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甲苯磺酸催化合成鄰硝基苯甲酸正丁酯的影響有哪些?
羧酸酯是一類重要的化工原料,廣泛用作溶劑、增塑劑、香料及有機合成中間體。工業上生產羧酸酯的方法主要是使羧酸和醇直接酯化,一直沿用濃硫酸作催化劑。盡管濃硫酸作為酯化合成催化劑具有理想的催化活性且價格低廉,但濃硫酸易使有機物碳化、氧化,且選擇性差,副反應多,產品色澤深,對設備腐蝕嚴重,三廢處理麻煩。
固體酸是一種酯化反應的新型催化劑,其特點是活性高,選擇性好,但反應需高溫活化,處理麻煩,因而價格較高。對甲苯磺酸是一種有機酸,無氧化性,無碳化作用,作為酯化反應的催化劑時,具有活性高、不腐蝕設備、污染較小等顯著優點。
采用甲苯磺酸作為催化劑合成鄰硝基苯甲酸正丁酯的影響有哪些?
1.反應時間的影響
采用0.2mol鄰硝基苯甲酸,1.2mol的正丁醇,1.2g對甲苯磺酸,進行回流酯化反應,測定不同時間的酯化率,發現隨著反應時間的延長,酯化率增大,但超過10h后,延長反應時間對酯化率影響不大。酯化反應是可逆反應,反應過程中需要不斷地將反應生成的水帶走,使反應向生成酯的方向移動,這是一個新舊反應平衡不斷破壞不斷建立的過程,時間延長,有利于酯化率的提高,但達到一定時間后,再延長反應時間酯化率提高不大。
2.催化劑用量對酯化率的影響
改變對甲苯磺酸用量,其余試劑用量同上,反應時間為10h,在該實驗條件下,當催化劑用量少于1.2g時,酯化率隨催化劑用量的增加而提高,當催化劑用量達到1.2g后,再增加催化劑用量酯化率提高不明顯,所以,催化劑較佳用量為1.2g,即為鄰硝基苯甲酸用量的3.6%。
3.醇酸摩爾比對酯化率的影響
改變醇酸用量比,其余試劑用量同上,反應時間為10h,在該實驗條件下,醇酸摩爾比在2 ~6之間,隨著醇酸摩爾比的增大,酯化率提高,超過 6時,醇酸比的改變對酯化率的影響不大。主要原因是酯化反應為可逆反應,增大正丁醇的用量,有利于反應向生成酯的方向移動而提高產率。同時,正醇不僅是反應物而且還是溶劑,共沸脫水也要消耗少量的正丁醇。
4.與濃硫酸作催化劑的比較
用濃硫酸作催化劑,在相同的實驗條件下,酯化率為81%,而且反應液的顏色較深,而用對甲苯磺酸作催化劑,酯化率可達93.58%,而且反應液的顏色很淺。
因此對甲苯磺酸是催化合成鄰硝基苯甲酸正丁酯的良好催化劑,性能優于濃硫酸。其較佳反應條件是:醇酸摩爾比為6,對甲苯磺酸的用量為鄰硝基苯甲酸用量的3.6%,反應時間為10h。
固體酸是一種酯化反應的新型催化劑,其特點是活性高,選擇性好,但反應需高溫活化,處理麻煩,因而價格較高。對甲苯磺酸是一種有機酸,無氧化性,無碳化作用,作為酯化反應的催化劑時,具有活性高、不腐蝕設備、污染較小等顯著優點。
采用甲苯磺酸作為催化劑合成鄰硝基苯甲酸正丁酯的影響有哪些?
1.反應時間的影響
采用0.2mol鄰硝基苯甲酸,1.2mol的正丁醇,1.2g對甲苯磺酸,進行回流酯化反應,測定不同時間的酯化率,發現隨著反應時間的延長,酯化率增大,但超過10h后,延長反應時間對酯化率影響不大。酯化反應是可逆反應,反應過程中需要不斷地將反應生成的水帶走,使反應向生成酯的方向移動,這是一個新舊反應平衡不斷破壞不斷建立的過程,時間延長,有利于酯化率的提高,但達到一定時間后,再延長反應時間酯化率提高不大。
2.催化劑用量對酯化率的影響
改變對甲苯磺酸用量,其余試劑用量同上,反應時間為10h,在該實驗條件下,當催化劑用量少于1.2g時,酯化率隨催化劑用量的增加而提高,當催化劑用量達到1.2g后,再增加催化劑用量酯化率提高不明顯,所以,催化劑較佳用量為1.2g,即為鄰硝基苯甲酸用量的3.6%。
3.醇酸摩爾比對酯化率的影響
改變醇酸用量比,其余試劑用量同上,反應時間為10h,在該實驗條件下,醇酸摩爾比在2 ~6之間,隨著醇酸摩爾比的增大,酯化率提高,超過 6時,醇酸比的改變對酯化率的影響不大。主要原因是酯化反應為可逆反應,增大正丁醇的用量,有利于反應向生成酯的方向移動而提高產率。同時,正醇不僅是反應物而且還是溶劑,共沸脫水也要消耗少量的正丁醇。
4.與濃硫酸作催化劑的比較
用濃硫酸作催化劑,在相同的實驗條件下,酯化率為81%,而且反應液的顏色較深,而用對甲苯磺酸作催化劑,酯化率可達93.58%,而且反應液的顏色很淺。
因此對甲苯磺酸是催化合成鄰硝基苯甲酸正丁酯的良好催化劑,性能優于濃硫酸。其較佳反應條件是:醇酸摩爾比為6,對甲苯磺酸的用量為鄰硝基苯甲酸用量的3.6%,反應時間為10h。