采用共沉淀法制備，并經過高溫焙燒制得。本發明的優點是：采用鎂鋁鋯復合固體堿催化劑催化的一步嵌入法合成丙二醇乙醚乙酸酯，相比于傳統的酯化反應方法不產生廢水，對環境污染小，反應條件溫和，對設備腐蝕小，能耗低，后處理簡單，充分體現環保與發展和諧共存的綠色化工理念。

技術領域

本發明屬于精細化學品技術領域，具體涉及丙二醇乙醚乙酸酯的合成，具體是乙酸乙酯和環氧丙烷為原料，在鎂鋁鋯復合固體堿催化劑的催化下，環氧丙烷開環嵌入乙酸乙酯合成丙二醇乙醚乙酸酯。

背景技術

丙二醇醚酯是乙二醇醚酯的良好替代品，作為新一代“萬能溶劑”，其毒性較小，同時具有與乙二醇醚酯相似的溶解性能。丙二醇乙醚乙酸酯是丙二醇醚酯系列的重要產品之一，廣泛用于涂料、顏料、油墨、高效清洗劑、印刷、皮革以及電子化學品等行業。

直接酯化法是目前工業上普遍采用的合成丙二醇乙醚乙酸酯的方法，會產生大量廢水，且存在對設備易腐蝕，后處理復雜、污染環境等問題。亟需我們開發出一種高效、環境友好的工藝，為產業化創造條件。而一步嵌入法合成丙二醇乙醚乙酸酯不產生工業廢水，原料易得，工藝簡單，反應溫和，對設備腐蝕小，能耗低，后處理簡單，對環境污染小。引起化學工作者的興趣和極大的關注。

發明內容

本發明的目的在于提供一種一步嵌入合成丙二醇乙醚乙酸酯的方法，該方法避免了傳統均相酸性催化劑導致的設備腐蝕，催化劑很難與產物分離等問題，工藝簡單、能耗低，且催化劑易分離、可重復使用，節能環保。

本發明的目的是這樣實現的：將乙酸乙酯、催化劑加入到反應釜中，密封攪拌，用N₂置換出釜內空氣，加熱升溫至設定溫度，緩慢通入環氧丙烷并控制反應釜內溫度基本恒定，控制反應釜內壓力在0.20～0.50MPa，環氧丙烷通入設定質量后，繼續在所設溫度下進行反應，直至釜內壓力恒定，且30min內保持不變，反應結束后降溫并出料，得到丙二醇乙醚乙酸酯產品。

所述的催化劑是鎂鋁鋯復合固體堿催化劑。

本發明提供的鎂鋁鋯復合固體堿催化劑是按照以下方法制備的：將MgCl₂·6H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、ZrOCl₂·8H₂O用去離子水配制成濃度為20％的鹽溶液，將氫氧化鈉和碳酸鈉用去離子水配置成濃度為15％的沉淀劑，先向燒瓶中加入沉淀劑，再加入鹽溶液，劇烈攪拌下升溫至設定溫度，反應晶化一定時間后過濾出沉淀物，用去離子水將沉淀物上附著的可溶性鹽洗滌除去，干燥至恒重、研磨，置于馬弗爐中在一定溫度下焙燒得到鎂鋁鋯復合固體堿催化劑。

作為對本發明的再一步限定，本發明所述方法中原料投料摩爾比為乙酸乙酯：環氧丙烷＝3～7:1，反應溫度為110～150℃，反應壓力為0.20～0.50MPa，催化劑用量為原料總質量的1～3％。

作為對本發明的再一步限定，本發明所述方法中較為適宜的原料摩爾配比為乙酸乙酯：環氧丙烷＝6:1，反應溫度為130℃，催化劑用量為原料總質量的2％，催化劑制備所用鹽溶液中鎂鋁鋯陽離子摩爾比為n(Mg²⁺)：n(Al³⁺)：n(Zr⁴⁺)＝1：0.65：0.04，沉淀劑中n(NaOH)：n(Na₂CO₃)＝1:1，晶化溫度為70℃，晶化時間為7h，催化劑焙燒溫度為400℃，焙燒時間為5h。