袁旭宏

（臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物與化學(xué)工程系，浙江 臺(tái)州 318000）

環(huán)境化學(xué)

由復(fù)合硫酸鹽催化劑催化合成硬脂酸乙酯

袁旭宏

（臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物與化學(xué)工程系，浙江 臺(tái)州 318000）

在硫酸鹽復(fù)合催化劑的條件下，由正丁醇和對(duì)羥基苯甲酸高收率合成了的硬脂酸乙酯。本文研究了硫酸鹽復(fù)合催化劑使用量、無(wú)水乙醇使用量和反應(yīng)的時(shí)間，帶水劑的選擇等因素對(duì)催化合成硬脂酸乙酯收率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)無(wú)水乙醇：硬脂酸摩爾比為1∶1.7和復(fù)合硫酸鹽n（Fe2（SO4）3）∶n（K2SO4）為3.2∶1，帶水劑6mL時(shí)，回流反應(yīng)分水130min，酯收率為86.66%，為最佳條件。

硬脂酸乙酯；復(fù)合硫酸鹽催化劑；酯化率；合成

硬脂酸乙酯（英文名稱(chēng)：ethylester），中文別名：十八酸乙酯，該產(chǎn)品是制備蔗糖多酯以及蔗糖酯的重要原料，又是化學(xué)工業(yè)必需的中間體，硬脂酸乙酯是由乙醇與硬脂酸通過(guò)催化劑的作用而獲得，它主要用途是作潤(rùn)滑劑，乳化劑和抗水劑，由于糖酯具有易被人體吸收，又對(duì)人體無(wú)害的優(yōu)點(diǎn)，因而在抗癌，抗菌性及增強(qiáng)免疫力等方面有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用前景，同時(shí)也廣泛用于制藥、化妝品、食品及洗滌等工業(yè)。目前，制備硬脂酸乙酯仍有用硫酸催化劑的傳統(tǒng)方法［1］，新硬脂酸乙酯的合成方法不斷出現(xiàn)如硫酸鹽、強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂等催化劑合成報(bào)道［2-5］，該文采用由（Fe2（SO4）3-K2SO4）兩種鹽復(fù)合的催化劑催化制備硬脂酸乙酯，并用實(shí)驗(yàn)探討了制備的各種影響因素，獲得了較滿(mǎn)意結(jié)果，為工業(yè)實(shí)驗(yàn)提供了有一定價(jià)值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1　材料與方法

1.1試劑與儀器

無(wú)水乙醇（浙江中星化工試劑有限公司），硬脂酸（上海青析化工科技有限公司），硫酸鉀與硫酸鐵均為邵陽(yáng)環(huán)球精細(xì)化學(xué)品有限公司、無(wú)水硫酸鎂（上海統(tǒng)亞化工科技發(fā)展有限公司）、環(huán)己烷（天津市大茂化學(xué)試劑廠），以上試劑均為分析純，其余試劑均為化學(xué)純。

島津FTIR-8400型傅立葉變換紅外分光光度計(jì)（日本島津公司）；JWZSⅠ型阿貝折射儀（國(guó)營(yíng)上海光學(xué)儀器廠）；FA2004A電子天平（上海精天電子儀器廠）；B50-D型電動(dòng)攪拌機(jī)（上海標(biāo)本模型廠制造）。

1.2制備硫酸鹽復(fù)合催化劑（略）

由（Fe2（SO4）3-K2SO4）兩種鹽復(fù)合的催化劑［6］。

1.3合成方法

加入規(guī)定量硬脂酸至150mL三口燒瓶中，在搖動(dòng)下將相應(yīng)比例的無(wú)水乙醇和復(fù)合催化劑（Fe2（SO4）3-K2SO4）加入，再加入幾毫升帶水劑與3～5粒沸石混搖勻后，把準(zhǔn)備好的球型回流冷凝管，分水器與溫度計(jì)等裝上。在攪拌下加熱回流。至基本無(wú)水滴。換上蒸餾器，把剩余乙醇蒸出。第一步用蒸餾水洗滌3到5次產(chǎn)物，第二步將濾液裝入分液漏斗里，用飽和碳酸氫鈉液洗滌幾次至中性，去除水層，將油狀液體用蒸餾水洗滌幾次。將此產(chǎn)品用阿貝折射儀測(cè)折光率，紅外光譜儀測(cè)定其結(jié)構(gòu)。

