硫酸氢钠催化合成水杨酸正丁酯

吴春燕

（广西现代职业技术学院资源工程系，广西河池 547000）

硫酸氢钠催化合成水杨酸正丁酯

吴春燕

（广西现代职业技术学院资源工程系，广西河池 547000）

以水杨酸和正丁醇为原料，硫酸氢钠为催化剂，合成了水杨酸正丁酯。考察了正丁醇与水杨酸摩尔比、反应时间、催化剂用量对酯化收率的影响。通过实验得到最佳工艺条件为:正丁醇与水杨酸摩尔比为1.6∶1，反应时间为4h，催化剂用量为水杨酸用量的6%（质量分数），水杨酸正丁酯收率可达60.66%。

水杨酸正丁酯；硫酸氢钠；催化

水杨酸正丁酯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于食品添加剂及日用化学等领域。目前，工业上大多用浓硫酸合成水杨酸正丁酯，由于浓硫酸引起的副反应较多，得到的产品色泽较深，纯度低，设备腐蚀严重，后处理工艺复杂，研究者们积极寻找新的催化剂代替浓硫酸，如对氨基苯磺酸、固体超强酸、磷钨酸、杂多酸等[1-4]。近年来研究发现，硫酸氢钠作为催化剂，可用于催化羧酸与醇的酯化反应，具有反应液直接与催化剂分离，操作方面，后处理工艺简单，对设备腐蚀较小，催化活性好等优点[5]。本文以硫酸氢钠为催化剂，得到了合成水杨酸正丁酯的最佳工艺条件。

1 实验

1.1 材料与试剂

原料与试剂：水杨酸、正丁醇、硫酸氢钠、碳酸钠、氯化钠、无水硫酸镁（分析纯）。

仪器:JJ型数显恒速电动搅拌器、WZS-21型阿贝折光仪、抽滤装置。

1.2 实验方法

在装有搅拌装置的三口瓶中依次加入硫酸氢钠、水杨酸、正丁酯，在三口瓶的一侧装上温度计，另一侧装上分水器，分水器上方配上冷凝管，搅拌加热，使得反应液始终保持微沸状态，待无水分出时，停止反应。待反应液冷却到室温时，过滤出硫酸氢钠，滤液置于分液漏斗中分层，有机层依次用碳酸钠饱和溶液和氯化钠饱和溶液洗涤，用无水硫酸镁干燥后，常压蒸馏出过量的正丁醇，将分水器中的有机相液体倒入三口瓶中，冷却。对三口瓶中冷却后的固液混合物进行抽滤，将滤液转移到分液漏斗中静置分液，将有机层依次用饱和碳酸钠、饱和氯化钠溶液洗涤，用无水硫酸镁干燥，常压蒸馏出过量的正丁醇后再进行减压蒸馏，收集沸点在90～92℃的馏分，即为产品水杨酸正丁酯。

1.3 产物的折光率测定

采用WZS21型阿贝折光仪测定产品的折光率。

2 结果与讨论

2.1 醇酸摩尔比对酯化率的影响

在三口瓶中加入水杨酸0.1mol，催化剂硫酸氢钠为水杨酸用量的6%（质量分数），回流反应时间为4h，改变正丁醇的用量，考察醇酸摩尔比对酯化率的影响，结果见表1。

表1 醇酸摩尔比对酯化率的影响

由表1可知，随着醇酸摩尔比的不断增大，酯化率先逐渐增大后减小，当醇酸摩尔比达到1.6∶1时，酯化率达到最大。这是因为酯化反应是可逆反应，增大正丁醇的用量时，酯化反应向正方向移动提高酯化率；但醇酸摩尔比高于1.6∶1时，过多的正丁醇导致反应物浓度下降，酯化率降低。故醇酸摩尔比选择为1.6∶1。

2.2 反应时间对酯化率的影响

在三口瓶中加入水杨酸0.1mol，催化剂硫酸氢钠为水杨酸用量的6%（质量分数），正丁醇的用量为1.6mol，考察反应时间对酯化率的影响，结果见表2。

表2 反应时间对酯化率的影响

由表2可知，反应时间较短时，酯化率较低，随着反应时间的延长，酯化率不断增加，当反应时间达到4h时，酯化率达到最大值；再延长反应时间，酯化率反而下降，这是因为延长反应时间会导致副反应的发生。故反应时间选择为4h。

