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首页SO2-4/AlPGS固体超强酸催化合成柠檬酸三丁酯:高效酯化反应
本研究论文发表于《西北师范大学学报(自然科学版)》2009年第3期,由常玥、王勇刚和吕学谦三位作者共同完成。他们采用离子交换法成功制备了一种铝柱撑坡缕石(Al柱撑型的palygorskite)固体酸催化剂,并对其进行了SO2-4改性,形成SO2-4/AlPGS超强酸催化剂。这种催化剂被应用于柠檬酸三丁酯的合成过程中。 实验结果显示,当反应条件设定为140℃,柠檬酸与正丁醇的摩尔比为1:5,催化剂的用量为柠檬酸质量的9.5%时,经过6小时的酯化反应,酯化率能够达到惊人的93.0%。这表明SO2-4/AlPGS固体超强酸催化剂在柠檬酸三丁酯合成中表现出极高的催化效率和稳定性。 该研究不仅展示了新型固体超强酸催化剂在有机化学反应中的实用价值,特别是酯化反应这类重要工业过程中的应用潜力,而且也提供了关于如何通过改性传统催化剂来提高特定化学反应性能的重要见解。此外,作者常玥作为副教授和博士,同时也是硕士研究生导师,她的研究方向聚焦于功能材料的制备和应用,这表明该成果是她在学术领域内深入探索和实践经验的结晶。 论文的关键信息包括了催化剂的制备方法、优化的反应条件以及高效的结果,这对于化学工程师和研究人员来说,是理解和优化类似酯化反应过程的重要参考资料。整体而言,这篇论文对于推动固态酸催化剂在绿色化学工艺中的应用和发展具有重要意义。
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西 北 师 范 大 学 学 报 (自然科学版) 第45卷2009年第3期
Journal of N orth w est N or mal U niversity ( N atural Science ) V ol 45 2009 N o 3
收稿日期 : 2008 09 10 ; 修改稿收到日期 : 2008 11 12
基金项目 : 中科院 2007 “西部之光”人才培养计划项目
作者简介 : 常玥 (1970— ), 女 , 吉林省吉林市人 , 副教授 , 博士 , 硕士研究生导师 . 主要研究方向为功能材料的制备和应用 .
E mail:cy1126@nwnu edu cn
SO
2-
4
/A l PGS 固体酸催化合成
柠檬酸三丁酯的研究
常 玥 , 王勇刚 , 吕学谦
(西北师范大学 甘肃省高分子材料重点实验室 , 甘肃 兰州 730070 )
摘 要 : 用离子交换法制备了 Al柱撑坡缕石 , 以 SO
2-
4
改性得到了 S O
2-
4
/Al PGS 固体超强酸催化剂 , 将其用于对柠
檬酸三丁酯的催化合成 . 结果表明 , 在反应温度 140 ℃ , 柠檬酸和正丁醇的摩尔比为 1∶5 , 催化剂用量为柠檬酸质量
的9 5 % , 反应 6 h 后酯化率可达 93 0% .
关键词 : 坡缕石 ; 离子交换 ; 固体超强酸催化剂 ; 酯化反应 ; 柠檬酸三丁酯
中图分类号 : O 643 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 988Ⅹ(2009 )03 0074 05
S y nthesis of trib utyl citrate catalyzed b y S O
2-
4
/Al PGS solid acid
CH ANG Yue, W ANG Yong gang, L Xue qia n
( K ey L ab oratory of P oly m er M aterials of G ans u Province , N orth w est N or m al U niversity , Lanzhou 730070 , Gansu , China )
A bstract : A n alu m iniu m pillare d p aly g orskite is prep are d by io n e xch an ge , and then it is m odified by
SO
2-
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to achieve the S O
2-
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/Al P G S solid su p er acid . T rib utyl citrate is sy nthesized using S O
2-
4
/Al PGS as
catalyst . T he results of the experim ent indicate that as the m olar ratio of citrate acid to b uta nol is 1∶5,the
w eig ht of cataly st is 9 5 % of citrate acid , the reaction ti m e is 6 h a n d te m perature of th e reactio n is
1 4 0 ℃ , t h e yield of trib u tyl citr ate h a s re ac h e d 9 3 0% .
K ey words : palygorskite ; ion exchange ; solid super acid catalyst ; esterifica tio n ; trib u tyl citr ate
增塑剂种类繁多 , 尤以邻苯二甲酸酯类应用较
多 , 占到增塑剂总量的 80 %
[1 ]
. 但随着人类环保
意识的增强 , 邻苯二甲酸酯类增塑剂因涉嫌致癌 ,
美国、日本及欧盟已颁布法规禁止将其应用于许多
领域 , 如食品包装材料、医疗器械、儿童玩具与化
妆品等
[2 4 ]
. 因此 , 人们越来越重视发展绿色环保
的增塑剂 . 柠檬酸三丁酯是新型绿色环保的增塑剂
之一 , 生产原料为柠檬酸与丁醇 . 我国是世界柠檬
酸生产大国 , 发展柠檬酸三丁酯增塑剂对我国的聚
氯乙烯工业具有现实意义
[5 7 ]
.
工业上用浓硫酸为催化剂生产柠檬酸三丁酯 ,
虽工艺简单、成熟 , 但也存在反应温度高、副反应
多、产品收率低和色泽较深、设备腐蚀严重等问
题 . 因此 , 寻找高活性、高选择性、腐蚀性小、易
分离、高性价比和环境友好的新型催化剂仍然是当
前柠檬酸三丁酯增塑剂的研究热点 . 国内对合成柠
檬酸三丁酯催化剂的报道较多
[8 1 3 ]
,如对甲苯磺
酸、无机盐催化剂、树脂催化剂、稀土化合物催化
剂、固体超强酸催化剂、杂多酸催化剂等 , 其中固
体超强酸最有可能工业化
[7 ]
. 笔者以坡缕石
(PGS)为原料, 制备了 Al 柱撑的坡缕石 (Al
PGS),在 500 ℃下恒温焙烧后 , 用 SO
2-
4
进行改
性,得到了 SO
2-
4
/Al PGS 新型固体超强酸催化
剂 , 并将其用于柠檬酸三丁酯的催化合成 . 实验结
果表明 , 该催化剂活性较高 , 可重复使用 , 且反应
所制得的产品质量较好 , 具有一定的应用前景 .
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