2　結(jié)果與討論

2.1催化劑用量對(duì)硬脂酸乙酯收率的影響

固定硬脂酸為0.04mol，n（硬脂酸）∶n（乙醇）為1∶6；加熱回流120min，回流溫度為85～95℃，環(huán)己烷4mL，不同F(xiàn)e2（SO4）3催化劑的用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完成后測(cè)定硬脂酸的酯化率，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　催化劑用量對(duì)醋化率的影響Tab.1　Influen ceofcatalyst amount on the esterification rate

表1可知，加大催化劑量酯收率是增高，當(dāng)用量在0.80 g時(shí)，酯化率達(dá)到85.32%為最高，再加大催化劑的酯化率相應(yīng)微有上升。

2.2復(fù)合硫酸鹽配比對(duì)酯化率的影響

固定硬脂酸為0.04mol，n（硬脂酸）∶n（乙醇）為1∶6；加熱回流120min，回流溫度為85～95℃，環(huán)己烷4mL，不同復(fù)合硫酸鹽配催化劑配比，實(shí)驗(yàn)完成后測(cè)定硬脂酸的酯化率，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）對(duì)酯化率的影響Tab.2　Influence of n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）on the esterification rate

表2可知，加大催化劑量比酯收率是增加，在3.2∶1時(shí)，酯收率到86.22%為最高，再加大相應(yīng)的酯收率若有減少。

2.3帶水劑的量對(duì)反應(yīng)的影響

固定硬脂酸為0.04mol，n（硬脂酸）∶n（乙醇）為1∶6；加熱回流130min，回流溫度為85～95℃，n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）配比3.2∶1，變帶水劑環(huán)己烷加入毫升數(shù)量，實(shí)驗(yàn)完成后測(cè)定硬脂酸的酯化率，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　環(huán)己烷用量對(duì)酯收率的影響Tab.3　Effects of amount of Xylene mixture on the yield

表3可知，加大環(huán)己烷的用量酯收率是增高，在6mL時(shí)，酯收率到86.34%為最高，再加大環(huán)己烷加入毫升數(shù)量相應(yīng)的酯化率微有下降。

2.4酸醇摩爾比對(duì)酯收率的影響

固定硬脂酸為0.04mol，加熱回流10min，回流溫度為85～95℃，催化劑n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）之比3.2∶1，環(huán)己烷的用量6毫升，n（硬脂酸）∶n（乙醇）的比變化；實(shí)驗(yàn)完成后測(cè)定硬脂酸的酯化率，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　酸醇摩爾比對(duì)酯化率的影響Tab.4　Effect of molar ratio to the yields of isobutyl isobutyrate

表4可知，加大酸醇摩爾比的用量酯收率是增高，在1∶1.7時(shí)，酯化率到86.26%為最高，再加大相應(yīng)的酯收率若有降底。

2.5回流時(shí)間對(duì)酯化率的影響

固定硬脂酸為0.04mol，加熱回流130min，回流溫度為85～95℃，催化劑n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）之比3.2∶1，環(huán)己烷的用量6mL，n（硬脂酸）∶n（乙醇）的比在1∶1.7；改變回流時(shí)間，實(shí)驗(yàn)完成后測(cè)定硬脂酸的酯化率，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。

表5　反應(yīng)時(shí)間對(duì)酯化反應(yīng)的影響Tab.5　Effect of reaction times on esterificatio

表5可知，加大反應(yīng)時(shí)間酯收率是增高，在130分鐘時(shí)，酯化率到86.42%為最高，再加大相應(yīng)的酯化率若有降底。

2.6最優(yōu)條件的多次實(shí)驗(yàn)

固定硬脂酸為0.04mol，加熱回流130min，回流溫度為85～95℃，催化劑n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）之比3.2∶1，環(huán)己烷的用量6mL，n（硬脂酸）∶n（乙醇）的比在1∶1.7；回流時(shí)間130min，實(shí)驗(yàn)完成后測(cè)定硬脂酸的酯化率，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。

