CN102775328A - α-氰基丙烯酸酯类化合物的环保制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种α-氰基丙烯酸酯类化合物的制备方法，包括以下步骤：1)在低毒性溶剂中，α-氰乙酸酯类化合物和催化剂B的混合物与甲醛在催化剂A存在下反应，生成预聚物或低聚物的混合物；2)除去预聚物和低聚物混合物中的催化剂，加入增塑剂和阻聚剂使所制备的反应混合物发生解聚反应，得到粗品；3)粗品再经精馏后，得到纯度较高的α-氰基丙烯酸酯类化合物。本发明使用毒性较小的溶剂在特殊催化剂下反应，且使用沸点更高而且毒性更小的增塑剂和阻聚剂，因此能够保证最终产品具有毒性较小、生物学危害性较小等优点，大幅提高了α-氰基丙烯酸酯类化合物医用胶产品在临床应用时的生物安全性。
Description
技术领域
本发明涉及化学合成领域中化合物的制备方法，特别是涉及一种α-氰基丙烯酸酯类化合物的环保制备方法。
背景技术
α-氰基丙烯酸酯类化合物的化学结构式如式Ⅰ所示：
R可以为具有1-20个组合碳原子数的线形、支化或环状烷基；或者，R可以为具有式R2-O-R3的基团，其中R2和R3分别独立为具有1-20个组合碳原子数的线形、支化或环状烷基；或者，R可以为具有式R4-COO-R5的基团，其中R4和R5分别独立为具有1-20个组合碳原子数的线形、支化或环状烷基。
α-氰基丙烯酸酯类化合物用做胶黏剂具有组份单一、简单易用、室温快速固化、粘结强度高等特点，因此在很多领域，如机械、电子、医药、汽车、消费品工业等领域得到了广泛应用。同时由于这类胶黏剂在医学临床应用中也有着特殊的用途，已经成为一种重要的医用材料(如用作医用胶等)，目前应用领域主要有静脉栓塞，伤口闭合中替代外科缝合线或缝合钉，手术前的抗菌涂层以及用于覆盖并保护创伤表面，例如伤口、擦伤、烧伤、口腔炎、痛处及其它表面创伤。
α-氰基丙烯酸酯类化合物一般通过三步法进行制备(制备流程如下所示)：
三步法包括缩合聚合、解聚和精馏。缩合聚合是指在合适的溶剂中，α-氰乙酸酯与甲醛在催化剂作用下发生缩合反应，得到α-氰基丙烯酸酯预聚物或低聚物；然后，在减压条件下，预聚物或低聚物在高温下解聚得到氰基丙烯酸酯类化合物的粗品，最后，粗品经精馏得到纯度较高的α-氰基丙烯酸酯类化合物即为医用胶的主要成分。
目前，这类化合物通用的制备过程多采用毒性较大的化学试剂，如：在缩合聚合过程中，采用卤代烷烃、苯类及石油醚等有毒溶剂；解聚中加入邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯增塑剂和对苯二酚类阻聚剂等。这种制备方法的缺点是显而易见的，一方面有毒溶剂的应用容易造成环境污染，也容易影响生产人员身体的健康，另一方面由于目前广泛采用的精馏技术很难将产品中微量的有毒溶剂、增塑剂和阻聚剂等除去，因此在最终产物之中，难以避免会有微量的残留，这些残留的有毒溶剂、阻聚剂及增塑剂等会对接触人员造成较大伤害，大大降低临床应用时的生物安全性。
因此，需要改良α-氰基丙烯酸酯的合成工艺，减少环境污染、对生产人员的伤害以及提高医用胶产品应用的生物安全性。
发明内容
本发明提供了一种对环境无污染、对生产人员伤害小以及生物安全性高的α-氰基丙烯酸酯类化合物的环保制备方法。
本发明所提供的α-氰基丙烯酸酯类化合物的环保制备方法，包括以下步骤：
1)在低毒性溶剂中加入甲醛水溶液或多聚甲醛的水溶液和复合催化剂A，搅拌下滴加α-氰乙酸酯类化合物和催化剂B的混合物，生成α-氰基丙烯酸酯类化合物的预聚物和低聚物的混合物；
2)加入稀酸溶液，搅拌一段时间后分液，移去水层，以除去α-氰基丙烯酸酯的预聚物和低聚物混合物中剩余的催化剂，然后加入增塑剂、脱水剂和阻聚剂，加热进行除水，在高温下蒸馏使预聚物或低聚物发生解聚反应，得到α-氰基丙烯酸类化合物的粗品；
3)预先在α-氰基丙烯酸类化合物的粗品中加入脱水机和阻聚剂，然后经精馏纯化后，得到纯度较高的α-氰基丙烯酸酯类化合物。
其中：所述步骤1)中的低毒性溶剂包括碳酸酯类和/或乙酸酯类溶剂，具体可选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯中的一种或几种的混合物。
