CN102690199A - 一种甲氧基乙酸甲酯的制备方法 - Google Patents

一种甲氧基乙酸甲酯的制备方法 Download PDF

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吾满江·艾力
沈鑫权
高志贤
刘洪忠
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Abstract

本发明涉及一种制备甲氧基乙酸甲酯的方法，该方法以甲缩醛和甲酸为原料，加入催化剂，在较低的温度和压力下合成甲氧基乙酸甲酯。本发明的特点是催化剂对反应设备腐蚀性小，反应条件温和，通过该方法获得的甲氧基乙酸甲酯的选择性可以达到90％以上，收率可以达到86％以上。

Description

一种甲氧基乙酸甲酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种以甲缩醛和甲酸为原料，在催化剂作用下制备甲氧基乙酸甲酯的方法。
背景技术
甲氧基乙酸甲酯是重要的有机化工原料，广泛用于手性胺类化合物的动力学拆分、维生素B6及磺胺-5-嘧啶等的合成、聚合反应的催化剂等；此外，它是生产乙二醇的中间体。
甲氧基乙酸甲酯的合成方法主要有三种：1)采用甲醇或甲缩醛二甲醇为原料，通过羰基化反应进行合成；2)以氯乙酸和甲醇钠为原料，首先合成甲氧基乙酸，后者再和甲醇通过酯化反应合成甲氧基乙酸甲酯；3)以乙二醇单甲醚为原料，通过氧化反应合成甲氧基乙酸再与甲醇进行酯化反应。羰基化反应的收率和选择性比较低，不适宜工业化；氯乙酸和甲醇钠的酯化反应生成甲氧基乙酸甲酯的收率比较低；乙二醇单甲醚的反应能耗大，污染严重，设备投资大。因此，从工业实际应用出发，有必要发展一种耗能较低，高收率高选择性合成甲氧基乙酸甲酯的方法。
本发明的研究表明，在间歇式反应釜中，以甲缩醛和甲酸为原料，可以在相对温和的条件下，高收率高选择性的合成甲氧基乙酸甲酯。
发明内容
本发明的目的是提供一种甲氧基乙酸甲酯的制备方法，该方法以甲缩醛和甲酸为原料，加入催化剂，在较低的温度和压力下合成甲氧基乙酸甲酯。本发明的特点是催化剂对反应设备腐蚀性小，反应条件温和，通过该方法获得的甲氧基乙酸甲酯的选择性可以达到90％以上，收率可以达到86％以上。
本发明所述一种甲氧基乙酸甲酯的制备方法，该方法以甲酸和甲缩醛为原料，在较低的温度和压力下合成甲氧基乙酸甲酯，具体操作按下列步骤进行：
a、在不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛和甲酸，再加入催化剂对甲苯磺酸、阳离子交换树脂、分子筛、氯化铝、氯化亚锡或磷钨酸，密闭反应釜，反应温度100-180℃，反应时间1-8h，反应体系的压为1-3MPa，其中甲缩醛∶甲酸的摩尔比为1∶10-1.5∶1，催化剂∶甲缩醛的质量比为0.2-6.0％；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯。
步骤a中甲缩醛∶甲酸的摩尔比为1∶5-4∶5。
步骤a中的反应温度为120-160℃，反应时间为2-6h。
本发明所述一种甲氧基乙酸甲酯的制备方法，该方法甲氧基乙酸甲酯的收率按下式计算：
Y甲氧基乙酸甲酯＝甲氧基乙酸甲酯生成量(mol)/甲缩醛投料量(mol)×100％。
本发明所述一种甲氧基乙酸甲酯的制备方法，该方法与现有技术相比，其实质性特点为：
1)使用的催化剂，对设备腐蚀性小；
2)反应产物收率高，甲氧基乙酸甲酯的收率可到达70-90％；
3)反应条件温和。
具体实施方式
实施例1
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛35.2g(0.46mol)，甲酸46.0g(1.0mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.4g，密闭反应釜，反应温度120℃，反应时间6小时，反应体系的压为1MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为85％。
实施例2
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛44.0g(0.58mol)，甲酸66.0g(1.43mol)，再加入催化剂阳离子交换树脂1.80g，反应温度100℃，反应时间6小时，反应体系的压为2MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为35％。
实施例3
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛17.5g(0.23mol)，甲酸23.0g(0.50mol)，再加入催化剂阳离子交换树脂0.48g，反应温度120℃，反应时间4小时，反应体系的压为1.5MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为47％。
实施例4
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛17.5g(0.23mol)，甲酸23.0g(0.50mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.25g，反应温度117℃，反应时间2小时，反应体系的压为3MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为86％。
实施例5
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛52.0g(0.68mol)，甲酸61.0g(1.33mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.65g，反应温度180℃，反应时间6小时，反应体系的压为2MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为26％。
