丁酸丁酯

中文名稱： 丁酸丁酯

英文名稱：n-butyl butyrate

結(jié)構(gòu)式：CH3CH2CH2COOCH2CH2CH2CH3

分子量： 144.21 

CAS號：109-21-7

MDL號：MFCD00009450

EINECS號：203-656-8

RTECS號：ES8120000

BRN號：1747101

PubChem號：24885171 

1.性狀：無色液體

2.熔點（℃）：-91.5

3.沸點（℃）：164~165

4.相對密度（水=1）：0.871

5.相對蒸氣密度（空氣=1）：5.0

6.飽和蒸氣壓（kPa）：1.73（55℃）

7.燃燒熱（kJ/mol）：-4839.6

8.辛醇/水分配系數(shù)：2.06

9.閃點（℃）：53（OC）

10.爆炸上限（%）：6.1

11.爆炸下限（%）：1

12.溶解性：不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚。

13.常溫折射率：1.4029

14.生成熱（KJ/mol）：539.7

15.比熱容：1.92

16.液相標(biāo)準(zhǔn)熱熔：286.2 

1、皮膚/眼睛刺激性

標(biāo)準(zhǔn)的Draize試驗：兔子，皮膚接觸：500mg/24H，反應(yīng)的嚴(yán)重程度：中度。

2、急性毒性：

大鼠經(jīng)腹腔LD50：2300mg/kg；小鼠經(jīng)腹腔LC50：8900mg/kg；兔子經(jīng)口LD50：9520mg/kg；兔子經(jīng)皮膚接觸LD50：>5mg/kg

3.急性毒性 LD50：9520mg/kg（兔經(jīng)口）

4.刺激性 家兔經(jīng)皮：500mg（24h），重度刺激。

其他有害作用 該物質(zhì)對環(huán)境可能有危害，對水體應(yīng)給予特別注意。

1、摩爾折射率：40.88

2、摩爾體積：164.0

3、等張比容（90.2K）375.1

4、表面張力（dyne/cm）：27.3

5、極化率：16.20 

1.疏水參數(shù)計算參考值（XlogP）:2.2

2.氫鍵供體數(shù)量:0

3.氫鍵受體數(shù)量:2

4.可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量:6

5.互變異構(gòu)體數(shù)量:無

6.拓?fù)浞肿訕O性表面積26.3

7.重原子數(shù)量:10

8.表面電荷:0

9.復(fù)雜度:89.3

10.同位素原子數(shù)量:0

11.確定原子立構(gòu)中心數(shù)量:0

12.不確定原子立構(gòu)中心數(shù)量:0

13.確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量:0

14.不確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量:0

15.共價鍵單元數(shù)量:1 

1.化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，但在氫氧化鈉醇溶液中能夠水解，生成丁酸和丁醇。在60℃加熱10分鐘約有90%發(fā)生水解。

2.穩(wěn)定性 穩(wěn)定

3.禁配物 強氧化劑、強堿、強酸

4.聚合危害 不聚合

丁酸丁酯通常是由正丁酸和正丁醇在催化劑作用下酯化而成,傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝是以濃硫酸為催化劑,但存在副反應(yīng)多、產(chǎn)品色澤深、后處理工藝復(fù)雜、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重以及廢酸污染環(huán)境等弊端,因此,開發(fā)替代濃硫酸的新型催化劑是當(dāng)前倍受關(guān)注的研究課題。

1　磺酸催化體系

1.1　對甲苯磺酸催化劑

趙汝琪等研究發(fā)現(xiàn),采用對甲苯磺酸催化合成丁酸丁酯的較佳條件為:以0.2 mol的丁酸為基準(zhǔn),醇酸摩爾比1.3,催化劑用量2.3%,反應(yīng)2.0 h,帶水劑甲苯10 mL,酯化率97.8%。李繼忠以顆粒活性炭固載對甲苯磺酸作催化劑的較佳合成條件為:醇酸摩爾比為1.4,催化劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的5.2%,反應(yīng)75 min,此時酯化產(chǎn)率可達(dá)98.61%。反應(yīng)液只需用蒸餾水洗后干燥,常壓下蒸餾即可,后處理工藝簡單。催化劑制作容易,且活性炭回收方便,可重復(fù)使用,反應(yīng)時間短,酯化產(chǎn)率高,是一種具有開發(fā)前途的酯化反應(yīng)催化劑。