2.3 催化剂用量对酯化率的影响

在三口瓶中加入水杨酸0.1mol，醇酸摩尔比为1.6∶1，反应时间为4h，考察催化剂硫酸氢钠用量为水杨酸用量的4%、5%、6%、7%、8%（质量分数，表3以硫酸氢钠质量表示）时对酯化率的影响，结果见表3。

表3 催化剂用量对酯化率的影响

由表3可知，随着催化剂硫酸氢钠的增多，酯化率不断上升，当催化剂用量达到水杨酸用量的6%（质量分数）时，酯化率已达到最大值；继续增加催化剂用量，会导致反应液分离困难，蒸馏后残留液及残渣量增加，使酯化率有所下降。故选择催化剂硫酸氢钠用量为水杨酸用量的6%（质量分数）。

2.4 催化剂重复使用次数对酯化率的影响

在三口瓶中加入水杨酸0.1mol，醇酸摩尔比为1.6∶1，反应时间为4h，将催化剂硫酸氢钠重复使用4次，结果见表4。

表4 催化剂用量重复使用次数对酯化率的影响

由表4可见，催化剂使用次数为3次时，对酯化率影响不大。当重复使用4次后，酯化率下降较明显。故催化剂可重复使用3次。

2.5 平行实验

在三口瓶中加入水杨酸0.1mol，醇酸摩尔比为1.6∶1，反应时间为4h，催化剂硫酸氢钠用量为水杨酸用量的6%（质量分数）时进行平行实验，结果见表5。

表5 平行实验结果

由表5可知，该酯化反应在上述实验所得到的适宜反应条件下进行平行实验，具有良好的重现性。

2.6 发产品折光率到测定

通过阿贝折光仪测定，产品的折光率为1.5110，与文献[6]相符。

3 结论

以水杨酸和正丁醇为原料，采用硫酸氢钠作为催化剂，通过实验得出的最佳工艺条件为:正丁醇与水杨酸摩尔比为1.6∶1，反应时间为4h，催化剂用量为水杨酸用量的6%（质量分数），水杨酸正丁酯收率可达60.66%。

[1] 赵卫星，姜红波.对氨基苯磺酸催化合成水杨酸正丁酯[J].应用化工，2013，42（8）:1426-1427.

[2] 梁字，郭俊胜.固体超强酸催化合成水杨酸正丁酯[J].河南化工，2003（4）:22-23.

[3] 赵仑，唐栋，刘建平.磷钨酸催化合成水杨酸正丁酯的研究[J].长春师范学院学报:自然科学版，2006，25（6）: 44-46.

[4] 丁健桦，彭雪娇，胡春华.杂多酸(盐)催化合成水杨酸正丁酯的研究[J].华东地质学院学报，2003，26（1）: 70-72.

[5] 黄灵芝，李丽峰，黄朋勉，等.L-酒石酸异丁酯的合成[J].长沙理工大学学报:自然科学版，2007(4):91-93.

[6] Dean J A.兰氏化学手册(15版)[M].北京:世界图书出版公司，1999.

Synthesis of n-Butyl Salicylate Catalyzed by Sodium Bisulfate

WU Chun-yan
(Department of Resources Engineering，Guangxi Modem Vocational Technology College，Hechi 547000，China)

Butyl salicylate was synthesized from salicylic acid and n-butanol catalyzed by sodium bisulfate.The effect of the molar ratio of n-butanol to salicylic acid，the reaction time，the amount of catalyst was discussed.Optimal conditions were obtained:the molar ratio of n-butanol to salicylic acid was 1.6∶1, the reaction time was 4h and the mass ratio of catalyst to salicylic acid was 6%, the yield of butyl salicylate was 60.66%.

n-butyl salieylat; sodium bisulfate; catalysis

O 625.52+3

A

1671-9905(2015)01-0021-02

吴春燕（1982-），女，广西钦州人，硕士，讲师，主要从事化工教学和研究工作

2014-10-28