本發(fā)明涉及一種2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯的合成方法，具體涉及一種酸性離子液體催化酯化反應(yīng)合成2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯的方法。

背景技術(shù)：

在采用環(huán)氧丙烷和甲醇為原料生產(chǎn)丙二醇甲醚的過程中，由于環(huán)氧丙烷分子的不對(duì)稱性，環(huán)氧丙烷開環(huán)與甲醇的加成得到兩種同分異構(gòu)體，即1-甲氧基-2-丙醇和2-甲氧基-1-丙醇，1-甲氧基-2-丙醇為目的產(chǎn)物丙二醇甲醚(pm)，2-甲氧基-1-丙醇為副產(chǎn)，稱為異構(gòu)丙二醇甲醚(ipm)，將2-甲氧基-1-丙醇與醋酸反應(yīng)制得2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯(亦稱異構(gòu)丙二醇甲醚醋酸酯，ipma)已成為副產(chǎn)物ipm的重要利用途徑。

2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯(ipma)是一類重要的工業(yè)溶劑，該溶劑分子結(jié)構(gòu)獨(dú)特，同一分子中既有非極性的部分，又有極性基團(tuán)，故它對(duì)極性和非極性物質(zhì)均有較好的溶解能力，其溶解性能大大高于一般溶劑及乙二醇醚類和丙二醇醚類溶劑。由于ipma具有溶解性能高、熱穩(wěn)定性好、粘度變化小和腐蝕性小等特點(diǎn)，被廣泛用于涂料、洗滌劑、印染、農(nóng)藥和高分子助劑等工業(yè)。

由異構(gòu)丙二醇甲醚(ipm)和醋酸經(jīng)酯化反應(yīng)制異構(gòu)丙二醇甲醚醋酸酯(ipma)是通用的技術(shù)路線，目前工業(yè)上普遍采用的方法是酯化脫水反應(yīng)工藝，如cn1515537a、cn101475469a等，反應(yīng)過程中使用的催化劑通常為無機(jī)酸或有機(jī)酸，無機(jī)酸主要為：磷酸、鹽酸和濃硫酸；有機(jī)酸主要為：草酸、檸檬酸、甲磺酸和對(duì)甲苯磺酸，采取均相反應(yīng)。上述方法存在的問題是，反應(yīng)結(jié)束后需通過堿中和除去所使用的催化劑，且該方法副反應(yīng)多、腐蝕性強(qiáng)、工藝過程復(fù)雜、生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)生大量的固體廢棄物和廢水污染環(huán)境。

也有采用雜多酸類固體酸催化劑用于丙二醇醚醋酸酯合成的報(bào)道(王晰，遼寧師專學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2000年第2卷第1期)，但從雜多酸本身組成和結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性以及使用壽命等諸多因素考慮，在工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用難度是比較大的。

申請(qǐng)人先前采用固體酸催化劑連續(xù)酯化反應(yīng)制備2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯的方法(cn101985418b，2013年1月2日)能克服間歇式生產(chǎn)工藝所存在的產(chǎn)物需經(jīng)中和處理，產(chǎn)生大量的固體廢棄物和廢水等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯的連續(xù)化生產(chǎn)，但由于該酯化反應(yīng)存在的可逆反應(yīng)，受反應(yīng)熱力學(xué)平衡限制，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較低。

離子液體由于其具有非揮發(fā)性，低熔點(diǎn)，良好的增溶性等諸多優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是一類新型的綠色溶劑和反應(yīng)介質(zhì)，離子液體在催化有機(jī)反應(yīng)方面也顯示出良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種酸性離子液體催化合成2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯的方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種酸性離子液體催化合成2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯的方法，以2-甲氧基-1-丙醇與醋酸為原料，在酸性離子液體催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和脫水劑環(huán)己烷共同作用下，發(fā)生酯化反應(yīng)合成2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯，酯化反應(yīng)中生成的水與環(huán)己烷共沸蒸餾脫除；將酯化反應(yīng)產(chǎn)物精餾得到2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯產(chǎn)品。

