一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法，该方法包括以下步骤：(1)在25～35℃下，将表面活性剂和咪唑硫酸氢盐离子液体混合均匀，得到表面活性剂混合溶液，再加入油酸和正丁醇并混合均匀，最后加入咪唑类四氟硼酸盐离子液体，搅拌后制备得到油酸基离子液体微乳液；(2)将步骤(1)所述的油酸基离子液体微乳液置于氮气氛围下加热搅拌反应，分离提纯后得到油酸丁酯。反应过程条件温和，不需使用除反应物外的传统毒性有机溶剂(如环己烷和甲苯等)，符合绿色环保的理念，产品分离容易，呈淡黄色或金黄色，收率高。

【技术实现步骤摘要】
一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法
本专利技术属于油酸丁酯制备
，特别涉及一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法。
技术介绍
油酸丁酯在常温常压下为不易挥发的淡黄色油状液体，主要用作增塑剂、润滑剂及防水剂，在橡胶改性、织物润滑、染料生产和皮革加工等领域得到广泛应用。油酸丁酯含有不饱和键，使用传统催化剂(如硫酸，磷酸和氢氟酸等)催化制备的过程存在副产物多、产品色泽深、腐蚀设备和污染环境等问题；离子交换树脂、沸石和固体杂多酸等催化剂的使用可以克服传统酸催化剂的部分缺点，但它们存在操作损失和传质阻力偏大的问题。用于催化酯化反应的离子液体大部分是催化活性强的咪唑类硫酸氢盐和阴离子带有磺酸基团的吡咯类离子液体，使用离子液体作为催化剂进行催化酯化反应的成本高。相比传统无机酸催化酯化反应，微乳液作为反应媒介可以提高反应速率和酯的产率，相比非均相催化剂，传质阻力明显减小。反应相含水的微乳液催化酯化反应需要长时间(24小时以上)进行(ZengC,QiS,LiZ,etal.Bioprocess&BiosystemsEngineering,2015,38(5):939.)，效率较低。在现有的油酸丁酯合成工艺中，反应速率不高，如硫酸改性Hβ沸石催化合成油酸丁酯，反应5小时油酸的酯化率仅为76.7％(娄井阳,巴芳,李剑,etal.硫酸改性Hβ沸石催化合成油酸丁酯[J].应用化工,2013,42(11).)，固体碱性氧化物/载体催化剂催化合成油酸丁酯，反应6小时油酸转化率仅为77.11％(金吉海,沈健.固体碱性氧化物/载体催化剂催化合成油酸丁酯研究[J].石化技术与应用,2013,31(4):259-264.)，而使用含磁性纳米交联酶聚集体的微管式反应器催化油酸丁酯的合成，油酸丁酯的产率达到84％则需要15小时(郑德兵.磁性纳米交联酶聚集体的制备及其在微管式反应器中的应用[D].2017.)。传统有机溶剂(如环己烷和甲苯)作为微乳液的非极性相则存在环境风险。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法。该方法是将反应物油酸作为非极性相，反应物正丁醇作为表面活性剂，制备油酸基离子液体微乳液体系，直接加热体系进行酯化反应，两种反应底物和催化剂不间断接触，可加快反应速率，反应过程条件温和，不需使用除反应物外的传统毒性有机溶剂(如环己烷和甲苯等)，可减少反应物和催化剂以外的试剂消耗，符合绿色环保的理念，产品分离容易，呈淡黄色或金黄色，收率高。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法，包括以下步骤：(1)在25～35℃下，将表面活性剂和咪唑硫酸氢盐离子液体混合均匀，得到表面活性剂混合溶液，再加入油酸和正丁醇并混合均匀，最后加入咪唑类四氟硼酸盐离子液体，搅拌后制备得到油酸基离子液体微乳液；(2)将步骤(1)所述的油酸基离子液体微乳液置于氮气氛围下加热搅拌反应，分离提纯后得到油酸丁酯。优选的，步骤(1)所述表面活性剂和咪唑硫酸氢盐离子液体的质量比为4:1～10:1，咪唑硫酸氢盐离子液体主要起到催化作用。优选的，步骤(1)组成的体系中，按质量百分数计，表面活性剂混合溶液：咪唑类四氟硼酸盐离子液体：油酸：正丁醇＝20％～49％：1％～4％：21％～50％：8％～41％，更优选的为23％～45％：1％～4％：23％～42％：19％～35％。优选的，步骤(1)所述搅拌的速率为300～800转/分钟，所述搅拌的时间为5～10分钟；更优选的，所述搅拌为磁力搅拌。优选的，步骤(1)所述表面活性剂为曲拉通X-100或曲拉通X-114。优选的，步骤(1)所述咪唑类四氟硼酸盐离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)中的至少一种。优选的，步骤(1)所述咪唑硫酸氢盐离子液体为1-己基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Hmim]HSO4)和1-辛基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Omim]HSO4)中的至少一种。优选的，步骤(1)所述混合均匀均指的是在300～800转/分钟下搅拌5～15分钟。