一縮二乙二醇二苯甲酸酯的合成

化學(xué)與生物工程2009,vo,25№.2縮二乙二醇二苯甲酸酯的合成王強(遼寧石油化工大學(xué),遼寧撫順113001)摘要:通過(guò)兩組正交實(shí)驗,分別以濃硫酸和對甲基磺酸為催化劑合成一縮二乙二醇二苯甲酸酯,結果表明對甲基笨磺酸作催化劑的選擇性較好,合成一縮二乙二醇二甲酸酯的最佳反應條件為:對甲基苯磺酸用量為3%(以一縮二乙二醇質(zhì)量計)、反應溫度為185℃、n(草甲酸):n(一縮二乙二醇)為2:1,反應時(shí)間為10h。在此條件下,產(chǎn)率可達00%關(guān)鍵詞:一縮二乙二醇;苯甲酸;酯;合威中圖分類(lèi)號:TQ414文獻標識碼:A文章編號:1672-5425(2008)02-0057-03二苯甲酸酯類(lèi)增塑劑尤其是一縮二乙二醇二苯甲本實(shí)驗選擇濃硫酸、對甲基苯磺酸為催化劑,通過(guò)酸酯近年來(lái)發(fā)展較快,由于其價(jià)格低、揮發(fā)性小、耐文獻資料初步確定反應溫度、催化劑用量、原料摩爾寒性好、低毒發(fā)展前途廣闊,除了廣泛用作聚乙烯樹(shù)脂比、反應時(shí)間為主要影響因素,并確定其大致范圍。設和聚酯樹(shù)脂的增塑劑外,還可以替代鄰苯二甲酸酯。計正交實(shí)驗,并對結果進(jìn)行分析,必要的情況下做進(jìn)一作者在此通過(guò)兩組正交實(shí)驗,對一縮二乙二醇二苯甲酸步補點(diǎn)實(shí)驗,以確定最佳的反應條件口,酯的合成工藝進(jìn)行了比較,得到了最佳反應條件。1.3.2步驟1實(shí)驗稱(chēng)取一定量的苯甲酸、一縮二乙二醇,按一定比例混合加入到連有溫度計冷凝器的燒瓶中加入定量的1.1主要試劑與儀器催化劑進(jìn)行反應,先用5%的NaOH溶液洗滌以去除苯甲酸、一縮二乙二醇、NaOH(GB209-93)、無(wú)催化劑等雜質(zhì);再用無(wú)水碳酸鈉吸水,去除因堿洗殘留水碳酸鈉、濃硫酸、對甲基苯磺酸等均為分析純的水分;然后通過(guò)減壓蒸餾,去除系統中的過(guò)量反應冷凝器,油水分離器,蒸餾裝置,加熱套,2X-8型物,即得最終產(chǎn)旋片式真空泵,J-1型精密電力電動(dòng)攪拌器,JA3003型電子分析天平,WO型恒溫油水浴鍋2結果與討論1.2原理2.1濃硫酸作催化劑合成一縮二乙二醇二苯甲酸酯苯甲酸與一縮二乙二醇在加熱、催化劑存在的條的正交實(shí)驗(表1、表2)件下發(fā)生酯化反應生成一縮二乙二醇二苯甲酸酯,同時(shí)有水生成,反應式為:正交實(shí)驗因素水平表Tab. 1Factors and levels of the orthogonal test因素HOCH- C, OCH CH, OHA反應溫度/℃B催化劑用量/%C.原料摩爾比D反應時(shí)閥/hCOOCH2 CH2-0-- HCH, Cooc+2H201.3方法注:催化劑用量以一縮二乙二游質(zhì)量為標準(下同)原料摩爾比1.3.1方案設計甲酸):n(一縮二乙二醇)收稿日期:2007-11-01作者簡(jiǎn)介:王強(1979一),男,遼寧遼中人,碩士,研究方向:石油化工添加劑的研究及化工新材料的開(kāi)發(fā)。 E-mail: blackfoxer1979@126. com王強:一縮二乙二醇二苯甲酸酯的合成/2008年2用L(3“)正交實(shí)驗結果與分析由極差分析結果可知,原料摩爾比對產(chǎn)率影響很Tab. 2 The results and analysis of L,(3)orthogonal tests大。再進(jìn)行補點(diǎn)實(shí)驗,當原料摩爾比大于3:1時(shí),產(chǎn)B產(chǎn)率/%率明顯下降,幾乎沒(méi)有反應;當原料摩爾比小于1:1時(shí),反應也幾乎不能進(jìn)行。因此,選擇原料摩爾比為21比較適宜2.1.4反應時(shí)間的影響由極差分析得知,當反應時(shí)間短于6h時(shí),反應體系中存在大量未反應原料,且生成物中水的量達不到22323231理論值。足夠長(cháng)的反應時(shí)間是達到最高轉化率的必條件。進(jìn)行補點(diǎn)實(shí)驗,當反應時(shí)間超過(guò)10h時(shí),產(chǎn)率幾乎不變。因此,選擇反應時(shí)間為10h比較適宜。22對甲基苯磺酸作催化劑合成一縮二乙二醇二苯78.77380.00076.39776.617甲酸酯的正交實(shí)驗(表3、表4)79.98792385.67080.280表3正交實(shí)驗因素水平表8.76778.60Tab. 3 Factors and levels of the orthogonal test1.2201.39710.2104.013A反應溫度/℃B催化劑用量/%C原料摩爾比D.