乙酸乙酯的制備原理與主要合成路徑

乙酸乙酯（CH?COOC?H?）是一種重要的和化工原料，其制備原理是酯化反應，即羧酸（乙酸）與醇（乙醇）在酸性催化劑作用下脫水縮合形成酯和水：

CH?COOH + CH?CH?OH ? CH?COOCH?CH? + H?O

該反應為可逆反應，且平衡常數不大。為了提高產率，需采取措施打破平衡限制：

1. 使用過量原料：通常使用過量乙醇（較乙酸便宜易得）。

2. 移除產物水：利用分水器或加入帶水劑（如苯、）共沸蒸餾除去反應生成的水。

3. 催化劑：加速反應速率。

主要合成路徑

1. 直接酯化法（費歇爾酯化法）：

* 原理：上述酯化反應原理的直接應用。

* 路徑：冰醋酸與過量乙醇混合，加入（兼具催化劑和脫水劑作用）或固體酸催化劑（如、雜多酸、陽離子交換樹脂等）。

* 條件：加熱回流（~110-120°C），使用分水器持續移除生成的水。

* 特點：實驗室及傳統工業常用方法，操作相對簡單，原料易得。但使用存在腐蝕設備、副反應多（如醚化、碳化）、后處理復雜、廢酸處理等問題。新型固體酸催化劑可部分解決這些問題。

2. 縮合法（Tishchenko反應）：

* 原理：在醇鋁催化劑（如乙醇鋁 Al(OC?H?)?）作用下，兩分子發生歧化反應生成一分子乙酸乙酯。

* 反應式：2 CH?CHO → CH?COOCH?CH?

* 路徑：在催化劑存在下，于較低溫度（0-20°C）下反應。

* 特點：現代工業主流方法。優點突出：反應條件溫和、選擇性高、副產物少、產率高（>95%）、流程相對簡單、催化劑可循環使用。主要缺點是原料價格波動及性。

3. 加氫法：

* 原理：（由乙烯、乙酸和氧氣合成）在催化劑（如鈀系催化劑）作用下加氫生成乙酸乙酯。

* 反應式：CH?COOCH=CH? + H? → CH?COOCH?CH?

* 路徑：乙烯、乙酸、氧氣制得 → 催化加氫。

* 特點：與乙烯氧化制路線配套時具有原料（乙烯）成本優勢。但步驟較多，涉及加氫操作。

總結

實驗室制備乙酸乙酯主要采用直接酯化法（催化）。現代大規模工業生產則普遍采用縮合法，因其、經濟性好、環境更友好。加氫法是另一條重要的工業路徑，尤其適合與特定乙烯產業鏈配套。選擇何種路徑取決于原料來源、成本、規模及環保要求。