丁酸丁酯用作溶剂、色谱分析标准物质，也用于有机合成，用于香精配方中。丁酸丁酯广泛用于食用香精配方中，丁酸丁酯在烟用香精中也有用途；也可用日化香精中，但是应用有限。丁酸丁酯又称酪酸丁酯，是我国GB2760—86规定允许使用的食用香料之一，广泛用于糖果、饼干、汽水、面包、冰淇淋等食品，在工业上也用作硝化纤维素、虫胶、香豆酮树脂和涂料的溶剂。

丁酸丁酯采用三氯化铁和四氯化锡的合成方法，硫酸钛来源广泛，性质稳定，无吸湿性，价廉易得，对设备几乎无腐蚀，反应条件温和，操作方便，可再生重复使用，用量少，是一种有前途的酯化催化剂。


采用硫酸钛催化合成丁酸丁酯的较佳合成条件为以0.2mol丁酸为基准，醇酸摩尔比1.6，催化剂用量0.8g，反应2h，甲苯15mL，酯化率96.2%，催化剂重复使用六次酯化率仍高达95.8%。不足的是酯化反应时，需加入甲苯作带水剂，降低了其作为食用香料的安全性，且醇酸摩尔比较高。

吴长增采用硫酸高铈为催化剂与丁酸的摩尔比是0.01695，醇酸摩尔比1.3，带水剂环己烷10mL，反应90min，酯化率98.5%，催化剂重复使用三次仍有较好的催化效果。不足之处是反应完成后，滤出催化剂，反应液需经水洗，无水硫酸干燥后再蒸馏，后处理工艺繁琐，有待于进一步改进。


丁酸丁酯采用三氯化铁和四氯化锡的合成方法，三氯化铁对酯化反应有良好的催化效果，且价廉易得，但不足之处是易吸潮，易溶于大多数有机溶剂从而形成均相催化体系，难以分离，不能重复利用。以硅胶为载体制得三氯化铁固载化催化剂，较佳合成条件为以0.2mol正丁酸为基准，醇酸摩尔比1.4，催化剂用量2.0g，反应90min，酯收率86.1%。

研究表明硅胶固载三氯化铁是合成丁酸丁酯的良好催化剂，表现在制备简单、催化活性高、价廉易得、易于保存、使用方便、反应时间短及催化剂可重复使用等方面。