一种脱水酯化反应

本发明涉及化工，尤其涉及一种脱水酯化反应。

背景技术：

1、酯化反应是一种简单的化学反应，是两个分子之间通过脱除端基小分子并重新组合成新分子的反应，根据不同的端基，脱除的小分子可以是水、盐(如氯化钠)、酸(如盐酸)等，在反应过程中需要将产生的小分子不断排除才能让反应正向运行，完成酯化。在醇和酸的酯化反应过程中，产物酯生成的同时也生成了水，水的去除有利于提高原料的转化率和产品的选择性。常见的除水方法包括采用试剂苯、甲苯或者环己烷等试剂作为夹带试剂将水带出，或采用吸水剂将水吸出，或采用分水器除水(李毅群等，广州化工，2000，28(3)：8-9)，或使用分离膜除水。

2、在有些反应中，特别是磷酸与有机醇类的酯化反应中，产生的水分子由于和反应物有着很强的相容性，所以将其除去相当困难，使得反应难以持续进行。在现有的工艺中，磷酸酯的合成过程通常都是以三氯化磷或三氯氧磷与有机醇或有机醇钠进行反应，再将生成的氯化钠或氯化氢脱除。但是，通常需要通过额外的设备和方法来除去生成的氯化钠或氯化氢，这对设备的要求更高，工艺也较复杂。有时，还需添加催化剂、辅助溶剂等，后续还需要清除和分离工艺，这也增加了合成的复杂度。

3、此外，在副产物为水的酯化反应中，也可能需要增加额外的真空或隔膜分离、萃取等装置来除去生成的水以得到高的产率。如专利cn202211029348.4将季戊四醇和三氯氧磷在频率为50～100hz的电磁振荡下进行反应，得到季戊四醇二磷酸酯二磷酰氯，再将季戊四醇二磷酸酯二磷酰氯与羟基化合物rfoh混合反应，得到季戊四醇磷酸酯类化合物，但是，该反应需要先将季戊四醇生成酰氯，反应过程和直接酯化(即磷酸和季戊四醇酯化)相比较为复杂，不利于酯化反应的大规模工业化生产。如专利cn202310562380.7将催化剂、双酚a、双(二苯基磷酸酯)和三氯氧磷混合制备双酚a-双(二苯基磷酸酯)，但是，该反应过程和直接酯化反应相比也较为复杂，并且最后需要减压蒸馏除去水，除水需要单独后处理。

4、因此，研究开发一种新型、简单的用于酸和醇直接脱水酯化除水的方法对于促进工业化酯化具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种脱水酯化反应。所述脱水酯化反应的反应温度低，副产物水在反应过程中不断被电解除去，促进了酯化反应的正向进行，使得产物易于分离。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供了一种脱水酯化反应，包括以下步骤：

4、将酸和醇在催化电极的作用下进行反应，生成酯、氢气和氧气，实现脱水酯化反应。

5、上述脱水酯化反应具体为：

6、在催化电极的作用下，酸和醇进行酯化反应，同时，催化电极也使得酯化反应副产物水发生电解反应。

7、所述电解反应中，阴极生成氢气，阳极生成氧气，氢气和氧气经冷凝后排出。

8、酯化反应副产物水的不断电解、排出(氢气和氧气)，促进了脱水酯化反应的正向进行，使得脱水酯化反应更为彻底。

9、上述脱水酯化反应，在催化电极的作用下，克服了低温不易于进行直接酯化反应的困难。

10、所述直接酯化反应即为酸的羧基和醇的羟基直接缩合生成酯基。

11、本发明优选的，所述反应的温度为30℃～60℃。

12、本发明所述的脱水酯化反应无需使用其他的催化剂、缚酸剂等，反应过程简单、反应彻底、产物易分离。

13、本发明优选的，所述酸选自磷酸、乙酸、柠檬酸中的一种或多种。

14、本发明优选的，所述醇选自1-2丙二醇、乙二醇、异戊醇中的一种或多种。

15、本发明优选的，所述催化电极的电压选自3～6v的直流稳态电压或3～6v的交流电压；更优选为6v的直流稳态电压或5v的直流稳态电压或3v的直流稳态电压或3v的交流电压。