反應時(shí)網(wǎng)/h由表2可知,各因素對反應的影響大小依次為C>D>B>A,即原料摩爾比>反應時(shí)間>催化劑用量>反應溫度。其中反應溫度對反應影響最小。52.1.1反應溫度的影響由極差分析結果可知,反應溫度對產(chǎn)率影響較小,注:催化劑用量以一縮二乙二醇質(zhì)量為標準(下同),原料摩爾比為甲酸)縮二乙二醇產(chǎn)率呈先上升后下降趨勢。因此,反應溫度選擇195℃比較適宜表4L(3“)正交實(shí)驗結果與分析2.1.2催化劑用量的影響Tab. 4 The results and analysis of L,(3)orthogonal tests由極差分析結果可知,催化劑的用量對產(chǎn)率的影產(chǎn)率/%響較小。再進(jìn)行補點(diǎn)實(shí)驗,當催化劑用量達到7%時(shí),不但浪費催化劑、后處理復雜、對設備腐蝕嚴重,而且D1233183.79產(chǎn)率由88.76%下降到64.43%;當催化劑用量小于98.001%時(shí),反應不易進(jìn)行。因此,選擇最佳催化劑用量在1%左右比較適宜。2.1.3原料摩爾比的影響1222333由于合成一縮二乙二醇二苯甲酸酯的反應是熔融231酯化反應,即反應物、生成物都混熔在一個(gè)系統中,反81.77082.89069,26078.471應需在高溫下完成,且耗時(shí)長(cháng)、反應過(guò)程復雜。除了上k81.82781.37394.82.297述酯化反應和水解反應外,實(shí)際上還存在著(zhù)一定的長(cháng)k81.59080.92381.87084.4131.96724.7975.936鏈裂解、鏈交換、官能團分解以及支鏈形成等反應。正在增長(cháng)中的大分子鏈端的羧基也有裂解脫羧的可能,由極差分析可知,各因素對反應的影響大小順序由此影響官能團的變化鏈的終止以及產(chǎn)物分子量的為C>D>B>A,即原料摩爾比>反應時(shí)間>催化劑波動(dòng)。在醇過(guò)量的情況下,系統中一縮二乙二醇容易用量>反應溫度,其中反應溫度和催化劑用量對反應發(fā)生自身縮合反應,從而使苯甲酸參與反應的幾率很影響很小。小,不利于反應正向進(jìn)行,對產(chǎn)物的生成不利。當酸過(guò)2.2.1反應溫度的影響量時(shí),酸量的多少決定了反應生成物的種類(lèi),比例不同由極差分析結果可知,反應溫度對產(chǎn)率影響很小,其產(chǎn)物也明顯不同。產(chǎn)率平均值由81.770%上升到81.827%之后又呈下一縮二乙二醇二苯甲酸酯的合成/2008正2用降趨勢。因此,反應溫度選擇185℃比較適合。2.2.2催化劑用量的影響3結論由極差分析結果可知,催化劑的用量對產(chǎn)率的影(1)通過(guò)兩組正交實(shí)驗得出,以濃硫酸或對甲基苯響不太明顯。再進(jìn)行補點(diǎn)實(shí)驗,當催化劑用量達到磺酸為催化劑合成一縮二乙二醇二苯甲酸酯的工藝均6%時(shí),不但浪費催化劑,而且產(chǎn)率由9800%下降到可行。但用濃硫酸作催化劑存在以下缺點(diǎn):腐蝕性強、78.00%;當催化劑用量小于1%時(shí)催化劑活性較低,使用不安全、不易回收利用、形成強酸性廢液造成環(huán)不利于產(chǎn)物生成。因此,選擇最佳催化劑用量為3%境污染、反應溫度不易控制、副產(chǎn)物較多。因此,以對左右比較適宜。甲基苯磺酸作催化劑的工藝路線(xiàn)較有優(yōu)勢摩爾比的影響(2)以對甲基苯磺酸為催化劑,合成一縮二乙二醇由極差分析結果可知,原料摩爾比對產(chǎn)率影響很二苯甲酸酯的最佳反應條件為:催化劑用量為3%(以大,再進(jìn)行補點(diǎn)實(shí)驗當原料摩爾比大于3:1時(shí),產(chǎn)率縮二乙二醇質(zhì)量計),反應溫度為185℃,n(苯甲酸)明顯下降,幾乎不反應,由9800%下降到4230%;當1n(一縮二乙二醇)為2:1,反應時(shí)間為10h。此條原料摩爾比小于1:1時(shí),反應也幾乎不能進(jìn)行。因件下產(chǎn)率可達98.00%。此,選擇原料摩爾比為2:1比較適宜。參考文獻2.24反應時(shí)間的影響[1]張駿.2004年國內非離子表面活性劑市場(chǎng)分析[幾中國洗滌用品由極差分析結果可知,反應時(shí)間的影響同濃硫酸工業(yè),200422(6):68-70作催化劑時(shí)的影響程度幾乎相同。