1.2　氨基磺酸催化劑

林進(jìn)等研究發(fā)現(xiàn),采用氨基磺酸作催化劑的較佳反應(yīng)條件為:以0.2 mol丁酸為基準(zhǔn),醇酸摩爾比1.8,催化劑用量1.0 g,甲苯15 mL, 110℃ ～ 130℃下反應(yīng)2.0 h,酯化率高達(dá)98.2%。楊樹采用氨基磺酸催化劑其較佳反應(yīng)條件為:催化劑用量為0.2 g(以0.1 mol丁酸為基準(zhǔn)),醇酸摩爾比為2,反應(yīng)1.5 h,丁酸的酯化率可達(dá)97.65%。在磺酸類催化劑催化合成丁酸丁酯的反應(yīng)中,對甲苯磺酸是一種強有機酸,其對設(shè)備的腐蝕性和環(huán)境污染比硫酸小,選擇性好,價廉易得,易于保存、運輸和使用,且用量少、活性高,產(chǎn)品色澤好,是一種適合于工業(yè)生產(chǎn)的催化劑,但反應(yīng)液需經(jīng)水洗、稀碳酸氫鈉溶液洗、水洗、干燥后再蒸餾,后處理工藝復(fù)雜。氨基磺酸是中等酸性的固體酸,性質(zhì)穩(wěn)定,不揮發(fā),不吸濕,反應(yīng)條件溫和,反應(yīng)時間短,酯化率高,不腐蝕設(shè)備,尤其是不溶于反應(yīng)體系,易與反應(yīng)液分離,因而后處理工藝簡單,不污染環(huán)境,是一種頗有應(yīng)用前景的催化劑。不足之處是需加甲苯作帶水劑,醇酸摩爾比較高,催化劑不宜重復(fù)使用。

2　無機鹽催化體系

2.1　十二水合硫酸鐵銨和硫酸氫鈉催化劑

趙汝琪用十二水合硫酸鐵銨為催化劑的較佳合成條件為:以0.2 mol丁酸為基準(zhǔn),醇酸摩爾比1.4,催化劑用量4.0 g,反應(yīng)2.0 h,不加帶水劑,酯化率為95.8%。此催化劑不溶于有機酸和醇,反應(yīng)液可直接與催化劑分離,不需洗滌,后處理工藝簡單。宋曉平等研究發(fā)現(xiàn),采用硫酸氫鈉催化合成丁酸丁酯的較佳合成條件為:以0.1 mol丁酸為基準(zhǔn),醇酸摩爾比1.1,催化劑用量0.1 g, 120℃ ～ 140℃下反應(yīng)60 min,酯化率可達(dá)98.8%。楊樹[8]也報道了采用硫酸氫鈉為催化劑合成丁酸丁酯,較佳合成條件為:以0.1 mol丁酸為基準(zhǔn),催化劑用量為0.2 g,醇酸摩爾比3,反應(yīng)1.5 h,酯化率可達(dá)99%。俞善信等發(fā)現(xiàn)用硫酸氫鈉為催化劑合成丁酸丁酯的較佳合成條件為:當(dāng)丁酸、正丁醇和硫酸氫鈉的質(zhì)量比為1.000∶ 1.250∶ 0.036時,回流分水45 min,酯收率達(dá)93.7%。陳丹云等研究指出,以硫酸氫鈉為催化劑合成丁酸丁酯的適宜條件為:以0.2 mol丁酸為基準(zhǔn),醇酸摩爾比1.2,催化劑用量0.75 g,反應(yīng)30 min,酯收率達(dá)89.62%。該催化劑的突出優(yōu)勢是活性高,用量少,不吸潮,易保存使用,易分離,價廉易得,后處理工藝簡單,收率高,反應(yīng)時間短,無廢液排放,過量反應(yīng)物正丁醇加入量少,不加帶水劑,是目前最具開發(fā)應(yīng)用價值的環(huán)境友好酯化催化劑之一。

2.2　硫酸鈦和硫酸高鈰催化劑

硫酸鈦來源廣泛,性質(zhì)穩(wěn)定,無吸濕性,價廉易得,對設(shè)備幾乎無腐蝕,反應(yīng)條件溫和,操作方便,可再生重復(fù)使用,用量少,是一種有前途的酯化催化劑。劉華亭采用硫酸鈦催化合成丁酸丁酯的較佳合成條件為:以0.2 mol丁酸為基準(zhǔn),醇酸摩爾比1.6,催化劑用量0.8 g,反應(yīng)2 h,甲苯15 mL,酯化率96.2%,催化劑重復(fù)使用6次酯化率仍高達(dá)95.8%。不足的是酯化反應(yīng)時,需加入甲苯作帶水劑,降低了其作為食用香料的安全性,且醇酸摩爾比較高。吳長增采用硫酸高鈰為催化劑與丁酸的摩爾比是0.016 95,醇酸摩爾比1.3,帶水劑環(huán)己烷10 mL,反應(yīng)90 min,酯化率98.5%,催化劑重復(fù)使用3次仍有較好的催化效果。不足之處是反應(yīng)完成后,濾出催化劑,反應(yīng)液需經(jīng)水洗,無水硫酸干燥后再蒸餾,后處理工藝繁瑣,有待于進(jìn)一步改進(jìn)。

2.3　三氯化鐵和四氯化錫催化劑

三氯化鐵對酯化反應(yīng)有良好的催化效果,且價廉易得,但不足之處是易吸潮,易溶于大多數(shù)有機溶劑從而形成均相催化體系,難以分離,不能重復(fù)利用。陳丹云等研究發(fā)現(xiàn),以硅膠為載體制得三氯化鐵固載化催化劑,較佳合成條件為:以0.2 mol正丁酸為基準(zhǔn),醇酸摩爾比1.4,催化劑用量2.0 g,反應(yīng)90 min,酯收率86.1%。研究表明硅膠固載三氯化鐵是合成丁酸丁酯的良好催化劑,表現(xiàn)在制備簡單、催化活性高、價廉易得、易于保存、使用方便、反應(yīng)時間短及催化劑可重復(fù)使用等方面。

