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(fā)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(huán)氧乙烷為原料，鎂鋁鋯復(fù)合氧化物為固體催化劑，在反應(yīng)釜中密閉攪拌，用N2置換出釜內(nèi)空氣，加熱升溫至設(shè)定溫度，環(huán)氧乙烷開環(huán)并嵌入到乙酸乙酯的酯鍵中，反應(yīng)合成乙二醇乙醚乙酸酯；所述的反應(yīng)工藝條件為原料摩爾比為乙酸乙酯：環(huán)氧乙烷=1~9:1，反應(yīng)溫度為80~160℃，催化劑質(zhì)量百分比為總質(zhì)量的0.1~5%；所述鎂鋁鋯復(fù)合金屬氧化物時(shí)采用共沉淀方法制備，并經(jīng)過(guò)老化、干燥、高溫焙燒制得。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：反應(yīng)只需一步即可得到產(chǎn)物，避免了傳統(tǒng)酯化反應(yīng)對(duì)設(shè)備要求苛刻，產(chǎn)物處理較困難等問(wèn)題，且催化劑易分離、可重復(fù)使用，節(jié)能環(huán)保。
【專利說(shuō)明】—種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及乙二醇乙醚乙酸酯的合成，具體是乙酸乙酯和環(huán)氧乙烷為原料，在固體催化劑鎂鋁鋯復(fù)合氧化物的作用下，環(huán)氧乙烷開環(huán)嵌入乙酸乙酯一步反應(yīng)合成乙二醇乙醚乙酸酯。屬于精細(xì)化學(xué)品【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]乙二醇乙醚乙酸酯分子結(jié)構(gòu)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(yōu)異性能。
[0003]以環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷為基礎(chǔ)的原料，是生產(chǎn)聚氧烷基類精細(xì)化學(xué)品的重要方法,二元醇醚類溶劑是環(huán)氧化合物重要的衍生物之一,在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用。乙二醇醚酯類化合物毒性 較低，且性能優(yōu)異，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域逐步替代乙二元醇醚類產(chǎn)品，主要應(yīng)用于涂料、油墨、清洗劑等行業(yè)。
[0004]合成乙二醇乙醚乙酸酯的傳統(tǒng)工藝首先是醇與環(huán)氧乙烷反應(yīng)生成醇醚后，再與酸酯化反應(yīng)得到醇醚酯，此工藝需兩步完成，操作復(fù)雜，能耗大，對(duì)設(shè)備要求高，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生工業(yè)廢水等問(wèn)題，污染環(huán)境。而一步合成法合成乙二醇乙醚乙酸酯具有低能耗、低環(huán)境污染、產(chǎn)物易分離等優(yōu)點(diǎn)。但制約一步合成法發(fā)展的主要因素是普遍存在催化劑活性差，轉(zhuǎn)化率低等問(wèn)題。亟需開發(fā)出一種高活性、環(huán)境友好的催化劑，為產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于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(tǒng)兩步反應(yīng)中工藝復(fù)雜，易環(huán)境污染，產(chǎn)物處理較困難等問(wèn)題，工藝簡(jiǎn)單、能耗低，且催化劑易分離、可重復(fù)使用，節(jié)能環(huán)保。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:將乙酸乙酯、催化劑加入到反應(yīng)釜中，密封攪拌，用N2置換出釜內(nèi)空氣，加熱升溫至設(shè)定溫度，緩慢通入環(huán)氧乙烷，并控制反應(yīng)釜內(nèi)溫度基本恒定，控制反應(yīng)釜內(nèi)壓力在0.40-0.50 MPa，環(huán)氧乙烷通入設(shè)定質(zhì)量后，繼續(xù)在所設(shè)溫度下進(jìn)行反應(yīng)，直至釜內(nèi)壓力恒定，且40 min內(nèi)保持不變，反應(yīng)結(jié)束后降溫并出料，得到乙二醇乙醚乙酸酯產(chǎn)品。
[0007]所述的催化劑是鎂鋁鋯復(fù)合氧化物固體催化劑。
[0008]本發(fā)明提供的鎂鋁鋯復(fù)合金屬氧化物是按照以下方法制備的:將氯化鎂、氯化鋁、氧氯化鋯用去離子水配制成一定濃度的溶液，將一定量的沉淀劑氫氧化鉀、碳酸鉀用去離子水溶解，并與配制好的鎂鋁鋯鹽溶液混合，劇烈攪拌，在4(T10(TC晶化1~48 h，數(shù)小時(shí)后過(guò)濾出沉淀物，干燥至恒重，再置于馬弗爐中于20(T100(rC下高溫焙燒llh，制得鎂鋁鋯復(fù)合金屬氧化物固體催化劑。
[0009]作為對(duì)本發(fā)明的再一步限定，本發(fā)明所述方法中原料投料摩爾比為乙酸乙酯:環(huán)氧乙烷=1~9:1，反應(yīng)溫度為8(T16(TC，反應(yīng)壓力為0.40-0.50 MPa，催化劑質(zhì)量百分比用量為原料乙酸乙酯和環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的0.f 5%。[0010]作為對(duì)本發(fā)明的再一步限定，本發(fā)明所述方法中較為適宜的原料摩爾配比為4:1，反應(yīng)溫度為120°C，催化劑質(zhì)量百分比用量為原料乙酸乙酯和環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的1.5%，，鎂招錯(cuò)鹽陽(yáng)離子摩爾比為Mg:Al:Zr= 1:1:0.06。
