一種甲基磺酸催化制備癸二酸二乙酯的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及癸二酸二乙酯的制備方法，特別是一種甲基磺酸催化制備癸二酸二乙 酯的方法。
【背景技術】
[0002] 癸二酸二乙酯又名皮脂酸乙酯，皮脂酸二乙酯，為無色至淡黃色的液體，有葡萄 酒、水果、甜瓜的香氣，能與乙醇、乙醚、油類等有機物混溶，主要用于配制葡萄、梨等食用香 精和日化香精，也可作為有機溶劑、在光、電化學傳感器中常用作增塑劑或有機合成中間 體。隨著人們環保意識以及環保法規的日益完善，開發生產癸二酸二乙酯具有極好的發展 前景。
[0003] 癸二酸二乙酯通常是以癸二酸與無水乙醇為原料，在催化劑的作用下，在一定的 工藝條件下合成的。目前國內已有用對甲苯磺酸、離子交換樹脂、固體酸、硫酸氫鈉、氯化 鐵、雜多酸等催化制備癸二酸二乙酯的報道，但不同程度存在反應時間長，乙醇用量大且一 次加入，溫度升高太快，乙醇未參與反應就與被溶劑帶出，催化劑制備復雜、成本高，產品需 要減壓蒸餾，消耗大量能源，不安全，工業化實施難度大，三廢沒有得到有效處理等缺點。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種甲基磺酸催化制備癸二酸二乙酯的方法，以克服現有 制備方法的不足，采取如下幾種方式并取得良好的效果：分兩次加入無水乙醇，縮短了酯化 反應時間；反應后分離出來的甲基磺酸有兩種用途：一、是可以回收用于下一次酯化反應， 在工業生產中，可實現循環使用；二、是用于中和堿液提取未完全參與反應的癸二酸，得到 濕的癸二酸；降低了操作的復雜程度，減少了能源消耗，對環境污染大大降低，降低生產成 本；采用活性炭提純的方式，降低了因減壓蒸餾(需要高溫、高壓）而導致的能耗高，收率低， 不安全因素的存在，操作簡便，活性炭可以重復使用，能耗低，成本低；甲基磺酸是一種催化 活性高、酸性強、毒性小的均相催化劑，其對設備腐蝕性小，可生物降解，對環境友好，使用 量小，可重復使用多次，生產成本低。
[0005] 本發明的技術方案如下：用癸二酸和無水乙醇為原料，以甲基磺酸作催化劑，環己 烷做帶水劑，反應結束后，產物經中和，水洗，蒸餾，純化，得到癸二酸二乙酯。
[0006] 以甲基磺酸作催化劑，本發明包括以下步驟： 1)在備有電動攪拌機、溫度計、冷凝管、分水器的三口圓底燒瓶中加入環己烷、無水乙 醇I及甲基磺酸，攪拌下加入癸二酸，轉速控制在450~500r/min。
[0007] 2)酯化反應：加熱回流至溫度到84°C，降溫至50°C，加入無水乙醇II，繼續加熱回 流至84°C，使反應產生的水從分水器分出，待三口圓底燒瓶降溫至50°C，進行下一步；在該 步驟中，采用了二次加入無水乙醇的方法，這樣做的目的，有利于提高癸二酸的轉化率，增 加目的產物癸二酸二乙酯的產量。
[0008] 3)靜置，分去下層甲基磺酸，得到料液I。
[0009] 4)向料液I中加入質量百分比為3~5%的氫氧化鈉水溶液，攪拌并中和未反應 的癸二酸，除去堿水層，得到料液II;堿水層用步驟3)中的甲基磺酸中和至pH=3~4,過濾 得到癸二酸；無需干燥，可直接裝瓶，用于下一次實驗室制備癸二酸二乙酯的酯化實驗；在 工業生產中，也可將該步驟得到的未反應癸二酸直接加入到反應釜中，實現生產工藝的循 環，降低原料成本。
[0010] 5 )料液II用水洗滌至中性，并進行分離；分離方法根據有機相和水相的密度不同， 利用分液漏斗進行分離。
[0011] 6)將步驟5)分離出的有機相放入一新的備有電動攪拌機，溫度計，冷凝管的三口 圓底燒瓶中，在140°C以下進行常壓蒸餾除去環己烷及水，得到液態癸二酸二乙酯。
[0012] 7)將步驟6)得到的液態癸二酸二乙酯降溫至90°C，加入活性炭，攪拌，在80~ 90°C保溫lOmin，熱濾，得到癸二酸二乙酯。
[0013] 所述的無水乙醇I和無水乙醇II的重量比為4 :1。
[0014]所述的癸二酸和無水乙醇摩爾比為1:6。
[0015] 所述的催化劑甲基磺酸的用量為癸二酸重量的3~7%。
[0016] 環己烷的用量為癸二酸重量的0? 7~1. 2倍。
[0017] 所述的活性炭的用量為癸二酸重量的0. 5~1%。
[0018]所述的癸二酸、無水乙醇、甲基磺酸、環己烷為99. 5%分析純產品；活性炭為藥用。
[0019]該反應的方程式如下：
本發明的有益效果是： 采取如下幾種方式：一、分兩次加入無水乙醇，縮短了酯化反應時間；二、反應后分離 出來的甲基磺酸有兩種用途：1、是可以回收用于下一次酯化反應，在工業生產中，可實現循 環使用；2、是用于中和堿液提取未完全參與反應的癸二酸，得到濕的癸二酸；降低了操作 的復雜程度，減少了能源消耗，對環境污染大大降低，降低生產成本；采用活性炭提純的方 式，降低了因減壓蒸餾(需要高溫、高壓）而導致的能耗高，收率低，不安全因素的存在，操作 簡便，能耗低，成本低；甲基磺酸是一種催化活性高、酸性強、毒性小的均相催化劑，其對設 備腐蝕性小，可生物降解，使用量小，可重復使用多次，使生產成本降低。以環己烷作為帶水 劑，反應條件溫和，反應時間短，且后處理方便，未反應的癸二酸得到回收再利用等優點，產 品收率在94%以上，能夠實現大規模工業化生產。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合實施案例進一步闡明本發明的方案及效果。
[0022] 實施例1 選用的癸二酸、無水乙醇、甲基磺酸、環己烷為99. 5%分析純產品；活性炭為藥用； 在備有電動攪拌機、溫度計、冷凝管、分水器的三口圓底燒瓶中加入環己烷50mL、無水 乙醇I44. 22g及甲基磺酸2g，攪拌下加入癸二酸40. 45g，轉速控制在450r/min，加熱回 流，使反應產生的水從分水器分出，至84°C停止加熱，降溫至50°C，無水乙醇II11. 06g，繼 續加熱回流至84°C停止加熱，總回流lh，降溫至50°C，靜置分去甲基磺酸，得到料液I，料 液I加入質量分數為5%的氫氧化鈉水溶液攪拌中和未反應的癸二酸，除去堿水層，得到料 液II;堿水層用實驗分離出來的甲基磺酸中和至p