所述步骤1)中的复合催化剂A主要由表面活性剂和无机碱组成，催化剂B为有机碱。所述表面活性剂包括阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂，所述阴离子型表面活性剂为高级脂肪酸盐、脂肪醇硫酸酯类、脂肪族磺酸盐、烷基芳基磺酸盐或烷基萘磺酸盐，如月桂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十二烷基苯硫酸钠或十六烷基苯硫酸钠；所述非离子型表面活性剂为脂肪酸甘油酯、山梨坦脂肪酸酯(司盘)或聚山梨酯(吐温)，如单硬脂酸甘油酯、单十二酸脱水山梨醇酯(司盘-20)或聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(吐温-20)。所述无机碱为碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氮盐、磷酸盐或醋酸盐；所述碱金属为钠或钾，碱土金属为钙；可选自碳酸氢钠、碳酸钠、醋酸钠、碳酸氢二钠中的一种或几种。所述有机碱选自铵盐，如伯胺、仲胺和叔胺中的一种或几种的混合物，优选为烷基胺、环胺、芳族胺和羟胺中的一种或几种的混合物，尤其优选为哌啶。
所述步骤2)中的增塑剂为柠檬酸酯或乙酰基柠檬酸酯，优选为柠檬酸三丁酯、柠檬酸三乙酯、乙酰基柠檬酸三乙酯或乙酰基柠檬酸三丁酯。所述步骤2)中的阻聚剂为对甲氧基苯酚和对甲苯磺酸。
具体方案中，本发明α-氰基丙烯酸酯类化合物的环保制备方法，包括以下步骤：
1)将甲醛、低毒性溶剂和复合催化剂A加入反应容器中，搅拌下升温至反应温度50-75℃，然后滴加α-氰乙酸酯类化合物和催化剂B(哌啶)的混合物，滴加完毕后，继续加热并在回流状态和温度50-85℃下保持反应1.5-2小时，得到α-氰基丙烯酸酯类化合物的预聚物和低聚物的混合物；
其中，甲醛和α-氰乙酸酯类化合物的摩尔比为甲醛∶α-氰基乙酸酯类化合物＝1∶0.9-1.2，优选1∶0.8-1.05；低毒性溶剂、催化剂A和催化剂B用量按α-氰乙酸酯类化合物的摩尔数计算，低毒性溶剂用量为50-200g/mol，催化剂A用量为1.3-5g/mol，催化剂B用量为0.1-1g/mol(优选0.35-0.5/mol)；
2)停止加热后，加入足量的稀酸，搅拌30分钟-1小时后，静置分层，除去水层；然后加入增塑剂，增塑剂的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为50-200g/mol，装配好分水装置，加热至80-120℃回流进行除水直到分水器中看不到水分拆掉分水装置，改为蒸馏装置，加入脱水剂和阻聚剂，减压条件下将反应混合物加热至150-200℃，α-氰基丙烯酸酯类化合物的预聚物或低聚物发生解聚反应生成α-氰基丙烯酸类化合物并被蒸出，收集蒸馏产物得到α-氰基丙烯酸类化合物粗品；其中，脱水剂的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为1-5g/mol(优选1.7-2.5g/mol)，对甲氧基苯酚的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为0.5-5g/mol(优选0.7-1.0g/mol)，对甲苯磺酸的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为0.5-5g/mol(优选0.7-1.0g/mol)；
3)向上步反应得到粗品中加入脱水剂(五氧化二磷)和阻聚剂(对甲氧基苯酚和对甲苯磺酸)，经减压精馏，得到高纯度医用级α-氰基丙烯酸类化合物；其中，五氧化二磷的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为1-5g/mol(优选1.7-2.5g/mol)，对甲氧基苯酚的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为0.5-5g/mol(优选0.7-1.0g/mol)，对甲苯磺酸的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为0.5-5g/mol(优选0.7-1.0g/mol)。
