基于離子液體在酯化反應中的應用及研究進展

萬忠輝

（廣東星和化工有限公司，廣東 廣州 510000）

引言：離子液體通常有著可設計、不易揮發等特征，可以用來作為溶劑來使用，且效果非常良好。酯是一種精細化工產品，運用領域十分廣泛，可以用來合成化妝品、防腐劑、增塑劑、或是添加到視頻中等，而一些制藥企業在生產過程中也會運用到酯。酯的制作方法也多種多樣，而傳統的酯化反應多數利用濃硫酸來進行催化，有著很多問題，比如產物的提取必須用到很多揮發性溶劑，十分不便。

一、離子液體在酯化反應中的運用

（一）酯化反應中酸性離子的運用

相關研究結果顯示，鹵化物的用量越多，離子液體的酸性就越高，而B r－Fe2Cl6的催化效果最為明顯，在溫度達到95℃以上時，酸醇分子的比率呈1：5，而丁二酸質量5%的使用量情況下，催化反應時間6h，酯化率則達到了93.2%，收率約為89.2%，而且離子液體還可以重復使用而不會影響其性能。研究表明，酸性離子液體在作為催化劑來使用時，有著效果更強、用量較少等優勢，不過在產品分離以及多次利用方面還需要繼續改進。

利用酸性離子液體作為催化劑來催化衣康酸的酯化反應，離子液體在優化技術基礎上合成了衣康酸二正丁酯，其算轉化率以及酯收率高達99.1%以及97.3%。當多次使用到第六次時，酸轉化率也能夠高達96.3%。離子液體在優化技術作為基礎時催化衣康酸二異辛酯，其算轉化率為98.3%，而酯收率達到了96.8%。在重復循環運用6次后，算轉化率高達95.4%。離子液體充分體現出了優秀的催化活性以及循環利用的能力。

（二）酯化反應中堿性離子的運用

堿性離子常常用作于制備生物柴油過程中，而生物柴油主要是利用動物或植物身上的油脂和甲、乙醇進行反應，利用酸或堿性催化劑的催化下由酯交換效應產出的脂肪酸甲烷基酯，最為常見的便是脂肪酸甲酯。堿性離子液體在這種反應中呈現出了非常優秀的活性。以嗎啡啉離子液體作為催化劑來催化植被油酸甲酯，而將油酸優化之后，其轉化率提高到了92.0%以上，并且還具有較為良好的穩定性，更加適合循環利用。利用嗎啉鹽來合成生物柴油時，堿性離子液體呈現出較強的溶解性，在處于55℃的溫度下時，醇油物質的比率大約在6.1：1，6%劑量的催化劑的情況下反應1.2h可以更加利于催化酯的交換反應，以此來合成生物柴油，產物的脂肪酸甲酯含量在96%以上，當循環利用6此之后也依舊維持著較高的活性。離子液體作為介質的蓖麻油制備生物柴油反應中，主要材料蓖麻油的轉化率無限趨于100%，而價值的轉化率高于96%。催化劑則始終保持穩定，也并沒有產生消耗。利用多種以咪唑作為陰離子的強堿性離子液體進行催化，酯交換反應，將大豆油合成出生物柴油，而且比較了其他原料醇的合成效率。其結果表明，使用強堿性離子液體可以保持非常高的活型，比傳統的強堿催化劑效率要高出很多，并且還可以多次利用而不會影響其活型。在大豆油制備生物柴油試驗過程中，催化劑用量在4%時，常溫下反應時間2.5h，而催化收率普遍高達92%以上。

和酸性離子液體催化制備生物柴油實驗對比，堿性離子液體不僅比酸性離子液體具備更加快速的反應效率，而且消耗耕地，并且活型也更高，具有著更加顯著的優勢。

二、離子液體在酯化反應中的研究進展

（一）氯鋁酸系離子液體

在將氯鋁酸離子液體用作催化劑來催化一算以及醇類的酯化反應時，所用的離子溶液中三氯化鋁和吡啶鹽摩爾比＜1，形成了一種具有較高活型的醇酸酯化的催化劑。離子液體催化酯化反應的所需溫度比較低，乙酸的轉化率以及可選性都比濃硫酸要強很多，而多數產物和離子液體并不相溶，所以產物也非常容易分離，并且離子液體仍然可以再次利用。在分析氯呂超酸性離子液體催化乙酸乙酯反應過程中，該離子液體的催化能力和活性等都非常強，使乙酸的轉化率高達93%以上，而制備出的酯和離子液體按層區分。

（二）耐水系離子液體

當合成出首個對于空氣及水都較為穩定的離子液體，在此之后許多由咪唑陽離子以及陰離子構成的新型離子液體也慢慢被研發出來，這有效地擴大了離子液體在催化、分離、植被等多個階段的運用，也使得離子液體的發展越來越快。在分析酸性離子液體對一算及丁醇等物質的酯化反應時，根據結果分析，乙酸的轉化率＞96%，該離子的液體制備方式簡單，而且可以多次運用，所以成本非常之低。在分析離子液體和產物酯時發現，離子液和產物的溶解性對于其催化能力有著決定性的作用，而設計離子液體的陽離子構成及分布不同，可以影響離子液體的溶水性，使其催化活性發生變化。

（三）功能化離子液體

在當今的時代背景下，對于離子液體的研究掀起了新一輪的熱潮。按照實際運用時的不同需求，來設計并制備擁有不同性能的離子液體，也就是功能性的離子液體。比如強酸型離子液體和手性離子液體等，這些功能化離子液體普遍都有著一定的配體性質，包含較多氨基酸的離子液體，以及復合離子液體還有其他各種功能的例子液體等。

結束語：現階段，離子液體已經廣泛運用在了各種不同作用的酯化反應當中，而其中運用的離子液體多數都是酸離子液體。以離子液體作為催化劑來進行試驗，研究結果顯示，離子液體能夠完美彌補傳統催化系統的缺陷，并且有著優秀的催化能力，不但有著較高的轉化率，而且效率非常高，并且使用成本也不高，酯類的產品不會溶于離子液體，也更加方便分離提取。現階段，將離子液體充分運用在工業化工中也是學者們的研究方向。