乙酸異丙酯的合成研究

楊志超

摘 要：乙酸異丙酯是在化學工業中一種重要的有機化學品，它的用途比較廣泛，影響了人們生活的方方面面。隨著社會經濟的發展，對乙酸異丙酯的需求量生產越來越大。本文分析了乙酸異丙酯的合成技術，合成乙酸異丙酯需要使用的集中催化劑。

關鍵詞：乙酸異丙酯；合成研究

乙酸異丙酯是在化學工業中一種重要的有機化學品，它的用途比較廣泛，影響了人們生活的方方面面。由于它的獨特的屬性，不僅能夠與有機溶液進行混溶，也可以與水進行混溶，人們給予了它“萬能溶溶劑”的美稱。它廣泛用于有機溶劑的生產。它是生產合成樹脂的重要原料。隨著社會經濟的發展，對乙酸異丙酯的需求量生產越來越大。傳統的乙酸異丙酯的的生產方法是由乙酸和異丙醇在催化劑的作用下合成，這種方法既有利又有弊，同時不能滿足現實生產的需要。近年來人們對乙酸異丙酯進行了大量研究，研究乙酸異丙酯的合成方法。

一、乙酸異丙酯的合成技術

（一）以乙酸和異丙醇為原料合成。以乙酸和異丙醇為原料合成乙酸異丙酯是一種早期的方法，這種方法采用的工藝是液相法酯化。這種方法是先讓兩種原料在催化劑的作用下制成粗產品，粗產品再經精加工，包括精餾、脫水、中和等工藝，最后生產出成品。在生產的過程中，催化劑種類、催化劑用量和反應時間等都影響酯化反應的效果，從而影響產品的質量。目前我國在以乙酸和異丙醇為原料的基礎上，學者提出了不同的方法生產乙酸異丙酯。

一些學者提出了用磷鋁硅分子篩催化劑，這種催化劑是由水熱法合成的，反應器要是固定床的，讓兩種原料在里面進行酯化反應。這種方法要注意溫度對反應的影響，要注意壓力對反應的影響。反復試驗表明，要想使催化劑具有良好的催化活性和反應穩定性，反應時的溫度應該為514K到574K之間，反應時的壓力應該為3.6MPa。一些學者提出了四丁基碘化銨來合成乙酸異丙酯，這是相轉移催化劑的。四頸瓶上電熱套加熱攪拌， 經蒸餾等步驟最后收集87攝氏度到93攝氏度之間的餾分， 最后生產出乙酸異丙酯，這種產品的醇酸比是1比2，脂收率是百分之九十。一些學者提出用連續酯化反應來生產乙酸異丙酯，這種方法需要制備相應的裝置，比如蒸餾柱、精餾塔和冷凝器等。同時蒸餾柱底部要有預反應區。進行生產時，在與反應區加入定量的異丙醇、酸性物質和冰醋酸，進行加熱反應，m（冰醋酸）∶M（異丙醇）=（1～ 10）∶1 ， 酸性物質催化劑的質量分數為0.02%～ 1 %。在精餾柱的中部和預反應區，要分別加入冷醋酸和異丙醇，而且要連續的加入，進行連續的反應，在經過蒸餾程序就可以連續的生產乙酸異丙酯。這種方法的流程比較簡單，使原料得到充分利用和轉化，具有較強處理能力的制備裝置，可以進行循環操作，而且減少了催化劑的浪費和對環境的污染，可以連續使用。還有一些學者提出了一種生產方法，可以同時生產乙酸乙酯和乙酸異丙酯，并且同時對他們進行純化。這種生產方法把乙酸、乙醇和異丙醇的混在一起，在酸催化劑的作用下進行酯化反應。產生的粗成品，經過分離、蒸餾提純等工藝，可以產出純度很高的乙酸異丙酯。

（二）以乙酸和丙烯為原料合成。近年來，越來越多的化工企業以乙酸和丙烯為原料來合成乙酸異丙酯，這是一種比較新的合成方法。與以乙酸和異丙醇為原料合成的方法比，它使生產工藝得到大大縮短，節省了原材料的消耗。這種方法的反應比較復雜，主反應過程中會產生很多副反應。為了不影響乙酸異丙酯的產出效率，在生產中要控制好反應產生的條件，盡量限制副反應的發生。日本許多企業是用這種方法生產乙酸異丙酯的，我國在這方面應該像日本學習。同樣在以乙酸和丙烯為原料的基礎上，學者提出了不同的方法生產乙酸異丙酯。

