Спосіб одержання естерів оцтової кислоти

Реферат: Спосіб одержання естерів оцтової кислоти включає взаємодію оцтової кислоти і спирту у присутності каталізатора. Як каталізатор використовують сіль перфтор(4-метил-3,6діоксаоктан)сульфонатної кислоти формули RSO3X, де R=CF3CF2OCF(CF3)CF2OCF2CF2-, а X катіон металу з ряду, що включає Сu, Be, Zn, Co, Al, а одержаний естер оцтової кислоти виділяють відгонкою. UA 68283 U (12) UA 68283 U UA 68283 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до органічної хімії, зокрема способу одержання у присутності каталізатора естерів оцтової кислоти, які можуть бути застосовані як розчинники, компоненти фруктових есенцій, екстрагенти органічних речовин із водних розчинів тощо. Відомий спосіб одержання естерів оцтової кислоти, що включає взаємодію оцтової кислоти і спирту в присутності каталізатора - мінеральної або органічної кислоти. Як каталізатори використовують сульфатну, хлоридну, n-толуолсульфокислоту [Лебедев Н.Н. Химия и технология основного и нефтехимического синтеза. - М.: Химия, 1988. - С.192-193]. Але після завершення реакції реакційну суміш нейтралізують лугом, і каталізатор втрачається з промивною водою. За умови повторного використання каталізатора його активність різко зменшується. Це зумовлює необхідність постійного введення нових порцій каталізатора у реакцію [Лебедев Н.Н. Химия и технология основного и нефтехимического синтеза. - М: Химия, 1988. -С.205-206]. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу одержання естерів оцтової кислоти, в якому використання нового каталізатора забезпечило б можливість його багаторазового застосування без втрати активності. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання естерів оцтової кислоти, що включає взаємодію оцтової кислоти і спирту в присутності каталізатора, згідно з корисною моделлю, як каталізатор застосовують сіль перфтор(4-метил-3,6-діоксаоктан)сульфонатної кислоти формули RSO3X, де R=CF3CF2OCF(CF3)CF2OCF2CF2-, X - катіон металу з ряду, що включає Zn, Cu, Be, Co, Al, а одержаний естер оцтової кислоти виділяють відгонкою. Це забезпечує збереження активності каталізатора і можливість його багаторазового використання. Поставлена задача вирішується також тим, що після відгонки естеру оцтової кислоти до кубового залишку додають свіжі порції оцтової кислоти та спирту та проводять їх взаємодію. Це забезпечує економію каталізатора та зменшення кількості стічних вод. Поставлена задача вирішується також тим, що як спирт використовують суміш спиртів. Це забезпечує можливість застосування побічних продуктів спиртового виробництва, а також хімічної та харчової промисловості. Для одержання естерів використовували оцтову кислоту (ОК) та спирти - 1-бутанол (БС), 2метил-1-пропанол (іБС), 1-пентанол (АС) та 3-метил-1-бутанол (іАС) і їх суміш, а як каталізатор - n-толуолсульфокислоту (прототип) і перфтор(4-метил-3,6-діоксаоктан)сульфонати Цинку (Zn(pfos)2), Купруму (Cu(pfos)2), Берилію (Be(pfos)2), Кобальту (Co(pfos)2), Алюмінію (Al(pfos)3). У продуктах реакції визначали кислотне число (КЧ) [Одабашян Г.В., Швец В.Ф. Лабораторный практикум по химии и технологии основного и нефтехимического синтеза. Учеб. пособие для вузов.-2-е изд. перераб. и доп. - М.: Химия, 1992. - С. 58-59], за яким розраховували конверсію ОК. Для визначення можливості повторного застосування каталізатора продукти реакції піддавали дистиляції, залишаючи у реакторі приблизно 20-25 % реакційної суміші з каталізатором, і після додавання свіжих порцій кислоти і спирту знову вели синтез естерів. Суть винаходу підтверджується прикладами. Приклад 1 (прототип). У реактор завантажили 44,4г БС, 30,3г ОК і 0,08г каталізатора - n-толуолсульфокислоти. Реакційну масу витримали за умови кипіння і азеотропної відгонки води, що утворилася. Реакцію вели до припинення накопичення водного шару у водовідділювачі. Тривалість реакції становила ПО хв. КЧ реакційної суміші зменшилося з 378 до 13,1мг КОН/г. Конверсія ОК становила 90,7 %. Продукти реакції масою 61,8г піддали дистиляції. Після відгонки 51,5г до реакційної суміші, яка залишилася в реакторі, додали 44,2г БС та 30,0г ОК. Реакційну масу витримали за умови кипіння і азеотропної відгонки води, що утворилася. Тривалість реакції становила 200 хв. КЧ реакційної суміші зменшилося з 332 до 14,0мг КОН/г. Конверсія ОК становила 90,1 %. Продукти реакції масою 71,4г піддали дистиляції. Після відгонки 55,8г до реакційної суміші, яка залишилася в реакторі, додали 44,1г БС та 30,0г ОК. Реакційну масу витримали за умови кипіння і азеотропної