表3结果表明,催化剂用量对反应的产率影响比较大。当催化剂用量达到2.5g时,产率达到最大值。继续增加催化剂用量,酯收率反而下降。所以,催化剂的最佳用量为2.5g。
4·酸醇物质的摩尔比对酯收率的影响
量取丙烯酸13.73mL,甲苯10mL,对苯二酚0.2g,催化剂的用量为2.5g,改变正丁醇的用量,控制反应温度在110~125℃,回流分水1.0h,考察不同酸醇物质的摩尔比对酯收率的影响,结果见表4。
由表4可见,当酸醇物质的量比为1∶1.5时,酯收率达到最大,继续增加正丁醇的量,酯收率下降。这是由于正丁醇过量太多,使反应温度难以上升,导致酯收率下降。而且酸醇物质的量比过大必然导致正丁醇的浪费及加重后处理工序。因此,酸醇摩尔比为1∶1.5最佳。
5·反应时间对产率的影响
量取丙烯酸13.73mL,正丁醇27.45mL(0.3mol,22.24g),甲苯10mL,对苯二酚0.2g,催化剂的用量为2.5g,控制反应温度在110~125℃,改变回流分水的时间,考察不同反应时间对酯收率的影响,结果见表5。
实验结果表明,回流分水时间对产率有较大的影响,分水时间在2h时,反应产率最高。
6·带水剂的用量与产率的关系
量取丙烯酸13.73mL,正丁醇27.45mL,对苯二酚0.2g,催化剂的用量为2.5g,控制反应温度在110~125℃,回流分水2.0h,改变带水剂甲苯的用量,考察不同带水剂的用量对酯收率的影响,实验结果见表6。
由 表6可以看出,带水剂的用量对反应产率也有一定的影响,本实验带水剂的最佳用量为12mL。甲苯在此除作带水剂外,还作为反应物的溶剂和稀释剂,适量的甲 苯可以使体系的温度控制在100~120℃之间,而使反应能平稳地进行。但甲苯的用量太多,催化剂不能很好地溶于反应物中,不利于催化作用的充分发挥。
结论
(1) 以丙烯酸和正丁醇为原料合成丙烯酸正丁酯的最佳反应条件是:丙烯酸、正丁醇物质的量比为1∶1.5,催化剂用量为反应物总量的4.2%(NaHSO4的净 含量),阻聚剂对苯二酚为0.2g,带水剂甲苯加入量为12.0mL,反应时间2.0h,酯的收率可达92.76%。
(2)活性炭负载NaHSO4催化合成丙烯酸正丁酯有很多优点,该催化剂廉价易得,反应时间短,反应条件温和,酯收率较高,并且不腐蚀设备,环境污染很小,废液容易处理,是一种具有较好应用开发前景的酯化反应催化剂。