CN103739489A - 一种氨基磺酸催化合成乳酸乙酯的方法 - Google Patents

一种氨基磺酸催化合成乳酸乙酯的方法 Download PDF

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王士涛
郭红云
丁茂华
滕茂林
陆晨曦
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    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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Abstract

本发明公开了一种合成乳酸乙酯的方法，所述方法为：以摩尔比为1:1.5～3的乳酸和乙醇为原料，以环己烷为带水剂，在质量为原料总质量的1～6%的氨基磺酸催化下于80～120℃进行酯化反应4～8小时，反应结束后反应液静置，分离得到氨基磺酸和乳酸乙酯。本发明催化剂廉价易得、性能稳定，在催化合成乳酸乙酯反应中具有很好的催化活性，反应工艺简单，反应条件温和，产物转化率和选择性高，基本无污染。

Description

一种氨基磺酸催化合成乳酸乙酯的方法
技术领域
本发明涉及一种氨基磺酸催化合成乳酸乙酯的方法。 
背景技术
乳酸乙酯（ethyl lactate），分子式C5H10O3，相对分子质量118.14，CAS97-64-3，又称α-羟基丙酸乙酯，其在食品、酿酒、化工、医药等行业具有广泛用途，同时又是极具开发价值和应用前景的“绿色溶剂”。 
传统的乳酸乙酯生产是以乳酸和乙醇为原料，以浓硫酸作为催化剂，用苯或甲苯作为带水剂除去反应中的水，酯化合成乳酸乙酯。该工艺主要存在以下问题：①乳酸是典型的羟基酸，在与硫酸共热时会分解为乙醛和甲酸，与脱水剂共热时生成丙交酯，这些羟基酸所特有的副反应将大大降低乳酸乙酯的产率；②以硫酸作催化剂，设备腐蚀严重；③以苯或甲苯作为带水剂，产品中往往残留少量苯或甲苯，影响乳酸乙酯在食品等方面的应用。 
近年来，随着“绿色化学”理念的深入人心，以固体酸为催化剂应用于催化酯化反应的研究报道较多。在乳酸乙酯的合成中，先后有以HY型固体酸、以SO4 2-/ZrO2-TiO2复合固体超强酸、大孔强酸性阳离子交换树脂等作为催化剂的文献报道，但是这些合成方法或者产率不高或者生产成本高。因此，开发廉价且高活性的催化剂，提高乳酸乙酯产率，降低生产成本，是乳酸乙酯合成研究中急需解决的一个问题。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种氨基磺酸催化合成乳酸乙酯的方法，该催化剂廉价易得、性能稳定，在催化合成乳酸乙酯反应中具有很好的催化活性，反应工艺简单，反应条件温和，产物转化率和选择性高，基本无污染。 
为实现上述发明目的，本发明采用以下方案： 
一种合成乳酸乙酯的方法，所述方法为：以摩尔比为1:1.5～3的乳酸和乙醇为原料，以环己烷为带水剂，在质量为原料总质量的1～6%的氨基磺酸催化下于80～120℃进行酯化反应4～8小时，反应结束后反应液静置，分离得到氨基磺酸和乳酸乙酯。 
本发明中，氨基磺酸使用市售商品，其在常温下，只要保持干燥不与水接触，不吸湿，比较稳定，同时具有不挥发、无臭味和对人体毒性极小的特点。。 
进一步，乳酸和乙醇的投料摩尔比优选为1：2～3。 
进一步，环己烷的体积用量以乳酸和乙醇的总质量计为0.8～1.3mL/g。 
进一步，酯化反应温度优选为100～120℃，反应时间优选为6～8小时。 
本发明的酯化反应为均相反应，反应时氨基磺酸溶于反应液中，反应完成后，通过冷却静置，氨基磺酸完全析出，可以用倾析、过滤的方法分离出催化剂，然后用蒸馏的方法分离出未反应的乙醇，从而得到目标产物。 
本发明的酯化反应酯化率达98%以上，选择性为100%。催化剂经过简单除水后重复循环使用10次以上。 
本发明与现有技术比较具有以下优点： 
1）对化学反应的选择性、转化率都有不同程度的提高。 
2）催化剂廉价易得，市售。 
3）反应条件温和。 
4）后处理方便，产物和催化剂容易分离。 
5）该固体酸催化剂混合物经简单处理后，可重复利用。 
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不可以任何方式限制本发明。 
本发明使用的催化剂氨基磺酸购自阿拉丁，货号：S103529。 
实施例1 
称取0.2g催化剂和9.01g乳酸及6.91g乙醇放入反应瓶中，再加入20mL的环己烷作为带水剂，搅拌，控制温度为80℃，反应时间4小时，反应静置，重力沉降，通过分液分出酯化产物乳酸乙酯，酯化率为96%，选择性为100%，冷却静置后分离出的固体酸催化剂可循环使用。 
实施例2 
称取0.5g催化剂和9.01g乳酸及9.21g乙醇放入反应瓶中，再加入20mL的环己烷作为带水剂，搅拌，控制温度为100℃，反应时间6小时，反应静置，重力沉降，通过分液分出酯化产物乳酸乙酯，酯化率为98%，选择性为100%，冷却静置后分离出的固体酸催化剂可循环使用。 
实施例3 
称取1g催化剂和9.01g乳酸及13.82g乙醇放入反应瓶中，再加入20mL的环己烷作为带水剂，搅拌，控制温度为120℃，反应时间8小时，反应静置，重力沉降，通过分液分出酯化产物乳酸乙酯，酯化率为99%，选择性为100%，冷却静置后分离出的固体酸催化剂可循环使用。 
实施例4 
称取1g催化剂和9.01g乳酸及9.21g乙醇放入反应瓶中，再加入20mL的环己烷作为带水剂，搅拌，控制温度为100℃，反应时间8小时，反应静置，重力沉降，通过分液分出酯化产物乳酸乙酯，酯化率为98%，选择性为100%，冷却静置后分离出的固体酸催化剂可循环使用。 
实施例5 
以实施例3中分离出的催化剂除水后重复利用，反应条件同实施例3，催化剂重复使用的结果如表1所示： 
表1 
使用次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
酯化率 99% 98.5% 98.5% 98% 98% 98% 97.6% 97.5% 97%
选择性 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

Claims (5)

1.一种合成乳酸乙酯的方法，所述方法为：以摩尔比为1:1.5～3的乳酸和乙醇为原料，以环己烷为带水剂，在质量为原料总质量的1～6%的氨基磺酸催化下于80～120℃进行酯化反应4～8小时，反应结束后反应液冷却静置，分离得到氨基磺酸和乳酸乙酯。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：乳酸和乙醇的投料摩尔比为1：2～3。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：环己烷的体积用量以乳酸和乙醇的总质量计为0.8～1.3mL/g。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：酯化反应温度为100～120℃，反应时间为6～8小时。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：酯化反应温度为100～120℃，反应时间为6～8小时。
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