CN104151159A - 丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法，包括如下步骤：(1)将丙烯酸和3,3,5-三甲基环己醇在插有冷凝管得烧瓶中混合，搅拌；升温进行回流冷凝，当温度达到稳定回流时，加入催化剂进行反应；其中，丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇的摩尔比为1：1.2～3.8；所述的催化剂为对甲苯磺酸，其用量为全部反应物总重量的0.5～2.0％；(2)反应4～6h后，取下冷凝管，安上分水器，继续升温到120～130℃，保温反应3～6h；反应结束后减压蒸馏出过量的醇，即得产物，其中，整个反应过程中通入氮气。本方法丙烯酸的转化率达到90％以上；且产物颜色较浅，产品质量好，回收醇品质好，可多次套用。

Description

丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法
技术领域
本发明属于丙烯酸树脂领域，具体是涉及一种丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法。
背景技术
丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯是一种重要的精细化工中间产物，是一种高碳醇酯，在光固化胶黏剂及涂料等方面有着重要的应用。丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯类产品主要是由丙烯酸和相应的醇发生酯化反应而制备得到，使用的催化剂主要有：浓硫酸、对甲苯磺酸及其它的固体超强酸等。使用钛酸丁酯得到的产物颜色淡黄色，副产物少，但转化率较低，使用对甲苯磺酸反应速度快，转化率高，副反应较少，颜色淡黄色，固体酸与阳离子交换树脂均为环保型的催化剂，使用时不会引入新的杂质，但由于反应条件的限制，反应转化率较低。使用强酸性催化剂的合成工艺路线中，使用对甲苯磺酸为传统路线，钛酸丁酯需要的活化温度较高，固体酸与阳离子交换树脂均为新型催化剂，但未进行工业生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法。本发明的合成方法以丙烯酸、3,3,5-三甲基环己醇及催化剂为原料，可使丙烯酸的转化率达到94％以上，丙烯酸酯的收率在96％以上；并且具有所得的产物颜色较浅，产品质量好，回收醇品质好，可多次套用等优点。
本发明的原理为：用丙烯酸和3,3,5-三甲基环己醇来合成丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的反应分为两步进行；第一步，丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇加入四口烧瓶中，升温至稳定回流冷凝温度；第二步，取出冷凝管，安上分水器，升温使反应中的水带出，反应向正方向移动，提高反应收率。第一步反应是为了让反应正常进行，初始反应物浓度较高，不需要分水；第二步反应将水及时分出，生成的水的迅速分离有利于反应向生成物的方向移动，提高反应收率。反应的原理如下所示：
为达到上述目的，本发明具体的技术方案如下：
丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法，包括如下步骤：
(1)将丙烯酸和3,3,5-三甲基环己醇在插有冷凝管得烧瓶中混合，搅拌；升温进行回流冷凝，当温度达到稳定回流时，加入催化剂进行反应；其中，丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇的摩尔比为1：1.2～3.8；所述的催化剂为对甲苯磺酸，其用量为全部反应物总重量的0.5～2.0％；
(2)反应4～6h后，取下冷凝管，安上分水器，继续升温到120～130℃，保温反应3～6h；反应结束后减压蒸馏出过量的醇，即得产物，其中，整个反应过程中通入氮气。
步骤(1)中的丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇的摩尔比为1：1.2～2.0。
步骤(1)中搅拌的速度为300～500转/分。
步骤(1)中催化剂的用量为全部反应物总重量的0.5～1.5％。
步骤(2)中减压蒸馏的条件为温度为80～100℃，压力为-0.099～-0.06Mpa。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的合成方法以丙烯酸、3,3,5-三甲基环己醇及催化剂为原料，可使丙烯酸的转化率达到90％以上，丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的直收率在94％以上；并且具有所得的产物颜色较浅，产品质量好，回收醇品质好，可多次套用等优点。
附图说明
图1为实施例1合成的丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的红外谱图。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明做进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于实施例所描述的范围。
实施例1
丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法，包括如下步骤：
1、在装有搅拌器、冷凝回流管、温度计、N2管的四口烧瓶内通入氮气，并加入丙烯酸及3,3,5-三甲基环己醇，丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇的摩尔比为1：1.2，搅拌，搅拌的速度为300转/分，升温；2、继续升温到118℃，稳定冷凝回流，加入催化剂，保温反应4h；然后取出冷凝管，安上分水器，在125℃反应3h，停止通氮气；然后在温度为80℃，压力为-0.099Mpa的条件下减压蒸馏，即得到淡黄色透明产物，丙烯酸转化率94.6％，收率为85.14％。所述的催化剂为对甲苯磺酸，用量为全部反应物总重量的1.0％。
所得产品的检测和分析
制备的产物，用红外光谱进行检测，结果见图1。
