3-甲氧基丙酸甲酯的催化合成工艺研究.doc

文章编号: 1007-2853( 2011) 03-0001-03
3-甲氧基丙酸甲酯的催化合成工艺研究
张吉波1,白春婧2
( 1. 吉林化工学院化工分离技术吉林省高校工程研究中心,吉林吉林132022; 2. 中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院吉林吉林132002)
摘要: 以甲醇和丙烯酸甲酯为原料,氢氧化钠为催化剂,硫酸氢钠为中和剂,合成3-甲氧基丙酸甲酯,用单因素调优方法确定了优化工艺条件: 甲醇: 丙烯酸甲酯= : 1,氢氧化钠用量10%,反应温度55℃,反应时间6 h,MMP 的总收率可达97%以上,产品纯度在99. 5%以上.
关键词: 3-甲氧基丙酸甲酯; 丙烯酸甲酯; 甲醇; 氢氧化钠; 加成反应
中图分类号: TQ 032-42 文献标志码:A
3-甲氧基丙酸甲酯( 英文名Methyl 3-methoxypropionate,简称MMP) 是无色有特殊香味的液体,是一种重要的有机溶剂和有机合成中间体,广泛用于电子工业、清洗行业、涂料行业、有机合成及医药等领域[1-8]. 合成MMP 最合理的原料路线甲醇-丙烯酸甲酯( MA) [7-11],( 乙酰丙酮) 合镍( Ⅱ) [7]、碱性含氮杂环化合物[8-9]、强碱型阴离子交换树脂[10]、乙二醇单甲醚碱金属盐[2] 和甲醇钠等[11-12].其中: 最经济的是甲醇钠催化法,但也存在甲醇钠相对较贵、需要进行液体酸中和、中和过程有腐蚀等缺点. 针对这一缺点,采用氢氧化钠作为催化剂,硫酸氢钠为碱中和剂,进一步优化了MMP合成工艺.
1 实验部分
1. 1 试剂与仪器
甲醇、丙烯酸甲酯、氢氧化钠、无水硫酸钠、硫酸氢钠,-2010 plus 色谱质谱联用仪( 日本岛津公司) ; GC-7900 型气相色谱仪( 上海天美科学仪器有限司) .
1. 2 MMP 的合成
合成装置由500 mL 四口烧瓶、球形冷凝器、恒压滴液漏斗、温度计、,先将甲醇、氢氧化钠和无水硫酸钠加入到烧瓶内,在65 ℃和搅拌条件下保持1 h. 然后将精制过的丙烯酸甲酯加入到恒压滴液漏斗,向烧瓶内滴加丙烯酸甲酯. 滴加完毕,继续搅拌一定时间,停止反应. 冷却到室温后,向烧瓶内加入硫酸氢钠,中和甲醇钠,然后沉降、过滤,滤液进行精馏回收甲醇和丙烯酸甲酯,滤饼用甲醇洗涤3 次. 洗涤甲醇与回收的甲醇和丙烯酸甲酯混合后作为下一批次的原料。
1. 3 MMP 精制
将滤液加入到安装好的间歇精馏装置塔釜内,启动磁力搅拌器,调节油浴温度为80 ~ 90 ℃.收集塔顶温度在62 ~ 75 ℃的馏分( 回流比为6: 1~ 8: 1) ,至塔顶无馏出物为止. 塔顶馏分为甲醇、MA 和少量MMP,分析后循环使用. 然后在真空度0. 09 MPa 条件下收集72 ~ 73 ℃馏分,即为MMP产品.
1. 4 分析检测
1. 4. 1 定性分析
目的产物质谱数据由岛津公司GCMS-2010plus 色谱质谱联用仪测定. 色谱条件: 汽化室温度240 ℃; RTX-5MS 石英毛细柱( 30 m ×0. 32 mm × 0. 25 μm; 升温程序: 120 ℃保持3 min,以5 ℃/min 升至180 ℃,再