本發(fā)明涉及化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種鈦酸異丙酯的電化學(xué)合成方法。

背景技術(shù)：

碳酸異丙酯別稱(chēng)為四異丙基鈦酸酯、四異丙氧基鈦、鈦酸四異丙酮和四異丙醇鈦。主要用于有機(jī)合成中的脂交換反應(yīng)和縮合反應(yīng)的催化劑。傳統(tǒng)的化學(xué)合成方法是將TiCl4與異丙醇進(jìn)行交換反應(yīng)，此方法原料成本較高，產(chǎn)率低，一般在60％左右，而且純度不易達(dá)到要求，后續(xù)步驟分離提純麻煩。電化學(xué)合成又叫電解合成，是利用電解手段在電極表面進(jìn)行電極反應(yīng)從而生成新物質(zhì)的一種綠色合成技術(shù)與化學(xué)合成相比，電化學(xué)合成的主要優(yōu)點(diǎn)如下：電化學(xué)合成反應(yīng)無(wú)需有毒或有危險(xiǎn)的氧化劑和還原劑，“電子”本身就是清潔的反應(yīng)試劑；在反應(yīng)體系中，電子轉(zhuǎn)移和化學(xué)反應(yīng)這兩個(gè)過(guò)程可同時(shí)進(jìn)行，因此，與化學(xué)法相比，能縮短合成工藝，減少設(shè)備投資，緩解環(huán)境污染；在電化學(xué)合成工藝中，可通過(guò)改變電極電位合成不同的產(chǎn)品，有時(shí)也可通過(guò)控制電極電位，使反應(yīng)按預(yù)定的目標(biāo)進(jìn)行，從而獲得高純度的產(chǎn)物，較高的收率及選擇性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鈦酸異丙酯的電化學(xué)合成方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的傳統(tǒng)的制備方法原料成本較高，產(chǎn)率低，且純度不易達(dá)到要求，后續(xù)步驟分離提純麻煩的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種鈦酸異丙酯的電化學(xué)合成方法，該鈦酸異丙酯的電化學(xué)合成方法的具體步驟如下：

S1：在容積為2.3L的玻璃電解槽中安裝蛇管式玻璃冷凝器和以鈦金屬作為材料的陰極和陽(yáng)極；

S2：依次向電解槽中添加600～800ml的甲醇溶液和700～900ml的異丙醇溶液，使之?dāng)嚢杈鶆颍?/p>

S3：在電解槽中打開(kāi)冷凝水作為電解液，并向電解槽中加入7～9g的電解質(zhì)，用以提高電解液的導(dǎo)電能力；

S4：在氮?dú)獗Ｗo(hù)下向電解池中通電進(jìn)行電解反應(yīng)，反應(yīng)后期電流下降時(shí)通過(guò)換向器改變鈦金屬陽(yáng)極提高電流強(qiáng)度，至反應(yīng)液PH≥7時(shí)電解反應(yīng)結(jié)束；

S5：電解結(jié)束后進(jìn)行減壓抽濾，濾除反應(yīng)液中的沉淀物，再將母液進(jìn)行蒸餾，回收母液中的甲醇；

S6：在剩余的母液中加入400～600ml的蒸餾水，充分振蕩使其混合均勻后，加入萃取劑進(jìn)行萃取，棄上清液；

S7：對(duì)步驟S6中的母液進(jìn)行減壓蒸餾，析出母液中的石油醚，制備出鈦酸異丙酯。

優(yōu)選的，所述步驟S1中，鈦金屬陰極和鈦金屬陽(yáng)極之間的間距為4～6mm。

優(yōu)選的，所述步驟S3中，電解質(zhì)為高氯酸鋰或氯化鈣或氯化銨。

優(yōu)選的，所述步驟S4中，在電解反應(yīng)初期，先通入氮?dú)?5～20min，排出體系中溶解的氧氣，然后將氮?dú)獾膶?dǎo)氣管移到液面上方，進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，直至反應(yīng)結(jié)束。

優(yōu)選的，所述步驟S4中，在電解反應(yīng)時(shí)，電流強(qiáng)度為300～400A，電解時(shí)間為18～22h，反應(yīng)溫度為50～70℃。