表6　重復(fù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果Tab.6　Result of The Repeat experiment

表6可知，重復(fù)5次平均佶酯收率是86.66%，說(shuō)明反應(yīng)條件穩(wěn)定、實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠。

3　產(chǎn)品的分析

制備的硬脂酸乙酯為白色固體，在20℃下經(jīng)多次測(cè)定它的折光率，樣品平均折光率為1.4348，與文獻(xiàn)的n20D=1.4349相符。

采用島津FTIR-8400型傅立葉變換紅外分光光度計(jì)分析結(jié)果：2923.8、2853.6cm-1分別出現(xiàn)脂肪族C-H的伸縮振動(dòng)；1739.6cm-1呈現(xiàn)的是伸縮振動(dòng)峰；1245～1178cm-1出現(xiàn)3種吸收峰，1177.9cm-1為最強(qiáng)，3種峰各為長(zhǎng)鏈飽和脂肪酸的VC=O特征吸收峰；721.4cm-1歸屬于長(zhǎng)鏈基團(tuán)（CH2）n（n≥4時(shí)）所示骨架振動(dòng)吸收峰特征；1463.0cm-1出現(xiàn)-CH3、-CH2不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)；1034.7cm-1出現(xiàn)C-O-C的為伸縮振動(dòng)對(duì)稱(chēng)；此結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)硬脂酸乙酯紅外光譜基本相符。

4　結(jié)論

（1）（Fe2（SO4）3-K2SO4）復(fù)合催化劑是催化合成硬脂酸乙酯的良好催化劑，它活性輕高、易與有機(jī)液分開(kāi)、穩(wěn)定性好、不腐蝕設(shè)備、酯收率穩(wěn)定86.66%。

（2）采用復(fù)合催化劑（Fe2（SO4）3-K2SO4）合成硬脂酸乙酯的最佳條件為：復(fù)合n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）催化劑之比3.2∶1，環(huán)己烷的用量6mL，n（硬脂酸）∶n（乙醇）的比在 1∶17；反應(yīng)時(shí)間 130min，反應(yīng)溫度85～95℃。

［1］ 章恩規(guī).精細(xì)有機(jī)化學(xué)品技術(shù)手冊(cè)（上冊(cè)）［M］.北京：科學(xué)出版社，1993.369.

［2］ 練萍，李蕾，王科軍，等.微波輻射催化合成硬質(zhì)酸乙酯［J］.江西化工，2006，（3）：57-59.

［3］ 吳瑞寧，潘小芳.固體超強(qiáng)酸TiO2/SO2-4催化合成硬脂酸乙酯［J］.泉州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，22（6）：61-64.

［4］ 張承紅，黃斌，易洪彬.鍺鎢酸催化合成硬脂酸乙酯的研究［J］.四川化工，2007，（3）：13-15.

［5］ 陳紅.復(fù)合酸催化合成乙二醇單硬脂酸酯［J］.河北化工，2000，14（4）：26-28.

［6］ 梁俊鋒.訾俊鋒，復(fù)合硫酸鹽催化合成乙酸正丁酯［J］.廣州化工，2010，38（8）：142-144.

Catalytic synthesis of ethyl stearate by using composite inorganic salts catalyst

YUAN Xu-hong
（Department of Biological and Chemical Engineering，Taizhou Vocational and Technical College，Taizhou 318000，China）

In this paper，it studies dosage of Composite Inorganic salts catalyst，ethanol dosage and response time，with admixture of select catalytic synthesis of ethyl stearate and other factors on the yield effects under conditions of water combined with Composite Inorganic salts catalyst，ethanol alcohol and stearic acid by high-yield synthesis of ethyl stearate.Experimental results demonstrate that ester yields was up to 86.66%for the best conditions，whenn（stearic acid）∶n（ethanol）was 1∶1.7，and Composite Inorganic salts is n（Fe2（SO4）3）∶n（K2SO4）=3.2∶1，6mL reaction returning water，reaction time140min.

ethyl stearate；composite inorganic salts catalyst；esterification rate；synthesis

TQ245.124

A

2016-09-30

袁旭宏（1972-），男，湖南湘潭人，講師，碩士，研究方向：化工和醫(yī)藥中間體的研制。