一些學者提出使用NSE01催化，讓乙酸和丙烯進行直接反應，從而合成乙酸異丙酯。使用這種方法要對反應條件進行研究，比如原料配比、溫度、時間等，這些都會影響酯化反應。通過反復試驗表明，當反應溫度為411K，使用的原來乙酸和丙烯的配比為1比3，等條件下，催化劑的活性不會下降，乙酸異丙酯的產出率較高。采用硬玻騰床反應器，在反應器內加入10毫升的催化劑，這時候把乙酸加入凈化器，當然要定量連續的加入，之后乙酸產生的蒸汽就會被丙烯帶入到反應器。在出口收集產物時要用水進行了冷凝處理，這樣反應產生的廢氣就會被水帶走，排放到室外。收集到產物后，對產物進行分析，可以用堿滴法對產物的乙酸含量進行測定，可以用色譜法對乙酸異丙酯含量進行測定。測定完后對產物做蒸餾處理，然后在經過一系列的工藝程序，這樣乙酸異丙酯純度就能達到百分之九十九以上。一些學者是提出用酸性陽離子交換樹脂，用這種催化劑的反應既有氣化，也有液化。用他生產乙酸異丙酯，不僅可以改進工藝流程，還可以生產高純度的乙酸異丙酯。一些學者研究了不同酸化劑對酯化反應的催化作用。通過大量的實驗得出了，乙酸異丙酯合成反應是一個可逆反應，就是升高時反應速度不斷加快，在140攝氏度達到臨界點，超過這個溫度逆反應速度會大幅度加快，超過正反應速度。在反應中添加水會對反應產生不利影響，一方面乙酸轉化率不斷下降，另一方面異丙醇升高，導致乙酸異丙酯純度下降。

二、合成乙酸異丙酯使用的催化劑

用于合成乙酸異丙酯的的催化劑有許多種，主要的有以下幾種。（1）液體酸催化劑。在很早的時候，工業上用硫酸用作化學反應的催化劑。在乙酸異丙酯傳統的生產方法中，即用乙酸和異丙醇合成，就是把液態硫酸作為催化劑，兩種原料在硫酸的作用下進行直接反應。硫酸的優點是催化活性好，但它的缺點也是不能忽視的，比如具有很強的腐蝕性，進行分離的時候比較困難，會對環境造成污染等。（2）固體酸催化劑。以乙酸和異丙醇為原料合成乙酸異丙酯，固體算催化劑也是常用的一種催化劑。與液體酸相比，它的優點比較明顯，比如容易從產品中分離出來，可以循環使用，催化活性比較高等。他被認為是比較理想催化劑，已經開始逐漸取代液體酸。把載體做干燥處理，然后在酸性溶液中進行長時間的泡浸，選擇適合的溫度對載體進行過濾，就可以制得乙酸異丙酯。吸附量對固體酸催化劑的催化效率影響比較大，而載體的體積大小和結構特征又影響了吸附量。所以，載體在一定程度上影響了固酸的催化效率。（3）離子交換樹脂催化劑。以乙酸和丙烯為原料合成乙酸異丙酯，離子交換樹脂催化劑是常用的一種催化劑，而且在各種化學工業品中也得到廣泛的應用。離子交換樹脂催化劑催化效果比較好，在它的作用下生產的乙酸異丙酯，往往純度比較高。如果交換樹脂是強酸性陽離子的，那么生產的乙酸異丙酯也是比較廉價的。（4）雜多酸鹽催化劑。自從上世紀七十年代，日本實現了雜多酸鹽催化劑的工業化生產，雜多酸鹽催化劑就廣泛的用于工業化學品的生產，包括乙酸異丙酯。它是新一代的催化劑，具有分子篩式的結構特征，它的選擇性很大，不會對環境產生污染，催化活性比較高，它的這些優點和特征，使得它是適合用于乙酸異丙酯的合成。雜多酸還有特性，綜合合還原性和酸性，所以無論是在固態里還是在溶液中它的結構都非常穩定，是非常優良的催化劑。（5）相轉移催化劑。相轉移催化劑用于相轉移催化劑反應，這種反應是有機合成的一種新方法，近些年在工業生產中用的比較多。以乙酸和丙烯為原料合成乙酸異丙酯，相轉移催化劑也是用的比較多的催化劑。它有兩個特點，一個是水相包含著鹽，一個是有機相溶解需要反應。它的缺點就是，會污染產物，與酯類分離比較困難。

結語：綜上所述，乙酸異丙酯是在工業中廣泛使用的有機化學品，目前對它的需求量越來越大。合成乙酸異丙酯主要有兩種方法，一種是以乙酸和異丙醇為原料合成，一種是以乙酸和丙烯為原料合成。合成乙酸異丙酯使用的催化劑主要有液體酸催化劑、固體酸催化劑、離子交換樹脂催化劑、雜多酸鹽催化劑、相轉移催化劑等。

參考文獻：

[1] 王學麗，王富麗，張毅，常有國，連丕勇. 乙酸異丙酯催化合成研究進展[J]. 工業催化，2006，03：26-30.

[2] 文彬，伍小駒. 乙酸異丙酯合成研究進展[J]. 精細化工中間體，2002，03：7-8+49.