16、优选的，所述催化电极的初始电流为0.3～1a；更优选为0.3a或0.5a或1a。

17、优选的，所述催化电极选自镀铱钛网电极、作为阳极的碳电极和作为阴极的钛电极、石墨电极中的一种或多种。

18、本发明更优选的，当酸选自磷酸、醇选自1-2丙二醇时，所述催化电极选自镀铱钛网电极。

19、上述镀铱钛网电极既可作为阳极也可作为阴极。

20、或者，更优选的，当酸选自磷酸、醇选自乙二醇时，所述催化电极选自作为阳极的碳电极和作为阴极的钛电极。

21、本发明更优选的，当酸选自乙酸、醇选自异戊醇时，所述催化电极选自石墨电极。

22、或者，更优选的，当酸选自柠檬酸、醇选自甘油时，所述催化电极选自石墨电极。

23、上述石墨电极既可作为阳极也可作为阴极。本发明优选的，所述脱水酯化反应还添加离子液体。

24、离子液体的加入可以增加体系的离子导电性，促进酯化反应和电解水反应的进行。

25、磷酸作为强电解质，其与乙二醇或异戊醇酯化时，反应体系可以加入离子液体进一步提高体系导电性，也可以不加入离子液体。

26、乙酸和柠檬酸作为弱电解质，离子导电性较差，需要向体系中加入离子液体等其他辅助剂，以提高反应体系离子导电性，促进酯化反应和电解水反应的进行。

27、与现有技术相比，本发明提供的脱水酯化反应包括以下步骤：将酸和醇在催化电极的作用下进行反应，生成酯、氢气和氧气，实现脱水酯化反应。所述脱水酯化反应在低温30℃～60℃、催化电极的作用下进行酸和醇的直接酯化反应，同时，催化电极也使得酯化反应副产物水发生电解反应。随着酯化反应副产物水不断被电解生成氢气和氧气排出，脱水酯化反应不断正向进行，使得脱水酯化反应更彻底，反应产物易分离。本发明所述脱水酯化反应解决了酯化反应除水不彻底，除水后处理复杂的问题，也为酸和醇的直接酯化反应，提供了新思路。

技术特征：

1.一种脱水酯化反应，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的脱水酯化反应，其特征在于，所述反应的温度为30℃～60℃。

3.根据权利要求1所述的脱水酯化反应，其特征在于，所述酸选自磷酸、乙酸、柠檬酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的脱水酯化反应，其特征在于，所述醇选自1-2丙二醇、乙二醇、异戊醇中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的脱水酯化反应，其特征在于，所述催化电极的电压选自3～6v的直流稳态电压或3～6v的交流电压。

6.根据权利要求1所述的脱水酯化反应，其特征在于，所述催化电极的初始电流为0.2～1a。

7.根据权利要求1所述的脱水酯化反应，其特征在于，所述催化电极选自镀铱钛网电极、作为阳极的碳电极和作为阴极的钛电极、石墨电极中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的脱水酯化反应，其特征在于，当酸选自磷酸、醇选自1-2丙二醇时，所述催化电极选自镀铱钛网电极；

9.根据权利要求1所述的脱水酯化反应，其特征在于，当酸选自乙酸、醇选自异戊醇时，所述催化电极选自石墨电极；

10.根据权利要求8或9所述的脱水酯化反应，其特征在于，所述脱水酯化反应还添加离子液体。

技术总结本发明公开了一种脱水酯化反应，属于化工技术领域。所述脱水酯化反应包括以下步骤：将酸和醇在催化电极的作用下进行反应，生成酯、氢气和氧气，实现脱水酯化反应。所述脱水酯化反应在低温30℃～60℃、催化电极的作用下进行酸和醇的直接酯化反应，同时，催化电极也使得酯化反应副产物水发生电解反应。随着酯化反应副产物水不断被电解生成氢气和氧气排出，脱水酯化反应不断正向进行，使得脱水酯化反应更彻底，反应产物易分离。本发明所述脱水酯化反应解决了酯化反应除水不彻底，除水后处理复杂的问题，也为酸和醇的直接酯化反应，提供了新思路。技术研发人员：苏怡,廖建辉,杨微微,谬嵩松,张鼎受保护的技术使用者：中国科学院长春应用化学研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/17