在上述合成方法中，酸性離子液體催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽適宜的用量為2-甲氧基-1-丙醇與醋酸的質(zhì)量的0.2-8％，催化劑用量多，反應(yīng)速度增加不明顯，而催化劑用量過少則反應(yīng)速度慢，所需反應(yīng)時(shí)間長。

在上述合成方法中，2-甲氧基-1-丙醇與醋酸投料適宜的摩爾比為1∶1-3，醋酸過量較多，對(duì)促進(jìn)正反應(yīng)的進(jìn)行和縮短反應(yīng)時(shí)間有利，但醋酸的量過多會(huì)使單位設(shè)備的產(chǎn)量減少，回收醋酸的能耗增加。

在上述合成方法中，適宜的酯化反應(yīng)溫度為75-150℃，反應(yīng)溫度過低，則反應(yīng)速度慢；反應(yīng)溫度過高，容易產(chǎn)生副反應(yīng)，并使反應(yīng)物色澤加深。

在上述合成方法中，適宜的酯化反應(yīng)時(shí)間為2-4h，反應(yīng)時(shí)間過長，副反應(yīng)增多，反應(yīng)物色澤加深；反應(yīng)時(shí)間過短，酯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低。

在上述合成方法中，酯化反應(yīng)中生成的水與環(huán)己烷共沸蒸餾脫除，脫水劑環(huán)己烷適宜的用量為2-甲氧基-1-丙醇質(zhì)量的45-55％。脫水劑環(huán)己烷用量過多，會(huì)使反應(yīng)溫度偏低，反應(yīng)速度慢；脫水劑環(huán)己烷用量過少，不能與酯化反應(yīng)生成的水形成共沸組成，使脫水效果不好，影響反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。

所述的方法中，酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行兩步精餾，先精餾回收少量未反應(yīng)的2-甲氧基-1-丙醇和醋酸，再精餾得到2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯產(chǎn)品，精餾后的釜液含催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和部分2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯循環(huán)使用。

本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有催化劑活性高，穩(wěn)定性好，反應(yīng)收高，對(duì)設(shè)備腐蝕性低，催化劑可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)。所述的方法能顯著提高2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯的生產(chǎn)效率，降低其生產(chǎn)成本，且能減少固體污染物和廢水排放，具有極佳的規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的范圍并不以具體實(shí)施方式為限，而是由權(quán)利要求的范圍加以限定。

以下實(shí)施例及對(duì)比例中的原料醋酸為工業(yè)級(jí)，由塞拉尼斯南京化工有限公司生產(chǎn)；2-甲氧基-1-丙醇為工業(yè)級(jí)，由德納(南京)化工有限公司生產(chǎn)；環(huán)己烷為化學(xué)純，由阿拉丁試劑(上海)有限公司生產(chǎn)；酸性離子液體催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯鹽、1-己基-3-甲基咪唑硝酸鹽，由上海成捷化學(xué)有限公司生產(chǎn)，純度≥99％；含水量≤1000ppm；鹵含量≤800ppm。

反應(yīng)收率是指酯化反應(yīng)物中生成的2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯的質(zhì)量占投料2-甲氧基-1-丙醇完全生成2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯的理論質(zhì)量的比例。采用反應(yīng)液稱重和氣相色譜分析測(cè)定反應(yīng)液中2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯含量計(jì)算反應(yīng)收率。

實(shí)施例1

在裝有溫度計(jì)、精餾柱、冷凝管、分水器的1000ml玻璃四口燒瓶中，加入2-甲氧基-1-丙醇270g，醋酸198g，2-甲氧基-1-丙醇和醋酸的摩爾比為1∶1.1，酸性離子液體催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽用量為4.7g，脫水劑環(huán)己烷為135g，升溫并保持反應(yīng)物始終處于沸騰狀態(tài)(75-150℃)，回流分水，4h反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)物稱重和氣相色譜分析測(cè)定反應(yīng)液中2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯含量，計(jì)算反應(yīng)收率為97.7％。

將酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行兩步精餾，先精餾回收少量未反應(yīng)的2-甲氧基-1-丙醇和醋酸(含少量環(huán)己烷脫水劑，不影響循環(huán)使用)，再精餾得到成品2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯，產(chǎn)品純度99.91％。精餾后的釜液含催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和部分2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯有待循環(huán)使用。

實(shí)施例2

將實(shí)施例1中使用后回收的催化劑投入裝有溫度計(jì)、精餾柱、冷凝管、分水器的1000ml玻璃四口燒瓶中，加入2-甲氧基-1-丙醇270g，醋酸198g，2-甲氧基-1-丙醇和醋酸的摩爾比為1∶1.1，脫水劑環(huán)己烷為135g，升溫并保持反應(yīng)物始終處于沸騰狀態(tài)(75-150℃)，回流分水，4h反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)物稱重和氣相色譜分析測(cè)定反應(yīng)液中2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯含量，計(jì)算反應(yīng)收率為97.6％。

將酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行兩步精餾，先精餾回收少量未反應(yīng)的2-甲氧基-1-丙醇和醋酸(含少量環(huán)己烷脫水劑，不影響循環(huán)使用)，再精餾得到成品2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯，產(chǎn)品純度99.92％。精餾后的釜液含催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和部分2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯有待再循環(huán)使用。

實(shí)施例3

將實(shí)施例2中使用后回收的催化劑再使用5次后投入裝有溫度計(jì)、精餾柱、冷凝管、分水器的1000ml玻璃四口燒瓶中，加入2-甲氧基-1-丙醇270g，醋酸198g，2-甲氧基-1-丙醇和醋酸的摩爾比為1∶1.1，脫水劑環(huán)己烷為135g，升溫并保持反應(yīng)物始終處于沸騰狀態(tài)(75-150℃)，回流分水，4h反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)物稱重和氣相色譜分析測(cè)定反應(yīng)液中2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯含量，計(jì)算反應(yīng)收率為97.3％。

將酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行兩步精餾，先精餾回收少量未反應(yīng)的2-甲氧基-1-丙醇和醋酸(含少量環(huán)己烷脫水劑，不影響循環(huán)使用)，再精餾得到成品2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯，產(chǎn)品純度99.91％。精餾后的釜液含催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和部分2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯有待再循環(huán)使用。

實(shí)施例4

在裝有溫度計(jì)、精餾柱、冷凝管、分水器的1000ml玻璃四口燒瓶中，加入2-甲氧基-1-丙醇270g，醋酸360g，2-甲氧基-1-丙醇和醋酸的摩爾比為1∶2，酸性離子液體催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽用量為6.3g，脫水劑環(huán)己烷為122g，升溫并保持反應(yīng)物始終處于沸騰狀態(tài)(75-150℃)，回流分水，4h反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)物稱重和氣相色譜分析測(cè)定反應(yīng)液中2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯含量，計(jì)算反應(yīng)收率為97.9％。

將酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行兩步精餾，先精餾回收少量未反應(yīng)的2-甲氧基-1-丙醇和醋酸(含少量環(huán)己烷脫水劑，不影響循環(huán)使用)，再精餾得到成品2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯，產(chǎn)品純度99.91％。精餾后的釜液含催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和部分2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯有待循環(huán)使用。

實(shí)施例5

在裝有溫度計(jì)、精餾柱、冷凝管、分水器的1000ml玻璃四口燒瓶中，加入2-甲氧基-1-丙醇270g，醋酸198g，2-甲氧基-1-丙醇和醋酸的摩爾比為1∶1.1，酸性離子液體催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽用量為18.8g，脫水劑環(huán)己烷為135g，升溫并保持反應(yīng)物始終處于沸騰狀態(tài)(75-150℃)，回流分水，4h反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)物稱重和氣相色譜分析測(cè)定反應(yīng)液中2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯含量，計(jì)算反應(yīng)收率為97.8％。

將酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行兩步精餾，先精餾回收少量未反應(yīng)的2-甲氧基-1-丙醇和醋酸(含少量環(huán)己烷脫水劑，不影響循環(huán)使用)，再精餾得到成品2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯，產(chǎn)品純度99.92％。精餾后的釜液含催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和部分2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯有待循環(huán)使用。

