Способ получения бутилацетата

(57) Изобретение Способ получения бутилацетата относится к области органического синтеза и может найти применение для получения бутилацетата, который находит практическое применение в качестве пищевого ароматизатора,компонента парфюмерных композиций и растворителя. Способ заключается во взаимодействии уксусной кислоты с бутанолом в молярных соотношениях 10,9-1,1 в условиях микроволнового облучения мощностью 100-300 Вт в присутствии серной кислоты (0,5-1,5 от общей массы реагирующих веществ) в течение 2-4 мин.(72) Аппазов Нурбол Орынбасарулы Абилбек Жаныл Абилбеккызы Мураткызы Лаура Суербаев Хаким Абдрахимулы Джиембаев Булат Жазкенович(73) Аппазов Нурбол Орынбасарулы Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата Министерства образования и науки Республики Казахстан Изобретение относится к области органического синтеза и может найти применение для получения бутилацетата. Бутилацетат содержится во многих фруктах и ягодах, имеет резкий эфирно-фруктовый запах, при разведении обладает приятным запахом ананаса и банана. Используют главным образом в пищевых ароматических эссенциях, как идентичный натуральному пищевой ароматизатор(зарегистрирован как вкусоароматическое химическое вещество для производства пищевых ароматизаторов), а также как душистое вещество,придающий запах фруктов в парфюмерии а) Войткевич С.А. 865 душистых веществ для парфюмерии и бытовой химии. Москва Пищевая промышленность,1994 б) Гигиенические требования по применению пищевых добавок. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПИН 2.3.2.1293-03 от 18.04.2003. Минздрав РФ в) Химический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, 1983. Является растворителем полимеров, экстрагентом душистых веществ, применяется в больших количествах в смеси с н-бутиловым спиртом для производства цапоновых лаков а) Исагулянц В.И. Синтетические душистые вещества. Ереван Изд-во АН АрмССР,1946 б) Химический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, 1983. Ацетаты получают из уксусной кислоты,уксусного ангидрида и хлоран-гидрида уксусной кислоты. При этерификации уксусным ангидридом добавляют иногда также уксуснокислый натрий. При реакции ацетилировании в качестве катализатора используют обычно концентрированную серную кислоту (1-60),бензолсульфокислоту,толуолсульфокислоту и фосфорную кислоту Брюсова Л.Я. Химия и технология синтетических душистых веществ. М. Пищепромиздат,1947. Процесс является длительным, используется высокая температура и большое количество катализатора. Бутилацетат получают реакцией этерификации уксусной кислоты бутиловым спиртом в присутствии серной кислоты (8,5 от общей массы реагирующих веществ) при температуре 123128 С, выход продукта при этом составляет 64,04) Перкель .Л, Воронина С.Г. Карбоновые кислоты и их производные в органическом синтезе. Кемерово,2013. Недостатками этого способа получения бутилацетата являются длительность процесса,применение высокой температуры и сравнительно невысокий выход продукта. Бутилацетат также получают переэтерификацией метилацетата бутиловым спиртом в присутствии формованного катионообменного сульфосополистирольного катализатора с одновременным выделением целевого продукта ректификацией. Процесс ведут при эквимолярном соотношении реагентов в присутствии азеотропообразующего агента - метиленхлорида или экстрактивного агента хлорбензола или бутилацетата, в атмосферном давлении при 2 температуре реакционной зоны 50-105 С. Конверсия бутанола и метилацетата составляют 75-100 А.с. СССР 887561. Способ получения бутилацетата // Офиц.бюл. - 07.12.81. - 45 / Патласов В.П.,Балашов М.И., Гришунин А.В., Жучков В.И., Блох Б.М., Деревянко .Ш., Кулик В.Н., Серафимов Л.А.,Тимофеев , Чеботаев В.Ф., Кандела В.И.,Мовчан В.В Недостаткам способа относится двустадийность и длительность процесса,применение дорогостоящего катализатора, растворителя и высокой температуры. Известен способ получения бутилацетата реакцией переэтерификации метилацетата бутиловым спиртом в присутствии формованного в виде цилиндрических колец сульфокислотной катионообменной смолы КУ-2 и одновременным проведением ректификации. Процесс ведут при температуре 55-126 С, атмосферном давлении и мольном соотношении метилацетатбутанол 3,31,0 соответственно. Степень превращения бутанола при этом составляет 100 А.с. СССР 682504. Способ получения алкиловых эфиров уксусной кислоты // Офиц.бюл. - 30.08.79. - 32 / Балашов М.И.,Блох Б.М., Герусова В.П., Гришунин А.В.,Деревянко .Ш., Кандела В.И., Львов С.В.,Патласов В.П., Розенберг М.Э., Серафимов Л.А.,Тимофеев , Чеботаев В.Ф Недостаткам приведенного способа получения бутилацетата относится двустадийность и длительность процесса, применение дорогостоящего катализатора и высокой температуры. Известен способ получения бутилацетата реакцией прямой этерификации уксусной кислоты бутанолом при повышенной температуре в присутствии катализатора на основе цеолита(деалюминированный природный клиноптилолит с силикатным модулем 20,78-29,08 со степенью обмена на ионы аммония 28,6-36,8 и ионы стронция 59,4-70,5). Процесс проводят пропусканием смеси уксусной кислоты с бутанолом при молярном соотношении 21 со скоростью 1,0 мл/мин через приготовленный катализатор при температуре 200 С. Выход бутилацетата составляет 79,1 А.