[发明专利]乙酸甲酯水解反应的复盐离子液体催化剂及应用

说明书

本发明涉及乙酸甲酯水解反应的复盐离子液体催化剂及应用，催化剂为亲水型质子酸离子液体1‑丁基磺酸‑3‑甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐与疏水型质子酸离子液体N,N,N‑三辛基‑N‑(3‑磺酸基‑丙基)铵双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐形成的复盐离子液体。1‑丁基磺酸‑3‑甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐与N,N,N‑三辛基‑N‑(3‑磺酸基‑丙基)铵双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐的摩尔比为1:3‑2:1。应用于乙酸甲酯水解反应；催化乙酸甲酯水解反应达到平衡所消耗的时间少，催化剂催化效率高，反应速度快，且催化剂容易回收，能够循环使用，不产生环境污染。

技术领域

本发明涉及一种以疏水型酸性离子液体和亲水型离子液体形成的复盐离子液体作为催化剂，特别是涉及乙酸甲酯水解反应的复盐离子液体催化剂及应用；提高乙酸甲酯水解反应速率的方法。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)用途广泛且必不可少，但工业合成过程中不可避免的存在副产物乙酸甲酯(MeOAc)，MeOAc的产量大约是PVA产品重量的1.68倍，但其商业用途有限。同时，MeOAc也是对苯二甲酸(PTA)合成过程中的副产物。因此，必须将MeOAc水解转化为更有价值的生产PVA的基本原料甲醇(MeOH)和醋酸(HAc)，或再循环到工业工厂的醋酸乙烯(VAc)合成部门，以提高MeOAc的利用率。

乙酸甲酯水解反应的平衡常数小，且乙酸甲酯与水不互溶，转化率低，反应速率慢。乙酸甲酯水解的主要方法有碱解法、氨解法、液体酸催化水解法、强酸性离子交换树脂法四种，目前最常用的方法是强酸性离子交换树脂法。强酸性离子交换树脂提供氢离子对水解反应进行催化，但其较强的溶胀性限制了最高反应温度为338.15K，且在实际应用时的水解率只有23％-25％，且后续分离装置复杂。乙酸甲酯水解一般采用反应精馏工艺，一般以离子交换树脂为催化剂，反应速度慢且需要很大的反应体积，造成设备投资大，能耗高，生产效率低。

离子液体设计灵活、蒸汽压低、熔点低、沸点高、易于回收且催化活性高，是良好的催化剂。酸性离子液体可以作为水解反应的催化剂，但是文献报导的酸性离子液体催化剂均为水溶性离子液体。水溶性离子液体相较于离子交换树脂催化活性虽有所提高，但乙酸甲酯与水不互溶，水溶性离子液体催化剂溶于水相而在乙酸甲酯相中几乎不溶，相较于非水溶性亲酯相的离子液体催化效率低，反应速度慢。目前还没有关于非水溶性离子液体或者非水溶性离子液体和水溶性离子液体形成的复盐离子液体作为催化剂催化乙酸甲酯水解反应的文献。

发明内容

本发明的目的在于提供乙酸甲酯水解反应的复盐离子液体催化剂及应用，该催化剂为亲水型质子酸离子液体1-丁基磺酸-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐([BSO₃HMIm][OTf])与疏水型质子酸离子液体N,N,N-三辛基-N-(3-磺酸基-丙基)铵双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐([N₈₈₈C₃SO₃H][Tf₂N])形成的复盐离子液体。采用亲水型离子液体[BSO₃HMIm][OTf]与疏水型离子液体[N₈₈₈C₃SO₃H][Tf₂N]催化乙酸甲酯水解反应生成醋酸和甲醇，以提高反应速率。本发明提供的催化剂催化效率高，反应速度快，且催化剂容易回收，能够循环使用，不产生环境污染。

本发明是通过下述方案加以实现的:

本发明提供了乙酸甲酯水解反应的新型质子酸离子液体催化剂，催化剂为亲水型质子酸离子液体1-丁基磺酸-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐([BSO₃HMIm][OTf])与疏水型质子酸离子液体N,N,N-三辛基-N-(3-磺酸基-丙基)铵双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐([N₈₈₈C₃SO₃H][Tf₂N])形成的复盐离子液体。