乙酸异丙酯的合成研究

杨志超

摘 要：乙酸异丙酯是在化学工业中一种重要的有机化学品，它的用途比较广泛，影响了人们生活的方方面面。随着社会经济的发展，对乙酸异丙酯的需求量生产越来越大。本文分析了乙酸异丙酯的合成技术，合成乙酸异丙酯需要使用的集中催化剂。

关键词：乙酸异丙酯；合成研究

乙酸异丙酯是在化学工业中一种重要的有机化学品，它的用途比较广泛，影响了人们生活的方方面面。由于它的独特的属性，不仅能够与有机溶液进行混溶，也可以与水进行混溶，人们给予了它“万能溶溶剂”的美称。它广泛用于有机溶剂的生产。它是生产合成树脂的重要原料。随着社会经济的发展，对乙酸异丙酯的需求量生产越来越大。传统的乙酸异丙酯的的生产方法是由乙酸和异丙醇在催化剂的作用下合成，这种方法既有利又有弊，同时不能满足现实生产的需要。近年来人们对乙酸异丙酯进行了大量研究，研究乙酸异丙酯的合成方法。

一、乙酸异丙酯的合成技术

（一）以乙酸和异丙醇为原料合成。以乙酸和异丙醇为原料合成乙酸异丙酯是一种早期的方法，这种方法采用的工艺是液相法酯化。这种方法是先让两种原料在催化剂的作用下制成粗产品，粗产品再经精加工，包括精馏、脱水、中和等工艺，最后生产出成品。在生产的过程中，催化剂种类、催化剂用量和反应时间等都影响酯化反应的效果，从而影响产品的质量。目前我国在以乙酸和异丙醇为原料的基础上，学者提出了不同的方法生产乙酸异丙酯。

一些学者提出了用磷铝硅分子筛催化剂，这种催化剂是由水热法合成的，反应器要是固定床的，让两种原料在里面进行酯化反应。这种方法要注意温度对反应的影响，要注意压力对反应的影响。反复试验表明，要想使催化剂具有良好的催化活性和反应稳定性，反应时的温度应该为514K到574K之间，反应时的压力应该为3.6MPa。一些学者提出了四丁基碘化铵来合成乙酸异丙酯，这是相转移催化剂的。四颈瓶上电热套加热搅拌， 经蒸馏等步骤最后收集87摄氏度到93摄氏度之间的馏分， 最后生产出乙酸异丙酯，这种产品的醇酸比是1比2，脂收率是百分之九十。一些学者提出用连续酯化反应来生产乙酸异丙酯，这种方法需要制备相应的装置，比如蒸馏柱、精馏塔和冷凝器等。同时蒸馏柱底部要有预反应区。进行生产时，在与反应区加入定量的异丙醇、酸性物质和冰醋酸，进行加热反应，m（冰醋酸）∶M（异丙醇）=（1～ 10）∶1 ， 酸性物质催化剂的质量分数为0.02%～ 1 %。在精馏柱的中部和预反应区，要分别加入冷醋酸和异丙醇，而且要连续的加入，进行连续的反应，在经过蒸馏程序就可以连续的生产乙酸异丙酯。这种方法的流程比较简单，使原料得到充分利用和转化，具有较强处理能力的制备装置，可以进行循环操作，而且减少了催化剂的浪费和对环境的污染，可以连续使用。还有一些学者提出了一种生产方法，可以同时生产乙酸乙酯和乙酸异丙酯，并且同时对他们进行纯化。这种生产方法把乙酸、乙醇和异丙醇的混在一起，在酸催化剂的作用下进行酯化反应。产生的粗成品，经过分离、蒸馏提纯等工艺，可以产出纯度很高的乙酸异丙酯。

（二）以乙酸和丙烯为原料合成。近年来，越来越多的化工企业以乙酸和丙烯为原料来合成乙酸异丙酯，这是一种比较新的合成方法。与以乙酸和异丙醇为原料合成的方法比，它使生产工艺得到大大缩短，节省了原材料的消耗。这种方法的反应比较复杂，主反应过程中会产生很多副反应。为了不影响乙酸异丙酯的产出效率，在生产中要控制好反应产生的条件，尽量限制副反应的发生。日本许多企业是用这种方法生产乙酸异丙酯的，我国在这方面应该像日本学习。同样在以乙酸和丙烯为原料的基础上，学者提出了不同的方法生产乙酸异丙酯。