優(yōu)選的，所述步驟S6中，萃取劑為石油醚。

優(yōu)選的，所述步驟S7中，減壓蒸餾過(guò)程應(yīng)在溶液沸點(diǎn)穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行，蒸餾的速度控制在1～3滴/S。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明反應(yīng)體系中合成產(chǎn)物易分離、易精制，產(chǎn)品純度高，副產(chǎn)品少，可大幅度降低環(huán)境污染，其反應(yīng)物的合成在常溫常壓下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，能耗低，設(shè)備造價(jià)低，本發(fā)明的反應(yīng)收率高，產(chǎn)物純度高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

一種鈦酸異丙酯的電化學(xué)合成方法，該鈦酸異丙酯的電化學(xué)合成方法的具體步驟如下：

S1：在容積為2.3L的玻璃電解槽中安裝蛇管式玻璃冷凝器和以鈦金屬作為材料的陰極和陽(yáng)極，鈦金屬陰極和鈦金屬陽(yáng)極之間的間距為4mm；

S2：依次向電解槽中添加600ml的甲醇溶液和700ml的異丙醇溶液，使之?dāng)嚢杈鶆颍?/p>

S3：在電解槽中打開(kāi)冷凝水作為電解液，并向電解槽中加入7g的電解質(zhì)，用以提高電解液的導(dǎo)電能力，電解質(zhì)為高氯酸鋰或氯化鈣或氯化銨；

S4：在氮?dú)獗Ｗo(hù)下向電解池中通電進(jìn)行電解反應(yīng)，反應(yīng)后期電流下降時(shí)通過(guò)換向器改變鈦金屬陽(yáng)極提高電流強(qiáng)度，至反應(yīng)液PH≥7時(shí)電解反應(yīng)結(jié)束，在電解反應(yīng)初期，先通入氮?dú)?5min，排出體系中溶解的氧氣，然后將氮?dú)獾膶?dǎo)氣管移到液面上方，進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，直至反應(yīng)結(jié)束，在電解反應(yīng)時(shí)，電流強(qiáng)度為300A，電解時(shí)間為18h，溫度為50℃；

S5：電解結(jié)束后進(jìn)行減壓抽濾，濾除反應(yīng)液中的沉淀物，再將母液進(jìn)行蒸餾，回收母液中的甲醇；

S6：在剩余的母液中加入400ml的蒸餾水，充分振蕩使其混合均勻后，加入萃取劑進(jìn)行萃取，棄上清液，萃取劑為石油醚；

S7：對(duì)步驟S6中的母液進(jìn)行減壓蒸餾，析出母液中的石油醚，制備出鈦酸異丙酯，減壓蒸餾過(guò)程應(yīng)在溶液沸點(diǎn)穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行，蒸餾的速度控制在1～3滴/S。

在本實(shí)施例中，反應(yīng)體系的收率為72％，其制備出的產(chǎn)品純度為84％。

實(shí)施例二

一種鈦酸異丙酯的電化學(xué)合成方法，該鈦酸異丙酯的電化學(xué)合成方法的具體步驟如下：

S1：在容積為2.3L的玻璃電解槽中安裝蛇管式玻璃冷凝器和以鈦金屬作為材料的陰極和陽(yáng)極，鈦金屬陰極和鈦金屬陽(yáng)極之間的間距為6mm；

S2：依次向電解槽中添加800ml的甲醇溶液和900ml的異丙醇溶液，使之?dāng)嚢杈鶆颍?/p>

S3：在電解槽中打開(kāi)冷凝水作為電解液，并向電解槽中加入9g的電解質(zhì)，用以提高電解液的導(dǎo)電能力，電解質(zhì)為高氯酸鋰或氯化鈣或氯化銨；

S4：在氮?dú)獗Ｗo(hù)下向電解池中通電進(jìn)行電解反應(yīng)，反應(yīng)后期電流下降時(shí)通過(guò)換向器改變鈦金屬陽(yáng)極提高電流強(qiáng)度，至反應(yīng)液PH≥7時(shí)電解反應(yīng)結(jié)束，在電解反應(yīng)初期，先通入氮?dú)?0min，排出體系中溶解的氧氣，然后將氮?dú)獾膶?dǎo)氣管移到液面上方，進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，直至反應(yīng)結(jié)束，在電解反應(yīng)時(shí)，電流強(qiáng)度為400A，電解時(shí)間為22h，溫度為70℃；

