硫酸氢钠-硫酸催化合成硬脂酸正丁酯

袁旭宏，熊双喜

（1.台州职业技术学院生物与化学工程系，浙江台州318000；2.台州学院医药化工学院，浙江台州318000）

硬脂酸正丁酯，英文名称：n-Butylstearate，中文别名:十八酸正丁酯，是硬脂酸与正丁醇的酯化产物，一般为无色或微黄色的蜡状固体或液体。能与矿物油及植物油类混溶，溶于乙醇和乙醚，微溶于水[1]，作为柔润剂在化妆品配方中应用普遍。如用于聚氯乙烯透明软质和硬质挤塑、注塑、压延制品，作织物的润滑剂、防水剂及润滑油的添加剂，化妆品的基料等。同时也是一种重要的化工原料，它可作为胶黏剂的配合剂、金属加工润滑剂、树脂添加剂、橡胶和聚烯烃树脂的增塑剂，合成有用硫酸法，其主缺点是过多副产物、对设备腐蚀性较强等。现也有较多新的催化法如对甲苯磺酸催化[2]、离子交换树脂催化[3]、氨基磺酸催化[4]、NaHSO4·H2O催化等[5]，以上合成硬脂酸正丁酯的研究都有较好的结果。

本文探讨了利用硫酸氢钠复合催化剂催化合成硬脂酸正丁酯并确定催化剂用量、反应时间、物料配比、反应温度等反应条件，取得了较满意的效果。

1 实验部分

1.1 试剂及仪器

正丁醇（A.R.浙江中星化工试剂有限公司）；硬脂酸（A.R.上海青析化工科技有限公司）；NaHSO4（A.R.广东汕头市西陇化工厂）；浓H2SO4分析纯（A.R.无锡市展望化工试剂有限公司）；NaHCO3及环己烷等。

岛津FTIR-8400型傅立叶变换红外分光光度计（日本岛津公司）；WZSⅠ型阿贝折射仪（国营上海光学仪器厂）等。

1.2 硬脂酸正丁酯合成方法

在150mL三口烧瓶中加入一定比例的硬脂酸、正丁醇及NaHSO4-H2SO4复合催化剂等，混合均匀后加入数粒沸石，按步骤分别装上分水器、回流冷凝管及温度计等，检查无漏气后加热反有回流时数小时，然后通过回收未反应的正丁醇、冷却、多次洗涤产物至中性，液体干燥后进行蒸馏,蒸出醇和环已烷。减压下蒸净溶剂,得淡黄色透明液体产品用仪器检查。

2 结果与讨论

影响硬脂酸正丁酯酯化率的因素：酸醇摩尔比、催化剂的用量、复信催化剂用量比、反应回流时间及温度等。研讨目标为酯化率的影响，带水剂选环己烷。

2.1 酸醇摩尔比的影响

合成条件固定为：硬脂酸0.1mol，正丁醇0.4mol，温度109~113℃，反应回流时间140min，NaHSO4为0.9g，H2SO40.25g，12mL为环己烷，变化醇的用量，考查酯化率的影响因素，结果见表1。

表1 酸醇摩尔比对酯化率的影响Tab.1 Esterification efficiency vs．n（正丁醇）：n（硬脂酸）

表1得出，当酸醇摩尔比1∶4.5时，酯化率96.79%,再加大n（酸）∶n（醇）比，相应的酯收率变化很少，所以，酸醇摩尔比为1∶4.5最好。

2.2 催化剂用量的影响

合成条件固定为：酸醇摩尔比1∶4.5，温度109~113℃，反应回流时间140min，硫酸0.25g，12mL为环己烷，变化NaHSO4催化剂用量，考查酯化率的影响因素，结果见表2。

表2 催化剂用量对酯化率的影响Tab.2 Esterification efficiency vs.catalyst dosage

表2得出，当催化剂用量为1.3g时，酯化率96.75%,再加大催化剂用量，相应的酯收率变化很少，所以，催化剂用量为1.3g最好。

2.3 NaHSO4 与浓H2SO4 之比的影响

合成条件固定为：酸醇摩尔比1∶4.5，温度109~113℃，反应回流时间140min，H2SO40.25g，12mL为环己烷，变化nH2SO4∶nNaHSO4摩尔比，考查酯化率的影响因素，结果见表3。

