Abstract

This work studied the physical properties of three deep eutectic solvents (DESs) and their catalytic activity in the esterification of palmitic acid and ethanol. Three types of deep eutectic solvents (DESs) were successfully prepared using p-toluene sulfonic acid monohydrate (PTSA) as hydrogen bond donor (HBD) with dodecyl trimethyl ammonium chloride (DTAC), tetradecyl trimethyl ammonium chloride (TTAC) and octadecyl trimethyl ammonium chloride (OTAC) as hydrogen bond acceptor (HBA). The freezing points of DESs were measured in the range of 50%–80% HBD mole percentage, and the composition of DTAC-PTSA, TTAC-PTSA and OTAC-PTSA at the eutectic point (the lowest freezing points) was determined respectively (DES1, DES2 and DES3). The physical properties (density, refractive index, dynamic viscosity, conductivity and pH value) of DES1∼DES3 were studied respectively in the temperature range of 298.15 K to 343.15 K. The results showed that dynamic viscosity, conductivity, density and refractive index all change approximately regularly with the increase of temperature, while pH value remains almost constant when the temperature exceeds 325 K. The catalytic ability of the three DESs in the esterification reaction of palmitic acid and ethanol was investigated, and DES2 was selected as the catalyst for subsequent experiments. The effects of temperature, acid-ethanol molar ratio, catalyst dosage and reaction time on esterification reaction were further studied, and DES’ recyclability was also tested. The results obtained showed the great potential of DES in catalytic applications.

摘要

这项工作研究了三种低共熔溶剂 (DES) 的物理性质及其在棕榈酸和乙醇酯化反应中的催化活性。以对甲苯磺酸一水合物(PTSA)为氢键供体(HBD)，与十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)、十四烷基三甲基氯化铵(TTAC)和十八烷基三甲基氯化铵成功制备了三种低共熔溶剂(DESs) (OTAC) 作为氢键受体 (HBA)。在50%~80% HBD摩尔百分比范围内测得DESs的凝固点，分别测定共晶点（最低凝固点）的DTAC-PTSA、TTAC-PTSA和OTAC-PTSA的组成（DES1 、DES2 和 DES3）。物理性能（密度、折射率、动力粘度、在298.15 K~343.15 K的温度范围内分别研究了DES1~DES3的电导率和pH值。结果表明，随着温度的升高，动力粘度、电导率、密度和折射率都近似规律地变化，而pH值保持不变当温度超过 325 K 时几乎恒定。研究了三种 DES 在棕榈酸和乙醇酯化反应中的催化能力，并选择 DES2 作为后续实验的催化剂。进一步研究了温度、酸-乙醇摩尔比、催化剂用量和反应时间对酯化反应的影响，并测试了DES的可回收性。获得的结果显示了 DES 在催化应用中的巨大潜力。结果表明，随着温度的升高，动力粘度、电导率、密度和折射率都近似规律地变化，而当温度超过325 K时，pH值几乎保持不变。三种DESs在棕榈酸酯化反应中的催化能力对乙醇进行考察，选择DES2作为后续实验的催化剂。进一步研究了温度、酸-乙醇摩尔比、催化剂用量和反应时间对酯化反应的影响，并测试了DES的可回收性。获得的结果显示了 DES 在催化应用中的巨大潜力。结果表明，随着温度的升高，动力粘度、电导率、密度和折射率都近似规律地变化，而当温度超过325 K时，pH值几乎保持不变。三种DESs在棕榈酸酯化反应中的催化能力对乙醇进行考察，选择DES2作为后续实验的催化剂。进一步研究了温度、酸-乙醇摩尔比、催化剂用量和反应时间对酯化反应的影响，并测试了DES的可回收性。获得的结果显示了 DES 在催化应用中的巨大潜力。而当温度超过325 K时pH值几乎保持不变。研究了三种DESs在棕榈酸和乙醇酯化反应中的催化能力，并选择DES2作为后续实验的催化剂。进一步研究了温度、酸-乙醇摩尔比、催化剂用量和反应时间对酯化反应的影响，并测试了DES的可回收性。获得的结果显示了 DES 在催化应用中的巨大潜力。而当温度超过325 K时pH值几乎保持不变。研究了三种DESs在棕榈酸和乙醇酯化反应中的催化能力，并选择DES2作为后续实验的催化剂。进一步研究了温度、酸-乙醇摩尔比、催化剂用量和反应时间对酯化反应的影响，并测试了DES的可回收性。获得的结果显示了 DES 在催化应用中的巨大潜力。进一步研究了催化剂用量和反应时间对酯化反应的影响，并测试了DES的可回收性。获得的结果显示了 DES 在催化应用中的巨大潜力。进一步研究了催化剂用量和反应时间对酯化反应的影响，并测试了DES的可回收性。获得的结果显示了 DES 在催化应用中的巨大潜力。