CN102746145A - 一种甲酸乙酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种不会产生大量的水且不需采用硫酸作为催化剂的甲酸乙酯的制备方法，甲酸乙酯在碱性催化剂作用下，用无水乙醇和一氧化碳反应制备得到。本发明的甲酸乙酯利用该技术方案不仅可以降低设备的要求，减少原料成本，避免甲酸乙酯水解，还可提高甲酸乙酯的产率及合格率。

Description

一种甲酸乙酯的制备方法
技术领域
本发明属于化工材料合成领域，涉及一种甲酸乙酯的制备方法，特别是一种甲酸乙酯的羟基化制备方法。
背景技术
甲酸乙酯（分子式为C3H6O2，结构式为HCOOCH2CH3，简化为
Figure BDA00001908358600011
）是一种无色透明液体，有类似乙酸乙酯的刺激味和菠萝样香气，微带苦味道。甲酸乙酯微溶于水，溶于苯、乙醇、乙醚等多数有机溶剂，不溶于甘油，沸点约为53.4～54.4℃。
甲酸乙酯是一种重要的有机溶剂和有机合成中间体，可以用来制药，例如用于制造抗肿瘤药物富雪定、维生素B1，以及生产鱼腥草素、痛惊宁、康复龙、噻嘧啶、噻啶苯芥、利血生、全合成法山莨菪等药物；它还可用作硝酸纤维素、乙酸纤维素等的溶剂，以及食品、香烟、谷类、干燥果品等的杀菌剂、杀幼虫剂和熏蒸剂；另外，甲酸乙酯作为香精可用于调和桃子、香蕉、苹果、杏、菠萝、浆果等香气，亦可作为黄油、白兰地酒、甜酒、威士忌酒等的香料。因此甲酸乙酯是一种具有很大市场潜力的化工原料。
常用的合成甲酸乙酯的方法是采用硫酸作为催化剂，由甲酸和乙醇化学反应而成。
反应方程式如下：
HCOOH+C2H5OH→HCOOCH2CH3+H2O
例如中国专利ZL 95103725.0,就提出了一种以甲酸和乙醇为原料，以硫酸为催化剂的甲酸乙酯半连续生产工艺。
在现有的工艺中，由于甲酸与乙醇进行酯化反应过程中产生大量的水，而甲酸乙酯易水解，产品后处理需要用到大量的干燥剂脱水，不仅增加了生产成本，并且产品不利于分离，这也一直是国内外相关文献解决的关键问题，但到现在为止一直没有得到简便易行的处理方法。再加上反应过程中需要用到硫酸等强酸作为催化剂，这样不仅对设备造成腐蚀，并且催化剂用量比较大，不符合绿色化工工艺的环保要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种不会产生大量的水且不需采用硫酸作为催化剂的甲酸乙酯的制备方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种甲酸乙酯的制备方法，在碱性催化剂作用下，用无水乙醇和一氧化碳反应制备甲酸乙酯。
在上述的制备方法中，催化剂选用碱金属醇盐，所述的碱金属醇盐为甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾、甲醇镁或乙醇镁中的一种或多种。
在上述的制备方法中，所述用无水乙醇和一氧化碳反应制备甲酸乙酯的步骤包括：
按摩尔比为1000:1～100将无水乙醇和催化剂放入高压釜中，并搅拌升温；
温度升至反应温度后，向高压釜内通入一氧化碳进行反应；
反应结束后，经过蒸馏，得到甲酸乙酯。
在上述的制备方法中，所述无水乙醇和催化剂的摩尔比为1000:6～15。
在上述的制备方法中，通入一氧化碳进行反应时高压釜内的反应压力为0.5～10.0MPa。
在上述的制备方法中，通入一氧化碳进行反应时高压釜内的反应压力为4.0～5.0MPa。
在上述的制备方法中，反应温度为20～100℃。
在上述的制备方法中，反应温度为60～70℃。
与现有技术相比，本发明由于采用了以上技术方案，具有如下积极效果：
1、催化剂选用碱金属醇盐，不使用浓硫酸或酸性催化剂，不仅降低了对设备的要求，而且减少了原料成本；
2、整个反应在无水的条件下进行，避免了甲酸乙酯水解，产品后处理容易，提高了产品合格率；
3、无废液，废气产生，节约原料，减少环境污染，符合清洁生产要求，并可进一步提高甲酸乙酯产率，更适合于工业生产。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，用于对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：
催化剂的碱金属醇盐选用甲醇钠。
将300g无水乙醇和5g甲醇钠（也即摩尔比为1000：14.2的无水乙醇和甲醇钠），加入到配有电动搅拌装置、温度计的高压釜中，在搅拌下将温度升至反应温度60℃，通入一氧化碳使其与无水乙醇反应生成甲酸乙酯，反应压力为4.0Mpa。
反应结束后，经过蒸馏，得到的馏分即为甲酸乙酯，重量410g。
甲酸乙酯收率为85.0%，含量大于98.0%。
实施例2：
催化剂的碱金属醇盐选用乙醇钠。
将300g无水乙醇和6g乙醇钠（也即摩尔比为1000：13.5的无水乙醇和乙醇钠），加入到配有电动搅拌装置、温度计高压釜中，在搅拌下将反应温度升至50℃，通入一氧化碳使其与无水乙醇反应生成甲酸乙酯，反应压力为3.0Mpa。
反应结束后，经过蒸馏，得到的馏分即为甲酸乙酯，重量410g。
甲酸乙酯收率为85.0%，含量大于98.0％。
实施例3：
催化剂的碱金属醇盐选用甲醇钾。
