Page 123 - 《精细化工》2020年 第10期

第 37 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.37, No.10
2020 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2020

催化与分离提纯技术
Brønsted-Lewis 双酸性离子液体催化合成乙酸正丁酯

*
高鹏翔，王亚婷，赵地顺 ，翟建华
（河北科技大学 化学与制药工程学院，河北 石家庄 050018）

摘要：以 3-氨基-1-丙磺酸、氯化锌、盐酸为原料制备了一系列 Brønsted-Lewis 双酸性离子液体。离子液体中磺
13
1
酸基提供 Brønsted 酸性，阴离子提供 Lewis 酸性。采用 FTIR、 HNMR、 CNMR、元素分析对合成的离子液体
进行了结构表征；对离子液体的 Brønsted 酸性、Lewis 酸性、腐蚀性进行了测定。使用该离子液体催化合成了
乙酸正丁 酯 并利用响 应 曲面法考 察 了最佳反 应 条件。结 果 表明，在 反 应温度 103 ℃，催化剂
[NH 3 C 3 H 6 SO 3 H]Cl/0.75ZnCl 2 （0.75 代表 3-氨基-1-丙磺酸盐酸盐与氯化锌物质的量比为 1.00∶0.75）用量为正丁
醇质量的 10.03%，n(乙酸)∶n(正丁醇)=1.00∶1.22，反应时间 4.92 h，带水剂环己烷用量为正丁醇质量的 20%条
件下，乙酸正丁酯收率可达 97.28%。[NH 3 C 3 H 6 SO 3 H]Cl/0.75ZnCl 2 重复使用 5 次后，催化剂活性没有明显降低。
关键词：Brønsted-Lewis 双酸性离子液体；3-氨基-1-丙磺酸；酯化反应；乙酸正丁酯；响应曲面法；催化技术
中图分类号：O643.32 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 10-2053-07

Synthesis of n-butyl acetate catalyzed by Brønsted-Lewis diacidic ionic liquids

*
GAO Pengxiang, WANG Yating, ZHAO Dishun , ZHAI Jianhua
（College of Chemical and Pharmaceutical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang
050018, Hebei, China）

Abstract: A series of Brønsted-Lewis diacidic ionic liquids were synthesized from 3-amino-1-
propanesulfonic acid, zinc chloride and hydrochloric acid, wherein the sulfonic acid groups in cations in
ionic liquids provide Brønsted acidity, while the anions provide Lewis acidity. The ionic liquids were
1
13
characterized by FTIR, HNMR, CNMR and EA. The Brønsted acidity, Lewis acidity and corrosiveness
of ionic liquids were tested. These ionic liquids were used as catalysts to synthesize n-butyl acetate and the
optimal conditions were explored by response surface method. The results showed that under the conditions
of reaction temperature 103 ℃, [NH 3 C 3 H 6 SO 3 H]Cl/0.75ZnCl 2 [0.75 means that n(3-amino-1-propanesulfonic
acid hydrochloride)∶n(zinc chloride)=1.00∶0.75] dosage being 10.03% of the mass of n-butanol, n(acetic
acid)∶n(n-butanol)=1.00∶1.22, reaction time 4.92 h, cyclohexane dosage being 20% of the mass of
n-butanol, the yield of n-butyl acetate could reach 97.28%. Furthermore, even if [NH 3 C 3 H 6SO 3 H]Cl/0.75ZnCl 2
was reused for 5 times, it still kept high catalytic activity.
Key words: Brønsted-Lewis diacidic ionic liquid; 3-amino-1-propanesulfonic acid; esterification; n-butyl
acetate; response surface methodology; catalysis technology

乙酸正丁酯是无色透明具有果香气味的液体， 酸性离子液体是一种具有巨大潜力的酸性催化
是一种优良的有机溶剂，广泛应用于涂料和医药中 材料，也是具有广泛应用前景的绿色溶剂及绿色催
[2]
[1]
间体的生产中 。目前，乙酸正丁酯的工业生产大 化剂 。其已在多个领域得到广泛应用，如燃料油
[6]
[3]
多使用浓硫酸作为催化剂，浓硫酸催化反应过程中， 脱硫 、碳四烷基化 [4-5] 、溶解纤维素 、催化酯化
[7]
对设备腐蚀严重，反应结束后，浓硫酸回收困难， 反应 等。酸性离子液体作为酯化催化剂，具有优
形成含酸废水，易对环境造成污染。因此，开发环 异的催化性能、循环利用性和环境友好的特性，受
境友好型催化剂具有重要意义。 到了研究者的关注 [8-14] 。Brønsted-Lewis 双酸性离子

收稿日期：2020-03-18; 定用日期：2020-05-22; DOI: 10.13550/j.jxhg. 20200212
作者简介：高鹏翔（1993—），男，硕士生，E-mail：gao_px@163.com。联系人：赵地顺（1945—），男，教授，E-mail：zhao_dsh@hebust.
edu.cn。