含酰胺基团的Br*nsted 酸性化合物及其制备方法和应用技术

含酰胺基团的Br?nsted酸性化合物，其化学结构式为：其中R为H或含有1～2个碳原子的烷基，X－代表Br?nsted酸HX的阴离子基团。其合成方法为酰胺化合物与Br?nsted酸在0～100℃下经过中和反应制得含酰胺基团的Br?nsted酸性化合物。本发明专利技术合成方法简单，成本低廉。本发明专利技术含酰胺基团的Br?nsted酸性化合物可作为酯化反应的催化剂在酯化反应中的应用，具有高转化率，高选择性，高普适性，工艺简单，催化剂层（含水）经简单除水即可重复循环使用20次以上（理论上可以无限制使用），环境友好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含酰胺基团的Bransted酸性化合物及其制备方法，以及其在合成酯中的应用，属于有机化学

技术介绍
有机羧酸酯在化工和医药方面是一种重要的产品和中间媒介，市场分析家指出，全球乙酸乙酯和乙酸丁酯市场在未来将保持良好的增长势头，特别是在美国，由于配制了不含大气污染物的涂料，大大促进了酯工业的蓬勃发展。在涂料工业中，乙酸乙酯通常用来取代甲乙酮，而乙酸丁酯不仅可以用来取代甲乙酮(丁酮)，除此之外它还可以代替异丁酮、二甲苯或甲苯。现有技术的酯化方法大多采用无机酸作为催化剂来实现。但需要使用大量的有机溶剂，并且反应后残余的废酸都会造成环境污染。传统合成酯类的方法是以羧酸或酸酐和醇类为原料，这是一个平衡反应，若用等摩尔的原料进行反应，达到平衡后，只有2/3摩尔的羧酸和醇转化为酯，为了提高酯的转化率，通常采用过量的羧酸或醇，或者采用不断地把产生的酯或水移走。这两种方法目前都用浓硫酸作催化剂，该工艺是目前国内广泛采用的生产工艺，尽管以浓硫酸为催化剂有价格低廉、活性高等优点，但该法并不理想，主要存在以下几点不足(I)浓硫酸的氧化性、脱水性会导致一系列的副反应，如酯化、炭化、使副产物中含有硫酸酯、醚、不饱和化合物等，从而给产品的精制和原料的回收带来了困难；(2)浓硫酸具有强烈的腐蚀性，腐蚀设备；(3)大量废酸以及反应产生二氧化硫的排放会造成严重环境污染。因此更换酯化反应的催化剂，寻找新的合成酯的方法成为当今研究的热点。由于酯化反应的原料酸和醇价廉易得，因而是合成酯的最常用的方法。但是，酯化反应是一个平衡，为了提高反应物的转化率，往往通过加大某一种反应物的量，或除去反应体系中某种生成物(通常是水，有时也可以是酯)。另外，酯化反应的速度很慢，往往需要很长时间才能达到平衡。例如，在没有催化剂的条件下，醋酸与甲醇等摩尔40 °C下反应49天还不能达到平衡。为了提高酯化反应的速度，人们发展了多种催化技术，包括物理催化、生物催化及化学方法催化等。相比而言，化学催化剂仍是酯化反应催化的主要手段。而浓硫酸、磷酸、对甲苯磺酸等无机酸由了其价格低廉、催化效率高，在工业和研究中被广泛应用。但是，这些催化剂也会带来副反应多、腐蚀设备、排放废水造成污染等问题，国内外科技工作者一直在寻找新的高效的催化剂以取代这些无机酸催化剂，相继开发了强酸性离子交换树脂、沸石分子筛、路易斯酸、固体杂多酸和超强酸等。但是上述合成酯的方法所使用的催化剂合成复杂，而且仍然需要大量的有机试剂，且酯化反应的转化率不高，后处理较繁锁等。所以研究新型、高效、绿色的催化剂对加快国内酯工业发展有极其重要的现实意义。本专利技术人发现一类含酰胺基团的Bronsted酸性化合物。该化合物对水和空气稳定，具有较强的酸性，可以取代无机酸应用于传统的酸催化反应中，既可以作为催化剂，又可以作为反应介质，同时还可以作为萃取介质，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一类含酰胺基团的Bronsted酸性化合物及其制备方法和应用，所得化合物作为酯化反应的催化剂可以使酯化反应的转化率和选择性高、工艺简单，而且对环境友好。本专利技术通过以下方案解决这一技术问题含酰胺基团的Bronsted酸性化合物，其化学结构式为·权利要求1.