540-88-5 / 乙酸叔丁酯的合成研究

概述

乙酸叔丁酯，其在大氣中生成臭氧的光反應性能的測量指數即最大增量反應活性 (Maximum Incremental Reactivity, MIR)值較低，因而不將其包括在揮發性有機化合物中。上述揮發性有機化合物為因蒸汽壓力高而可以容易地向大氣蒸發的液體或氣體狀有機化合物，其在大氣中生成光化學氧化性物質而可以引發光化學煙霧。并且，其被認為是導致大氣污染的物質而且還是致癌性物質以及地球暖化的誘因物質，因此，各個國家將其作為減少排放的對象物質進行政策性管理。

因此，不屬于揮發性有機化合物的乙酸叔丁酯不僅可適用于涂料及油墨領域，還可以應用于洗滌領域等廣泛的技術領域中。現有技術中提供有對烯烴及乙酸之類的低級有機酸進行直接酯化反應來生成酯的有效方法。

合成反應研究

醋酸叔丁酯在涂料、溶劑和醫藥中間體等領域的應用日趨廣泛，其需求量也大幅提高。目前，醋酸叔丁酯通常以醋酸和異丁烯為原料，采用直接轉化法生產，該方法中，醋酸叔丁酯提純需經脫酸塔、脫醇塔和精制塔分離后方可滿足要求，其能耗較高，流程較長，設備較多。

本研究對乙酸和異丁烯合成乙酸叔丁酯(TBA)體系的熱力學進行了計算和分析,并用于指導工藝條件的選擇,結果表明:在異丁烯為液態,273.15-373.15 K范圍內,合成體系主副反應均為放熱反應,都是熱力學上的自發反應,降低溫度對反應有利;生成TBA的反應平衡常數遠大于常壓下的值。因此,在乙酸和異丁烯合成體系中需保證異丁烯為液態。

采用氣相色譜法,通過色譜柱的選擇,分析條件的探索,定性方法的考察,組分校正因子的測定,建立了可靠的乙酸與異丁烯,1-丁烯合成乙酸叔丁酯和乙酸仲丁酯的產物分析方法. 以乙酸和異丁烯為原料,在自建的酯化反應裝置上,以A10,B,C三種強酸性樹脂作為催化劑,考察反應溫度,反應壓力,系統空速,原料酸烯比對反應的影響,結果表明:各工藝參數對溶解異丁烯,叔丁醇,異丁烯轉化率基本無影響,空速和壓力對乙酸轉化率,TBA選擇性,低聚物選擇性影響不大;酸烯比增加,能促進異丁烯向TBA轉化,有效抑制異丁烯的低聚反應;低溫有利于酯化加成生成TBA;從評價效果看,A10催化劑最好,并確定了其適宜的工藝條件:空速4-5 h-1,酸烯比4-5:1,反應溫度25℃,壓力為保證體系液相。