实施例6
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛17.5g(0.23mol)，甲酸23.0g(0.50mol)，再加入催化剂氯化铝0.48g，反应温度120℃，反应时间4小时，反应体系的压为2MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为80％。
实施例7
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛20g(0.26mol)，甲酸23.0g(0.50mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.1g，反应温度150℃，反应时间1小时，反应体系的压为3MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为79％。
实施例8
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛17.5g(0.23mol)，甲酸23.0g(0.50mol)，再加入催化剂氯化亚锡0.48g，反应温度120℃，反应时间3小时，反应体系的压为1MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为65％。
实施例9
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛23g(0.30mol)，甲酸23.0g(0.50mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.2g，反应温度130℃，反应2小时，反应体系的压为2MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为63％。
实施例10
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛35g(0.46mol)，甲酸46.0g(1.0mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.48g，反应温度125℃，反应时间5小时，反应体系的压为3MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为81％。
实施例11
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛17.5g(0.23mol)，甲酸23.0g(0.50mol)，再加入催化剂分子筛0.48g，反应温度135℃，反应7小时，反应体系的压为2MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为83％。
实施例12
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛38.0g(0.50mol)，甲酸23.0g(0.50mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.40g，反应温度140℃，反应时间5小时，反应体系的压为2MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为23％。
实施例13
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛52.4g(0.69mol)，甲酸60.0g(1.30mol)，再加入催化剂磷钨酸0.80g，反应温度160℃，反应时间8小时，反应体系的压为3MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为42％。
实施例14
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛7.6g(0.10mol)，甲酸46.0g(1.00mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.48g，反应温度150℃，反应时间5小时，反应体系的压为2.5MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为26％。
实施例15
a、在容积为200ml的不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛22.8g(0.3mol)，甲酸46.0g(1.0mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.48g，反应温度160℃，反应时间6小时，反应体系的压为3MPa；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯的收率为78％。

Claims (3)

1.一种甲氧基乙酸甲酯的制备方法，其特征在于该方法以甲酸和甲缩醛为原料，在较低的温度和压力下合成甲氧基乙酸甲酯，具体操作按下列步骤进行：
a、在不锈钢高压反应釜中，加入原料甲缩醛和甲酸，再加入催化剂对甲苯磺酸、阳离子交换树脂、分子筛、氯化铝、氯化亚锡或磷钨酸，密闭反应釜，反应温度100-180℃，反应时间1-8h，反应体系的压为1-3MPa，其中甲缩醛∶甲酸的摩尔比为1∶10-1.5∶1，催化剂∶甲缩醛的质量比为0.2-6.0％；
b、反应结束后，将反应釜冷却至室温，取出釜内料液，用气相色谱分析，即可得到甲氧基乙酸甲酯。
2.根据权利要求1所述的甲氧基乙酸甲酯的制备方法，其特征在于步骤a中甲缩醛∶甲酸的摩尔比为1∶5-4∶5。
3.根据权利要求2所述的甲氧基乙酸甲酯的制备方法，其特征在于步骤a中的反应温度为120-160℃，反应时间为2-6h。
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