3　固體超強酸催化體系

固體超強酸是酸強度比100%硫酸更強的酸,也是新型環(huán)境友好催化劑。在酯化、裂解、烷基化以及聚合等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景,具有酸性強,對水穩(wěn)定,耐高溫,不腐蝕設(shè)備,制備簡單,易于分離,污染少等優(yōu)點。

4 雜多酸催化體系

雜多酸是一類含有氧橋的多酸配位化合物,是由不同含氧酸之間配聚形成的,它具有較強的酸性和適中的氧化還原性,是一種新型的多功能催化劑,該催化劑具有活性高、選擇性好、壽命長、對設(shè)備無腐蝕等特點,但與醇和羧酸形成均液相催化物系,不能回收利用,反應(yīng)液需經(jīng)洗滌,廢液排放量大,將其制成固載雜多酸(鹽)就可回收利用,且不污染環(huán)境,能提高經(jīng)濟(jì)效益。

硅鎢酸和磷鎢酸催化劑

歐陽玉祝等研究發(fā)現(xiàn),采用活性炭吸附硅鎢酸催化合成丁酸丁酯,較佳合成條件為:正丁酸0.1 mol,醇酸摩爾比1.5,帶水劑環(huán)己烷15 mL,催化劑用量1.5 g,反應(yīng)5 h,產(chǎn)率93.5%。酯化反應(yīng)完成后,催化劑不經(jīng)處理直接重復(fù)使用6次,產(chǎn)率仍達(dá)90%以上。馬雪琴等研究了以鎢硅酸代替硫酸催化合成丁酸丁酯,較佳合成條件為:以0.2 mol正丁酸為基準(zhǔn),醇酸摩爾比1.5,鎢硅酸1 g,帶水劑苯15 mL, 90℃ ～ 96℃反應(yīng)1.5 h,此時酯化率高達(dá)98.1%。王衍等研究指出,用活性炭負(fù)載磷鎢酸催化合成丁酸丁酯,其較佳實驗條件為:取0.2 mol正丁酸,磷鎢酸負(fù)載量為21%左右,醇酸摩爾比為1.5,反應(yīng)2.5 h,催化劑用量為酸質(zhì)量的2%,帶水劑甲苯10 mL,其酯化率可達(dá)94.5%。并對催化劑重復(fù)使用效果進(jìn)行了實驗,催化劑重復(fù)使用至第6次,其酯化率仍可達(dá)到90.7%。

丁酸丁酯的合成研究在國內(nèi)獲得了較大進(jìn)展,各種催化劑的研制應(yīng)用,都以高效、腐蝕性小、易于分離、重復(fù)使用性好、成本低為出發(fā)點。無論是反應(yīng)機理的探討,還是產(chǎn)品收率、質(zhì)量的提高,都獲得了理想的數(shù)據(jù),為工業(yè)化生產(chǎn)提供了豐富的理論依據(jù)。其中催化劑硫酸氫鈉的突出優(yōu)勢是活性高,用量少,不吸潮,易保存使用,易分離,價廉易得,后處理工藝簡單,收率高,反應(yīng)時間短,無廢液排放,過量反應(yīng)物正丁醇加量少,不加帶水劑,是目前最具開發(fā)應(yīng)用價值的環(huán)境友好酯化催化劑之一。稀土改性的固體超強酸酯化反應(yīng)溫度低,反應(yīng)時間短,催化劑用量少,可較好地回收循環(huán)使用,無廢酸排放,工藝流程簡便,可降低成本,是合成丁酸丁酯的優(yōu)良催化劑,有良好的應(yīng)用前景。固載雜多酸(鹽)在合成丁酸丁酯中有高的催化活性,值得今后關(guān)注。微波作為一種高效、節(jié)能、方便、省時的特殊加熱源,研究開發(fā)微波作用下的合成體系,具有廣闊的應(yīng)用前景。

儲存注意事項 儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。庫溫不宜超過37℃。遠(yuǎn)離火種、熱源。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑、酸類、堿類分開存放，切忌混儲。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備和工具。儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。

1：用作溶劑、色譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，也用于有機合成。

2：用于香精配方中。廣泛用于食用香精配方中，在煙用香精中也有用途；也可用日化香精中，但是應(yīng)用有限。IFRA無限制規(guī)定。

3 丁酸丁酯又稱酪酸丁酯,是我國GB 2760— 86規(guī)定允許使用的食用香料之一,廣泛用于糖果、餅干、汽水、面包、冰淇淋等食品。在工業(yè)上也用作硝化纖維素、蟲膠、香豆酮樹脂和涂料的溶劑。

健康危害： 在工業(yè)生產(chǎn)中未發(fā)現(xiàn)對人的危害。動物中毒的表現(xiàn)為暫時的興奮，共濟(jì)失調(diào)，上呼吸道刺激，迅速發(fā)展至呼吸紊亂。