一種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法
2023-07-18 05:48:11 4
一種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法
【專利摘要】本發明涉及一種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，是以乙酸乙酯與環氧乙烷為原料，鎂鋁鋯複合氧化物為固體催化劑，在反應釜中密閉攪拌，用N2置換出釜內空氣，加熱升溫至設定溫度，環氧乙烷開環並嵌入到乙酸乙酯的酯鍵中，反應合成乙二醇乙醚乙酸酯；所述的反應工藝條件為原料摩爾比為乙酸乙酯：環氧乙烷=1~9:1，反應溫度為80~160℃，催化劑質量百分比為總質量的0.1~5%；所述鎂鋁鋯複合金屬氧化物時採用共沉澱方法製備，並經過老化、乾燥、高溫焙燒製得。本發明的優點是：反應只需一步即可得到產物，避免了傳統酯化反應對設備要求苛刻，產物處理較困難等問題，且催化劑易分離、可重複使用，節能環保。
【專利說明】—種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及乙二醇乙醚乙酸酯的合成，具體是乙酸乙酯和環氧乙烷為原料，在固體催化劑鎂鋁鋯複合氧化物的作用下，環氧乙烷開環嵌入乙酸乙酯一步反應合成乙二醇乙醚乙酸酯。屬於精細化學品【技術領域】。
【背景技術】
[0002]乙二醇乙醚乙酸酯分子結構含有烷基、醚鍵、羰基，具有良好的溶解作用，具有一般溶劑所不具備的優異性能。
[0003]以環氧乙烷和環氧丙烷為基礎的原料，是生產聚氧烷基類精細化學品的重要方法,二元醇醚類溶劑是環氧化合物重要的衍生物之一,在工業上有著廣泛的應用。乙二醇醚酯類化合物毒性 較低，且性能優異，已經在各個領域逐步替代乙二元醇醚類產品，主要應用於塗料、油墨、清洗劑等行業。
[0004]合成乙二醇乙醚乙酸酯的傳統工藝首先是醇與環氧乙烷反應生成醇醚後，再與酸酯化反應得到醇醚酯，此工藝需兩步完成，操作複雜，能耗大，對設備要求高，生產過程中產生工業廢水等問題，汙染環境。而一步合成法合成乙二醇乙醚乙酸酯具有低能耗、低環境汙染、產物易分離等優點。但制約一步合成法發展的主要因素是普遍存在催化劑活性差，轉化率低等問題。亟需開發出一種高活性、環境友好的催化劑，為產業化創造條件。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種一步合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，該方法避免了傳統兩步反應中工藝複雜，易環境汙染，產物處理較困難等問題，工藝簡單、能耗低，且催化劑易分離、可重複使用，節能環保。
[0006]本發明的目的是這樣實現的:將乙酸乙酯、催化劑加入到反應釜中，密封攪拌，用N2置換出釜內空氣，加熱升溫至設定溫度，緩慢通入環氧乙烷，並控制反應釜內溫度基本恆定，控制反應釜內壓力在0.40-0.50 MPa，環氧乙烷通入設定質量後，繼續在所設溫度下進行反應，直至釜內壓力恆定，且40 min內保持不變，反應結束後降溫並出料，得到乙二醇乙醚乙酸酯產品。
[0007]所述的催化劑是鎂鋁鋯複合氧化物固體催化劑。
[0008]本發明提供的鎂鋁鋯複合金屬氧化物是按照以下方法製備的:將氯化鎂、氯化鋁、氧氯化鋯用去離子水配製成一定濃度的溶液，將一定量的沉澱劑氫氧化鉀、碳酸鉀用去離子水溶解，並與配製好的鎂鋁鋯鹽溶液混合，劇烈攪拌，在4(T10(TC晶化1~48 h，數小時後過濾出沉澱物，乾燥至恆重，再置於馬弗爐中於20(T100(rC下高溫焙燒llh，製得鎂鋁鋯複合金屬氧化物固體催化劑。
