丁酸甲酯在水中微溶，不易水解，但在强碱性条件下可以水解，生成丁酸和甲醇。高温下，丁酸甲酯会分解成丁酸和甲醇。此外，丁酸甲酯还可以与其他酯类发生酯交换反应，生成新的酯类产物。它还可以发生醇解、氨解反应，以及与卤化氢、卤素等发生反应。在三氯化铝催化下加热，丁酸甲酯可以生成丁酸、甲醇、二氧化碳等。
丁酸甲酯可以与醇、醚等多种有机溶剂混溶，但在水中微溶。它对油脂的溶解性较强，能够溶解除棕榈油以外的所有天然油脂。此外，丁酸甲酯还能够溶解硝化纤维素、酚醛树脂、乙烯基树脂等，部分溶解虫胶树脂，但不溶解醋酸纤维素。
丁酸甲酯在香料中有广泛的应用，主要用于配制牛奶、干酪、苹果等型香精。此外，它还可以作为乙基纤维素、硝化纤维素和赛璐路的溶剂。
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