离子液体催化合成草酸二丁酯的研究 毕业 论文答辩.pptVIP

* * 离子液体催化合成草酸二丁酯的研究 应化08级3班 * * 选题意义 1 实验内容 2 结果与讨论 3 结论 4 主要内容 5 一、选题意义 草酸二丁酯常作有机合成原料,含做医药产品的原料、溶剂、并做硝化纤维的增塑剂、尤其它是柴油十六烷值的提高剂。它的传统生产方法是以浓硫酸为催化剂，存在着腐蚀设备、后处理复杂及污染环境等弊端，目前都在竞相寻求以新的催化剂来代替浓硫酸。目前文献中未见报道用离子液体催化合成草酸二丁酯。所以本实验采用草酸和丁醇为原料，自制的离子液体作催化剂，催化合成草酸二丁酯。 离子液体介绍 与传统溶剂相比, 离子液体无蒸气压, 热稳定性高、溶解性强, 电化学窗口宽, 极有可能成为下一代新型绿色溶剂。离子液体在- 100～200 ℃之间均呈液体状态。与有机溶剂、水、超临界流体等溶剂相比,其化学稳定性好、溶解性好、熔点低、不易挥发、可传热、可流动、对环境污染少,并具有可设计性,可作为绿色溶剂用于化学反应和分离过程,近年来它的合成及应用成为国内外研究的热点 。 二、实验内容 2.1N-甲基—2-吡咯烷酮硫酸氢盐的制备 在三口烧瓶中加入等摩尔量的N-甲基—2-吡咯烷酮和浓硫酸，常温下滴加浓硫酸，在加料的过程中有白雾产生，加料完毕后，逐渐升温至80℃，磁力搅拌反应2h。搅拌过程中反应物逐渐变成透明澄清液，最后冷却至室温，成粘稠的透明液体，用乙酸乙酯洗涤三次，再用油泵减压蒸馏，即得黄褐色粘稠的N-甲基—2-吡咯烷酮硫酸氢盐离子液体。 酯化反应的程度常用酯化率来表示： 1、酸值的计算 ??? 称取1g试样（准至0.0001g）置于锥形瓶中，加入15ml95%中性乙醇，加热使其溶解，加3滴酚酞指示剂，用0.1mol/LNaOH标准溶液滴至溶液呈粉红色，保持30s不褪色为终点。用公式（1）计算酸值。每个样品均测3次，求平均值。 　2、然后，再用初始酸值减去酸值再比上初始酸值，所得百分数即为酯化率，%来表示。 按公式( 1)计算其酸值X；按公式(2)计算酯化率Y。 2.2草酸二丁酯的合成  在装有搅拌器、温控仪和分水器的250 mL 三颈烧瓶中, 按比例加入草酸、正丁醇、带水剂甲苯和N-甲基—2-吡咯烷酮硫酸氢盐离子催化剂, 加热回流至无水出现为止。降至室温后。反应液用NaCl 水溶液洗涤后, 用无水硫酸镁干燥0.5h, 常压蒸馏除去甲苯和未反应的正丁醇, 减压蒸馏收集136~ 142℃ / 2 kPa馏分, 得无色油状液体，并测定产物的折光率和红外光谱。 3.5草酸二丁酯红外图谱 由图1 可以看到下列主要吸收峰(σ/ cm-1):2 962， 2 879， 1 745， 1 463， 1 383， 1 314， 1 238，1 177， 1 055，1 013， 930， 842，766， 735。其中1 745( C＝ O ) ，1 238， 1 055 (C—O)， 2 962，1 463， 1 383(C—H)，无游离羟基吸收峰，其结果与标准谱图相符，说明所得产物为草酸二丁酯。 三、实验结果与讨论 3.1不同种类催化剂催化率高低 催化剂 空白 [C4mim]HSO4 [Hnmp] HSO4 [C4mim]H2PO4 氨基磺酸 酯化率/% 26.8 93.8 95.0 78.5 94.5 由表3.1 通过对比可以得出，N-甲基—2-吡咯烷酮硫酸氢盐的催化效果最佳，因此，现以N-甲基—2-吡咯烷酮硫酸氢盐离子液体为催化剂做优化实验，研究其它反应条件对酯化率的影响。 表3.1不同种类催化剂的催化率 3.2环己醇与冰醋酸的配比对反应的影响 由图3.2可以看出，当原料配比n(环己醇):n(冰醋酸)= 1.0:3.0时，体系产率达到最高为95.0%。所以在本课题中，选用原料配比n(草酸):n(正丁醇)=1.0:3.0为宜。 图3.2 原料配比对反应的影响 3.3带水剂的用量对反应的影响  由图3.3可以看出，随着带水剂的用量的增加，产率反而减小。但是当带水剂的用量过少时，产率也会减少。当带水剂用量为25 mL时，产率最高，所以在本课题中，带水剂甲苯的最佳用量应为25 mL。 图3.2 带水剂用量对反应的影响 3.4回流时间对反应的影响 由图3.4可以看出，回流时间为50min时，反应已基本结束。当回流时间为40min时，反应还不完全，而当回流时间超过50min时，收率基本无变化。故在本课题中，较佳回流反应时间应为50min。 图3.3 催化剂用量对反应的影响 （1）分别从催化剂种类、物料配比、带水剂用量、反应时间等方面入手对工艺条件进行优化。 （2）对草酸二丁酯的合成工艺进行了改进