精 细 化 工 i991年 第8卷
乙氧次甲基丙二酸二乙酯的合成研究
王 埕 华
(淅讧工学院化工系.杭州ZIp3[O0[4)
本文提出了以硫酸镍和乙酸为催化剂 由丙=酸=乙酯和原甲馥三乙醇合成乙氧珠甲基丙二酸的新
.在用
正交试验筛选出的最佳条件下,目标产物的产率在盯 晌以上.
乙氧次甲基丽二酸二 乙酯Ethoxymethy-
1ene mMonic ester(简写为 MME),结
构式 C 2H OCH=c(COOC=H )±,为 无 色
油状液 体,沸 点 279~281℃ (分 解),折光
率 I.4600(1)。
EMME是重要的有机合成中间体,它与
芳胺 (或肼 )缩台、环化,可生成相应的羟基
睦啉(或呲唑)羧酸酯,广泛用于医药和农药的
合成(2~93。EMME可用丙二酸二乙酯(MDE)
和原 甲酸三 乙酯 (OFE)为原料制备。 其经典
的台成法(10)是在 无水氯化 锌催化下,并加入
二摩尔以上乙酐来吸收反应中产生的乙醇,同
时将副产物乙酸乙酯 不 断 蒸 出,从而获得产
品。此合成法不但消耗大量乙酐,而且反应时
间长,产率低 (按所用的 MDE计,仅50嘶~
60嘶)。
近年来,国外多次报导(11~133,在用路易
士酸催化荆的同时 ,加入 C。~c 的低级饱和
羧酸,对反应有明显的催化作用,无需加入大
量 乙酐,即能在较 短 时 间 内 得 到 高 产率的
EMM E
。 所用 的路易士酸催 化剂,如若以醋
酸锌、硫酸锌 (或相应的镍 盐 )来代 替氯化
锌 ,则可避免催化剂对设备的腐蚀 。反应可在
烃类溶剂 (如甲苯、二甲苯 )中进行,也可不
用其他溶剂,而在过量的OFE中进行
本试验以硫酸 镍 和 乙 酸 作 催化 剂 .用
MDE和过量的 OFE合成 EMME, 并用正交
试验对合成反应的最佳条件进行筛选,其产率
与文献报导相符
一
、 实 验
1.主要曩料
丙二酸二 乙酯 (MDE):化 学 纯,含量
>97嘶;原甲酸三 乙酯 (OFE) 化学纯,沸
程 143~147℃;冰 乙酸 (HOAc): 化学纯 ;
硫酸镍(NiSO.·6HtO);化学纯。
2.合成反应方程式
CH,(COOC;H。);+HC(OC zHt)。 !: ! 兰: 竺
148~158℃
clH,OCH-C{COOClH )z+z(:zH,OH
j.实验步舅
在装有搅拌、温度计及分馏柱 (分馏柱连
接冷凝管和接受器 )的 r00m1三口烧瓶中,加
入 0.1tool丙二酸二 乙酯和一 定量的 原甲酸三
乙酯及 乙酸、硫酸镍,在搅拌下将反应物慢慢
加热,当反应 混 和 物 温 度 升 至 130~135'C
时,开始有馏 出 液, 保 持 在 此 温 度 下反应 ’
30rain,然后 升 温, 在 148~1 58℃ 反应数小
时,反应结束后.待反应混和物冷却至室温,进 .
行减压蒸馏 ,先在 4kPa压力下蒸去未反应的
OFE(回收 ),再在 0.67kPa压 力下蒸馏,
收集I 30~I 35℃馏分 ,即获产品。
例如 ,将 16g(0.1too1)丙 二 酸 二 乙酯和
44.5g(0.3too1)原甲酸三 乙酯.0.6g(0.0Itoo1)
乙酸 及0.28含l畸硫酸镍的甲醇溶液 (内含
1 0 tool硫酸镍 )充分混和,在搅拌下慢慢加
热 ,约1.5—2h后,反应物温度 升 至 l 30℃,.