本发明中最终产物所述α-氰基丙烯酸酯包括但不限于α-氰基丙烯酸烷基酯、α-氰基丙烯酸烷氧基烷基酯和α-氰基丙烯酸烷氧基羰基烷基酯，具体包括但不限于α-氰基丙烯酸正丁酯、α-氰基丙烯酸乙氧基乙酯和α-氰基丙烯酸烷氧基羰基烷基酯；对应所述步骤1)中的α-氰乙酸酯类化合物根据最终产物进行选择，如制备α-氰基丙烯酸烷基酯，选择α-氰基丙烯酸烷基酯，如制备α-氰基丙烯酸烷氧基烷基酯，选择α-氰基乙酸烷氧基烷基酯，如制备α-氰基丙烯酸烷氧基羰基烷基酯，选择α-氰基丙烯酸烷氧基羰基烷基酯；具体来讲，制备α-氰基丙烯酸正丁酯，则氰乙酸酯类化合物的选择为α-氰基乙酸正丁酯，以此类推。
前述制备方法中，所述步骤1)中的甲醛水溶液浓度为30-37％(质量百分含量)，多聚甲醛水溶液的浓度为30-50％(质量百分含量)；所述步骤2)中用酸洗法除去α-氰基丙烯酸酯的预聚物和低聚物混合物中的催化剂；所述酸为质量浓度为1％-10％的稀盐酸、5％-10％的稀磷酸、1％-10％的稀硫酸或10％-50％的柠檬等。
以上本发明提供了一种α-氰基丙烯酸酯类化合物的制备方法，其具有以下优点：
1)安全、环保；该方法采用低毒性的溶剂、增塑剂和阻聚剂，这大大减少了以上物质对环境的污染及操作人员的伤害；同时在合成反应中采用酸洗的方法，能够除去反应体系中剩余的催化剂，水层分离后经处理可以达到排放水的标准。由于反应过程中溶剂、增塑剂和阻聚剂都不可避免在最终产物中有残留，而本发明制备方法中首先选用毒性较小的溶剂，同时采用沸点更高而且毒性更小的增塑剂和阻聚剂，因此能够保证最终产品中具有毒性较小、生物学危害性较小等优点，大幅提高了临床应用时的生物安全性。
2)该方法还具有工艺简单，收率高等优点；该方法采用“一锅法”即只对中间产物进行简单的处理，而不对中间产物进行复杂的提纯，这样大大降低了生产的难度。同时由于复合催化剂的应用克服了催化剂会随着反应进行而损耗的问题，免除了以往工艺需要持续补加催化剂的缺点，也提高了最终产品的收率。
3)原料来源广泛，成本低，易于工业化生产。
综上所述，本发明是一种对环境无污染、对生产人员伤害小以及生物安全性高的α-氰基丙烯酸酯类化合物的制备方法，将在α-氰基丙烯酸酯类化合物的制备中发挥重要作用，应用前景广阔。
具体实施方式
本发明提供了一种对环境污染少、对生产人员伤害小以及生物安全性高的α-氰基丙烯酸酯类化合物的环保制备方法，采用三步法，包括以下步骤：
1)在低毒性溶剂中加入甲醛水溶液和复合催化剂A，搅拌下滴加α-氰乙酸酯类化合物和催化剂B的混合物，生成α-氰基丙烯酸酯类化合物的预聚物和低聚物的混合物；
2)加入稀酸溶液，搅拌一段时间后分液，移去水层，这样可以除去α-氰基丙烯酸酯的预聚物和低聚物混合物中剩余的催化剂，然后加入增塑剂、脱水剂和阻聚剂，加热进行除水，在高温下蒸馏使预聚物或低聚物发生解聚反应，得到α-氰基丙烯酸类化合物的粗品；
3)预先在α-氰基丙烯酸类化合物的粗品中加入脱水机和阻聚剂，然后经精馏纯化后，得到纯度较高的α-氰基丙烯酸酯类化合物。
这里，步骤1)中所述的低毒性溶剂包括碳酸酯类和/或乙酸酯类溶剂，具体可选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯中的一种或几种的混合物，实施例中以碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和乙酸丁酯进行了例举，其余未体现在实施例中的上述所列溶剂在本发明中所发挥的作用相同。
步骤1)中用到的催化剂为两种催化剂的组合：复合催化剂A和催化剂B，所述复合催化剂A主要由表面活性剂和无机碱组成(组成比例没有限定)，催化剂B为有机碱。
复合催化剂A中的表面活性剂包括阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂，所述阴离子型表面活性剂为高级脂肪酸盐、脂肪醇硫酸酯类、脂肪族磺酸盐、烷基芳基磺酸盐或烷基萘磺酸盐，如月桂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十二烷基苯硫酸钠或十六烷基苯硫酸钠；所述非离子型表面活性剂为脂肪酸甘油酯、山梨坦脂肪酸酯(司盘)或聚山梨酯(吐温)，如单硬脂酸甘油酯、单十二酸脱水山梨醇酯(司盘-20)或聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(吐温-20)。实施例以十二烷基苯磺酸钠，司盘-20和吐温-20进行了例举，其余未体现在实施例中的上述所列表面活性剂在本发明中所发挥的作用相同。
