一种一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法
【专利摘要】本发明涉及一种一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，是以乙酸乙酯与环氧乙烷为原料，镁铝锆复合氧化物为固体催化剂，在反应釜中密闭搅拌，用N2置换出釜内空气，加热升温至设定温度，环氧乙烷开环并嵌入到乙酸乙酯的酯键中，反应合成乙二醇乙醚乙酸酯；所述的反应工艺条件为原料摩尔比为乙酸乙酯：环氧乙烷=1~9:1，反应温度为80~160℃，催化剂质量百分比为总质量的0.1~5%；所述镁铝锆复合金属氧化物时采用共沉淀方法制备，并经过老化、干燥、高温焙烧制得。本发明的优点是：反应只需一步即可得到产物，避免了传统酯化反应对设备要求苛刻，产物处理较困难等问题，且催化剂易分离、可重复使用，节能环保。
【专利说明】—种一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及乙二醇乙醚乙酸酯的合成，具体是乙酸乙酯和环氧乙烷为原料，在固体催化剂镁铝锆复合氧化物的作用下，环氧乙烷开环嵌入乙酸乙酯一步反应合成乙二醇乙醚乙酸酯。属于精细化学品【技术领域】。
【背景技术】
[0002]乙二醇乙醚乙酸酯分子结构含有烷基、醚键、羰基，具有良好的溶解作用，具有一般溶剂所不具备的优异性能。
[0003]以环氧乙烷和环氧丙烷为基础的原料，是生产聚氧烷基类精细化学品的重要方法,二元醇醚类溶剂是环氧化合物重要的衍生物之一,在工业上有着广泛的应用。乙二醇醚酯类化合物毒性 较低，且性能优异，已经在各个领域逐步替代乙二元醇醚类产品，主要应用于涂料、油墨、清洗剂等行业。
[0004]合成乙二醇乙醚乙酸酯的传统工艺首先是醇与环氧乙烷反应生成醇醚后，再与酸酯化反应得到醇醚酯，此工艺需两步完成，操作复杂，能耗大，对设备要求高，生产过程中产生工业废水等问题，污染环境。而一步合成法合成乙二醇乙醚乙酸酯具有低能耗、低环境污染、产物易分离等优点。但制约一步合成法发展的主要因素是普遍存在催化剂活性差，转化率低等问题。亟需开发出一种高活性、环境友好的催化剂，为产业化创造条件。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种一步合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，该方法避免了传统两步反应中工艺复杂，易环境污染，产物处理较困难等问题，工艺简单、能耗低，且催化剂易分离、可重复使用，节能环保。
[0006]本发明的目的是这样实现的:将乙酸乙酯、催化剂加入到反应釜中，密封搅拌，用N2置换出釜内空气，加热升温至设定温度，缓慢通入环氧乙烷，并控制反应釜内温度基本恒定，控制反应釜内压力在0.40-0.50 MPa，环氧乙烷通入设定质量后，继续在所设温度下进行反应，直至釜内压力恒定，且40 min内保持不变，反应结束后降温并出料，得到乙二醇乙醚乙酸酯产品。
[0007]所述的催化剂是镁铝锆复合氧化物固体催化剂。
[0008]本发明提供的镁铝锆复合金属氧化物是按照以下方法制备的:将氯化镁、氯化铝、氧氯化锆用去离子水配制成一定浓度的溶液，将一定量的沉淀剂氢氧化钾、碳酸钾用去离子水溶解，并与配制好的镁铝锆盐溶液混合，剧烈搅拌，在4(T10(TC晶化1~48 h，数小时后过滤出沉淀物，干燥至恒重，再置于马弗炉中于20(T100(rC下高温焙烧llh，制得镁铝锆复合金属氧化物固体催化剂。
[0009]作为对本发明的再一步限定，本发明所述方法中原料投料摩尔比为乙酸乙酯:环氧乙烷=1~9:1，反应温度为8(T16(TC，反应压力为0.40-0.50 MPa，催化剂质量百分比用量为原料乙酸乙酯和环氧乙烷总质量的0.f 5%。[0010]作为对本发明的再一步限定，本发明所述方法中较为适宜的原料摩尔配比为4:1，反应温度为120°C，催化剂质量百分比用量为原料乙酸乙酯和环氧乙烷总质量的1.5%，，镁招错盐阳离子摩尔比为Mg:Al:Zr= 1:1:0.06。
