CN105130803A - 利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法 - Google Patents

利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法；所述的方法为：以丙烯酸和异辛醇为原料，以环己烷为脱水剂，在阻聚剂存在下，以酸性己内酰胺离子液体为催化剂，于80-120℃下进行共沸脱水缩合，反应结束后，将反应液处理，获得所述丙烯酸异辛酯。本方法具有催化剂制备简单，分离容易，操作简单，产品质量好，催化剂能重复使用等特点；本方法提高了催化剂循环使用，提高了产品回收率，提升产品纯度。

Description

利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法
技术领域
本发明涉及一种酸性离子液体催化合成丙烯酸异辛酯的方法，特别涉及一种以己内酰胺酸性离子液体，为催化剂催化丙烯酸与异辛醇缩合制备相应的丙烯酸异辛酯的方法。
背景技术
丙烯酸异辛酯是一种重要的有机化工原料，可作为均一聚合或共聚合的单体。均一聚合物PMMA为无色透明的塑料,容易加工成型与调色，主要用来生产有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)，也可用来制造其他树脂、塑料、涂料、粘合剂、润滑剂、木材和软木的浸润剂、电机线圈的浸透剂、纸张上光剂、印染助剂和绝缘灌注材料等。其主要下游产品有机玻璃是一种发展较早的重要热塑性塑料，具有优美的外观和极好的透明性、化学稳定性、耐候性，易染色，易加工，广泛应用于汽车、建筑、卫生洁具和公共工程等行业。还可用于生产涂料、PVC树脂改性和加工助剂、粘合剂、润滑剂、腈纶第二单体、纺织浆料等。工业上常用的酯化催化剂仍是强质子酸（硫酸、磷酸、对甲苯磺酸等），但存在的主要问题是副反应多、腐蚀性强，“三废”量大等缺点。因此，寻找一种良好的酯化催化剂是极具现实意义的课题。国内外关于酯化反应的新型催化剂报道有：分子筛；功能性离子液体；负载磷钨钼杂多酸，相转移催化，强酸性树脂催化等，但上述催化剂各有自身确定：如催化剂不易回收使用，价格昂贵，制备工艺复杂等确定。
本发明以廉价的己内酰胺为原料，制备成酸性己内酰胺离子液体，特别是己内酰胺硫酸氢盐酸性离子液体，催化合成丙烯酸异新酯，本方法具有催化剂制备简单，分离容易，操作简单，产品质量好，催化剂能重复使用等特点。
发明内容
本发明目的是提供一种利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法，该方法具有催化剂制备简单，分离容易，操作简单，产品质量好，催化剂能重复使用等特点。
本发明的技术方案是：
利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法，所述方法为：以丙烯酸和异辛醇为原料，以环己烷为脱水剂，在阻聚剂存在下，以酸性离子液体为催化剂，于80-120℃下进行共沸脱水缩合，反应结束后，将反应液处理，获得所述丙烯酸异辛酯。所述酸性离子液体为己内酰胺盐。
进一步，优选所述酸性己内酰胺离子液体是以己内酰胺为阳离子，以硫酸氢根、磷酸二氢根、甲磺酸根或对甲苯磺酸根为阴离子。
进一步，所述丙烯酸和醇的投料物质的量比为1:1～3
进一步，所述酸性离子液体的质量用量为丙烯酸质量的2～20%。
进一步，所述环己烷的体积用量以丙烯酸的量计为400～1400mL/mol。
进一步，所述阻聚剂为苯并噻吩，用量为丙烯酸的量计为5～15mol%.
进一步，所述反应液后处理方法为：反应结束后，将反应液冷却到室温，分取环己烷层，催化剂分离回收使用，减压回收环己烷，获得所述丙烯酸异辛酯粗品。
进一步，所述酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法按如下步骤进行：将丙烯酸，异辛醇，阻聚剂、酸性离子液体和环己烷混合，在90～110℃下进行共沸脱水缩合反应2～5小时，气相色谱监测反应结束后，将反应液冷却到室温，分取环己烷，回收催化剂，环己烷层减压去溶剂，获得丙烯酸异辛酯粗品。所述酸性己内酰胺硫氢酸盐离子液体。
本发明的这些和其他特征、方面和优点可以参考以下的说明和所附的权利要求更好的理解。
本文中的“约”指一定的优选操作范围，如反应剂摩尔比的范围、物质量和温度，没有确切决定。这对本领域技术人员而言是显然的。例如，对有机化学反应列举的温度范围约为120℃到135℃，应被理解为包括期望有益于反应速度的其它温度，例如105℃或150℃。在缺少普通技术人员的经验指导、缺少从文章的指导时，并且没有列举更具体规则时，“约”的范围应不超过一个端点绝对值的10%或列举范围的15%，取较小的。
与先有技术相比，本发明有益效果主要体现在：本发明具有反应操作简单、方便，催化剂与产物分离简单，可重复利用，催化剂活性基本不变，产物纯度高。因此，本发明具有广阔的应用前景；本方法提高了催化剂循环使用，提高了产品回收率，提升产品纯度。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例１：在25ｍＬ圆底烧瓶中加入己内酰胺（1.33ｇ，0.01mol），搅拌条件下缓慢加入，由0.94(0.0096mol)浓硫酸（98wt%）的10mL蒸馏水配置成的冷却溶液，室温反应8小时，产物减压去除水，乙酸乙酯洗涤三次，60℃真空干燥12小时，得到无色液体2.05g,即得己内酰胺硫酸氢盐酸性离子液体，产率90.3%。
实施例2～4:己内酰胺酸性离子液体的制备
采取不同的酸（表1所示）替代实施例1中所诉的浓硫酸，其他条件及操作同实施例1。
表1　不同阴离子的己内酰胺酸性离子液体的制备
实施例 酸 收率(%)
实施例2 磷酸(95wt%) 89.5%
实施例3 甲磺酸(99wt%) 96.5%
实施例4 对甲苯磺酸(99wt%) 88.2%
实施例５
在装有电磁搅拌器，温度计，分水器和冷凝管的三口烧瓶中，加入丙烯酸3.6g(0.05mol)，实施例１制得的催化剂0.36g(占丙烯酸质量的10%)，20mL环己烷，0.2g苯并噻吩及异辛醇7.8g（0.06mol）。反应温度110℃,反应时间3小时。反应结束后，反应液冷却到室温，分取环己烷并回收催化剂。回收环己烷得丙烯酸异辛酯。产品含量95.1%,收率97.5%。
实施例６
在装有电磁搅拌器，温度计，分水器和冷凝管的三口烧瓶中，加入丙烯酸3.6g(0.05mol)，实施例３制得的催化剂0.175g(占丙烯酸质量的5%)，20mL环己烷，0.2g苯并噻吩及异辛醇7.8g（0.06mol）。反应温度1０0℃,反应时间2小时。反应结束后，反应液冷却到室温，分取环己烷并回收催化剂。回收环己烷得丙烯酸异辛酯。产品含量9６.1%,收率9８.5%。
实施例７
在装有电磁搅拌器，温度计，分水器和冷凝管的三口烧瓶中，加入丙烯酸3.6g(0.05mol)，实施例４制得的催化剂0.175g(占丙烯酸质量的5%)，20mL环己烷，0.2g苯并噻吩及异辛醇7.8g（0.06mol）。反应温度1０0℃,反应时间2小时。反应结束后，反应液冷却到室温，分取环己烷并回收催化剂。回收环己烷得丙烯酸异辛酯。产品含量9７.1%,收率9８.７%。
实施例８～11
采用不同量的实施例１方法制得的催化剂替代实施例５所述催化剂量所产生的催化效果（表２），实施其他条件同实施例５。
表２　不同催化剂用量下催化合成丙烯酸异辛酯
实施例 催化剂用量 占丙烯酸的质量百分百 产品含量（％） 收率（％）
实施例８ 0.175 5% 90.8 93.3
实施例９ 0.289 8% 91.3 93.5
实施例10 0.542 15% 96.2 97.5
实施例11 0.722 20% 96.8 96.7
实施例12～16己内酰胺酸性离子液体催化剂的重复使用（表３）
按实施实例５的方法操作，催化剂直接用于下次实例操作。
表３　己内酰胺酸性离子液体催化剂的重复使用对催化效果的影响
实施实例 产品含量（％） 收率（％）
实例12 96.8 98.3
实例13 96.3 96.5
实例14 97.2 95.5
实例15 95.8 93.7
实例16 96.2 90.8
本发明已用如上优选实施例进行了描述，但本领域技术人员可以理解可以使用这些优选实施例的各种变化，而且本发明可以以与本文所述不同的方法进行。因此本发明包括权利要求所定义的精神和范围内的所有改进。

