O/W型微乳體系相轉移催化合成乙酸苯甲酯

邵景景

(黑龍江科技大學 環境與化工學院，黑龍江 哈爾濱 150022)

乙酸苯甲酯，為無色透明液體，具有茉莉花香味，熔點-50 ℃，沸點214 ℃，相對密度1.057(16 ℃)、1.056 3(25 ℃)，折射率1.523 2(25 ℃)，閃點102 ℃，難溶于水，能與醇、醚以任意比例混合，因其具有花果香和濃郁的茉莉花香，被用于配制香精、香水等實用香料等，是一種比較重要的有機化工產品[1]。

微乳液作為一種穩定的乳化體系，是有機物和無機物優良的溶劑，能夠將類型廣泛的物質增溶在同一相中，可以用來作為反應介質用于各種反應、催化以及微乳液膜分離等。將相轉移催化用于合成乙酸苯甲酯是一種較好的方法[2～5]，以非離子型表面活性劑NP-10配制O/W型微乳液，在此介質中進行相轉移催化合成乙酸苯甲酯，可以解決傳統合成方法所帶來的腐蝕設備、后處理過程復雜等問題。

1微乳體系相轉移催化反應機理

在乙酸苯甲酯的合成反應中，醚型面活性劑NP-10作為相轉移催化劑，促使酯化反應進行，其作用原理如下所示。

在O/W型微乳體系中，反應試劑CH3COO-存在于連續水相中，反應底物芐氯則被增溶于分散油核內，微乳體系中相轉移催化反應是在微乳界面上進行的，見圖1。

圖1 增溶方式示意圖Fig 1 The picture of develNPe the solution

2實驗部分

2.1 試劑和儀器

NP-10為化學純，芐氯、乙酸鈉、乙酸為分析純，二次蒸餾水；

TC-15套式恒溫器，DDS-307電導率儀，DK-8型電熱恒溫水浴加熱槽，MB-104型傅立葉變換紅外光譜儀。

2.2 微乳體系相圖的測定

在一定溫度下配制系列不同質量比的水與NP-10二元溶液，緩慢滴加芐氯，觀察溶液體系的清濁變化點，繪制出O/W型微乳體系相圖。

2.3 微乳體系相轉移催化反應

在置于恒溫水槽中的反應燒瓶加入28 mL1 mol/L的乙酸鈉水溶液與14 mL的NP-10乳化劑，形成透明溶液；在不斷攪拌下緩慢滴加3.2 mL(0.028 mol)芐氯(芐氯與乙酸鈉的物質的量比為1∶1)，繼續攪拌30 min至1 h，停止反應后靜置3～4 h去除上層泡沫，分液并蒸餾分離提純產品，計算產率及進行紅外光譜分析。

3結果與討論

3.1 微乳體系的相圖

反應溫度為45℃時，測定水與NP-10及芐氯的質量比，繪制微乳體系相圖，結果見圖2。

圖2 微乳液相圖(測定溫度為45 ℃)Fig 2 Microemulsion phase diagram (determination temperature is 45 ℃)

圖2中陰影部分為微乳體系單相區，在此區域內芐氯含量較大，在合成過程中利于產品的分離和提純，從而得到更多的產品。

3.2 反應的影響因素

3.2.1 時間對乙酸苯甲酯產率的影響

在O/W型微乳體系中實施相轉移催化反應時，適當的延長反應時間可以提高反應產物乙酸苯甲酯的產率。因此在相同的反應物用料比及相同的反應溫度(25℃)下，通過不斷的延長反應時間來測得時間對乙酸苯甲酯產率的影響情況，結果見間對產品產率的影響見圖3。

圖3 時間對乙酸苯甲酯產率的影響Fig 3 Influence of time on output

由圖3可知，隨著反應時間的延長乙酸苯甲酯的產率是不斷提高，在反應時間達到3h時產品產率升高至12.7%，繼續延長反應時間，產品產率變化不大。故選定反應時間為3h，可以通過提高反應溫度來加快反應速度。

3.2.2 溫度對乙酸苯甲酯產率的影響

在相同的反應物用料比及相同的反應時間(3h)下，測定時間對產品產率的影響，溫度對產品產率的影響見圖4。

圖4 溫度對乙酸苯甲酯產率的影響Fig 4 Influence of temperature on output

由圖4可知，升高溫度可以提高了產品的產率。當反應溫度大于45 ℃以后，反應溫度對產品產率的影響不大，主要原因為芐氯在反應過程中發生了水解作用，加入乙酸可以抑制水解反應的發生，乙酸對產品產率的影響及非微乳體系反應結果見表1。在實際工業生產中，溫度每升高1 ℃會造成資源浪費及設備腐蝕，故選擇45 ℃為反應溫度。

表1 乙酸對乙酸苯甲酯產率的影響Table 1 Influence of acetic acid on output

* 非微乳體系。

3.3 產物的紅外光譜分析

產品的紅外光譜見圖5。

處為飽和乙酸酯C-O-C鍵伸縮振動吸收峰，1 032 cm-1處為可苯環上H(Ar-H)的面內彎曲振動吸收峰，740 cm-1，700 cm-1處為苯環上H的面外彎曲振動吸收峰，通過分析，產物與預期一致。

圖5 實驗產品的紅外光譜圖Fig 5 The infrared flocculus of experiment product

4結 論

在O/W型微乳體系單相區進行相轉移催化反應，相轉移催化劑NP-10與乙酸鈉中的Na+結合成[NP-10-Na]+，而反應試劑CH3COO-存在于連續水相中，反應底物芐氯則被增溶于分散油核內，酯化反應在界面上進行，在45 ℃及3h的反應條件下，向反應體系中加入少量乙酸，產率可達到78.2%。

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