實(shí)施例6

在裝有溫度計(jì)、精餾柱、冷凝管、分水器的1000ml玻璃四口燒瓶中，加入2-甲氧基-1-丙醇270g，醋酸198g，2-甲氧基-1-丙醇和醋酸的摩爾比為1∶1.1，酸性離子液體催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽用量為4.7g，脫水劑環(huán)己烷為135g，升溫并保持反應(yīng)物始終處于沸騰狀態(tài)(75-150℃)，回流分水，3h反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)物稱重和氣相色譜分析測(cè)定反應(yīng)液中2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯含量，計(jì)算反應(yīng)收率為96.2％。

將酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行兩步精餾，先精餾回收少量未反應(yīng)的2-甲氧基-1-丙醇和醋酸(含少量環(huán)己烷脫水劑，不影響循環(huán)使用)，再精餾得到成品2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯，產(chǎn)品純度99.91％。精餾后的釜液含催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和部分2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯有待循環(huán)使用。

實(shí)施例7

在裝有溫度計(jì)、精餾柱、冷凝管、分水器的1000ml玻璃四口燒瓶中，加入2-甲氧基-1-丙醇270g，醋酸198g，2-甲氧基-1-丙醇和醋酸的摩爾比為1∶1.1，酸性離子液體催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽用量為4.7g，脫水劑環(huán)己烷為150g，升溫并保持反應(yīng)物始終處于沸騰狀態(tài)(75-145℃)，回流分水，4h反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)物稱重和氣相色譜分析測(cè)定反應(yīng)液中2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯含量，計(jì)算反應(yīng)收率為97.1％。

將酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行兩步精餾，先精餾回收少量未反應(yīng)的2-甲氧基-1-丙醇和醋酸(含少量環(huán)己烷脫水劑，不影響循環(huán)使用)，再精餾得到成品2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯，產(chǎn)品純度99.91％。精餾后的釜液含催化劑1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和部分2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯有待循環(huán)使用。

對(duì)比例1

在裝有溫度計(jì)、精餾柱、冷凝管、分水器的1000ml玻璃四口燒瓶中，加入2-甲氧基-1-丙醇270g，醋酸198g，2-甲氧基-1-丙醇和醋酸的摩爾比為1∶1.1，酸性離子液體催化劑1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯鹽用量為4.7g，脫水劑環(huán)己烷為150g，升溫并保持反應(yīng)物始終處于沸騰狀態(tài)(75-145℃)，回流分水，4h反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)物稱重和氣相色譜分析測(cè)定反應(yīng)液中2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯含量，計(jì)算反應(yīng)收率為86.6％。

將酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行兩步精餾，先精餾回收少量未反應(yīng)的2-甲氧基-1-丙醇和醋酸(含少量環(huán)己烷脫水劑，不影響循環(huán)使用)，再精餾得到成品2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯，產(chǎn)品純度97.62％。

對(duì)比例2

在裝有溫度計(jì)、精餾柱、冷凝管、分水器的1000ml玻璃四口燒瓶中，加入2-甲氧基-1-丙醇270g，醋酸198g，2-甲氧基-1-丙醇和醋酸的摩爾比為1∶1.1，酸性離子液體催化劑1-己基-3-甲基咪唑硝酸鹽用量為4.7g，脫水劑環(huán)己烷為150g，升溫并保持反應(yīng)物始終處于沸騰狀態(tài)(75-145℃)，回流分水，4h反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)物稱重和氣相色譜分析測(cè)定反應(yīng)液中2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯含量，計(jì)算反應(yīng)收率為87.3％。

將酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行兩步精餾，先精餾回收少量未反應(yīng)的2-甲氧基-1-丙醇和醋酸(含少量環(huán)己烷脫水劑，不影響循環(huán)使用)，再精餾得到成品2-甲氧基-1-丙醇醋酸酯，產(chǎn)品純度96.64％。