优选的，步骤(2)所述加热的温度为60～140℃，更优选的为80～100℃，步骤(2)所述搅拌的速度为300～800转/分钟，所述反应的时间为2～10小时，更优选的为4～10小时。优选的，步骤(2)所述分离提纯具体为：加入石油醚萃取目标产物，旋蒸含有目标产物的石油醚，得到油酸丁酯。优选的，所述石油醚与反应体系的体积比为2:1～4:1。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：(1)本专利技术提供了一种油酸基离子液体微乳液体系催化合成油酸丁酯的方法，其中油酸既作为反应物也作为非极性相，使得反应过程中不需使用传统有机溶剂(如环己烷和甲苯等)作为非极性相，对环境影响极低，产物收率高，具有较好的应用前景，可推广应用于其他催化油酸酯化反应中。(2)本专利技术中油酸基离子液体微乳液体系自身发生酯化反应，非极性相即为反应物油酸，另一反应物正丁醇作为助表面活性剂存在于油水界面，催化剂咪唑硫酸氢盐离子液体位于微乳的油水界面，均可增加催化剂和反应底物的接触面积，加快反应速率；表面活性剂和亲水性强的咪唑类四氟硼酸盐离子液体能与酯化反应生成的水形成氢键，在酯化反应过程中生成的水转移至离子液体微乳界面空隙或内核，从反应相脱离，促进酯化反应正向进行。(3)本专利技术中所采用的咪唑硫酸氢盐离子液体催化活性强，且相对于常规强酸强碱催化剂，对设备腐蚀小，降低了对设备材料的要求。(4)本专利技术实施例2中油酸的转化率为97.1％，对应的目标产物油酸丁酯的产率最高为95.2％，选择性为98.0％，在现有的油酸丁酯催化合成工艺中，以上结果均处于前列。(5)本专利技术按实施例1中油酸基离子液体微乳液的组分及其用量制备微乳液并进行酯化反应，反应3小时油酸丁酯的产率达85％，相比现有技术，反应速率有较大提高。附图说明图1为实施例1制备得到的油酸丁酯的气相色谱图。图2为实施例1制备得到的油酸丁酯的质谱图。图3为实施例1制备的油酸基离子液体微乳液进行酯化反应，反应产物油酸丁酯的产率随时间的变化图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1油酸基离子液体微乳液组分及其用量：1.4重量份[Bmim]BF4，39.8重量份油酸，22.0重量份曲拉通X-100，5.5重量份1-己基-3-甲基咪唑硫酸氢盐，31.3重量份正丁醇；在30℃条件下，将曲拉通X-100与1-己基-3-甲基咪唑硫酸氢盐混合均匀，搅拌速度300转/分钟，搅拌5分钟，得到澄清透明的混合物，再加入油酸和正丁醇与之混合，搅拌速度300转/分钟，搅拌15分钟，得到澄清透明的混合物，最后逐滴将[Bmim]BF4加入混合物中，搅拌5分钟，得到澄清透明的油酸基离子液体微乳液。取50.98g油酸基离子液体微乳液，在氮气氛围和加热搅拌下进行酯化反应，其中搅拌速度为600转/分钟，反应温度为100℃，反应时间为6h。反应完成后，加入石油醚，萃取目标产物，旋蒸含有目标产物的石油醚混合物，得到产物，按照气相色谱结果计算得油酸丁酯收率为92.5％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在25～35℃下，将表面活性剂和咪唑硫酸氢盐离子液体混合均匀，得到表面活性剂混合溶液，再加入油酸和正丁醇并混合均匀，最后加入咪唑类四氟硼酸盐离子液体，搅拌后制备得到油酸基离子液体微乳液；(2)将步骤(1)所述的油酸基离子液体微乳液置于氮气氛围下加热搅拌反应，分离提纯后得到油酸丁酯。

【技术特征摘要】
1.一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在25～35℃下，将表面活性剂和咪唑硫酸氢盐离子液体混合均匀，得到表面活性剂混合溶液，再加入油酸和正丁醇并混合均匀，最后加入咪唑类四氟硼酸盐离子液体，搅拌后制备得到油酸基离子液体微乳液；(2)将步骤(1)所述的油酸基离子液体微乳液置于氮气氛围下加热搅拌反应，分离提纯后得到油酸丁酯。2.根据权利要求1所述一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法，其特征在于，步骤(1)所述表面活性剂和咪唑硫酸氢盐离子液体的质量比为4:1～10:1。3.根据权利要求1或2所述一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法，其特征在于，步骤(1)组成的体系中，按质量百分数计，表面活性剂混合溶液：咪唑类四氟硼酸盐离子液体：油酸：正丁醇＝20％～49％：1％～4％：21％～50％：8％～41％。4.根据权利要求3所述一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌的速率为300～800转/分钟，所述搅拌的时间为5～10分钟。5.根据权利要求1或2所述一种油酸基离子液体微乳液催化合成油酸丁酯的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈砺，方泳华，严宗诚，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44