【正文】 二項式方程數(shù)學(xué)模型擬合 完成效應(yīng)面法隨機(jī)設(shè)計 29 組實(shí)驗，分別將產(chǎn)率填入表中。 表 35 催化劑種類對實(shí)驗結(jié)果的影響 序號 催化劑種類 酯化率 /% 1 [HSO3pmim]+ [HSO4] 2 對甲苯磺酸 3 硫酸氫鉀 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 離子 液體 對甲 苯 磺酸 硫酸氫鉀01020304050607080肉桂酸正戊酯產(chǎn)率/%催化劑種類 圖 35 催化劑種類對實(shí)驗結(jié)果的影響 由以上圖表可知在相同酯化條件下，催化劑為 離子液體催化劑 [HSO3pmim]+ [HSO4]時，酯化反應(yīng)的催化產(chǎn)率最高，產(chǎn)率為 %，對甲苯磺酸次之，產(chǎn)率為 %，硫酸氫鉀對反應(yīng)的產(chǎn)率最低，產(chǎn)率為 %。 因此， 實(shí)驗 進(jìn)行 至 3h 后 ， 由于原料的減少，酯化反應(yīng)將基本不 再 進(jìn)行 ，且由于酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，延長反應(yīng)時間可能會導(dǎo)致逆反應(yīng)等副反應(yīng)的發(fā)生而降低產(chǎn)率。 表 34 反應(yīng)時間對實(shí)驗結(jié)果的影響 序號 反應(yīng)時間 /h 酯化率 /% 1 1 2 2 3 3 4 4 100 105 110 115 120 125 13071727374757677787980肉桂酸正戊酯產(chǎn)率/%反 應(yīng) 溫 度/ ℃ 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 75767778798081828384肉桂酸正戊酯產(chǎn)率/%反 應(yīng) 時 間 /h 圖 34 反應(yīng)時間對實(shí)驗結(jié)果的影響 由以上圖表可知，在 1h3h時，隨著反應(yīng)時間的增加， 產(chǎn) 率上升的比較快，3h 時， 產(chǎn) 率達(dá)到實(shí)驗最大值。升高溫度有助于酯化反應(yīng)的進(jìn)行，但當(dāng)達(dá)到一定值后，促進(jìn)作用不在明顯。 反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響 固定 醇酸 摩爾比為 4:1， 離子液體催化劑 [HSO3pmim]+ [HSO4]用量為 2g，反應(yīng)時間為 2h， 探究 溫度的改變對 產(chǎn) 率的影響。達(dá)到 2g 時產(chǎn)率基本不變達(dá)到最大值 %，之后再增加催化劑用量，促進(jìn)作用保持穩(wěn)定不再增加。 催化劑用量 對 產(chǎn) 率的影響 固定 醇酸 摩爾比為 4:1， 反應(yīng)時間為 2h， 溫度 110℃ ， 研究 離子液體催化劑[HSO3pmim]+ [HSO4]量的改變 ，對 產(chǎn) 率的影響。 表 31 醇酸摩爾比對實(shí)驗結(jié)果的影響 序號 醇酸 摩爾比 產(chǎn) 率 /% 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 1 2:1 2 3:1 3 4:1 4 5:1 圖 31 醇酸摩爾比對實(shí)驗結(jié)果的影響 由以上圖 表可知在其他酯化條件相同的情況下，隨著醇酸摩爾比的增高，產(chǎn)率也增高，當(dāng)醇酸摩爾比為 4:1 時，產(chǎn)率最高，產(chǎn)率為 %。 減壓蒸餾：將冷卻后的粗產(chǎn)物經(jīng)飽和碳酸氫鈉和飽和氯化鈉溶液中和洗滌后，將油層進(jìn)行減壓蒸餾（ ），收集 190205℃ 的餾分，得無色透明油狀液體即產(chǎn)物。然后 稱取 MIMPS，將其完全溶解于 100mL 蒸餾水中，置于 250mL 三口燒瓶，在磁力攪拌作用下，緩慢滴加 濃硫酸后升高溫度至 90℃，恒溫反應(yīng) 2h，最后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，即可得淺黃色粘稠狀離子液體催化劑 1（ 3磺酸）丙基 3甲基咪唑硫酸氫鹽 ( [HSO3pmim]+ [HSO4] )。 乙酸乙酯 分析純（ AR） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 1,3丙磺酸內(nèi)酯 化學(xué)純（ CP） Aladdin Industrial Corporation 濃硫酸 分析純（ AR） 西隴化工股份有限公司 1甲基咪唑 化學(xué)純（ CP） 上海晶純試劑有限公司 乙醇 化學(xué)純（ CP） 國藥集團(tuán) 化學(xué)試劑有限公司 實(shí)驗儀器 儀器型號 生產(chǎn)廠商 恒溫加熱磁力攪拌器 ZNCLS 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司 真空水循環(huán)泵 SHZD 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司 紅外光譜儀 Nicolet 380 美國尼高力公司 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 RE52AA 上海亞榮生化儀器廠 電子天平 ELB2020 日本島津公司 C H + C H3 ( C H 2 ) 3 C H 2 O H催 化 劑加 熱C H + H 2 OC H C O O HC H C O O ( C H 2 ) 4 C H 3 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 離子液體 的制備 [14] 將 ,3丙磺酸內(nèi) 酯和 100mL 乙酸乙酯 ，加入裝有振子的 250mL 三口燒瓶， 置于油浴鍋中，裝上回流冷凝管和裝有 咪唑的 滴液漏斗，逐漸加熱升溫并磁力攪拌。