[0011]該固體催化劑經(jīng)過(guò)濾即可與產(chǎn)物分離，可循環(huán)使用，環(huán)保經(jīng)濟(jì)。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:反應(yīng)只需一步即可得到產(chǎn)物，避免了傳統(tǒng)兩步反應(yīng)中產(chǎn)物處理較困難等問(wèn)題，具有反應(yīng)活性高、能耗低、環(huán)境污染小等優(yōu)勢(shì)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]通過(guò)以下實(shí)例對(duì)發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但并不因此限制本發(fā)明。
[0014]實(shí)施例中，產(chǎn)物中的各物質(zhì)含量是用氣相色譜法進(jìn)行定量分析的。采用GC9790型氣相色譜儀，分流進(jìn)樣，配有程序升溫部件，氫火焰離子化檢測(cè)器。毛細(xì)色譜柱為SE-54(甲基聚硅氧烷)型 30mX0.32mmX 0.45Mm。
[0015]實(shí)施例中，環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化率是按下述公式計(jì)算得到的:
【權(quán)利要求】
1.一種一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特征在于:將乙酸乙酯、鎂鋁鋯復(fù)合金屬氧化物催化劑加入到反應(yīng)釜中，密封攪拌，用N2置換出釜內(nèi)空氣，加熱升溫至設(shè)定溫度，緩慢通入環(huán)氧乙烷，并控制反應(yīng)釜內(nèi)溫度基本恒定，控制反應(yīng)釜內(nèi)壓力在0.40-0.50MPa，反應(yīng)結(jié)束后降溫并出料，得到乙二醇乙醚乙酸酯產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)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，其特征在于:原料投料摩爾比為乙酸乙酯:環(huán)氧乙烷=廣9:1，反應(yīng)溫度為8(T16(TC，反應(yīng)壓力為0.4(T0.50MPa，鎂鋁鋯復(fù)合金屬氧化物催化劑質(zhì)量百分比為原料乙酸乙酯和環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的0.1~5%。
3.根據(jù)權(quán)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，其特征在于:鎂鋁鋯復(fù)合金屬氧化物催化劑的制備方法如下:將氯化鎂、氯化鋁、氧氯化鋯用去離子水配制成一定濃度的溶液，將一定量的沉淀劑氫氧化鉀、碳酸鉀用去離子水溶解，并與配制好的鎂鋁鋯鹽溶液混合，劇烈攪拌，在4(noo°c晶化f48 h，數(shù)小時(shí)后過(guò)濾出沉淀物，干燥至恒重，再置于馬弗爐中于20(Ti00(rc下高溫焙燒llh，制得鎂鋁鋯復(fù)合金屬氧化物固體催化劑。
4.根據(jù)權(quán) 利要求3所述的一種用于一步法合成乙二醇乙醚乙酸酯催化劑的制備方法，其特征在于:鎂鋁鋯鹽陽(yáng)離子摩爾比為Mg:Al:Zr= 1:1:0.06。
5.根據(jù)權(quán)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，其特征在于:原料摩爾比為乙酸乙酯:環(huán)氧乙烷=4:1 ;反應(yīng)溫度為120°C ;催化劑質(zhì)量百分比用量為反應(yīng)物乙酸乙酯和環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的1.5%。
6.根據(jù)權(quán)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，其特征在于:原料摩爾比為乙酸乙酯:環(huán)氧乙烷=4:1 ;反應(yīng)溫度為120°C ;催化劑質(zhì)量百分比用量為反應(yīng)物乙酸乙酯和環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的1.5%。
7.根據(jù)權(quán)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，其特征在于:原料摩爾比為乙酸乙酯:環(huán)氧乙烷=4:1 ;反應(yīng)溫度為120°C ;催化劑質(zhì)量百分比用量為反應(yīng)物乙酸乙酯和環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的1.5%。
【文檔編號(hào)】C07C69/16GK103922931SQ201410157095
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月19日
【發(fā)明者】郭登峰, 趙會(huì)晶, 劉準(zhǔn), 曹惠慶, 朱煜, 張靜 申請(qǐng)人:常州大學(xué), 江蘇怡達(dá)化學(xué)股份有限公司