复合催化剂A中的无机碱为碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐或醋酸盐；碱金属优选钠或钾，碱土金属优选钙，具体可用无机碱包括碳酸氢钠、碳酸钠、醋酸钠、磷酸钠、磷酸氢二钠中的一种或几种，未体现在实施例中的上述所列无机碱在本发明中所发挥的作用相同。
催化剂B所指有机碱选自铵盐，如伯胺、仲胺和叔胺中的一种或几种的混合物，优选为烷基胺、环胺、芳族胺和羟胺中的一种或几种的混合物，优选为哌啶，其余未体现在实施例中的上述所列有机碱在本发明中所发挥的作用与哌啶类似，但催化效果有差异。
这里，通过使用特殊种类的催化剂以及采用分阶段使用不同催化剂的方式，可以在步骤1)中使用毒性较低的溶剂而完成缩合聚合反应。
这里，步骤2)中的增塑剂为柠檬酸酯或乙酰基柠檬酸酯，优选为柠檬酸三丁酯、柠檬酸三乙酯、乙酰基柠檬酸三乙酯或乙酰基柠檬酸三丁酯，其余未体现在实施例中的所列增塑剂在本发明中所发挥的作用与之类似，效果上可能存在差异。步骤2)和步骤3)中使用的脱水剂为五氧化二磷。步骤2)和步骤3)中使用的阻聚剂为对甲氧基苯酚和对甲苯磺酸，两者用量没有特别限制。本发明所选用的增塑剂为较现有技术中常用的邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯增塑剂沸点更高而且毒性更小的物质。本发明所选用的阻聚剂为对甲氧基苯酚和对甲苯磺酸，取代了现有技术中最常使用的对苯二酚和对甲苯磺酸，其中对甲氧基苯酚较对苯二酚不仅毒性较小，而且对阻聚效果也有相应的提高。
在上述设计基础上，本发明更具体提供的α-氰基丙烯酸酯类化合物的环保制备方法，可包括以下步骤：
1)将甲醛、低毒性溶剂和复合催化剂A加入反应容器中，搅拌下升温至反应温度50-75℃，然后滴加α-氰乙酸酯类化合物和催化剂B(哌啶)的混合物，滴加完毕后，继续加热并在回流状态和温度50-85℃下保持反应1.5-2小时，得到α-氰基丙烯酸酯类化合物的预聚物和低聚物的混合物；其中，甲醛和α-氰乙酸酯类化合物的摩尔比为甲醛∶α-氰基乙酸酯类化合物＝1∶0.9-1.2(优选1∶0.8-1.05)；低毒性溶剂、催化剂A和催化剂B(哌啶)用量按α-氰乙酸酯类化合物的摩尔数计算，低毒性溶剂用量为50-200g/mol(按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算)，催化剂A用量为1.3-5g/mol(按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算)，催化剂B(哌啶)用量为0.1-1g/mol(按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算，优选0.35-0.5g/mol)；
2)停止加热后，加入足量的稀酸，搅拌30分钟-1小时后，静置分层，除去水层(含催化剂)；然后加入增塑剂，增塑剂的用量为50-200g/mol(按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算)，装配好分水装置，加热至80-120℃回流进行除水直到分水器中看不到水分拆掉分水装置，改为蒸馏装置，加入脱水剂(五氧化二磷)和阻聚剂(对甲氧基苯酚和对甲苯磺酸)，五氧化二磷的用量为1-5g/mol(按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算，优选1.7-2.5g/mol)，对甲氧基苯酚的用量为0.5-5g/mol(按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算，优选0.7-1.0g/mol)，对甲苯磺酸的用量为0.5-5g/mol(按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算，优选0.7-1.0g/mol)，减压条件下将反应混合物加热至150-200℃，α-氰基丙烯酸酯类化合物的预聚物或低聚物发生解聚反应生成α-氰基丙烯酸类化合物并被蒸出，收集蒸馏产物得到α-氰基丙烯酸类化合物粗品；
