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1、第23卷第4期四川师范学院学报(自然科学版)2002年12月Vol123No14JournalofSichuanTeachersCollege(NaturalScience)Dec12002文章编号:100128220(2002)0420351203①硫酸铁在己酸酯制备中催化作用探讨1222蔡礼儒,蒋晓慧,雷刚,何龙(11南充高级中学,四川南充637000;21四川师范学院化学系,四川南充637002)摘要:以己酸酯的制备为例,探讨催化剂Fe2(SO4)3·XH2O对酯化反应的催化活性,研究了催化剂的用量和带水剂对酯收率的影响,以及催化剂重复使用的情况.结果
2、表明:Fe2(SO4)3·XH2O对己酸酯的合成具有较好的催化性能,反应时间较短,酯收率高,而且催化剂可以重复使用;在低沸点醇的酯化反应中,有必要使用象环己烷这样的物质作带水剂.关键词:硫酸铁;己酸酯;催化作用;酯化反应中图分类号:O623161文献标识码:A[1]己酸低级醇酯是无色透明、有特殊香味的液体,因此常作为一种香料添加剂,广泛用于食品和化妆品[2-6]中.该酯通常是用己酸和相应的醇为原料,在浓H2SO4的催化下反应得到,但在大规模的工业生产中,该法腐蚀设备,不易操作,三废排放量大,污染环境,副反应多,且酯化收率不高.因此,寻找性能优良的酯化反应催化
3、剂代替浓硫酸进行酯化反应是精细化工生产中一个重要的研究课题.本文以Fe2(SO4)3·XH2O作催化剂,以己酸和C5以下的醇为原料合成了己酸异戊酯,取得了较好的效果.1实验111主要试剂及仪器试剂:己酸,异戊醇,甲醇,乙醇,丙醇,丁醇,Fe2(SO4)3·XH2O(分析纯)仪器:阿贝尔折光仪(带超级衡温水浴),半微量有机合成仪112实验方法(1)在50ml圆底烧瓶中加入摩尔比为1∶3的己酸和醇,一定量的催化剂,用环己烷作为携水剂,装上分水器,加热搅拌回流分水数小时,冷却,静置,过滤出催化剂,将反应液转入分液漏斗中,依次用6molHCl.715molNaOH和
4、饱和食盐水洗至中性,分出有机层,用无水MgSO4干燥过夜,过滤,经旋转蒸发仪除去环己烷和部分醇,再经减压蒸馏即得相应的己酸酯.(2)在50ml圆底烧瓶中加入摩尔比为1∶3的己酸和C1-C4醇,1gFe2(SO4)3·XH2O作催化剂,装配衡压滴液漏斗和回流冷凝器,衡压滴液漏斗内装经350℃高温处理4h的无水MgSO44g(作为吸水剂),加热搅拌回流4h,冷却,静置,过滤出催化剂,将所得液体直接蒸馏,收集一定沸程的馏分,即为所制备的己酸酯.2结果和讨论211催化剂用量对酯收率的影响在酸醇比为1∶3(518g己酸,1312g异戊醇),用环己烷作携水剂,反应时间为
5、4h的条件下,讨论Fe2(SO4)3·XH2O的用量对酯收率的影响,结果见表1.①收稿日期:2002-03-10作者简介:蔡礼儒(1972-),男,四川平昌人,四川省南充高级中学一级教师,主要从事化学教学与研究工作1352四川师范学院学报(自然科学版)2002年从表1可以看出:以Fe2(SO4)3·表1催化剂用量对酯收率的影响XH2O为催化剂可获得高收率的己酸Table1Theeffectoftheamountofcatalystontheesterproduction异戊酯,而且随着催化剂的用量的增催化剂用量(g)015110115210215加,酯收率先
6、增加后下降.在催化剂为Fe2(SO4)3·XH2O(%)90159418921489128016110g时酯收率达到最大值为9418%.因为催化剂中金属阳离子与有机物分注:所得己酸异戊酯的沸程为74-76℃/2mmHg的馏分.n0=114225-114239,[7]沸点:222-225℃(所用温度计没有校正),文献值[3]:224-227℃.子中羰基氧或羟基氧形成配合物,由于己酸中羰基氧的电子云密度大于羧羟基或醇羟基中氧的电子云密度,Fe2(SO4)3·XH2O中Fe(Ⅲ)的空轨道首先与羰基氧配位成配合物,增强了羰基碳的正电性,有利于醇羟基的进攻.催化剂用量
7、越大,己酸与Fe2(SO4)3·XH2O成的配合物就越多,配合物的浓度就越大,醇羟基的进攻几率也越大.当催化剂用量增大到一定程度时,醇羟基也开始和Fe2(SO4)3·XH2O中的Fe(Ⅲ)形成配位键,增强了醇中和羟基直接相连的那个碳的正电性,这对酯化反应不利,故产率开始下降.212回收催化剂与酯收率的影响将每次反应中用过的催化剂滤出,用无水乙醚浸泡数小时,抽干,如此重复3次,烘干.按11211实验方法,考察催化剂多次使用后的催化效果,结果列入表2.从表2可以看出:Fe2(SO4)3·XH2O催化剂可以反复使用,催化效果表2催化剂重复使用对酯收率的影响仍然很好
8、,重复使用3次后比原来催Table2Theeffec