从谱图上分析：图1中可知2951、2912、2870、2838cm-1处是-CH3、-CH2的伸缩振动特征吸收峰。1722cm-1处是羰基的特征吸收峰。1637、1619、811cm-1处是伸缩振动和弯曲振动吸收峰C＝C双键的特征吸收峰，1472～1406cm-1处是六元环的特征峰，谱图说明反应产物中含有酯基、六元环、碳碳双键，达到了产物的预期效果。
实施例2
丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法，包括如下步骤：
1、在装有搅拌器、冷凝回流管、温度计、N2管的四口烧瓶内通入氮气，并加入丙烯酸及3,3,5-三甲基环己醇，丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇的摩尔比为1：1.3，搅拌，搅拌的速度为300转/分，升温；2、继续升温到118℃，稳定冷凝回流，加入催化剂，保温反5h；然后取出冷凝管，安上分水器，在125℃反应3h，停止通氮气；然后在温度为80℃，压力为-0.099Mpa的条件下减压蒸馏，即得到淡黄色透明产物，丙烯酸转化率92.8％，收率为83.50％。所述的催化剂为对甲苯磺酸，用量为全部反应物总重量的1.5％。
实施例3
丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法，包括如下步骤：
1、在装有搅拌器、冷凝回流管、温度计、N2管的四口烧瓶内通入氮气，并加入丙烯酸及3,3,5-三甲基环己醇，丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇的摩尔比为1：1.2，搅拌，搅拌的速度为300转/分，升温；2、继续升温到118℃，稳定冷凝回流，加入催化剂，保温反应4h；然后取出冷凝管，安上分水器，在125℃反应3h，停止通氮气；然后在温度为80℃，压力为-0.095Mpa的条件下减压蒸馏出过量的醇，即得到红褐色产物，丙烯酸转化率90.9％，收率为81.81％。所述的催化剂为对甲苯磺酸，用量为全部反应物总重量的2.0％。
实施例4
丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法，包括如下步骤：
1、在装有搅拌器、冷凝回流管、温度计、N2管的四口烧瓶内，通入氮气，并加入丙烯酸及3,3,5-三甲基环己醇，丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇的摩尔比为1：1.2，搅拌，搅拌的速度为300转/分，升温；2、继续升温到118℃，稳定冷凝回流，加入催化剂，保温反应5h；然后取出冷凝管，安上分水器，在125℃反应3h，停止通氮气；然后在温度为80℃，压力为-0.09Mpa的条件下减压蒸馏出过量的醇，即得到浅黄色透明产物，丙烯酸转化率42.5％，收率为38.25％。所述的催化剂为钛酸丁酯，用量为全部反应物总重量的1.0％。
实施例5
丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法，包括如下步骤：
1、在装有搅拌器、冷凝回流管、温度计、N2管的四口烧瓶内，通入氮气，并加入丙烯酸及3,3,5-三甲基环己醇，丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇的摩尔比为1：1.4，搅拌，搅拌的速度为300转/分，升温；2、继续升温到118℃，稳定冷凝回流，加入催化剂，保温反应4h；然后取出冷凝管，安上分水器，在125℃反应3h，停止通氮气；然后在温度为80℃，压力为-0.099Mpa的条件下减压蒸馏出过量的醇，即得到无色透明产物，丙烯酸转化率24.7％，收率为22.23％。所述的催化剂为苯乙烯阳离子交换树脂，用量为全部反应物总重量的1.5％。
实施例6
丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法，包括如下步骤：
1、在装有搅拌器、冷凝回流管、温度计、N2管的四口烧瓶内，通入氮气，并加入丙烯酸及3,3,5-三甲基环己醇，丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇的摩尔比为1：1.2，搅拌，搅拌的速度为300转/分，升温；2、继续升温到118℃，稳定冷凝回流，加入催化剂，保温反应4h；然后取出冷凝管，安上分水器，在125℃反应3h，停止通氮气；然后在温度为80℃，压力为-0.09Mpa的条件下减压蒸馏出过量的醇，即得到无色透明产物，丙烯酸转化率35.8％，收率为32.22％。所述的催化剂为γ-Al2O3型固体酸，用量为全部反应物总重量的1.0％。

Claims (5)

1.丙烯酸3,3,5-三甲基环己醇酯的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将丙烯酸和3,3,5-三甲基环己醇在插有冷凝管得烧瓶中混合，搅拌；升温进行回流冷凝，当温度达到稳定回流时，加入催化剂进行反应；其中，丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇的摩尔比为1：1.2～3.8；所述的催化剂为对甲苯磺酸，其用量为全部反应物总重量的0.5～2.0％；
(2)反应4～6h后，取下冷凝管，安上分水器，继续升温到120～130℃，保温反应3～6h；反应结束后减压蒸馏出过量的醇，即得产物，其中，整个反应过程中通入氮气。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的丙烯酸与3,3,5-三甲基环己醇的摩尔比为1：1.2～2.0。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中搅拌的速度为300～500转/分。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中催化剂的用量为全部反应物总重量的0.5～1.5％。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中减压蒸馏的条件为温度为80～100℃，压力为-0.099～-0.06Mpa。
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