[0011]该固体催化剂经过滤即可与产物分离，可循环使用，环保经济。
[0012]本发明的优点是:反应只需一步即可得到产物，避免了传统两步反应中产物处理较困难等问题，具有反应活性高、能耗低、环境污染小等优势。
【具体实施方式】
[0013]通过以下实例对发明做进一步说明，但并不因此限制本发明。
[0014]实施例中，产物中的各物质含量是用气相色谱法进行定量分析的。采用GC9790型气相色谱仪，分流进样，配有程序升温部件，氢火焰离子化检测器。毛细色谱柱为SE-54(甲基聚硅氧烷)型 30mX0.32mmX 0.45Mm。
[0015]实施例中，环氧乙烷的转化率是按下述公式计算得到的:
【权利要求】
1.一种一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特征在于:将乙酸乙酯、镁铝锆复合金属氧化物催化剂加入到反应釜中，密封搅拌，用N2置换出釜内空气，加热升温至设定温度，缓慢通入环氧乙烷，并控制反应釜内温度基本恒定，控制反应釜内压力在0.40-0.50MPa，反应结束后降温并出料，得到乙二醇乙醚乙酸酯产品。
2.根据权利要求书I所述的一种一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特征在于:原料投料摩尔比为乙酸乙酯:环氧乙烷=广9:1，反应温度为8(T16(TC，反应压力为0.4(T0.50MPa，镁铝锆复合金属氧化物催化剂质量百分比为原料乙酸乙酯和环氧乙烷总质量的0.1~5%。
3.根据权利要求1或2所述的一种一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特征在于:镁铝锆复合金属氧化物催化剂的制备方法如下:将氯化镁、氯化铝、氧氯化锆用去离子水配制成一定浓度的溶液，将一定量的沉淀剂氢氧化钾、碳酸钾用去离子水溶解，并与配制好的镁铝锆盐溶液混合，剧烈搅拌，在4(noo°c晶化f48 h，数小时后过滤出沉淀物，干燥至恒重，再置于马弗炉中于20(Ti00(rc下高温焙烧llh，制得镁铝锆复合金属氧化物固体催化剂。
4.根据权 利要求3所述的一种用于一步法合成乙二醇乙醚乙酸酯催化剂的制备方法，其特征在于:镁铝锆盐阳离子摩尔比为Mg:Al:Zr= 1:1:0.06。
5.根据权利要求书I或2所述的一种一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特征在于:原料摩尔比为乙酸乙酯:环氧乙烷=4:1 ;反应温度为120°C ;催化剂质量百分比用量为反应物乙酸乙酯和环氧乙烷总质量的1.5%。
6.根据权利要求书3所述的一种一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特征在于:原料摩尔比为乙酸乙酯:环氧乙烷=4:1 ;反应温度为120°C ;催化剂质量百分比用量为反应物乙酸乙酯和环氧乙烷总质量的1.5%。
7.根据权利要求书4所述的一种一步催化合成乙二醇乙醚乙酸酯的方法，其特征在于:原料摩尔比为乙酸乙酯:环氧乙烷=4:1 ;反应温度为120°C ;催化剂质量百分比用量为反应物乙酸乙酯和环氧乙烷总质量的1.5%。
【文档编号】C07C69/16GK103922931SQ201410157095
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月19日 优先权日:2014年4月19日
【发明者】郭登峰, 赵会晶, 刘准, 曹惠庆, 朱煜, 张静 申请人:常州大学, 江苏怡达化学股份有限公司