目录
1 引言
1.1 乙酸正丁酯的用途
1.1.1 乙酸正丁酯的基本性质 1.1.2 乙酸正丁酯在溶剂中的应用
1.1.3 乙酸正丁酯在萃取剂中的应用 1.1.4 乙酸正丁酯在香料中的应用 1.1.5 乙酸正丁酯在医药中的应用
1.1.6 乙酸正丁酯在反应介质中的应用 1.2 合成乙酸正丁酯的催化剂类型及方法
1.2.1 无机盐催化合成乙酸正丁酯 1.2.2 杂多酸催化合成乙酸正丁酯
1.2.3 阳离子交换树脂催化合成乙酸正丁酯 1.2.4 固体超强酸催化合成乙酸正丁酯 1.2.5 磺酸类催化合成乙酸正丁酯
1.2.6 负载型催化剂催化合成乙酸正丁酯 1.3 纳米氧化镁的性质及应用 1.3.1纳米氧化镁的性质 1.3.2纳米氧化镁的应用 1.3.2.1 固体催化剂 1.3.2.2 净化处理吸附剂
1.3.2.3 抗菌剂
1.3.2.4 纳米氧化镁的其他用途 1.4 氧化镁的制备方法和其对结构的影响 1.4.1 气相法制备氧化镁 1.4.2 液相法制备氧化镁
1.4.3 溶胶－凝胶法(简称S-G 法)
1.1.1乙酸正丁酯的基本性质
乙酸正丁酯是最常用的一种多功能有机溶剂，广泛应用于有机合成溶剂中。它对许多物质都有良好的溶解性，能够溶解聚氯乙烯 氯化橡胶 聚甲基丙烯酸甲酯等，工业上可用于制造用于飞机机翼涂料 汽车涂料 人造革涂料的聚酯漆 硝基纤维漆等漆类溶剂溶剂 。
1.2 合成乙酸正丁酯的催化剂类型及方法
1.2.1 无机盐催化合成乙酸正丁酯
无机盐大多性质稳定, 来源广泛, 对设备几乎没有腐蚀, 反应条件温和, 不会对环境造成太大污染。但是由于无机盐容易潮解, 影响其催化的效果。常用的催化剂有三氯化铝、三氯化铁、硫酸钛、十二水合硫酸铁铵、五水合氯化锡、一水合硫酸氢钠和硫酸锌。
宁满霞[1]利用结晶三氯化铝为催化剂合成乙酸正丁酯, 最佳反应条件是: 醇酸摩尔比为11 6、反应时间为39min、催化剂用量为31 5g 、反应产率可达86.4% 。结晶三氯化铝催化合成乙酸正丁酯具有用量少、价廉、快速、产率较高、操作安全、污染小等优点, 是浓硫酸的理想替代品。
三氯化铁是最常用的无机化合物, 合成乙酸正丁酯的优良催化剂, 价廉易得、无毒、操作方法简单、反应条件温和、反应时间短、比较容易控制。张飞宇[ 2]等人利用结晶三氯化铁作为催化剂合成乙酸正丁酯,最佳反应条件是: 醇酸摩尔比为1 ：2, 催化剂的用量为正丁醇用量的20% , 带水剂与醇的摩尔比为2 B 1,乙酸正丁酯的收率为93.3%。由于三氯化铁中Fe3+外层轨道未被电子充满, 可能先与乙酸中的羰基络合, 致使羰基中碳原子正电荷增加, 反应活性增加, 有利于与醇结合形成过渡态, 再脱去一分子水形成酯。
王刚[ 3] 等人利用硫酸钛作为催化剂合成乙酸正丁酯。最佳反应条件是: 反应温度190 ℃ , 醇酸摩尔比为1.2：1, 催化剂的用量为0.015mol/ mol 乙酸,反应时间90min。硫酸钛可以重复使用, 催化效果没有明显变化。
十二水合硫酸铁铵易得, 性质稳定, 无吸湿性, 不溶于反应体系中, 反应后处理简便, 省略了硫酸法中水洗、碱洗和干燥等步骤, 具有良好的催化性能。李毅群[4] 等人利用十二水合硫酸铁铵作为催化剂合成乙酸正丁酯, 最佳反应条件是: 催化剂的用量为2.5 – 3.0g, 醇酸摩尔比为1.0:1.2, 反应温度为103 - 122 ℃ 。李月珍[5]等人合成乙酸正丁酯的最佳反应条件是: 在固定正丁醇用量为0 .1mo l 条件下, 冰乙酸用量为81 0g ( 0.13mo l) , 催化剂用量为0.75g, 反应时间为44min。
李芳良[6]等人在微波辐射条件下利用五水合氯化锡作为催化剂合成乙酸正丁酯, 最佳反应条件是:以0.2mol 正丁醇为基准, 醇酸配比为1：1.2, 催化剂用量为1.4g, 微波辐射时间为15min, 微波功率为450W。