将300g无水乙醇和6g甲醇钾（也即摩尔比为1000：13.1的无水乙醇和甲醇钾），加入到配有电动搅拌装置、温度计高压釜中，在搅拌下将反应温度升至70℃，通入一氧化碳使其与无水乙醇反应生成甲酸乙酯，反应压力为9.0Mpa。
反应结束后，经过蒸馏，得到的馏分即为甲酸乙酯，重量390g。
甲酸乙酯收率为80.8%，含量大于98.0％。
实施例4：
催化剂的碱金属醇盐选用乙醇钾。
将300g无水乙醇和6g乙醇钾（也即摩尔比为1000：11.0的无水乙醇和乙醇钾），加入到配有电动搅拌装置、温度计高压釜中，在搅拌下将反应温度升至70℃，通入一氧化碳使其与无水乙醇反应生成甲酸乙酯，反应压力为4.0Mpa。
反应结束后，经过蒸馏，得到的馏分即为甲酸乙酯，重量410g。
甲酸乙酯收率为85.0%，含量大于98.0％。
实施例5：
催化剂的碱金属醇盐选用甲醇镁。
将300g无水乙醇和6g甲醇镁（也即摩尔比为1000：10.7的无水乙醇和甲醇镁），加入到配有电动搅拌装置、温度计高压釜中，在搅拌下将反应温度升至50℃，通入一氧化碳使其与无水乙醇反应生成甲酸乙酯，反应压力为9.0Mpa。
反应结束后，经过蒸馏，得到的馏分即为甲酸乙酯，重量410g。
甲酸乙酯收率为85.0%，含量大于98.0％。
实施例6：
催化剂的碱金属醇盐选用乙醇镁。
将300g无水乙醇和6g乙醇镁（也即摩尔比为1000：8.1的无水乙醇和乙醇镁），加入到配有电动搅拌装置、温度计高压釜中，在搅拌下将反应温度升至50℃，通入一氧化碳使其与无水乙醇反应生成甲酸乙酯，反应压力为10.0Mpa。
反应结束后，经过蒸馏，得到的馏分即为甲酸乙酯，重量410g。
甲酸乙酯收率为85.0%，含量大于98.0％。
实施例7：
催化剂的碱金属醇盐选用甲醇钾。
将300g无水乙醇和2.74g甲醇钾（也即摩尔比为1000：6.0的无水乙醇和甲醇钾），加入到配有电动搅拌装置、温度计的高压釜中，在搅拌下将温度升至反应温度20℃，通入一氧化碳使其与无水乙醇反应生成甲酸乙酯，反应压力为3.0Mpa。
反应结束后，经过蒸馏，得到的馏分即为甲酸乙酯，重量362g。
甲酸乙酯收率为75.1%，含量大于98.0%。
实施例8：
催化剂的碱金属醇盐选用乙醇镁。
将300g无水乙醇和0.75g乙醇镁（也即摩尔比为1000：1.0的无水乙醇和乙醇镁），加入到配有电动搅拌装置、温度计的高压釜中，在搅拌下将温度升至反应温度100℃，通入一氧化碳使其与无水乙醇反应生成甲酸乙酯，反应压力为10.0Mpa。
反应结束后，经过蒸馏，得到的馏分即为甲酸乙酯，重量360g。
甲酸乙酯收率为74.6%，含量大于98.0%。
实施例9：
催化剂的碱金属醇盐选用甲醇钠。
将300g无水乙醇和5.28g甲醇钠（也即摩尔比为1000：15的无水乙醇和甲醇钠），加入到配有电动搅拌装置、温度计的高压釜中，在搅拌下将温度升至反应温度60℃，通入一氧化碳使其与无水乙醇反应生成甲酸乙酯，反应压力为1.0Mpa。
反应结束后，经过蒸馏，得到的馏分即为甲酸乙酯，重量390g。
甲酸乙酯收率为80.8%，含量大于98.0%。
实施例10：
催化剂的碱金属醇盐选用乙醇钠。
将300g无水乙醇和35g乙醇钠（也即摩尔比为1000：80的无水乙醇和乙醇钠），加入到配有电动搅拌装置、温度计的高压釜中，在搅拌下将温度升至反应温度65℃，通入一氧化碳使其与无水乙醇反应生成甲酸乙酯，反应压力为4.5Mpa。
反应结束后，经过蒸馏，得到的馏分即为甲酸乙酯，重量410g。
甲酸乙酯收率为85.0%，含量大于98.0%。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了羟基化、碱金属醇盐、催化剂等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种甲酸乙酯的制备方法，其特征在于，在碱性催化剂作用下，用无水乙醇和一氧化碳反应制备甲酸乙酯。
2.根据权利要求1所述的甲酸乙酯的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为碱金属醇盐，所述的碱金属醇盐为甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾、甲醇镁或乙醇镁中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的甲酸乙酯的制备方法，其特征在于，其中用无水乙醇和一氧化碳反应制备甲酸乙酯具体步骤为：
按摩尔比为1000:1～100将无水乙醇和催化剂放入高压釜中，并搅拌升温；
温度升至反应温度后，向高压釜内通入一氧化碳进行反应；
反应结束后，经过蒸馏，得到甲酸乙酯。
4.根据权利要求3所述的甲酸乙酯的制备方法，其特征在于，所述无水乙醇和催化剂的摩尔比为1000:6～15。
5.根据权利要求3所述的甲酸乙酯的制备方法，其特征在于，通入一氧化碳进行反应时高压釜内的反应压力为0.5～10.0MPa。
6.根据权利要求5所述的甲酸乙酯的制备方法，其特征在于，通入一氧化碳进行反应时高压釜内的反应压力为4.0～5.0MPa。
7.根据权利要求3所述的甲酸乙酯的制备方法，其特征在于，反应温度为20～100℃。
8.根据权利要求7所述的甲酸乙酯的制备方法，其特征在于，反应温度为60～70℃。
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