專利名稱：一種堿性離子液體催化酯交換反應的方法
技術領域：
本發明涉及一種堿性離子液體催化酯交換反應的新方法，屬于化學材料制備技術領域。本方法適用于以脂肪酸甲酯、脂肪醇為原料，在常壓加熱條件下進行酯交換反應的場
口 O
二
背景技術：
隨著原油價格不斷高漲以及環境污染的加劇，人們正努力尋求柴油替代品。我國存在大量如油脂等可再生資源，這些油脂在生產過程中會產生大量副產物，其中包括以酯類形式存在的脂肪酸甘油酯，也包括游離的脂肪酸。這里的脂肪酸的碳鏈為長鏈脂肪酸，當 脂肪酸的碳鏈為12-18時，其甲酯就是生物柴油的基本成分。因此，06年后我國投資生產生物柴油的企業數量迅猛增加。但是，與石化柴油相比，在性能和性價比方面生物柴油都難以與石化柴油抗衡，除了勉強用于船用柴油外，作為燃料很難在更多領域應用。因此，大量的生物柴油企業面臨轉型的困境。近來，由于脂肪酸甲酯可以進行酯交換反應得到其它脂肪酸酯，在增塑劑領域的應用得到了有效地推廣，成為可在某種程度上替代鄰苯二甲酸鹽增塑劑的一種綠色環保型的增塑劑，用植物類資源生產的生物柴油，其碳鏈不飽和程度大，適合生產增塑劑，因此，很多生物柴油企業紛紛轉型為增塑劑企業。此外，酯交換反應對皮革加脂劑的合成開發具有重要意義，可以拓寬原料來源，開發出性能優良的加脂劑。酯化反應為可逆反應，在酯的溶液中，是有少量的游離醇和酸存在的。酯交換反應正是基于酯化反應的可逆性而進行的。酯交換反應中的醇能夠與酯溶液中少量游離的酸進行酯化反應，新的酯化反應就生成了新的酯和新的醇。由于酯化反應的可逆性，酯交換反應能夠進行需滿足下列條件之一生成的新酯穩定性強于之前的酯；生成的新醇能夠在反應過程中不斷蒸出，使反應平衡有利于新酯的生成。酯交換催化劑包括堿性催化劑、酸性催化劑、生物酶催化劑等。其中，堿性催化劑包括易溶于醇的催化劑(如Na0H、K0H、Na0CH3、有機堿等)和各種固體堿催化劑；酸性催化劑包括易溶于醇的催化劑(如硫酸、磺酸等)和各種固體酸催化劑，存在著催化劑腐蝕性強且反應后不易分離回收，或產物易皂化，產生大量的廢水，廢堿(酸)液排放容易對環境造成二次污染等缺點。因此，開發對環境友好的酯交換反應的綠色催化合成工藝具有重要的現實意義。離子液體是指在室溫范圍內(一般為100°C下)呈現液態的完全由離子構成的物質體系。一般由有機陽離子和無機陰離子、有機陰離子組成，其性能主要由組成的陽離子和陰離子共同決定，可以采用分子設計，對其進行調整。離子液體的Lewis酸堿性和Bransted酸性可以根據需要進行調節，因此，離子液體也被成為“可以設計的溶劑”。近年來，已有關于堿性離子液體催化酯交換反應的研究報道，主要是用咪唑型堿性離子液體，如[bmim]Br、[bmim] 0H> [Emim] Im來催化酯交換反應,但這些方法存在下列一種或一種以上的缺陷催化劑成本較高，合成復雜；酯交換反應工藝條件較苛刻，需要高溫加壓；原料需要預處理除去水分，增加了設備投入和操作難度；催化劑在加熱時不夠穩定(K. Guo, M. J. Thompson,B. Chen. J. Org. Chem. 2009，74，6999-7006)。
三
發明內容
本發明的目的在于提供反應條件溫和、催化劑與產品易分離、產品純度高、催化劑穩定性好的催化酯交換反應的新方法。實現本發明目的的技術解決方案為一種堿性離子液體催化酯交換反應的新方法，以同時含有Lewis堿和Bransted的多點位堿性離子液體為催化劑，脂肪酸甲酯、脂肪醇為原料，在常壓下加熱攪拌得到酯交換產品。本發明使用的功能化堿性離子液體催化劑具有如式(I)的結構，
權利要求
1.一種堿性離子液體催化酯交換反應的方法，其特征在于以同時含有Lewis堿和Bronsted堿官能團的多點位堿性離子液體為催化劑，脂肪酸甲酯、脂肪醇為原料，在常壓下加熱攪拌得到酯交換產品；作為催化劑的雙功能堿性離子液體具有如式(1)的結構
2.根據權利要求1所述的一種堿性離子液體催化酯交換反應的方法，其特征在于所用物料的摩爾比為脂肪酸甲酯脂肪醇=3 1 3，催化劑用量為脂肪酸甲酯質量的0.5 5%，所述的物料、催化劑按照比例投料混合攪拌。
3.根據權利要求1所述的一種堿性離子液體催化酯交換反應的方法，其特征在于反應的溫度為65 100°C。
4.根據權利要求1所述的雙功能堿性離子液體水相催化苯并氧雜蒽衍生物的合成，其特征在于反應的時間為3. O 6. O小時。
5.根據權利要求1所述的一種堿性離子液體催化酯交換反應的方法，其特征在于反應完畢后冷卻至室溫，洗滌、靜置分液，上層為酯交換產品，下層為催化劑、脂肪醇的混合物；分出的下層混合物通過常壓蒸餾除去低沸點的脂肪醇、減壓蒸餾或乙酸乙酯洗滌除去高沸點的脂肪醇，離子液體催化劑可以重復使用。
全文摘要
本發明公開了一種堿性離子液體催化酯交換反應的方法。所用催化劑是同時含有Lewis堿和的多點位堿性離子液體，原料為脂肪酸甲酯、脂肪醇，常壓加熱下進行酯交換反應。與現有技術相比，其優點為(1)催化劑原料來源廣泛，制備方便；催化劑活性高、用量少；(2)原料無需預處理，減少設備投入、簡化了工藝流程；(3)催化劑熱穩定性優良，無論是反應過程中還是后處理時都能保持穩定性能，可循環使用，具有環境、經濟雙重效益，有利于大規模工業化生產。
文檔編號B01J31/02GK102876466SQ201210391229
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月5日 優先權日2012年10月5日
發明者方東, 姜晨寧, 戴兢陶, 楊錦明, 錢存衛 申請人:鹽城師范學院