固体超强酸是一类新型催化剂，本文将讲述如何用固体超强酸催化合成丙酸苄酯。
背景：丙酸苄酯是一种具有茉莉清香的无色液体，广泛用于香水香料、食品香料和化妆品香料。天然的丙酸苄酯存在于草莓等植物中，工业上制备丙酸苄酯的方法通常有2种：（1）由苄氯与丙酸钠加热酯化苄氯的毒性极大，严重污染环境，并且影响操作者的健康；（2）以丙酸和苄醇为原料，浓硫酸为催化剂，进行酯化反应而得，但该法浓硫酸具有腐蚀性、氧化性，存在副反应多、酯化率低、产品质量差、后处理工艺复杂，且设备腐蚀和环境污染严重等弊端。因此人们需选用更佳的催化剂来取代硫酸。固体超强酸是一类易再生、后处理简单、环境友好的新型催化剂。
合成：
1. 璃球负载纳米级SO42-/TiO2固体超强酸催化合成丙酸苄酯
（1）璃球负载纳米级SO42-/TiO2固体超强酸的制备
采用制备纳米TiO2的方法，以钛酸丁酯为原料，准确量取一定体积的钛酸丁酯溶于无水乙醇中，以冰醋酸为催化剂，加入少量的水，搅拌得到稳定的TiO2溶胶，溶胶中V (Ti (OC4H9) 4 ) ∶V (EtOH) ∶V (HAc) ∶V (H2O) 为19∶86∶5∶1。以玻璃球为载体，用制备的TiO2溶胶对玻璃球进行多次包覆，可以得到TiO2质量分数为22.7%的包覆物。
（2）丙酸苄酯的合成
分别取一定量的丙酸、苄醇和催化剂，加入磨口三颈瓶中，在三颈瓶中插入分水器，分水器上接冷凝回流装置，一个侧口配温度计测液相温度，另一侧口作为反应过程中取样用。磁力搅拌加热至反应温度为120 ℃左右开始计时，每隔一定时间，取出0.50 mL的物料进行分析，测定丙酸的转化率 (酯化率)，以丙酸的转化率来评价催化剂的活性。
经研究，该催化剂催化合成丙酸苄酯的最佳反应条件如下:醇酸物质的量比为1.5∶1，催化剂质量与反应物总质量的比例为2.32%，反应时间为3.0 h，在上述条件下，丙酸苄酯的产率为97.5%。
2. 固体超强酸S2O2-8ZrO2-Al2O3催化合成丙酸苄酯
（1）催化剂制备
将ZrOCl2·8H2O配成质量分数为10%水溶液，加计算量AlCl3·6H2O固体，磁力搅拌下用浓氨水调溶液pH为10，得大量白色絮状沉淀物，静置陈化12 h，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀至无Cl-(用0.1 mol/L AgNO3溶液检验)，沉淀物在110 ℃干燥12 h得白色粉末，研细后按15mL/g比例用0.5 mol/L (NH4)2S2O8溶液浸渍6 h，过滤，于110 ℃干燥12 h后在500、600和700 ℃焙烧2、3、4和5 h，冷却后取出研细，制得S2O2-8ZrO2-Al2O3固体超强酸催化剂。
（2）酯化反应
在装有温度计、回流冷凝管和分水器的三颈烧瓶中，加入计量的苯甲醇、丙酸、环己烷(带水剂)和催化剂，磁力搅拌加热至反应温度。反应数小时后，停止加热，冷却后过滤，滤出的催化剂经80℃烘干后，供重复使用，滤液用无水乙醚萃取2次后合并，用无水硫酸镁干燥，常压蒸馏回收乙醚并除去低沸点组分，减压蒸馏仔细控制馏出速度，收集产品馏分，得到的产品为无色有香气的液体。
在苯甲醇与丙酸摩尔比 =1.2∶1，1.0g催化剂 0.33mol丙酸 ，反应温度 160℃ ，反应时间 3.0h和 10ml环己烷的条件下，丙酸苄酯的收率可以达到 86.6 %.该催化剂易于回收且可重复使用 ，具有良好的活性稳定性。
3. 固体超强酸TiO2/SO42-催化合成丙酸苄酯
（1）催化剂的制备
取一定量的TiCl4用稀氨水水解生成偏钛酸白色沉淀，静置后除去清液，用蒸馏水洗至滤液无Cl-(用0.1mol/L的AgNO3溶液检验)，在110℃将滤渣烘干，用0.5mol/L的硫酸溶液浸泡14h，抽滤烘干后焙烧4h。
（2）丙酸苄酯的合成
在装有温度计、回流冷凝管及分水器的三口瓶中加入0.1mol(10.8g，10.3ml)苄醇，15ml带水剂环己烷及适量的丙酸和催化剂TiO2/SO42-，磁力搅拌，在95～110℃加热回流进行反应1.5h。冷却，将分水器中的水倾入三口瓶中(经检验，分出的水中含有丙酸，主要是由于水与丙酸和环己烷共沸所致)，加入适量分析纯乙醇混合均匀，取样用标准氢氧化钠溶液标定酸值，计算出酯化率。反应液分别用氢氧化钠溶液和蒸馏水洗至中性，分出有机层，用无水硫酸钠干燥，蒸馏回收环己烷，然后收集219～222℃馏分。即得。
参考文献：
[1]魏青,张萍,刘占荣等. 玻璃球负载纳米级SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸催化合成丙酸苄酯 [J]. 河北科技大学学报, 2009, 30 (02): 109-111+115.
[2]但悠梦. 固体超强酸S_2O~(2-)_8ZrO_2-Al_2O_3催化合成丙酸苄酯的研究 [J]. 湖北民族学院学报(自然科学版), 2002, (03): 46-48.
[3]吴长增,訾俊峰,李伟. 固体超强酸TiO_2/SO_4~(2-)催化合成丙酸苄酯 [J]. 河南师范大学学报(自然科学版), 2000, (04): 62-64. DOI:10.16366/j.cnki.1000-2367.2000.04.015.
1