Claims (7)

1.利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法，其特征在于，所述的方法为：以丙烯酸和异辛醇为原料，以环己烷为脱水剂，在阻聚剂存在下，以酸性离子液体为催化剂，于80-120℃下进行共沸脱水缩合，反应结束后，将反应液处理，获得所述丙烯酸异辛酯。
2.根据权利要求1所述的利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法，其特征是所述酸性离子液体以己内酰胺为阳离子，以硫氢酸根、磷酸二氢根、甲磺酸根或对甲苯磺酸为阴离子。
3.根据权利要求1所述的利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法，其特征是所述丙烯酸与异辛醇的投料物质的量之比为1:1～3。
4.根据权利要求1所述的利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法，其特征是所述酸性离子液体的质量用量为丙烯酸质量的2～15%。
5.根据权利要求1所述的利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法，其特征是所述环己烷的体积用量以丙烯酸的量计为400～1400mL/mol。
6.根据权利要求1所述的利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法，其特征是所述阻聚剂为苯并噻吩，用量为丙烯酸的量计为5～15mol%。
7. 根据权利要求1所述的利用酸性己内酰胺离子液体催化制备丙烯酸异辛酯的方法，其特征是所述方法按如下步骤进行：将丙烯酸，异辛醇，阻聚剂、酸性离子液体和环己烷混合，在90～110℃下进行共沸脱水缩合反应2～5小时，气相色谱监测反应结束后，将反应液冷却到室温，分取环己烷，回收催化剂，环己烷层减压去溶剂，获得丙烯酸异辛酯粗品。
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CN109355022A (zh) * 2018-09-17 2019-02-19 江苏创客新材料科技有限公司 一种粘尘纸卷低粘配方及其制备方法
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