O/W型微乳体系相转移催化合成乙酸苯甲酯

邵景景

(黑龙江科技大学 环境与化工学院，黑龙江 哈尔滨 150022)

乙酸苯甲酯，为无色透明液体，具有茉莉花香味，熔点-50 ℃，沸点214 ℃，相对密度1.057(16 ℃)、1.056 3(25 ℃)，折射率1.523 2(25 ℃)，闪点102 ℃，难溶于水，能与醇、醚以任意比例混合，因其具有花果香和浓郁的茉莉花香，被用于配制香精、香水等实用香料等，是一种比较重要的有机化工产品[1]。

微乳液作为一种稳定的乳化体系，是有机物和无机物优良的溶剂，能够将类型广泛的物质增溶在同一相中，可以用来作为反应介质用于各种反应、催化以及微乳液膜分离等。将相转移催化用于合成乙酸苯甲酯是一种较好的方法[2～5]，以非离子型表面活性剂NP-10配制O/W型微乳液，在此介质中进行相转移催化合成乙酸苯甲酯，可以解决传统合成方法所带来的腐蚀设备、后处理过程复杂等问题。

1微乳体系相转移催化反应机理

在乙酸苯甲酯的合成反应中，醚型面活性剂NP-10作为相转移催化剂，促使酯化反应进行，其作用原理如下所示。

在O/W型微乳体系中，反应试剂CH3COO-存在于连续水相中，反应底物苄氯则被增溶于分散油核内，微乳体系中相转移催化反应是在微乳界面上进行的，见图1。

图1 增溶方式示意图Fig 1 The picture of develNPe the solution

2实验部分

2.1 试剂和仪器

NP-10为化学纯，苄氯、乙酸钠、乙酸为分析纯，二次蒸馏水；

TC-15套式恒温器，DDS-307电导率仪，DK-8型电热恒温水浴加热槽，MB-104型傅立叶变换红外光谱仪。

2.2 微乳体系相图的测定

在一定温度下配制系列不同质量比的水与NP-10二元溶液，缓慢滴加苄氯，观察溶液体系的清浊变化点，绘制出O/W型微乳体系相图。

2.3 微乳体系相转移催化反应

在置于恒温水槽中的反应烧瓶加入28 mL1 mol/L的乙酸钠水溶液与14 mL的NP-10乳化剂，形成透明溶液；在不断搅拌下缓慢滴加3.2 mL(0.028 mol)苄氯(苄氯与乙酸钠的物质的量比为1∶1)，继续搅拌30 min至1 h，停止反应后静置3～4 h去除上层泡沫，分液并蒸馏分离提纯产品，计算产率及进行红外光谱分析。

3结果与讨论

3.1 微乳体系的相图

反应温度为45℃时，测定水与NP-10及苄氯的质量比，绘制微乳体系相图，结果见图2。

图2 微乳液相图(测定温度为45 ℃)Fig 2 Microemulsion phase diagram (determination temperature is 45 ℃)

图2中阴影部分为微乳体系单相区，在此区域内苄氯含量较大，在合成过程中利于产品的分离和提纯，从而得到更多的产品。

3.2 反应的影响因素

3.2.1 时间对乙酸苯甲酯产率的影响

在O/W型微乳体系中实施相转移催化反应时，适当的延长反应时间可以提高反应产物乙酸苯甲酯的产率。因此在相同的反应物用料比及相同的反应温度(25℃)下，通过不断的延长反应时间来测得时间对乙酸苯甲酯产率的影响情况，结果见间对产品产率的影响见图3。

图3 时间对乙酸苯甲酯产率的影响Fig 3 Influence of time on output

由图3可知，随着反应时间的延长乙酸苯甲酯的产率是不断提高，在反应时间达到3h时产品产率升高至12.7%，继续延长反应时间，产品产率变化不大。故选定反应时间为3h，可以通过提高反应温度来加快反应速度。

3.2.2 温度对乙酸苯甲酯产率的影响

在相同的反应物用料比及相同的反应时间(3h)下，测定时间对产品产率的影响，温度对产品产率的影响见图4。

图4 温度对乙酸苯甲酯产率的影响Fig 4 Influence of temperature on output

由图4可知，升高温度可以提高了产品的产率。当反应温度大于45 ℃以后，反应温度对产品产率的影响不大，主要原因为苄氯在反应过程中发生了水解作用，加入乙酸可以抑制水解反应的发生，乙酸对产品产率的影响及非微乳体系反应结果见表1。在实际工业生产中，温度每升高1 ℃会造成资源浪费及设备腐蚀，故选择45 ℃为反应温度。

表1 乙酸对乙酸苯甲酯产率的影响Table 1 Influence of acetic acid on output

* 非微乳体系。

3.3 产物的红外光谱分析

产品的红外光谱见图5。

处为饱和乙酸酯C-O-C键伸缩振动吸收峰，1 032 cm-1处为可苯环上H(Ar-H)的面内弯曲振动吸收峰，740 cm-1，700 cm-1处为苯环上H的面外弯曲振动吸收峰，通过分析，产物与预期一致。

图5 实验产品的红外光谱图Fig 5 The infrared flocculus of experiment product

4结 论

在O/W型微乳体系单相区进行相转移催化反应，相转移催化剂NP-10与乙酸钠中的Na+结合成[NP-10-Na]+，而反应试剂CH3COO-存在于连续水相中，反应底物苄氯则被增溶于分散油核内，酯化反应在界面上进行，在45 ℃及3h的反应条件下，向反应体系中加入少量乙酸，产率可达到78.2%。

[1] 刘树文.合成香料技术手册[M]. 北京：中国轻工业出版社，2000:60～77.

[2] 平原，郭祥峰，贾丽华. 微波辐射相转移催化合成乙酸苄酯[J]. 化学反应工程与工艺. 2013,29(6):563～567.

[3] 张丽萍，张庆江. 相转移催化法合成乙酸苄酯的研究进展[J]. 化学工程师. 2004,(10):58～60.

[4] 苏丽红，李红玫，邱平. 相转移催化合成乙酸苄酯[J]. 化学工程师. 2006,(5):13～15.

[5] 张国华. 相转移催化合成乙酸苄酯宏观动力学研究[J]. 江苏技术师范学院学报. 2012,18(2):59～62.

[6] 吕月仙，高保娇，刘金永. 微乳介质中相转移催化制备乙酸苄酯的研究[J]. 应用基础与工程科学学报，2001,9(2-3):150～153.