S5：電解結(jié)束后進(jìn)行減壓抽濾，濾除反應(yīng)液中的沉淀物，再將母液進(jìn)行蒸餾，回收母液中的甲醇；

S6：在剩余的母液中加入600ml的蒸餾水，充分振蕩使其混合均勻后，加入萃取劑進(jìn)行萃取，棄上清液，萃取劑為石油醚；

S7：對(duì)步驟S6中的母液進(jìn)行減壓蒸餾，析出母液中的石油醚，制備出鈦酸異丙酯，減壓蒸餾過(guò)程應(yīng)在溶液沸點(diǎn)穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行，蒸餾的速度控制在1～3滴/S。

在本實(shí)施例中，反應(yīng)體系的收率為81％，其制備出的產(chǎn)品純度為89％。

實(shí)施例三

一種鈦酸異丙酯的電化學(xué)合成方法，該鈦酸異丙酯的電化學(xué)合成方法的具體步驟如下：

S1：在容積為2.3L的玻璃電解槽中安裝蛇管式玻璃冷凝器和以鈦金屬作為材料的陰極和陽(yáng)極，鈦金屬陰極和鈦金屬陽(yáng)極之間的間距為5mm；

S2：依次向電解槽中添加700ml的甲醇溶液和800ml的異丙醇溶液，使之?dāng)嚢杈鶆颍?/p>

S3：在電解槽中打開(kāi)冷凝水作為電解液，并向電解槽中加入8g的電解質(zhì)，用以提高電解液的導(dǎo)電能力，電解質(zhì)為高氯酸鋰或氯化鈣或氯化銨；

S4：在氮?dú)獗Ｗo(hù)下向電解池中通電進(jìn)行電解反應(yīng)，反應(yīng)后期電流下降時(shí)通過(guò)換向器改變鈦金屬陽(yáng)極提高電流強(qiáng)度，至反應(yīng)液PH≥7時(shí)電解反應(yīng)結(jié)束，在電解反應(yīng)初期，先通入氮?dú)?8min，排出體系中溶解的氧氣，然后將氮?dú)獾膶?dǎo)氣管移到液面上方，進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，直至反應(yīng)結(jié)束，在電解反應(yīng)時(shí)，電流強(qiáng)度為350A，電解時(shí)間為20h，溫度為60℃；

S5：電解結(jié)束后進(jìn)行減壓抽濾，濾除反應(yīng)液中的沉淀物，再將母液進(jìn)行蒸餾，回收母液中的甲醇；

S6：在剩余的母液中加入500ml的蒸餾水，充分振蕩使其混合均勻后，加入萃取劑進(jìn)行萃取，棄上清液，萃取劑為石油醚；

S7：對(duì)步驟S6中的母液進(jìn)行減壓蒸餾，析出母液中的石油醚，制備出鈦酸異丙酯，減壓蒸餾過(guò)程應(yīng)在溶液沸點(diǎn)穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行，蒸餾的速度控制在1～3滴/S。

在本實(shí)施例中，反應(yīng)體系的收率為90％，其制備出的產(chǎn)品純度為94％。

綜合以上實(shí)施例所述，本發(fā)明的最佳實(shí)施例為實(shí)施例三，通過(guò)將鈦金屬陽(yáng)極和鈦金屬陰極之間的距離設(shè)置為5mm，電極距離的增大會(huì)增加電解液的電阻，從而導(dǎo)致非法拉第電流的增加，電流效率降低，導(dǎo)致鈦醇鹽鹵化物遷移時(shí)間延長(zhǎng)，這樣會(huì)增加副產(chǎn)物生成的幾率，而電極距離小，則產(chǎn)生的氣體難題排出；溫度的升高可以提高合成鈦酸四丁酯的電流導(dǎo)率，電解質(zhì)在異丙醇中，50℃時(shí)電導(dǎo)率為0.1～0.01S·m^-1，70℃時(shí)電導(dǎo)率為1～0.1S·m^-1，在本發(fā)明中，選擇控制恒溫在60℃時(shí)，電導(dǎo)率為最高。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)便，純度高，后處理容易，成本低，對(duì)環(huán)境污染少的優(yōu)點(diǎn)。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。