再進(jìn)行補點(diǎn)實(shí)驗,[2]夏風(fēng)毅鄭平周琪等鄰苯二甲酸酯化合物生物降解性與其化學(xué)結構的相關(guān)性[J].浙江大學(xué)學(xué)報(農業(yè)與生命科學(xué)版),2004,當反應時(shí)間由10h延長(cháng)到12h時(shí),產(chǎn)率幾乎沒(méi)有增加。從經(jīng)濟學(xué)角度考慮,選擇反應時(shí)間為10h比較適[a]目啟東石油化工關(guān)聯(lián)行業(yè)概況及精細化學(xué)品[M],上海:上?？茖W(xué)普及出版社,1992Synthesis of Diethylene Glycol Dibenzoate(Liaoning University of Petroleum Chemical Technology, Fushun 113001, China)Abstract: Through the two series of orthogonal tests, it is respectively discussed of using sulfuric acid or p-toluene sulfonic acid as catalyst to synthesize diethylene glycol dibenzoate The result shows that the selectivityof catalyst of p-toluene sulfonic acid is satisfactory. The optimum reaction conditions are as follows: the dosageof p-toluene sulfonic acid is 3 %, the reaction temperature is 185C, the molar ratio of benzoic acid to diethyleneglycol is 2: 1, the reaction time is 10 h Under above conditions, the yield can reach 98. 00%.Keywords: diethylene glycol; benzoic acid; ester; synthesis(上接第56頁(yè))Study on Treatment of Dyeing Wastewater withMixed Phase Nano-titania as PhotocatalystLI Zhi-lin, QIAO Shujing, FAN YaweiCollege of Chemistry and Environmental Science, Hebei University, Baoding 071002, China)Abstract: With mixed phase nano-titania as photocatalyst, the effects of pH value, photocatalytic reactiontime, the amount of nano-titania, the type of photocatalyst and the light source on cod degradation of both re-active red BES analog dyeing wastewater and practical dyeing wastewater were described. The results showedthat for 30 mL of reactive red BES analog dyeing wastewater, when the ph value of solution was 4, the amountof catalyst was 0. 090 g, UV light exposure time was l h, the COD removal rate reached 86%. For 30 mL prac-tical dyeing wastewater, when the ph value was 9, the amount of catalyst was 0. 150 g, UV light exposuretime was 1 h, the COD removal rate reached 57%Keywords: photocatalyst; mixed phase nano-titania; dyeing wastewater