一些学者提出使用NSE01催化，让乙酸和丙烯进行直接反应，从而合成乙酸异丙酯。使用这种方法要对反应条件进行研究，比如原料配比、温度、时间等，这些都会影响酯化反应。通过反复试验表明，当反应温度为411K，使用的原来乙酸和丙烯的配比为1比3，等条件下，催化剂的活性不会下降，乙酸异丙酯的产出率较高。采用硬玻腾床反应器，在反应器内加入10毫升的催化剂，这时候把乙酸加入净化器，当然要定量连续的加入，之后乙酸产生的蒸汽就会被丙烯带入到反应器。在出口收集产物时要用水进行了冷凝处理，这样反应产生的废气就会被水带走，排放到室外。收集到产物后，对产物进行分析，可以用碱滴法对产物的乙酸含量进行测定，可以用色谱法对乙酸异丙酯含量进行测定。测定完后对产物做蒸馏处理，然后在经过一系列的工艺程序，这样乙酸异丙酯纯度就能达到百分之九十九以上。一些学者是提出用酸性阳离子交换树脂，用这种催化剂的反应既有气化，也有液化。用他生产乙酸异丙酯，不仅可以改进工艺流程，还可以生产高纯度的乙酸异丙酯。一些学者研究了不同酸化剂对酯化反应的催化作用。通过大量的实验得出了，乙酸异丙酯合成反应是一个可逆反应，就是升高时反应速度不断加快，在140摄氏度达到临界点，超过这个温度逆反应速度会大幅度加快，超过正反应速度。在反应中添加水会对反应产生不利影响，一方面乙酸转化率不断下降，另一方面异丙醇升高，导致乙酸异丙酯纯度下降。

二、合成乙酸异丙酯使用的催化剂

用于合成乙酸异丙酯的的催化剂有许多种，主要的有以下几种。（1）液体酸催化剂。在很早的时候，工业上用硫酸用作化学反应的催化剂。在乙酸异丙酯传统的生产方法中，即用乙酸和异丙醇合成，就是把液态硫酸作为催化剂，两种原料在硫酸的作用下进行直接反应。硫酸的优点是催化活性好，但它的缺点也是不能忽视的，比如具有很强的腐蚀性，进行分离的时候比较困难，会对环境造成污染等。（2）固体酸催化剂。以乙酸和异丙醇为原料合成乙酸异丙酯，固体算催化剂也是常用的一种催化剂。与液体酸相比，它的优点比较明显，比如容易从产品中分离出来，可以循环使用，催化活性比较高等。他被认为是比较理想催化剂，已经开始逐渐取代液体酸。把载体做干燥处理，然后在酸性溶液中进行长时间的泡浸，选择适合的温度对载体进行过滤，就可以制得乙酸异丙酯。吸附量对固体酸催化剂的催化效率影响比较大，而载体的体积大小和结构特征又影响了吸附量。所以，载体在一定程度上影响了固酸的催化效率。（3）离子交换树脂催化剂。以乙酸和丙烯为原料合成乙酸异丙酯，离子交换树脂催化剂是常用的一种催化剂，而且在各种化学工业品中也得到广泛的应用。离子交换树脂催化剂催化效果比较好，在它的作用下生产的乙酸异丙酯，往往纯度比较高。如果交换树脂是强酸性阳离子的，那么生产的乙酸异丙酯也是比较廉价的。（4）杂多酸盐催化剂。自从上世纪七十年代，日本实现了杂多酸盐催化剂的工业化生产，杂多酸盐催化剂就广泛的用于工业化学品的生产，包括乙酸异丙酯。它是新一代的催化剂，具有分子筛式的结构特征，它的选择性很大，不会对环境产生污染，催化活性比较高，它的这些优点和特征，使得它是适合用于乙酸异丙酯的合成。杂多酸还有特性，综合合还原性和酸性，所以无论是在固态里还是在溶液中它的结构都非常稳定，是非常优良的催化剂。（5）相转移催化剂。相转移催化剂用于相转移催化剂反应，这种反应是有机合成的一种新方法，近些年在工业生产中用的比较多。以乙酸和丙烯为原料合成乙酸异丙酯，相转移催化剂也是用的比较多的催化剂。它有两个特点，一个是水相包含着盐，一个是有机相溶解需要反应。它的缺点就是，会污染产物，与酯类分离比较困难。

结语：综上所述，乙酸异丙酯是在工业中广泛使用的有机化学品，目前对它的需求量越来越大。合成乙酸异丙酯主要有两种方法，一种是以乙酸和异丙醇为原料合成，一种是以乙酸和丙烯为原料合成。合成乙酸异丙酯使用的催化剂主要有液体酸催化剂、固体酸催化剂、离子交换树脂催化剂、杂多酸盐催化剂、相转移催化剂等。

参考文献：

[1] 王学丽，王富丽，张毅，常有国，连丕勇. 乙酸异丙酯催化合成研究进展[J]. 工业催化，2006，03：26-30.

[2] 文彬，伍小驹. 乙酸异丙酯合成研究进展[J]. 精细化工中间体，2002，03：7-8+49.