表3 nH2SO4∶nNaHSO4摩尔比对产品产率的影响Tab.3 InfluenceofMolarratioofreactantsonProductyield

表3得出，当nH2SO4∶nNaHSO4摩尔比为0.16∶1时，酯化率96.98%,再加大用量，相应的酯收率变化很少，所以，nH2SO4∶nNaHSO4摩尔比为0.16∶1最好。（相当4DH2SO4）。

2.4 反应时间对酯化率的影响

合成条件固定为：酸醇摩尔比1∶4.5，温度109~113℃，nH2SO4∶nNaHSO4摩尔比为0.16∶1，12mL为环己烷，变化反应回流时间，考查酯化率的影响因素，结果见表4。

表4 反应时间对酯化率的影响Tab.4 Esterification efficiency vs. reaction time

表4得出，当反应时间为105min时，酯化率为97.97%,再加大反应时间，相应的酯收率变化很少，所以，反应时间为105min最好。

2.5 温度对酯化率的影响

合成条件固定为：酸醇摩尔比1∶4.5，温度109~113℃，nH2SO4∶nNaHSO4摩尔比为0.16∶1，12mL为环己烷，反应回流时间105min，变化反应温度，考查酯化率的影响因素，结果见表5。

表5 温度对酯化率的影响Tab.5 Esterification efficiency vs. reaction temperature

表5得出，当反应温度为110~113℃时，酯化率97.35%,再改变反应温度，相应的酯收率变化较少，因此，反应温度为110~113℃最好。

2.6 重复实验

合成条件固定为：酸醇摩尔比1∶4.5，温度109~113℃，nH2SO4∶nNaHSO4摩尔比为0.16∶1，12mL为环己烷，反应回流时间105min，反应温度为110~113℃，考查酯化率的影响因素，结果见表8。

表6 重复实验的结果Tab.6 The result of The Repeat experiment

表5得出，在同样条件下实验5次，酯化率均为97.56%，比较稳定。

3 产品的结构分析

3.1 折光率和溶点

产品为淡黄色液体,产品折射率（20℃）：1.4455（文献折射率（20℃）：1.4456）,产品凝固后是26.5~27.5e熔化（文献凝固点27.5e）基本相一致。

3.2 红外光谱

红外光谱图得出；1740.4cm-1（C=O），1173.3cm-1（C-O-C）；与硬脂酸正丁酯的标准红外光谱相一致。

4 结论

（1）NaHSO4-H2SO4二者复合的催化剂能催化合成硬脂酸正丁酯，同时具有价格低、易得、体系分离方便、催化性能良好、操作方便、无腐蚀、反应时间短、催化剂用量也少等优点。

（2）NaHSO4-H2SO4复合催化剂催化合成硬脂酸正丁酯的最佳条件是：酸醇摩尔比1∶4.5，温度110~113℃，nH2SO4∶nNaHSO4摩尔比为0.16∶1，12mL为环己烷，反应回流时间105min，反应温度为110~113℃，酯化率均在97.56%。

（3）为合成硬脂酸正丁酯工韭提供一良好方法。

［1］徐克勋.精细有机化工及中间体手册［M］.北京：化学工业出版社，1998.311-319.

［2］宁安让,宁方.硬脂酸正丁酯的合成和性质及应用［J］.安徽化工,1998,24（6）：26-27.

［3］车荣睿,魏荣宝.离子交换树脂在酯化反应中的应用［J］.精细石油化工,1993，（5）：47-52.

［4］张宗森,颜芳.氨基磺酸催化合成硬脂酸正丁酯［J］.陕西化工,1999,28（1）：23-24.

［5］钟桐生,俞善信，硫酸氢钠催化合成硬脂酸正丁酯［J］.沈阳化工学院学报，2002,16（2）：121-123.