含酰胺基团的Bronsted酸性化合物，其化学结构式为2.如权利要求I所述的化合物，其特征在于R选自氢、甲基或乙基。3.如权利要求I或2所述的化合物，其特征在于阴离子X_选自BF4_，PF6_，HC00_，CH3COCT, CICH2COCr, CF3COO' CH3CH2COCT, CF, Br' Γ, CH3SO3'CF3SOf NO3' HSO4'H2PO4-, CH3CH0HC00_，C6H5COO' C6H4OHCOO-, C6H5CH2C00_ 中的一种。4.权利要求I所述含酰胺基团的Bransted酸性化合物的制备方法，其特征在于酰胺化合物与Bronsted酸HX在(TlO(TC下经过中和反应制得含酰胺基团的Bronsted酸性化合物，其中酰胺化合物为5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于酰胺化合物与Bransted酸HX的摩尔比为3: I和I: 3之间。6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于所述中和反应在反应介质存在下进行，反应介质选自苯、甲苯、环己烷或水。7.权利要求I或2所述含酰胺基团的Bransted酸性化合物作为酯化反应的催化剂在酯化反应中的应用。8.根据权利要求7所述应用，其特征在于采用如权利要求I或2所述的含酰胺基团的Bransted酸性化合物作为酯化反应的催化剂和反应介质，与脂肪酸或芳香酸和直链醇或支链醇放入反应瓶中，搅拌，加热，静置，重力沉降，分出催化剂层和产物酯层，得到酯化产物，脂肪酸为乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、草酸、巴豆酸、乳酸、丙二酸、丁二酸、月桂酸、棕榈酸、油酸或硬脂酸；芳香酸为苯甲酸、对羟基苯甲酸、水杨酸、氯苯甲酸或肉桂酸；直链醇为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丙三醇、丁醇、异丁醇、戊醇、异戊醇、己醇、异己醇、庚醇、异庚醇、辛醇、异辛醇、癸醇或月桂醇。9.如权利要求8所述的应用，其特征在于含酰胺基团的Bronsted酸性化合物与脂肪酸或芳香酸和直链醇或支链醇的用量摩尔比为O. I I: 2^5: 2飞；所述反应温度为1(T180°C，反应2 24小时。10.如权利要求8所述的应用，其特征在于催化剂层经除水后，可重复使用。全文摘要含酰胺基团的Br nsted酸性化合物，其化学结构式为其中R为H或含有1～2个碳原子的烷基，X－代表Br nsted酸HX的阴离子基团。其合成方法为酰胺化合物与Br nsted酸在0～100℃下经过中和反应制得含酰胺基团的Br nsted酸性化合物。本专利技术合成方法简单，成本低廉。本专利技术含酰胺基团的Br nsted酸性化合物可作为酯化反应的催化剂在酯化反应中的应用，具有高转化率，高选择性，高普适性，工艺简单，催化剂层(含水)经简单除水即可重复循环使用20次以上(理论上可以无限制使用)，环境友好等优点。文档编号C07C69/68GK102898344SQ20121034460公开日2013年1月30日 申请日期2008年12月5日 优先权日2008年12月5日专利技术者周晓海, 徐飞, 张海波 申请人:武汉大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
含酰胺基团的Br？nsted？酸性化合物，其化学结构式为：？？？？？其中R为H？或含有1~2？个碳原子的烷基；？X？代表Br？nsted？酸HX？的阴离子基团。201210344602X100001dest_path_image001.jpg

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓海，徐飞，张海波，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：