黄骁南[7]等人利用一水合硫酸氢钠作为催化剂合成乙酸正丁酯, 最佳反
应条件是: 正丁醇11.5 mL、冰醋酸7.2mL, 反应时间是30min。采用一水合硫酸氢钠催化法制备乙酸正丁酯具备以下优势: 缩短了工艺流程, 操作简便。因为一水合硫酸氢钠是强离子型化合物, 易溶于水, 不溶于反应体系, 所以酯化反应完毕后, 反应液用倾析法直接倒入蒸馏瓶进行蒸馏,省去硫酸法中洗涤、干燥步骤; 催化剂留在反应瓶中,可重复使用3 次左右。并可通过重结晶法使催化剂再生; 催化剂来源广泛、价格低廉、性质稳定, 具有明显的催化活性, 可使反应速度提高, 且能提高反应产率( 加入1g 时收率最好) ; 对环境污染小, 不需进行三废处理。
杜贵英[8] 利用硫酸锌作为催化剂合成乙酸正丁酯, 最佳反应条件是: 醇酸比为2.0:1.0, 催化剂用量为反应物用量的6% , 沸腾温度下反应2h, 加带水剂和分水装置, 酯产率为95% 。在同样工艺条下若不加带水剂, 酯产率只有78%左右。
1.2.2 杂多酸催化合成乙酸正丁酯
杂多酸是一种含氧桥的多核化合物。其特点是催化活性高, 选择性好, 反应时间短, 反应温度低, 不易造成环境污染, 对设备几乎没有腐蚀, 再生速度快。 黄金凤[9] 等人以多孔纳米级TiO2 为载体利用PW12作为催化剂合成乙酸正丁酯, 其实验结果表明, 反应器中的催化剂可以不经过任何处理, 催化剂可以重复使用6 次, 酯化的收率没有降低。这样可以省去对催化剂再生的处理, 节约催化剂, 大大地减少了对催化剂的处理成本, 降低了生产成本。 1.2.3 阳离子交换树脂催化合成乙酸正丁酯
阳离子交换树脂的主要特点是价廉易得, 不腐蚀设备, 不污染环境, 不会引起副反应, 不溶于反应体系, 能够重复使用, 易于分离、回收和再生, 操作简单,产品收率较高, 具有工业推广价值。黎中良[10]等人利用阳离子交换树脂作为催化剂合成乙酸正丁酯, 最佳反应条件是: 醇酸比为1.3：1.0,反应2h, 阳离子交换树脂的用量为1.1g , 产品的收率达到95.17% 。 1.2.4 固体超强酸催化合成乙酸正丁酯
自1997 年Hino M 等首先合成了TiO2 / SO42- 新型固体超强酸, 并且介绍了其催化性能以来, TiO2 /SO42- 在有机合成中不仅具有非常高的活性, 而且不怕水、耐高温, 反应条件比较容易控制, 因此TiO2 /SO42- 的使用越来越受到人们的重视。固体超强酸在有机合成中的优点是活性高、重复使用性好、不腐蚀设备、制备方法简便、处理条件易行、便于工业化, 这对于节约能源, 提高经济效益是很有意义的。古绪鹏[11] 等人利用SO4 2- / ZrO2-TiO2-La 固体酸作为催化剂合成乙酸正丁酯, 最佳反应条件是: 在反应时间2h, 醇酸摩尔比1/ 2 5, 催化剂用量为反应物质量的17%时, 酯的产率高达97.6% 。实验发现, 该催化剂使用后无需任何处理, 可重复使用多次, 是一种贮存稳定性高、选择性好、对环境友好的催化剂。
1.2.5 磺酸类催化合成乙酸正丁酯
磺酸类催化剂来源广泛、性能稳定、安全, 使用方便, 对酯化反应有较高的活性, 产品收率较高, 产物处理方便, 催化剂可以重复使用等特点, 适合于工业化生产的需要。刘美莲[12] 等人利用氨基磺酸作为催化剂合成乙酸正丁酯, 最佳反应条件是: 乙酸14.25mL( 0.25mol) 、正丁醇13.72mL ( 0.15mo l) 或异丁酯13.88mL( 0.15mol ) 、氨基磺酸0.5g ( 0.005mol ) , 即乙酸：正丁醇( 或异丁醇) ：氨基磺酸= 1：0.6：0.02( mol) , 回流时间为100min。 1.2.6 负载型催化剂催化合成乙酸正丁酯