一种新戊二醇二苯甲酸酯的合成方法
技术领域
本发明涉及有机合成
技术领域
,尤其涉及一种新戊二醇二苯甲酸酯的合成方法。背景技术
新戊二醇二苯甲酸酯一种结晶性固体粉末不溶于水,溶于许多醇类、酮类、酯类、脂肪烃、芳香烃和氯代烃等溶剂。本品可与聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醋、聚甲基丙烯酸甲酯、醋酸丁酸纤维素、乙基纤维素和硝酸纤维素相容,相容量达树脂量的50%,并可应用在橡胶,聚氨酯制品之中,作为这些树脂的增塑剂其耐热性和耐光性优越。本本品为环境友好型助剂,可视为无毒,可以广泛用于化妆品等消费品之中。
酯的合成可以分成酯化法、酯交换法、酰氯缩合法等。其中,酯化法最为常见。新戊二醇二苯甲酸酯的酯化合成原料为新戊二醇和苯甲酸,然而两种原料均为固体状态,在酯化反应中很难将其混合均匀,导致其生产难度大、原料利用率低、生产成本高、工艺条件复杂。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种新戊二醇二苯甲酸酯的合成方法,用以解决现有技术中新戊二醇的合成难度大、原料利用率低、生产成本高的技术问题。
本发明提供一种新戊二醇二苯甲酸酯的合成方法,包括以下步骤:
将固态新戊二醇加水溶解或通入水蒸气液化,得到新戊二醇溶液;
将新戊二醇溶液、催化剂和苯甲酸混合,通入氮气,并蒸发水分,随后升高温度至160~255℃,酯化反应5-10h,酯化反应结束后,经脱色、中和、水洗、脱水、过滤、冷却,得到新戊二醇二苯甲酸酯。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明通过加入水作为媒介,使用两步酯化法,可以降低产品色号,提高酯化反应效率;本发明工艺简单、生产周期短、产品收率高,色号小、节能环保,容易实现产业化。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种新戊二醇二苯甲酸酯的合成方法,包括以下步骤:
S1、将固态新戊二醇加水溶解或通入水蒸气液化,得到新戊二醇溶液;
S2、将新戊二醇溶液、催化剂和苯甲酸混合,通入氮气,并蒸发水分,随后升高温度至160~255℃,酯化反应5-10h,酯化反应结束后,经脱色、中和、水洗、脱水、过滤、冷却,得到新戊二醇二苯甲酸酯。
本发明中,使用水作为溶剂,通过加热方法溶解或液化固体新戊二醇,随后加入苯甲酸溶解,不使用有机溶剂,可以降低产品成本,对环境友好,安全隐患较少,提高苯甲酸反应效率,增加反应速度。
本发明中,使用水作为溶剂,投入苯甲酸后,可以随着水分的蒸发去除原料中的杂质,提高催化剂催化效率,使产品色号更好,纯度更高。
本发明中,通过严格控制新戊二醇和苯甲酸的投料顺序,有利于提高产品收率。
本实施方式中,得到新戊二醇溶液的过程在加热和搅拌的条件下进行。
本实施方式中,新戊二醇与苯甲酸的投料摩尔比为1:(1.8-2.5),新戊二醇与水投料摩尔比为1:(1-8)。本发明通过将新戊二醇与水的投料比控制在该范围内,可以提高双酯含量,减少副产物单酯含量;同时水的加入量过多也会显著降低产物收率。
本实施方式中,催化剂占新戊二醇和苯甲酸总质量的0.05%-1%;催化剂为草酸亚锡、碱式碳酸锆、硅酸镁中的至少两种。本发明通过采用不同催化剂复配,能够增加反应速度,减少副反应,提高产率。进一步地,两两配合使用时,草酸亚锡与碱式碳酸锆或硅酸镁的质量比为1:(1-4);碱式碳酸锆与硅酸镁的质量比为1:(1-4);三种复合使用时,草酸亚锡与碱式碳酸锆、硅酸镁的质量比为1:(1-2.5):(1-3)。
本实施方式中,蒸发水分的条件为:蒸发温度100~120℃,蒸发时间3~8h。在本发明的一些具体实施方式中,蒸发温度110~120℃,蒸发时间6h。
本实施方式中,酯化反应包括一次酯化反应和二次酯化反应;一次酯化反应的温度为160-200℃,反应时间为3-4h;二次酯化反应的温度为200-255℃,反应时间为2-6h。本发明通过将酯化反应分温度控制,可以提高酯化反应效率;反应温度过低,会延长反应时间,降低反应效率,副反应增多,产品色号增大;反应温度过高,会明显降低主含量。在本发明的一些具体实施方式中,一次酯化反应的温度为160-185℃,反应时间为3-4h;二次酯化反应的温度为210-255℃,反应时间为3-6h。
本实施方式中,脱色的过程具体为:酯化反应结束后,停止加热,转移物料至水洗釜,保持通入氮气,将物料温度降低到70-85℃,加入强氧化剂,在100-120℃下保温0.5~1h。进一步地,强氧化剂为双氧水。
本实施方式中,中和的过程具体为:待物料降温至80-95℃,缓慢加入碱液调整体系PH至9以上,并保持体系温度在80-100℃,搅拌0.5~1h,静置分层0.5~1h,抽出水相碱性溶液,保留油相物料。
本实施方式中,水洗、脱水的过程具体为:保持体系温度在80℃以上,加入水,搅拌0.5~1h,静置分层0.5~1h,抽出水相层,保留油相层,并加热至120-135℃,减压蒸馏脱水。