с. СССР 1719393. Способ получения этил- или бутилацетата // Офиц.бюл. - 15.03.92. 10 / Шахтахтинский Т.Н., Алиев А.М., Кулиев А.Р., Бабаева А.Р., Меджидова С.М., Ишханов Г.Р.,Мамедов О.А Недостатками способа являются применение высокой температуры, использование уксусной кислоты в большом соотношении по сравнению к бутанолу, применение катализатора для подготовки которого требуется большое количество времени и реагентов. Наиболее близким к предлагаемому является способ получения бутилацетата этерификацией уксусной кислоты бутанолом в соотношениях 11-10 в присутствии твердого кислотного катализатора(ионообменные смолы ЕР 066059,3636754,цеолиты или суперкислоты). Процесс проводят в установке, который позволяет сразу после проведения реакции разделить реакционную смесь ректификацией. Выход бутилацетата составляет 90,9 6458992 .// Дата публ. 01.10.2002 /,,,,. Недостаткам приведенного способа относится применение высокой температуры и дорогостоящего катализатора,использование бутанола в большом соотношении к уксусной кислоте. Задачей данного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков. Это достигается тем, что синтез бутилацетата осуществляется прямой этерификацей уксусной кислоты бутанолом в молярных соотношениях 10,91,1, в присутствии серной кислоты (0,5-1,5 от общей массы реагирующих веществ) в условиях микроволнового облучения мощностью 100-300 Вт и продолжительностью 2-4 мин. Технологических решений,содержащих признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого решения, нами не найдены. Изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами Пример 1. Бутилацетат. В стеклянную емкость в молярных соотношениях 11 помещают уксусную кислоту и бутанол, добавляют серную кислоту с расчетом 1 от общей массы реагирующих веществ. Реакционную смесь облучают сверхвысокочастотным облучением с частотой 245075 МГц и мощностью 180 Вт в течении 3 мин. Выход продукта определяют хроматографированием на хромато-масс спектрометре 7890 А/5975 С (США). Условия хроматографирования газовый хроматограф 7890 А с масс-селективным детектором 5975 С фирмыподвижная фаза (газ носитель) - гелий температура испарителя 160 С, сброс потока 10001 температура термостата колонки, начало 40 С (1 мин), подъем температуры 5 С в минуту,конец 150 С, при этой температуре удерживается 1 мин, общее время анализа 24 мин режим ионизации масс-детектора методом электронного удара. Капиллярная хроматографическая колонка , длина колонки 30 м, внутренний диаметр 0,25 мм, неподвижная фаза - нитротерефталевая кислота, модифицированная полиэтиленгликолем. Время удержания бутилацетата составляет 5,2 мин. Выход бутилацетата при данных условиях составляет 79,04. Пример 2. Бутилацетат. При проведении реакции при мощности СВЧ облучения 100 Вт и при всех условиях, аналогичных примеру 1, получают бутилацетат с выходом 73,30. Пример 3. Бутилацетат. При проведении реакции при мощности СВЧ облучения 300 Вт и при всех условиях, аналогичных примеру 1, получают бутилацетат с выходом 75,86. Пример 4. Бутилацетат. При проведении реакции в течении 2 мин и при всех условиях, аналогичных примеру 1, получают бутилацетат с выходом 71,15. Пример 5. Бутилацетат. При проведении реакции в течении 4 мин и при всех условиях, аналогичных примеру 1, получают бутилацетат с выходом 72,86. Пример 6. Бутилацетат. При проведении реакции в соотношении уксусная кислотабутанол 10,9 и при всех условиях, аналогичных примеру 1,получают бутилацетат с выходом 65,85. Пример 7. Бутилацетат. При проведении реакции в соотношении уксусная кислотабутанол 11,1 и при всех условиях, аналогичных примеру 1,получают бутилацетат с выходом 67,20. Пример 8. Бутилацетат. При проведении реакции в присутствии 0,5 серной кислоты от общей массы реагирующих веществ и при всех условиях,аналогичных примеру 1, получают бутилацетат с выходом 70,98. Пример 9. Бутилацетат. При проведении реакции в присутствии 1,5 серной кислоты от общей массы реагирующих веществ и при всех условиях,аналогичных примеру 1, получают бутилацетат с выходом 75,12. Из сравнения примеров 1-9 видно, что наиболее оптимальными условиями проведения реакции этерификации уксусной кислоты бутанолом в условиях сверхвысокочастотного облучения являются мощность СВЧ-облучения 180 Вт,продолжительность 3 мин,соотношение катализатора от общей массы реагирующих веществ 1, соотношение исходных реагентов уксусная кислотабутанол 11. При этих условиях выход целевого продукта бутилацетата достигает 79,04. Использование предлагаемого способа получения бутилацетата соответствует принципам зеленой химии и обеспечивает по сравнению с известным способом следующее преимущество 1. Исключается применение высокой температуры 2. Использование меньшего количества бутанола 2. Сокращение продолжительности процесса 3. Используется дешевый катализатор. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения бутилацетата,заключающийся во взаимодействии уксусной кислоты с бутиловым спиртом в молярных соотношениях 10,9-1,1, отличающийся тем, что для проведения реакции используют сверхвысокочастотное облучение мощностью 100300 Вт, в качестве катализатора используют серную кислоту в количестве 0,5-1,5 от общей массы реагирующих веществ и процесс ведут в течение 24 мин.