补朝阳

（新乡学院 化学化工学院，河南 新乡 453000）

乙酸异丙酯［1］广泛用作溶剂、脱水剂及药物提取剂，具有水果香味，是一种重要的化工原料，可作塑料、纤维衍生物、油类用脂肪等的溶剂，是合成树脂、表面涂料的重要原料.目前工业上普遍采用以乙酸和异丙醇为原料，浓硫酸［2］为催化剂直接催化合成乙酸异丙酯，该方法存在副反应多、设备腐蚀严重、环境污染严重以及产物分离复杂等问题.近年来已有采用其他催化剂来催化合成乙酸异丙酯的报道，例如使用磷铝硅固体酸［3-4］、酸性离子交换树脂［5］、相转移催化剂［6］、硫酸氢钠［7］等，与硫酸相比固体酸具有高催化活性、产品易分离、可再生重复使用等优点，但它的催化活性与载体有密切关系，因此催化剂的制作工序繁重.酸性离子交换树脂催化剂虽然具有催化活性高、产品纯度高等优点，但离子交换树脂内含有一定量的水份，不便于运输及贮存.相转移催化剂是高效，低成本和实用的催化剂，但该类催化剂与酯类分离困难，甚至会导致产物被催化剂污染，影响产物纯度.本文作者以硫酸氢钠［8］作为催化剂催化合成乙酸异丙酯.硫酸氢钠是高效、经济、环保的酯化反应催化剂，来源广泛，性质稳定，价格低廉，难溶于反应体系，易于分离，操作方便，反应时间短，对设备无腐蚀，对环境污染小.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

酚酞、氢氧化钠、硫酸氢钠、环己烷、异丙醇、冰乙酸等均为市售分析纯试剂，阿贝折射仪（上海明兹精密仪器厂）.

1.2 实验方法

1.2.1 酯化反应

常压下，在100mL的单口烧瓶中加入5.7mL（0.1mol）乙酸和实验量的异丙醇，一定量的硫酸氢钠为催化剂，环己烷为带水剂，并加入几粒沸石，装上分水器和冷凝回流管，加热回流.反应结束后，冷却，将冷却后的反应液转入分液漏斗中，滴加饱和Na2CO3溶液至无气泡产生为止，再用少量饱和NaCl水溶液洗涤一次.分离酯层，无水MgSO4干燥，蒸馏，收集85～91℃的馏分，得纯产品，测其折光率为1.377 3，与文献数据一致.

1.2.2 酯化率的计算

反应前取混合反应液0.5mL稀释至10mL，加入酚酞试剂，用自制的0.5mol/L NaOH溶液滴定至溶液刚好出现粉红色，记录NaOH体积用量为V1；反应结束冷却后，取混合反应液0.5mL稀释至10mL，加入酚酞试剂，用自制的0.5mol/L NaOH溶液滴定至溶液刚好出现粉红色，记录NaOH体积用量为V2.

2 结果与讨论

2.1 反应时间对酯化率的影响

以0.1mol乙酸为基准，酸醇的物质的量之比为1∶0.6，催化剂硫酸氢钠用量为1.2g，10mL环己烷作为带水剂进行合成反应，改变反应时间，实验结果见表1.由表1可知，当反应时间为60min时酯化率达到最高值，之后没有明显增加，其原因是酯化反应是一可逆反应，部分酯可能发生了水解，故最佳反应时间应控制在60min.

2.2 酸醇比对酯化率的影响

以0.1mol乙酸为基准，反应时间为60min，催化剂硫酸氢钠用量为1.2g，10mL环己烷作为带水剂，改变酸醇的物质的量之比进行合成反应，实验结果见表2.由表2可知，随着醇用量的增加酯化率有所提高，在酸醇比为1∶0.8时酯化率达到最高值，之后有所下降.原因可能是副反应的发生，酸的相对浓度下降，酯化率降低.故酸醇比为1∶0.8时为最佳.

表1 反应时间对酯化率的影响Table 1 Influence of reaction time on conversion

表2 酸醇比对酯化率的影响Table 2 Influence of CH3COOH/C3H7OH mole ratio on conversion

2.3 催化剂用量对酯化率的影响

以0.1mol乙酸为基准，反应时间为60min，酸醇比1∶0.6，10mL环己烷作为带水剂，改变催化剂硫酸氢钠的用量进行合成反应，实验结果见表3.由表3可知，随着催化剂用量的增加，酯化率逐步提高，当催化剂用量为0.8g时酯化率达到最高.随着催化剂用量的继续增大，酯化率有所下降，主要原因是过量的催化剂导致副反应发生，造成酯化率下降.因此，催化剂用量选择0.8g为宜.

2.4 带水剂用量对酯化率的影响

以0.1mol乙酸为基准，反应时间为60min，酸醇比为1∶0.8，催化剂硫酸氢钠用量为0.8g，改变带水剂用量进行合成反应，实验结果见表4.

表3 催化剂用量对酯化率的影响Table 3 Influence of catalyst amount on conversion

表4 带水剂用量对酯化率的影响Table 4 Influence of amount of carrying water agent on conversion

由表4可知，随着带水剂用量的增加，酯化率有所提高，在带水剂用量为8mL时酯化率达到最高值84.3%，之后有所降低.主要原因是随着带水剂用量的增加，反应液乙酸和异丙醇的相对浓度下降，酯化反应速率降低，酯化率减小.故带水剂用量以8mL为宜.

3 结论

以冰乙酸和异丙醇为原料，硫酸氢钠为催化剂，合成乙酸异丙酯的最佳反应条件为（以0.1mol乙酸为基准）：反应时间60min，酸醇比1∶0.8，催化剂用量0.8g，带水剂用量8mL.在此条件下，酯化率最高可达84.3%.

［1］李有林，崔咪芬，乔 旭，等.丙烯和乙酸一步加成酯化生成乙酸异丙酯反应动力学研究［J］.高校化学工程学报，2011，25（3）：430-431.

［2］许前会，张秋荣.连续反应精馏合成乙酸异丙酯［J］.辽宁化工，2003，32（12）：510-512.

［3］连丕勇，高文艺，纵瑞东.用磷铝硅固体酸催化剂合成乙酸异丙酯［J］.石油化工高等学校学报，1999，12（4）：65-68.

［4］吴良彪.固体超强酸催化合成乙酸正丁酯的研究［J］.广东化工，2010，37（4）：110-111

［5］黄科林，樊晓丹，黄焕生，等.乙酸异丙酯合成中固体酸催化作用的研究［J］.广西化工，2002，31（2）：4-6.

［6］苏丽红，王 璇.相转移催化合成乙酸异丙酯［J］.化学工程师，2002，92（5）：8-9.

［7］徐常龙，柳闽生，蔡水莲，等.硫酸氢钠催化合成乙酸异丙酯［J］.化工中间体，2005，11（8）：22-24.

［8］蔡述兰.硫酸氢钠在催化有机合成反应中的研究进展［J］.化工时刊，2010，24（2）：47-48.