基于離子液體在酯化反應(yīng)中的應(yīng)用及研究進(jìn)展

萬(wàn)忠輝

（廣東星和化工有限公司，廣東 廣州 510000）

引言：離子液體通常有著可設(shè)計(jì)、不易揮發(fā)等特征，可以用來(lái)作為溶劑來(lái)使用，且效果非常良好。酯是一種精細(xì)化工產(chǎn)品，運(yùn)用領(lǐng)域十分廣泛，可以用來(lái)合成化妝品、防腐劑、增塑劑、或是添加到視頻中等，而一些制藥企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)運(yùn)用到酯。酯的制作方法也多種多樣，而傳統(tǒng)的酯化反應(yīng)多數(shù)利用濃硫酸來(lái)進(jìn)行催化，有著很多問(wèn)題，比如產(chǎn)物的提取必須用到很多揮發(fā)性溶劑，十分不便。

一、離子液體在酯化反應(yīng)中的運(yùn)用

（一）酯化反應(yīng)中酸性離子的運(yùn)用

相關(guān)研究結(jié)果顯示，鹵化物的用量越多，離子液體的酸性就越高，而B(niǎo) r－Fe2Cl6的催化效果最為明顯，在溫度達(dá)到95℃以上時(shí)，酸醇分子的比率呈1：5，而丁二酸質(zhì)量5%的使用量情況下，催化反應(yīng)時(shí)間6h，酯化率則達(dá)到了93.2%，收率約為89.2%，而且離子液體還可以重復(fù)使用而不會(huì)影響其性能。研究表明，酸性離子液體在作為催化劑來(lái)使用時(shí)，有著效果更強(qiáng)、用量較少等優(yōu)勢(shì)，不過(guò)在產(chǎn)品分離以及多次利用方面還需要繼續(xù)改進(jìn)。

利用酸性離子液體作為催化劑來(lái)催化衣康酸的酯化反應(yīng)，離子液體在優(yōu)化技術(shù)基礎(chǔ)上合成了衣康酸二正丁酯，其算轉(zhuǎn)化率以及酯收率高達(dá)99.1%以及97.3%。當(dāng)多次使用到第六次時(shí)，酸轉(zhuǎn)化率也能夠高達(dá)96.3%。離子液體在優(yōu)化技術(shù)作為基礎(chǔ)時(shí)催化衣康酸二異辛酯，其算轉(zhuǎn)化率為98.3%，而酯收率達(dá)到了96.8%。在重復(fù)循環(huán)運(yùn)用6次后，算轉(zhuǎn)化率高達(dá)95.4%。離子液體充分體現(xiàn)出了優(yōu)秀的催化活性以及循環(huán)利用的能力。

（二）酯化反應(yīng)中堿性離子的運(yùn)用

堿性離子常常用作于制備生物柴油過(guò)程中，而生物柴油主要是利用動(dòng)物或植物身上的油脂和甲、乙醇進(jìn)行反應(yīng)，利用酸或堿性催化劑的催化下由酯交換效應(yīng)產(chǎn)出的脂肪酸甲烷基酯，最為常見(jiàn)的便是脂肪酸甲酯。堿性離子液體在這種反應(yīng)中呈現(xiàn)出了非常優(yōu)秀的活性。以嗎啡啉離子液體作為催化劑來(lái)催化植被油酸甲酯，而將油酸優(yōu)化之后，其轉(zhuǎn)化率提高到了92.0%以上，并且還具有較為良好的穩(wěn)定性，更加適合循環(huán)利用。利用嗎啉鹽來(lái)合成生物柴油時(shí)，堿性離子液體呈現(xiàn)出較強(qiáng)的溶解性，在處于55℃的溫度下時(shí)，醇油物質(zhì)的比率大約在6.1：1，6%劑量的催化劑的情況下反應(yīng)1.2h可以更加利于催化酯的交換反應(yīng)，以此來(lái)合成生物柴油，產(chǎn)物的脂肪酸甲酯含量在96%以上，當(dāng)循環(huán)利用6此之后也依舊維持著較高的活性。離子液體作為介質(zhì)的蓖麻油制備生物柴油反應(yīng)中，主要材料蓖麻油的轉(zhuǎn)化率無(wú)限趨于100%，而價(jià)值的轉(zhuǎn)化率高于96%。催化劑則始終保持穩(wěn)定，也并沒(méi)有產(chǎn)生消耗。利用多種以咪唑作為陰離子的強(qiáng)堿性離子液體進(jìn)行催化，酯交換反應(yīng)，將大豆油合成出生物柴油，而且比較了其他原料醇的合成效率。其結(jié)果表明，使用強(qiáng)堿性離子液體可以保持非常高的活型，比傳統(tǒng)的強(qiáng)堿催化劑效率要高出很多，并且還可以多次利用而不會(huì)影響其活型。在大豆油制備生物柴油試驗(yàn)過(guò)程中，催化劑用量在4%時(shí)，常溫下反應(yīng)時(shí)間2.5h，而催化收率普遍高達(dá)92%以上。