此时开始有馏出液 (气相 温 度78—79'~C),
保持在此温度下反应 30rain,然后逐渐升温,
约1h后 ,反应温度升至 1 48℃,馏出液不断增
多,使在 1 48~1 58%3下反应4h,共接收到馏{
出液12.6ml,再保持在1 58℃下反应Ih,又接l
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●
第 3期 精 细 化 工
I C到 1.6ml馏出液 ,总共得到馏 出液 14.2m1
(11.2g),’其中主要是乙醇 反应结束后.将
反应物冷却至室温,改装成减压蒸馏,先用水
泵抽气,蒸出来反应的 OFE,得 到 60~65℃
/4KPa馏分共28.0g,为回收的OFE 然后改
用油泵 抽 气.接收到 l 30~l 32℃/o.67 KPa
馏分共 21.3g. 为 产 物 EMME, 其 产 率按
MDE及 转 化 的 OFE计, 分 别 为 98.5%和
88.5嘶。 在0.67kPa压力下蒸馏时,无低沸
点馏分,
示丙二酸=乙酯几乎 100嘶 转化。
二、结果与讨论
1.曩售条件的簿选
根据文献报道,本试验筛选的条件及其范
围如下:
反应物配比(too1) OFE/MDE:2—3
催化剂用量(too1)
· 33 ·
HOAc/MDE:0.25~O.025
NiSO ·6HiO/MDE:10 ~l0 ‘
反应时问(11) 4—6
运用正交设计。将上述四项作为因素,各取
三个水平,即用L (3‘)进行正交试验。由于按
所消耗的OFE计的 EMME的产率 ,随各 因素
的变化较大.且 OFE价格较贵,因此,试验中
以此项作为 考 察
。试验结果如表1所示。
由表 1‘可知.试验的各因素中.反应物的
摩尔 比c极差最大,说明在试验条件下, 反应
物的配比对EMME的产率影响很大.同时,从
表中可选出各因素的最佳 组合 为 At口。cIDt
(A一 6)
.
为了进一步验证所筛选出的最佳条件,同
时,考虑到反应中使甩了过 量 的 OFE,未反
应的OFE应回收使甩。 因此, 又进行了以回
收的和新鲜的 OFE混合物为原料, 使用上述
袋 i EIVIME.台成的L一(3‘)正变试验结果
珂 试 验 条 件 。 试 驻 结 果
值 化 剂 碌 抖 反应时间 MDE EMME产率
A B C D 转化率 按稍耗的 按MDE计 备 注
H0Ae NiS0.·6Hl0 0FE 0FE计
号\\ MDE MDE —甄DE一 (m0” (皿o1) (mo” (h、 (嘀 (嘀) (嘀
A.1 (1)0.25 (1)10 (1)3.0 (1)4 100 83'.4 97.2 (1)IvIDE 0
. 1mo1
A-—2 (1) (2)5×10。‘ (2)2.5 (2)5 lOCI 8o.6 92.6
A--3 (1) (3)10_. (3)2.0 (3)6 87.5 73. 90.0 (2)反应温度
148‘ l58℃
A--4 (2)0.1 (1) (2) (3) 90.0 74.6 95.5
Aw5 (2) (2) (3) (1) 了5 0 5了.1 87.0 (3)以 EMME产率
(捧 0FE计 )
A--6 ’ (2) (3) C1) (2) 100 髓 .5 9 5 作试 指标
Aw7 (3)0.025 (1) (3) (2) 80.0 62.2 91.3
A--8 (3) (2) (1) (3) 10o 76.5 92.1
Aw9 (3) (3) (2) (1) 90.4 69.8 91.8
I 241.3 224.2 252.4 21,t.3
Ⅱ 2加 .2 214.2 225.0 231.3
Ⅲ 208.5 231.6 192.6 224.4 鞍忧水平
: A。BIclDt(A—6)
I/3 80.4 丁4 7 84 1 71.4 因素 (主-.捷 )
, C-.A..B—D
Ⅱ,3 73.4 11.4 "/5.O "/7.1
Ⅲ,3 e9.S TT.2 6,t.1 74..8
R 10.9 5.8 z0.0 5.1
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·34- 精 细 化 工 1991年 第8卷
