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离子液体催化合成食品防腐剂

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,对羟基苯甲酸乙酯的工业生产仍以硫酸为催化剂,该方法腐蚀设备,副反应多,产品色泽深,后处理复杂,大量废水排放污染环境。室温离子液体因其具有液态范围宽、溶解范围广、蒸气压为零、稳定性好、酸碱性可调、产品易分离和可循环利用等一系列独特性质,被认为是未来理想的绿色高效溶剂和催化剂。将抽滤后回收的滤液在75℃下减压蒸除水,滤除析出的晶体,即得到无色透明的离子液体,用于回收离子液体的催化性能实验考察。

实验85 离子液体催化合成食品防腐剂———对羟基苯甲酸乙酯

实验目的

掌握离子液体的制备方法;了解离子液体的性质和用途;掌握离子液体在催化酯化反应中的应用。

实验原理

对羟基苯甲酸乙酯又称尼泊金乙酯,是目前世界上用途最广、用量最大的系列防腐剂,具有高效、低毒、广谱、易配伍等优点,对霉菌、酵母与细菌有广泛的抗菌作用,是食品、饮料、化妆品、日用化工品、医药等方面广泛使用的高效保鲜剂和杀菌防腐剂。目前,对羟基苯甲酸乙酯的工业生产仍以硫酸为催化剂,该方法腐蚀设备,副反应多,产品色泽深,后处理复杂,大量废水排放污染环境。因此,研究一种更经济、实用、清洁的生产方法尤为重要,国内外相继开发了新型催化剂如固体超强酸、对甲苯磺酸、杂多酸等,这些催化剂虽然从一定程度上克服了浓硫酸催化剂存在的缺点,但仍存在制备过程比较复杂、催化剂酸度分布不均、催化寿命较短等问题。

室温离子液体因其具有液态范围宽、溶解范围广、蒸气压为零、稳定性好、酸碱性可调、产品易分离和可循环利用等一系列独特性质,被认为是未来理想的绿色高效溶剂和催化剂。

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实验用品

仪器 恒温磁力搅拌器;熔点测定仪;傅里叶变换红外光谱仪;三口烧瓶等。

试剂 N-甲基咪唑;浓硫酸(98%);对羟基苯甲酸;乙醇;饱和碳酸钠溶液等。

实验步骤

1.Brφnsted酸性离子液体[Hmim]HSO4的制备

在250mL圆底烧瓶中加入8.2g N-甲基咪唑,置于冰水浴中冷却至0~5℃,剧烈搅拌下30min内滴加完10.2g 98%的浓硫酸和10mL水的混合溶液,滴加完毕后,撤去冰水浴,室温下继续搅拌2h。反应物在75℃下减压蒸去水分,即得无色透明稠状的[Hmim]HSO4离子液体。

2.对羟基苯甲酸乙酯的合成

在50mL三口烧瓶中依次加入0.02mol对羟基苯甲酸和0.03mol无水乙醇、3mL离子液体,磁力搅拌下110℃左右回流2.5h,反应结束后,减压蒸去过量的乙醇,将剩余液体趁热转入装有冷蒸馏水的烧杯中,冷却析出固体,抽滤,回收滤液(离子液体的回收),用10%的饱和碳酸钠溶液和蒸馏水充分洗涤滤饼至中性,烘干得粗酯,然后用95%乙醇进行重结晶,得白色晶体,烘干,计算产率,测产品熔点(文献值为116~118℃)。

3.离子液体的回收

将抽滤后回收的滤液在75℃下减压蒸除水,滤除析出的晶体,即得到无色透明的离子液体,用于回收离子液体的催化性能实验考察。

对羟基苯甲酸乙酯的红外光谱如图5-48所示。

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图5-48 对羟基苯甲酸乙酯的红外光谱图

思考题

(1)比较离子液体与常用的酯化反应催化剂的优缺点。

(2)对羟基苯甲酸乙酯主要应用在哪些方面?

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