乙酸正异叔丁酯的合成与研究.doc

科 研 训 练

乙酸正（异，叔）丁酯的合成与研究

专业名称 2023级精细化工（3）班
学生姓名 戴晓雨()
指导教师 邰燕芳
完毕时间 2023年1月12号

应用化学与环境工程系制

文献综述
四川大学毛书林通过乙酸和正丁醇在硫酸氢钾的催化作用下，高温条件下，并且在实验中不断将实验的生成的水分离，结果得到乙酸正丁酯的产率98.55%。
辽宁石油化工大学陈平对合成乙酸异丁酯催化剂的研究进展结果表白：乙酸异丁酯的催化剂的各有优缺陷，与浓硫酸催化剂相比，氨基磺酸具有腐蚀性较小，副反映少，反映时间断，操作简便特点，但酯收率不高，稀土氧化物中，三氧化二钕的催化活性较高，可以反复使用，具有一定的工业价值。十二水合硫酸铁铵作催化剂，选择性好，产品色泽浅，纯度高，操作方便，对设备几乎无腐蚀，不污染环境，是一种有前程的酯化反映催化剂，六水合氯化铁与二水合氯化铜催化效果也比较好，特别是将两者一起使用催化活性更高，性能更稳定，有一定的协同作用，杂多酸催化酯化，更具有优越性，无废酸排放，工艺流程简朴，酯化反映温度低，反映时间短，催化剂用量少，并且可以较好的回收循环使用，产品质量好，产率高，硅胶复载四氯化锡也具有较高的催化性产品质量好，选择性好，对设备无腐蚀，可反复使用。华东理工大学刘璇对乙酸叔丁酯(TBA)的合成研究结果表白：本研究对乙酸和异丁烯合成乙酸叔丁酯体系的热力学进行了计算和分析，并用于指导工艺条件的选择，结果表白：在异丁烯为液态、273.15-373.15K范围内，合成体系主副反映均为放热反映，都是热力学上的自发反映，减少温度对反映有利;生成TBA的反映平衡常数远大于常压下的值。因此，在乙酸和异丁烯合成体系中需保证异丁烯为液态。采用气象色谱法，通过色谱柱的选择、分析条件的探索、定性方法的考察、组分矫正因子的测定，建立可靠的乙酸与异丁烯、1-丁烯合成乙酸叔丁酯和乙酸仲丁酯的产物分析方法。
以乙酸和异丁烯为原料，在自建的酯化反映装置下、以A10、B、C三种强酸性树脂作为催化剂，考察反映温度、反映压力、系统空速原料酸烯比对反映的影响，结果表白：各工艺参数对溶解异丁烯、叔丁醇、异丁烯转化率基本无影响，空速和压力对乙酸转化率、TBA选择性、低聚物选择性影响不大；酸烯比增长，能促进异丁烯向TBA转化，有效克制异丁烯的低聚反映；低温有助于酯化加成生成TBA；从评价效果看，A10催化剂最佳，并拟定了其适应的工艺条件：空速4~5h、酸烯比4~5：1、反映温度℃、压力为保证体系液相。此外，还探索了减少异丁烯低聚的方法，结果表白：在乙酸中分别加入水和叔丁醇均可非常有效的克制异丁烯低聚物生成、提高TBA的选择性。

小 结
本文通过浓硫酸催化法，制备乙酸正丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸叔丁酯，运用气相色谱仪测定产物含量，拟定三种醇的近似平衡常数。并实验乙酸正丁酯在分水与不分水情况下，所得产物量的差别，比较两种方法哪个好一些。

设计方案
1 实验原理
乙酸正丁酯

乙酸异丁酯

乙酸叔丁酯

2仪器、试剂
仪器  蒸馏装置玻璃磨口仪器、球形冷凝管、分水器、三口圆烧瓶（100ml）、温度计（150℃）、锥形瓶（50ml）、烧杯（400ml）、电热套、分液漏斗、量筒（10ml、50ml）、电热套、铁架台、铁夹及十字头、铁圈、橡胶水管、天平气相色谱
试剂  正丁醇(23ml*2)、 异丁醇(23ml)、 叔丁醇(23ml)、冰醋酸（15ml*4）、浓硫酸、饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液、沸石、甘油、pH试纸
3实验装置图

4实验环节
（1）、100 mL三口烧瓶中，加23 mL 正丁醇, 15 mL冰醋酸和3～4d浓H2SO4（催化反映）, 混匀，加2颗沸石。（异丁醇，叔丁醇同上）
（2）、接上回流冷凝管和分水器。在分水器中预先加少量水至略低于支管口（约为1～2 cm）,目的：使上层酯中的醇回流回烧瓶中继续参与反映，用笔作记号并加热至回流，不需要控制温度，控制回流速度1～2d/s。（仅一组正丁醇进行此操作）
（3）、在反映过程中，有分水操作的把水分出并保持分水器中水层液面在本来的高度。
（4）、有分水操作的，大约40 min后，不再有水生成 (即液面不再上升)，即表达完毕反映。无分水操作均反映两小时。
（5）、停止加热，记录分出的水量。
（6）.用等体积的碳酸氢钠溶液先洗涤至中性，在用等体积的饱和氯化钠溶液洗涤分出酯层。
（7）、将总共所取的4组进行气相分析组分，记录数据。
5数据解决
乙酸正丁酯去水(20230107).hw

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序号 保存时间 名称 峰面积% 峰面积
───────────────────────
1 1.631 1.454 63618
2 3.208 c14 98.55 4312933
───────────────────────
总计 100 4376551

反映后液体体积.质量分数

乙酸正丁酯回流(20230107).hw

───────────────────────
序号 保存时间 名称 峰面积% 峰面积
───────────────────────
1 1.561 0.8269 24338
2 1.700 1.011 29753
3 2.010 21.74 639956
4 3.504 76.42 2249284
───────────────────────
总计 100 2943331

反映后液体体积质量含量ω=76.42％。
解决后纯乙酸正丁酯体积：。

乙酸仲丁酯回流(20230107).hw

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序号 保存时间 名称 峰面积% 峰面积
───────────────────────
1 1.568 0.4056 14522
2 1.678 0.3307 11841
3 1.750 26.96 965170
4 2.001 1.682 60223
5 2.816 70.62 2528515
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总计 100 3580271

物性参数:乙酸异丁酯密度=0.8712g/ml，相对分子质量M=116g/mol
异丁醇密度=0.8112g/ml，相对分子质量M=74.12g/mol
反映后液体体积，质量含量。
解决后纯乙酸异丁酯体积：，，，

研究问题：
1. 比较回流法的3个实验，拟定不同醇的近似平衡常数？
答：
2. 研究分水不分水导致产率变化的因素？
答：采用分水装置时可以及时将体系中的水除去，有助于平衡的正向移动，使得乙酸正丁酯的产率增长；而无分水装置时就不能将水除去。
3. 分水器实验操作中是否要加入苯，它的作用是什么？
答：要。作用是把反映产生的水从反映体系中分离开来，也就是减少产物的浓度使得平衡反映向右移动，从而提高反映的产量。
参考文献
[1] 毛书林, 高雅琴, 尤乾坤等. 乙酸正丁合成与精馏[J].四川大学学报：自然科学版, 2023.
[2] 陈平, 辽宁石油化工大学.乙酸异丁酯的合成研究[J]. 广州化工, 2023, (12):152-153.
[3] 刘璇. 乙酸叔丁酯的合成研究[J]. 论文, 2023.