实施例1
在反应釜中投入104.15g新戊二醇和72g水,加热搅拌使新戊二醇完全溶解,继续加入219.82g苯甲酸、催化剂(草酸亚锡0.81g、碱式碳酸锆0.81g);通入氮气,在110-120℃下保温6小时左右蒸发出水分;升温至180-185℃开始第一步酯化反应,保温3小时,结束后,继续升温至250-255℃,保温3小时;反应完成后,停止加热,转移物料至水洗釜,保持通入氮气,将物料温度降低到80-85℃左右时,加入双氧水,在100-105℃下保温1小时;待物料降温至80-85℃左右,缓慢加入碱液调整体系PH至9以上,并保持体系温度在90℃,搅拌30分钟,静置分层30分钟,抽出水相碱性溶液,保留油相物料;保持体系温度在80℃以上,加入水,搅拌30分钟,静置分层30分钟,抽出水相层,保留油相层,并加热至125-135℃左右,减压蒸馏脱水;经过过滤冷却后得到成品新戊二醇二苯甲酸酯253.02g,收率为90%,主含量91.6%,产品为白色固态,酸度(以苯甲酸计)0.05%,APHA色号25,含水率0.05%。
实施例2
在反应釜中投入104.15g新戊二醇和108g水,加热搅拌使新戊二醇完全溶解,继续加入244.24g苯甲酸、催化剂(硅酸镁2.8g、碱式碳酸锆0.7g);通入氮气,在110-120℃下保温6小时左右蒸发出水分,升温至170-175℃开始第一步酯化反应,保温3小时,结束后,继续升温至220-225℃,保温4小时;反应完成后,停止加热,转移物料至水洗釜,保持通入氮气,将物料温度降低到70-75℃左右时,加入双氧水,在110-115℃下保温1小时;待物料降温至80-85℃左右,缓慢加入碱液调整体系PH至9以上,并保持体系温度在90℃,搅拌45分钟,静置分层45分钟,抽出水相碱性溶液,保留油相物料;保持体系温度在80℃以上,加入水,搅拌45分钟,静置分层45分钟,抽出水相层,保留油相层,并加热至125-135℃左右,减压蒸馏脱水;经过过滤冷却后得到成品新戊二醇二苯甲酸酯281.12g,收率为90%,主含量92.8%,产品为白色固态,酸度(以苯甲酸计)0.07%,APHA色号20,含水率0.06%。
实施例3
在反应釜中投入104.15g新戊二醇和144g水,加热搅拌使新戊二醇完全溶解,继续加入305.3g苯甲酸、催化剂(硅酸镁1.01g、草酸亚锡1.01g、碱式碳酸锆1.01g);通入氮气,在110-120℃下保温6小时左右蒸发出水分;升温至160-165℃开始第一步酯化反应,保温4小时,结束后,继续升温至210-215℃,保温6小时;反应完成后,停止加热,转移物料至水洗釜,保持通入氮气,将物料温度降低到70-75℃左右时,加入双氧水,在115-120℃下保温1小时;待物料降温至80-85℃左右,缓慢加入碱液调整体系PH至9以上,并保持体系温度在90℃,搅拌1小时,静置分层1小时,抽出水相碱性溶液,保留油相物料;保持体系温度在80℃以上,加入水,搅拌1小时,静置分层1小时,抽出水相层,保留油相层,并加热至125-135℃左右,减压蒸馏脱水。经过过滤冷却后得到成品新戊二醇二苯甲酸酯288.933g,收率为92.5%,主含量94.8%,产品为白色固态,酸度(以苯甲酸计)0.08%,APHA色号20,含水率0.08%。
实施例4
与实施例3相比,区别仅在于,水的加入量为18g,其余与实施例3一致。
经过过滤冷却后得到成品新戊二醇二苯甲酸酯287.37g,收率为92%,主含量94%,产品为白色固态,酸度(以苯甲酸计)0.08%,APHA色号20,含水率0.07%。
对比例1
与实施例3相比,区别仅在于:在反应釜中投入104.15g新戊二醇、144g水、305.3g苯甲酸,加热搅拌使新戊二醇完全溶解,随后加入催化剂(硅酸镁1.01g、草酸亚锡1.01g、碱式碳酸锆1.01g)。后续过程与实施例3完全一致。
经过过滤冷却后得到成品新戊二醇二苯甲酸酯271.75g,收率为87%,主含量94%,产品为白色固态,酸度(以苯甲酸计)0.06%,APHA色号25,含水率0.08%。
对比例2
与实施例3相比,区别仅在于,水的加入量为180g,其余与实施例3一致。
经过过滤冷却后得到成品新戊二醇二苯甲酸酯265.51g,收率为85%,主含量92.12%,产品为白色固态,酸度(以苯甲酸计)0.08%,APHA色号30,含水率0.08%。
对比例3
与实施例3相比,区别仅在于,未进行蒸发水分的过程,其余与实施例3一致。
经过过滤冷却后得到成品新戊二醇二苯甲酸酯249.89g,收率为80%,主含量89.78%,产品为白色固态,酸度(以苯甲酸计)0.07%,APHA色号25,含水率0.08%。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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