杂多酸的性质及在酯化反应中的应用与研究意义

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  摘 要:酯类化合物现在越来越受到广泛的关注,其在化妆品、药物、肥皂、香精、食品、材料、增塑剂中都有广泛的应用。因为其应用广泛,现在也越来越受到大量研究人员的重视。本文主要讨论杂多酸的发展历史、杂多酸的性质以及杂多酸在酯化反应中的应用及其研究意义。
  关键词:杂多酸;酯化反应;研究意义
  长期以来,人们进行酯化反应时一般都采用硫酸等进行催化,但是硫酸的腐蚀性很强,不小心就会发生炭化。且用硫酸進行催化酯化反应会产生许多的副反应,致使反应产物不唯一,难以分离处理,以至于反应产率很低,损失多;用硫酸进行酸化反应工艺较为复杂;同时用硫酸进行催化酯化反应会产生大量的含酸废水。近年来,随着科研力度的加大,越来越多的杂多酸合成且应用于酯化反应中,极大地提高了反应产率。
  1杂多酸的发展历史
  J.Berzerius于1826年通过將钼酸铵加到磷酸中产生一种黄色的沉淀(第一个杂多金属氧酸盐(12-钼磷酸铵)),标志着杂多酸拉开了帷幕。但是由于当时的条件限制,此种黄色沉淀并没有得到充分研究。后经过许多年的研究和技术发展,到1864年,C.Marignac合成了一种新型钨的杂多金属化合物—H4SiW12O40,并对其结构进行了表征,这标志着对多酸的研究正式开始。1929年,Pauling提出了多酸“花篮”式构想,即12系列多金属氧酸盐结构的三维模式。到1934年,英国的J.F.Keggin提出了著名的Keggin结构模型。后来在此基础上,又有大量的研究人员将过渡金属与多酸结合起来,形成丰富多样的杂多酸化合物。也因此,多酸化学的发展越来越丰富多样,应用也越来越广泛[1]。
  2杂多酸在酯化反应中的应用及研究意义
  2.1酯化反应的定义
  酯化反应,是一类有机化学反应,通常是指醇跟羧酸或含氧无机酸生成酯和水的反应。根据反应物的不同,可以分为羧酸跟醇反应和无机含氧酸跟醇反应和无机强酸跟醇的反应三类。其中羧酸跟醇的酯化反应是可逆的,并且一般反应极缓慢,故常用浓硫酸作催化剂。多元羧酸跟醇反应,可生成多种酯。无机强酸跟醇的反应,其速度一般较快。常见典型的酯化反应有乙醇和乙酸的反应,生成具有芳香气味的乙酸乙酯和小分子水,其中乙酸乙酯是制造染料和医药的原料。酯化反应广泛的应用于有机合成等领域。
  2.2杂多酸的性质
  2.2.1良好的溶解性
  杂多酸不仅能够溶于水中,还能够溶于许多的有机溶剂中,并且在有机溶剂中的稳定性比在水中好。因此,用杂多酸作为酯化反应的催化剂是最合适的选择。
  2.2.2酸性
  杂多酸属于质子酸,因为在它的结构中含有水合质子H3O+,且固体的杂多酸仍有很强的酸性。杂多酸的热稳定性很好,即使在很高的温度下,杂多酸的结构和酸强度仍能保持基本不变[2]。因此在许多高温的酯化反应中,使用杂多酸作为酸催化剂得到的催化效果比传统的酸催化会好很多。
  2.2.3氧化还原性
  由于杂多酸的分子结构中的配多原子可以连续不断的获得多个电子,同时还能够保证其阴离子结构不受破坏,其还原态杂多阴离子还能够可逆地回到原来的状态,因此杂多酸属于一种多电子的氧化剂。
  3杂多酸在酯化反应中的应用及研究意义
  通常的酯化反应是采用浓硫酸作为反应的催化剂,但是浓硫酸的腐蚀性太强,一不小心就滴落在人的皮肤或者衣服上就会造成一定的烧伤和损坏。用浓硫酸催化反应时,一旦浓硫酸过量,则会造成反应物的部分炭化,影响反应产率。浓硫酸的选择性也不好,致使反应产率很低。因此杂多酸作为酯化反应的催化剂就应运而生。
  涂料及树脂类的理想溶剂常用乙酸仲丁酯,但是采用仲丁醇与乙酸进行酯化反应的成本会很高,因此人们便想办法解决此类问题,后来人们发现若使用H3PW12O40作为反应的催化剂,使用丁烯与乙酸进行一步加成的方式进行酯化反应,在一定的反应条件下,酯化反应的效率能达到很高,这种发现为乙酸仲丁酯IDE合成带来新的途径。
  4 结论
  综上所述,我们可以得出,用一定的杂多酸作为酯化反应的催剂具有很多的优点。例如:催化活性高、反应的选择性好、不易腐蚀反应设施、不产生污染、稳定性好等特点,因此说明杂多酸具有很好的催化性能,有很好的催化优势,可以用于工业上合成酯类且颇具应用前景的绿色催化剂。当然,或许杂多酸依旧存在许多的优良性能违背发现,此时便需要我们相关的科学研究人员,加强科研力度,加大投入强度,相信在不久的将来,杂多酸领域更多优良性能会被人们发现,更好的我们所推崇的绿色催化、绿色化学做出相关的贡献。
  参考文献:
  [1]梁建军.多酸化学简史[J].大学化学,2007,22(1).
  [2]胡希定.钨和钼的杂多酸在酯化反应中的应用[J].江汉大学学报,1995,12(3).
  作者简介:
  殷保丽(1996—),女,汉族,籍贯:河南省新乡市,就读于河南大学化学化工学院。研究方向:化学。
  郝梦洋(1997—),女,汉族,籍贯:河南省禹州市,河南大学化学工程与工艺本科在读。研究方向:化学工程与工艺。
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