[0009]作為對本發明的再一步限定，本發明所述方法中原料投料摩爾比為乙酸乙酯:環氧乙烷=1~9:1，反應溫度為8(T16(TC，反應壓力為0.40-0.50 MPa，催化劑質量百分比用量為原料乙酸乙酯和環氧乙烷總質量的0.f 5%。[0010]作為對本發明的再一步限定，本發明所述方法中較為適宜的原料摩爾配比為4:1，反應溫度為120°C，催化劑質量百分比用量為原料乙酸乙酯和環氧乙烷總質量的1.5%，，鎂招錯鹽陽離子摩爾比為Mg:Al:Zr= 1:1:0.06。
[0011]該固體催化劑經過濾即可與產物分離，可循環使用，環保經濟。
[0012]本發明的優點是:反應只需一步即可得到產物，避免了傳統兩步反應中產物處理較困難等問題，具有反應活性高、能耗低、環境汙染小等優勢。
【具體實施方式】
[0013]通過以下實例對發明做進一步說明，但並不因此限制本發明。
[0014]實施例中，產物中的各物質含量是用氣相色譜法進行定量分析的。採用GC9790型氣相色譜儀，分流進樣，配有程序升溫部件，氫火焰離子化檢測器。毛細色譜柱為SE-54(甲基聚矽氧烷)型 30mX0.32mmX 0.45Mm。
[0015]實施例中，環氧乙烷的轉化率是按下述公式計算得到的:
【權利要求】
1.一種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特徵在於:將乙酸乙酯、鎂鋁鋯複合金屬氧化物催化劑加入到反應釜中，密封攪拌，用N2置換出釜內空氣，加熱升溫至設定溫度，緩慢通入環氧乙烷，並控制反應釜內溫度基本恆定，控制反應釜內壓力在0.40-0.50MPa，反應結束後降溫並出料，得到乙二醇乙醚乙酸酯產品。
2.根據權利要求書I所述的一種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特徵在於:原料投料摩爾比為乙酸乙酯:環氧乙烷=廣9:1，反應溫度為8(T16(TC，反應壓力為0.4(T0.50MPa，鎂鋁鋯複合金屬氧化物催化劑質量百分比為原料乙酸乙酯和環氧乙烷總質量的0.1~5%。
3.根據權利要求1或2所述的一種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特徵在於:鎂鋁鋯複合金屬氧化物催化劑的製備方法如下:將氯化鎂、氯化鋁、氧氯化鋯用去離子水配製成一定濃度的溶液，將一定量的沉澱劑氫氧化鉀、碳酸鉀用去離子水溶解，並與配製好的鎂鋁鋯鹽溶液混合，劇烈攪拌，在4(noo°c晶化f48 h，數小時後過濾出沉澱物，乾燥至恆重，再置於馬弗爐中於20(Ti00(rc下高溫焙燒llh，製得鎂鋁鋯複合金屬氧化物固體催化劑。
4.根據權 利要求3所述的一種用於一步法合成乙二醇乙醚乙酸酯催化劑的製備方法，其特徵在於:鎂鋁鋯鹽陽離子摩爾比為Mg:Al:Zr= 1:1:0.06。
5.根據權利要求書I或2所述的一種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特徵在於:原料摩爾比為乙酸乙酯:環氧乙烷=4:1 ;反應溫度為120°C ;催化劑質量百分比用量為反應物乙酸乙酯和環氧乙烷總質量的1.5%。
6.根據權利要求書3所述的一種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特徵在於:原料摩爾比為乙酸乙酯:環氧乙烷=4:1 ;反應溫度為120°C ;催化劑質量百分比用量為反應物乙酸乙酯和環氧乙烷總質量的1.5%。
7.根據權利要求書4所述的一種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特徵在於:原料摩爾比為乙酸乙酯:環氧乙烷=4:1 ;反應溫度為120°C ;催化劑質量百分比用量為反應物乙酸乙酯和環氧乙烷總質量的1.5%。
【文檔編號】C07C69/16GK103922931SQ201410157095
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月19日 優先權日:2014年4月19日
【發明者】郭登峰, 趙會晶, 劉準, 曹惠慶, 朱煜, 張靜 申請人:常州大學, 江蘇怡達化學股份有限公司