設(shè)定醇酸摩爾比為 2: 3: 4: 5:1 四種，催化劑用量分別設(shè)定為 1g、 、 2g、 四種。 實(shí)驗的因素有酸醇摩爾比、催化劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、催化劑種類五種。 2 實(shí)驗部分 試劑與儀器 表 31 實(shí)驗試劑 實(shí)驗試 劑 試劑純度 試劑生產(chǎn)廠商 肉桂酸 分析純（ AR） Aladdin Industrial Corporation 正戊醇 化學(xué)純（ CP） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 對甲苯磺酸 分析純（ AR） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 表 32 實(shí)驗儀器 實(shí)驗原理 本實(shí)驗原理即為催化酯化反應(yīng)的原理，在催化劑的作用下一分子羧基和一分子羥基反應(yīng)脫去一分子水形成酯基，本實(shí)驗是正戊醇的羥基與肉桂酸的羧基反應(yīng)。由此可見，離子液體用于催化酯的合成方法十分豐富，且產(chǎn)率較高。趙振貴 [13]等研究了離子液體 N,N烷基 （ 3甲基） 二咪唑硫酸氫鹽催化庚二酸和乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，最佳反應(yīng)條件為：醇酸摩爾比 3:1，反應(yīng)溫度 108℃ ，回流加熱 ，庚二酸二乙酯產(chǎn)率高達(dá) %。龍俞霖[12]等研究了微波加熱條件下離子液體 1丙磺酸吡啶硫酸氫鹽催化丁二酸和正辛醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，最佳反應(yīng)條件為：醇酸摩爾比 4:1，反應(yīng)溫度 150℃ ，微波加熱15min，丁二酸二辛脂產(chǎn)率高達(dá) %。黃艷仙 [11]等研究了離子液體 1丁基 3甲 基咪唑四氟硼酸鹽催化肉桂酸和乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，最佳反應(yīng)條件為：醇酸摩爾比 7:1，催化劑用量 7mL，反應(yīng) 4h，肉桂酸乙酯產(chǎn)率高達(dá) %。所以在重復(fù)使用催化劑時，必須補(bǔ)充硫酸氫鉀才能使產(chǎn)率較高 [10]。 目前肉桂酸正戊酯的合成狀況 硫酸催化 硫酸催化是目前主要的 工業(yè)生產(chǎn)方式，是由肉桂酸和正戊醇在硫酸催化下酯化而成 ,然而硫酸對設(shè)備具有較強(qiáng)的腐蝕作用 ,同時該工藝具有副反應(yīng)多，生產(chǎn)周期長 ,酯化率低 ,產(chǎn)品色澤差和對環(huán)境污染大等缺點(diǎn) [9],所以國內(nèi)外都在探索用更 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 佳的合成方法以及催化劑來改進(jìn)生產(chǎn)工藝。離子液體合成較為簡單，通常不超過兩步。（ 4）溶解力強(qiáng)，既可溶解有機(jī)物又可溶解鹽類物質(zhì)。（ 2）用量少且催化活性高，回收利用率高。一般離子化合物只有高溫下，通常 800℃ 以上才能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài) [5]。離子液體催化劑是一種在室溫下呈液態(tài)，由有機(jī)陽離子和無機(jī)或有機(jī)陰離子組成的鹽類。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，環(huán)境問題令人堪憂，環(huán)境友好型催化劑越來越吸引人們的眼球。 （ 4） 反應(yīng)時間長 ,生產(chǎn)成本高以及對壞境的污染嚴(yán)重。 （ 2） 酯化合成本身工藝簡單，但是以 硫酸為催化劑，最終產(chǎn)物中雜質(zhì)難以除去，為了清除硫酸催化劑，要經(jīng)過堿中和、水洗，這會使工藝復(fù)雜化。主要有 :（ 1） 反應(yīng)過程中，濃硫酸易脫水、氧化、酯化，會有很多的副反應(yīng)。 目前合成有機(jī)羧酸酯的傳統(tǒng)工藝一般是采用濃硫酸催化醇酸酯化 [2]，國內(nèi)對肉桂酸正戊酯催化合成方法的探究較少，主要還是采用硫酸作為催化劑進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的方法。因而市場開 發(fā)前景十分廣闊。 關(guān)鍵詞： 肉桂酸 ； 正戊醇 ； 肉桂酸正戊酯 ； BoxBehnken 設(shè) 計 效應(yīng)面法；催化合成 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 Study on catalytic synthesis of amyl cinnamate College of chemistry and chemical engineering applied chem