відгонки води, що утворилася. Тривалість реакції становила 265хв. КЧ реакційної суміші зменшилося з 312 до 40,2 мг КОН/г. Конверсія ОК становила 82,7 % (табл.). Приклад 2. У реактор завантажили 44,6г БС, 30,0г OK і 0,44г каталізатора - перфтороксасульфонату купруму (CF3CF2OCF(CF3)CF2OCF2CF2SO3)2Cu. Реакційну масу витримали за умови кипіння і азеотропної відгонки води, що утворилася. Тривалість реакції становила 115хв. КЧ реакційної суміші зменшилося з 373 до 17,7мг КОН/г. Конверсія ОК становила 90,0 %. Продукти реакції масою 62,1г піддали дистиляції. Після відгонки 57,5г бутилацетату, до реакційної суміші, яка 1 UA 68283 U 5 10 15 20 залишилася в реакторі з каталізатором додали 44,8г БС та 30,1г ОК. Реакційну масу витримали за умови кипіння і азеотропної відгонки води, що утворилася. Тривалість реакції становила 135хв. КЧ реакційної суміші зменшилося з 333 до 11,5мг КОН/г. Конверсія ОК становила 92,7 %. Продукти реакції масою 72,0г піддали дистиляції. Після відгонки 57,5г бутилацетату, до реакційної суміші, яка залишилася в реакторі з каталізатором додали 44,6 г БС та 29,9 г ОК. Реакційну масу витримали за умови кипіння і азеотропної відгонки води, що утворилася. Тривалість реакції становила 150хв. КЧ реакційної суміші зменшилося з 314 до 7мг КОН/г. Конверсія ОК становила 93,5 % (табл.). Приклади 3-7. Умови одержання естерів оцтової кислоти були аналогічні до прикладу 2, але відрізнялися лише тим, що як реагенти використовували спирти: 2-метил-1-пропанол (ІБС), 1-пентанол (АС) та 3-метил-1-бутанол (іАС); а як каталізатори естерифікації - солі перфтор(4-метил-3,6діоксаоктан)сульфонатної кислоти формули RSO3X, де R=CF3CF2OCF(CF3)CF2OCF2CF2-, X катіон металу з-поміж Be, Zn, Co, Al, при цьому перфтор(4-метил-3,6-діоксаоктан)сульфонат кобальту та алюмінію використовували в менших концентраціях (табл.). Приклад 8. Умови одержання естерів оцтової кислоти були аналогічні до прикладу 2, але відрізнялися лише тим, що як реагенти використовували суміш спиртів ІБС (21,6мас. %) та і АС (78,4мас. %) а як каталізатор естерифікації - перфтор(4-метил-3,6-діоксаоктан)сульфонат кобальту (CF3CF2OCF(CF3)CF2OCF2CF2SO3)2Co (табл.). Таблиця Вихідні дані та результати процесу естерифікації оцтової кислоти № Каталізатор 1 n-TCK Маса Спирт каталізатора, г БС 0,08 БС 2 Cu(pfos)2 0,44 Be(pfos)2 0,41 іБС 3 4 AC Zn(pfos)2 0,44 Co(pfos)2 0,037 5 AC 6 iAC Co(pfos)2 7 Al(pfos)3 0,074 iAC 8 25 0,44 Co(pfos)2 0,37 cуміш іБС та iAC Маса Маса Тривалість, КЧ, мг КОН/г Кок, % спирту, г кислоти, г хв. 44,4 30,3 110 13,1 90,7 44,2 30,0 200 14,0 90,1 44,1 30,0 265 40,2 82,7 44,6 30,0 115 17,7 90,0 44,8 30,1 135 11,5 92,7 44,6 29,9 150 7,0 93,5 43,2 29,5 240 46,5 83,0 43,0 29,3 240 27,5 90,8 43,3 29,6 240 39,3 84,6 48,2 27,4 105 18,0 80,8 48,0 27,4 105 21,2 81,7 47,1 27,6 110 22,4 81,2 47,7 27,6 105 19,1 81,3 58,4 18,7 180 0,84 90,7 59,4 18,7 140 27,7 78,4 58,5 18,7 260 28,1 79,1 46,4 27,0 75 9,1 87,4 46,1 27,9 75 4,8 89,2 46,0 27,2 75 2,7 89,2 48,0 27,7 180 5,7 89,1 48,4 26,9 280 42,6 77,3 49,3 28,1 80 3,6 90,5 49,5 28,4 80 3,6 93,0 48,1 28,1 80 3,7 92,1 З таблиці очевидно, що активність каталізатора n-толуолсульфокислоти за умови його повторного застосування зменшується, що виявляється як у збільшення тривалості реакції, так і в зменшенні конверсії ОК. На відміну від каталізатора - n-толуолсульфокислоти, у присутності солей перфтор(4-метил-3,6-діоксаоктан)сульфонатної кислоти за умови оптимальної концентрації каталізатора тривалість реакції практично не зростає, або збільшується незначно. Також високою та практично незмінною залишається конверсія ОК. Це свідчить, що солі 2 UA 68283 U перфтор(4-метил-3,6-діоксаоктан)сульфонатної кислоти можна багаторазово застосовувати без втрати їх активності як каталізатори естерифікації. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Спосіб одержання естерів оцтової кислоти, що включає взаємодію оцтової кислоти і спирту у присутності каталізатора, який відрізняється тим, що як каталізатор використовують сіль перфтор(4-метил-3,6-діоксаоктан)сульфонатної кислоти формули RSO3X, де R=CF3CF2OCF(CF3)CF2OCF2CF2-, а X - катіон металу з ряду, що включає Сu, Be, Zn, Co, Al, а одержаний естер оцтової кислоти виділяють відгонкою. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що після відгонки естеру оцтової кислоти до кубового залишку додають свіжі порції оцтової кислоти та спирту і проводять їх взаємодію. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як спирт використовують суміш спиртів. Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3