项 原 料 但 化 剂 反立时间 EMME产率
0FE 回收的0FE 瞎翕±酸 H0^ c 按请耗的 按MDE 各 荏
MDE 古 量 MDE MDE OFE计 计 路易±酰
(too1) (晴.重量 ) (too1) (m01) (h) ( ) ( )
B--1 3 50 NjS0.-61tl0 1o.‘ 0.1 5 87.4 98.8 <1)MD脚 .1
B--2 3 75 NjS0‘·6I-I。0 10一‘ 0.1 5 88 t 98.2 tool
‘z)魇盥蕾度
B--3 3 75 NiS0.·61-It0 10一· 0 1 5 85.8 97 9 148~ l秘 1
C--I 3 Z口(0A曲t·2H·0 l0‘‘ I1.1 4 母5 1 97.8
C—七 3 Z~(OAc),·嘲 -0 2 5×1o.‘ 0 1 4 聃.3 99.0 文献(11)
C一3 3 2~(OAc) ·2HtO 2 5x10 ‘ 0 05 5 5 91.5 97 1
筛选出的 A:B C D 最佳条件作 试验,其结
果如表2所示,EMME产率与文献报道相符。
. 产品柏嗣定糟果 一
试验得到的EMME为无色油状液体 .其
物理性质及渡谱测定结果如下:
b
.pI1 30,---, 2℃/o.67kPa:且 。:1.4601;
IR v⋯ (液膜 )2998(=C—H)、 1 720(C=
O)、1640(C=C)、1290 1245 1185、11 35、
1085(c--o)CIla-- (与 标准 谱图 相符 ){
HNMR:6H(C1./TMS)1.36—1.46(gH.
m.CH。)4.20(6H,m,CH:),7。86(1H,S=
CH)。
j.讨 论
①由试验 可 知,当OFE和MDE以3:1
(mo )配比,用乙酸和硫酸镍作催化 剂,其用
量分别是 MDE的 10 和 10一too1.于 148—
158℃反应5h,反应程中不断将所生成的乙醇
蒸出.可制得 EMME。 DME的 转化率接近
100嘶,EMlE的产率 ,按 MDE及所消耗的
OFE计,分别在97呖和85呖以上
@本试验没有对反应温度进行筛选。因为
从试验情况看.反应混合物的温度是随着反应
的进行而逐步升高的.一般当反应温度上升至
1 3O一135℃.开 始 有馏出液,当温度达148℃
时,馏出液明显增多 表示反应进行较快.故
试验中将反应 温 度控 制在 148一l58℃,以计
算反应时间。
③由OFE和MDE合成EMME对,如反 应
不完全,则产物中可掘掘有墨薹氧 基丙=酸
= 乙醋 (C!H O)±CHGH(CO0ClH5)l,它
实际上是 生成 EMME过程中的一个中问体,
高温船使之再脱去一分子乙醇而转变成产物。
因此,试验中尽可能控制较高的反应温寝(实际
上是反应混合物的回流温度).且在反应后期,
使保持158℃高温1 h,其目的是使二乙氧甲基丙
二酸二乙醋完全转变为 EMME。试验结果表
明,这是完全可能的,在筛选所得到的最佳条件
下,制得的 EMME产品纯度较高.减压蒸馏
沸程在 2℃ 以内,折光率与文献值基本相符 ’
另外,笔者曾对溶剂法合成 EMME作过
初步试验 (用二 苯 作 溶 剂 ),发 现 所得 ·
产品纯度较低,沸程较宽,折 光率 偏低 (n§。
1。4559) 这可能是因为在溶 剂法 中,由于溶
剂沸点的限制,反应温度较低.产物中混有少
量的=乙氧甲基丙二酸二乙醇,藏压蒸馏时不
易与ENME分离的缘故 对此.有待进一步
的试验和鉴定。
参 考 文 献
C 1) R.C."w e~t,Handbook oI Chemist~'y & Ph cs.
C--366.RCR PfessInc.1983
(2) 郭高元辱.医药工业.(6),3帅(1g86)
(3) CA·103,160532y
(41 CA.104,~07290f I t
(5) CA.105:97339q,973~0h,2263蛇c,l91们4w
(6) CA.110:57639x
(下转第58页 )
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