響應面優(yōu)化固體超強酸催化合成丁二酸二丁酯的工藝研究

陳平清 ,李小玉,王春曉

(1.茂名職業(yè)技術(shù)學院，廣東 茂名 525000；2.中山火炬職業(yè)技術(shù)學院，廣東 中山 528436)

丁二酸二丁酯又名琥珀酸二正丁酯，為無色透明液體，是有機合成的中間體，也可用作溶劑、食品添加劑、驅(qū)蟲劑等[1-3]。目前工業(yè)上主要利用濃硫酸的催化作用來制備丁二酸二丁酯，但存在設(shè)備易腐蝕、副反應多、環(huán)境污染等問題。隨著環(huán)保問題的日益嚴峻，人們對丁二酸二丁酯的酯化催化進行了相關(guān)研究，開發(fā)了一系列新型的催化劑[4-6]，但部分催化劑存在工藝不穩(wěn)定、酯化率不高等問題。本文自制了一種新型的固體超強酸催化劑，在單因素實驗的基礎(chǔ)上，對影響丁二酸二丁酯酯化率的因素進行了Box-Behnken實驗設(shè)計和響應面優(yōu)化，確定了最佳的合成工藝，為丁二酸二丁酯的催化合成提供了新的思路。

1 實驗部分

1.1 試劑

丁二酸、正丁醇、硝酸鑭(均為分析純)，膨潤土(工業(yè)級 )。

1.2 固體超強酸的制備

用0.01mol·L-1的稀硫酸，將質(zhì)量比為1∶1∶2的 La(NO3)3、Al2O3和 TiO2溶 解，用 稀 氨 水 調(diào) 節(jié)pH=7，加入膨潤土，置于超聲清洗器中分散10min，繼續(xù)加入稀氨水調(diào)節(jié)pH=8～9，陳化過夜，過濾，得濾餅，干燥。將干燥品置于1mol·L-1的H2SO4溶液浸漬5h，過濾，得濾餅。干燥，轉(zhuǎn)移到馬弗爐，550℃焙燒5h，得粉狀固體超強酸，備用。

1.3 實驗方法

在裝有攪拌器、溫度計和分水回流裝置的三口燒瓶中，加入0.1 mol的丁二酸、計量好的正丁醇和帶水劑甲苯，邊加熱邊攪拌至丁二酸完全溶解。加入固體超強酸催化劑，計時回流反應，反應過程中，甲苯將水帶到分水回流裝置進行分層分離。反應結(jié)束后，濾去催化劑，濾液分別用蒸餾水、5%碳酸氫鈉溶液和飽和氯化鈉洗滌，蒸餾除去甲苯和丁醇后，減壓蒸餾得產(chǎn)品。……