簡述

丁酸異丁酯(Isobutyl butyrate)是一種具有蘋果、桃、杏甜果味的無色透明液體，因其具有特殊的香味且使用安全被廣泛用于食品、醫(yī)藥、煙草、日用化學(xué)工業(yè)，屬FAO (聯(lián)合國糧農(nóng)組織) 和WHO (世界衛(wèi)生組織) 認(rèn)定的GRAS (一般公認(rèn)為安全) 的食品添加劑之一^[1-2]。丁酸異丁酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)相對簡單，這使得它在許多反應(yīng)中表現(xiàn)穩(wěn)定，不易分解。但需要注意的是，這種酯類物質(zhì)的沸點較低，易于揮發(fā)，因此在儲存與運輸過程中一定要避免高溫。

合成工藝

丁酸異丁酯傳統(tǒng)的工業(yè)制法是以丁酸和異丁醇在H₂SO₄催化下酯化合成。由于H₂SO₄的脫水、氧化作用, 使得產(chǎn)品色澤深, 收率低, 副反應(yīng)多, 產(chǎn)品質(zhì)量差, 而且H₂SO₄易腐蝕設(shè)備, 產(chǎn)品后處理困難, 嚴(yán)重污染環(huán)境。因而尋求新的催化劑替代濃H₂SO₄已成為人們研究的新課題。

無機鹽催化劑

以硫酸鎵為催化劑，正丁酸和異丁醇為原料合成了丁酸異丁酯。考察了催化劑用量，醇酸物質(zhì)的量 比，反應(yīng)時間及催化劑重復(fù)使用次數(shù)等因素對收率的影響。適宜反應(yīng)條件為：正丁酸0.2mol，醇酸物質(zhì)的量比1.4，催化劑0.8g，反應(yīng)時間 30min，收率86.5%。該催化劑有良好的重復(fù)使用性，第五次使用時收率達(dá)80.9%，是合成丁酸異丁酯的高效，經(jīng)濟，環(huán)境友好的催化劑^[3]。

對甲苯磺酸催化劑

以顆粒狀活性碳固載對甲苯磺酸作催化劑，通過正丁酸和異丁醇反應(yīng) 合成丁酸異丁酯。實驗探討諸因素對酯化產(chǎn)率的影響，實驗結(jié)果表明：活性碳固載對甲苯磺酸具有良好的催化活性，酸醇物質(zhì)的量比為1:1.4，催化劑用量為反 應(yīng)物總量的5.2%，反應(yīng)時間75min，酯化產(chǎn)率可達(dá)98.26%^[4]。

固體超強酸催化劑

以質(zhì)量比為1:9:20的硝酸鈰銨、高嶺土和SnCl₄·5H₂O制備了含鈰固體超強酸催化劑SO₄^2- -/SnO₂-CeO₂-kaolin，制備條件為促進(jìn)劑H₂SO₄濃度2.0mol/L，浸漬12h，350℃焙燒3h，并采用Hammett指示劑法和XRD對其進(jìn)行了酸強度和表面性能表征。適宜反應(yīng)條件是催化劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的2.5%，醇酸摩爾比1.4，反應(yīng)時間100min，甲苯10mL，酯收率94.5%，重復(fù)使用6次酯收率仍高于80%^[5]。

應(yīng)用

在大豆種植的過程中，隨著連作年限的累計以及對土地的使用，大豆病蟲害的發(fā)生越來越嚴(yán)重，對大豆產(chǎn)業(yè)造成十分嚴(yán)重的損失。在大田中較為常見的大豆根腐病一般可造成30%的減產(chǎn)，嚴(yán)重時可以使整塊地絕收；大豆灰斑病能影響大豆的外觀，同時還降低大豆的發(fā)芽率，可以使大豆含油率降低2.9%，蛋白質(zhì)含量降低1.2%。大豆病害的田間復(fù)合型侵染十分嚴(yán)重，危害程度日益增加，防止十分困難。因此，對大豆病害提出有針對性的防治方法，積極提升大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)是非常重要的。大豆病害往往不是單一因素引起的，而且在大豆生育期的不同階段發(fā)生的病害也不盡相同。其中，鏈格孢菌，三線鐮孢菌，腐皮鐮孢菌等都是能夠?qū)е麓蠖拐婢『Φ牟≡镏弧ふ夷軌蛞种贫喾N病原菌生長的物質(zhì)勢在必行。研究發(fā)現(xiàn)，丁酸異丁酯或丁酸異丁酯的衍生物在防治病原菌方面具有優(yōu)秀表現(xiàn)。

具體地，農(nóng)藥技術(shù)領(lǐng)域提取異丁酯或丁酸異丁酯的衍生物用于防治大豆的病害。其作用表現(xiàn)在如下幾個方面：(1)防治病原菌；(2)提高植物對病原菌的抗性；(3)抑制病原菌的致病力；(4)抑制病原菌的菌絲生長。通過以上幾個方面實現(xiàn)大豆的病害防治，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的應(yīng)用價值^[6]。

參考文獻(xiàn)

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[4]馬東學(xué).用活性碳固載酸性催化劑合成丁酸異丁酯[J].化學(xué)工程師, 2006(11):2.DOI:10.3969/j.issn.1002-1124.2006.11.019.

[5]周慧,張霞,何建英,等.含鈰固體超強酸SO₄^2-/SnO₂-CeO₂-kaolin催化合成異丁酸異丁酯[J].稀土, 2010, 31(4):4.DOI:10.3969/j.issn.1004-0277.2010.04.012.

[6]辛大偉,彭洋,劉春燕,等.丁酸異丁酯或丁酸異丁酯的衍生物在防治病原菌中的應(yīng)用:CN202511191021.0[P].