氯乙酸乙酯的绿色合成工艺

氯乙酸乙酯是一种重要的化工中间体和溶剂，其应用广泛，可作为清漆、人造革、硝酸纤维素、塑料等的溶剂，也可作为染料、医药、香料等的原料，如氯乙酸乙酯可用于合成嘧啶苯芥、抗肿瘤药物5-氟脲嘧啶、布洛芬等药物。此外，氯乙酸乙酯可与乙醇胺、脂肪酰氯以及三甲胺反应生成一种季铵盐，是一种具有优异的发泡性和杀菌性的阳离子表面活性剂。

氯乙酸乙酯传统的工业生产方法是以氯乙酸和无水乙醇为原料，浓硫酸为催化剂，在酯化反应釜内搅拌加热进行反应，之后，经分馏柱蒸出乙醇和水，乙醇和水经冷却后再流入反应釜内继续进行反应。该工艺存在以下问题：①均相催化剂浓硫酸酸性强，设备腐蚀严重，后处理工艺复杂，产品氯乙酸乙酯的酸度较高；②反应产生大量的含酸废水，造成严重的环境污染。

随着环保意识的增强，环境友好型催化剂和绿色合成工艺逐渐受到关注。目前，国内外对氯乙酸乙酯的制备研究主要在催化剂的开发方面，研究发现了一些新型催化剂如对甲苯磺酸、氯化铁、固体超强酸、杂多酸以及SDS等，但对绿色合成工艺的研究较少。

采用氯乙酸和无水乙醇合成氯乙酸乙酯，通过反应精馏和加入带水剂环己烷可打破化学平衡对反应的限制，不断地将水从反应体系移出，促进化学平衡向右移动，从而提高了氯乙酸的转化率和氯乙酸乙酯的收率。采用 D8099-T 阳离子树脂作催化剂，与传统的催化剂浓硫酸相比，其具有安全、环保、无腐蚀、价廉以及催化活性高等优点。较佳的反应条件为：D8099-T 强酸性阳离子交换树脂为催化剂，用量为氯乙酸质量的 1.00%，n(氯乙酸)∶n(无水乙醇)=1∶3，带水剂环己烷用量为80mL/mol氯乙酸，有效板数为14。在该反应条件下，氯乙酸的转化率为100%，氯乙酸乙酯的收率为97.77%。