和酸性離子液體催化制備生物柴油實(shí)驗(yàn)對(duì)比，堿性離子液體不僅比酸性離子液體具備更加快速的反應(yīng)效率，而且消耗耕地，并且活型也更高，具有著更加顯著的優(yōu)勢(shì)。

二、離子液體在酯化反應(yīng)中的研究進(jìn)展

（一）氯鋁酸系離子液體

在將氯鋁酸離子液體用作催化劑來(lái)催化一算以及醇類的酯化反應(yīng)時(shí)，所用的離子溶液中三氯化鋁和吡啶鹽摩爾比＜1，形成了一種具有較高活型的醇酸酯化的催化劑。離子液體催化酯化反應(yīng)的所需溫度比較低，乙酸的轉(zhuǎn)化率以及可選性都比濃硫酸要強(qiáng)很多，而多數(shù)產(chǎn)物和離子液體并不相溶，所以產(chǎn)物也非常容易分離，并且離子液體仍然可以再次利用。在分析氯呂超酸性離子液體催化乙酸乙酯反應(yīng)過(guò)程中，該離子液體的催化能力和活性等都非常強(qiáng)，使乙酸的轉(zhuǎn)化率高達(dá)93%以上，而制備出的酯和離子液體按層區(qū)分。

（二）耐水系離子液體

當(dāng)合成出首個(gè)對(duì)于空氣及水都較為穩(wěn)定的離子液體，在此之后許多由咪唑陽(yáng)離子以及陰離子構(gòu)成的新型離子液體也慢慢被研發(fā)出來(lái)，這有效地?cái)U(kuò)大了離子液體在催化、分離、植被等多個(gè)階段的運(yùn)用，也使得離子液體的發(fā)展越來(lái)越快。在分析酸性離子液體對(duì)一算及丁醇等物質(zhì)的酯化反應(yīng)時(shí)，根據(jù)結(jié)果分析，乙酸的轉(zhuǎn)化率＞96%，該離子的液體制備方式簡(jiǎn)單，而且可以多次運(yùn)用，所以成本非常之低。在分析離子液體和產(chǎn)物酯時(shí)發(fā)現(xiàn)，離子液和產(chǎn)物的溶解性對(duì)于其催化能力有著決定性的作用，而設(shè)計(jì)離子液體的陽(yáng)離子構(gòu)成及分布不同，可以影響離子液體的溶水性，使其催化活性發(fā)生變化。

（三）功能化離子液體

在當(dāng)今的時(shí)代背景下，對(duì)于離子液體的研究掀起了新一輪的熱潮。按照實(shí)際運(yùn)用時(shí)的不同需求，來(lái)設(shè)計(jì)并制備擁有不同性能的離子液體，也就是功能性的離子液體。比如強(qiáng)酸型離子液體和手性離子液體等，這些功能化離子液體普遍都有著一定的配體性質(zhì)，包含較多氨基酸的離子液體，以及復(fù)合離子液體還有其他各種功能的例子液體等。

結(jié)束語(yǔ)：現(xiàn)階段，離子液體已經(jīng)廣泛運(yùn)用在了各種不同作用的酯化反應(yīng)當(dāng)中，而其中運(yùn)用的離子液體多數(shù)都是酸離子液體。以離子液體作為催化劑來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，研究結(jié)果顯示，離子液體能夠完美彌補(bǔ)傳統(tǒng)催化系統(tǒng)的缺陷，并且有著優(yōu)秀的催化能力，不但有著較高的轉(zhuǎn)化率，而且效率非常高，并且使用成本也不高，酯類的產(chǎn)品不會(huì)溶于離子液體，也更加方便分離提取?，F(xiàn)階段，將離子液體充分運(yùn)用在工業(yè)化工中也是學(xué)者們的研究方向。