3)向上步反应得到粗品中加入脱水剂(五氧化二磷)和阻聚剂(对甲氧基苯酚和对甲苯磺酸)，五氧化二磷的用量为1-5g/mol(按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算，优选1.7-2.5g/mol)，对甲氧基苯酚的用量为0.5-5g/mol(按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算，优选0.7-1.0g/mol)对甲苯磺酸的用量为0.5-5g/mol(按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算，优选0.7-1.0g/mol)，经减压精馏，得到高纯度医用级α-氰基丙烯酸类化合物。
本发明中，制备得到的所述α-氰基丙烯酸类化合物包括但不限于α-氰基丙烯酸烷基酯、α-氰基丙烯酸烷氧基烷基酯和α-氰基丙烯酸烷氧基羰基烷基酯，具体包括但不限于α-氰基丙烯酸正丁酯、α-氰基丙烯酸乙氧基乙酯和α-氰基丙烯酸烷氧基羰基烷基酯。
因此，步骤1)中所用反应起始化合物所述的α-氰乙酸酯类化合物应根据最终产物进行选择，如制备α-氰基丙烯酸烷基酯，需选择α-氰基丙烯酸烷基酯，如制备α-氰基丙烯酸烷氧基烷基酯，需选择α-氰基乙酸烷氧基烷基酯，如制备α-氰基丙烯酸烷氧基羰基烷基酯，需选择α-氰基乙酸酸烷氧基羰基烷基酯，更具体来讲，制备α-氰基丙烯酸正丁酯，则选择α-氰基乙酸正丁酯，以此类推。
另外，本发明具体方案中还进一步优化以下内容：
步骤1)中的甲醛选自浓度为30-37％(质量百分含量)的甲醛水溶液或多聚甲醛；其中，使用多聚甲醛时，需同时加入一定量水，配制成浓度为30-50％(质量百分含量)的多聚甲醛水溶液。
步骤2)中用酸洗法除去α-氰基丙烯酸酯的预聚物和低聚物混合物中的催化剂；所述酸为质量浓度为1％-10％的稀盐酸、5％-10％的稀磷酸、1％-10％的稀硫酸或10％-50％的柠檬酸等。
实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
实施例1-10中α-氰基丙烯酸酯类化合物的各种反应物及试剂的配方如表1所示：
实施例1、甲醛水溶液法制备α-氰基丙烯酸正丁酯
用本发明的方法制备α-氰基丙烯酸正丁酯，配方见表1，具体包括以下步骤：
1)在2000mL四口烧瓶内，加入224g 37％甲醛水溶液、200g碳酸甲酯、4.5g复合催化剂A，搅拌均匀，加热至约60℃(50-75℃均可)，滴加400g α-氰乙酸丁酯与1.0g哌啶混合液，滴加完毕后，继续加热并在回流状态和温度50-85℃下保持反应1.5-2小时，得到氰基丙烯酸正丁酯的预聚物或低聚物。
2)停止加热，加入50g稀盐酸，搅拌均匀后静置分层，除去上层清液后，加入200g乙酰柠檬酸三丁酯，在四口烧瓶的右侧口上装配好分水器，升温到80℃左右，开始出现回流，保持加热，此时碳酸甲酯和水进入分水器，碳酸甲酯经分水器返回烧瓶中，水则排出，保持分水状态直至无水分出，此时体系温度大约为120℃，保持回流30分钟以上，然后改回流装置为蒸馏装置，然后向四口烧瓶中加入5g五氧化二磷、2g对甲苯磺酸和2g对甲氧基苯酚，重新升温到120℃，减压下蒸出体系中残留的溶剂，继续升温至体系温度为150℃，此时生成的低聚物开始发生裂解反应，裂解产物经减压被蒸出，收集馏出液约400g，为α-氰基丙烯酸正丁酯粗品。
3)将400g α-氰基丙烯酸正丁酯粗品转移到另一蒸馏装置中，再加入5g五氧化二磷、2g对甲苯磺酸和2g对甲氧基苯酚，减压条件(2mmHg)下收集80-85℃的馏分，得到馏出液约282g，收率为67.2％。
产品检测结果：气相色谱纯度为99.8％，1H-NMR(600MHz，CDCl3，δ/ppm)：6.98(s，1H)，6.59(s，1H)，4.05(t，2H)，1.71(m，2H)，1.50(m，2H)，0.91(t，3H)。确证为精制单体α-氰基丙烯酸正丁酯。
以上描述的为实验室制备方法，生产中可将烧瓶改为反应釜，蒸馏可采用减压蒸馏。
实施例2、多聚甲醛法制备α-氰基丙烯酸正丁酯
用与实施例1相同的操作，采用表1所列材料及用量，步骤2)收集到约350g粗产物，步骤3)得到精制单体约245g，收率为55.5％。产品检测结果：气相色谱纯度为99.6％，1H-NMR(600MHz，CDCl3，δ/ppm)：6.99(s，1H)，6.61(s，1H)，4.04(t，2H)，1.73(m，2H)，1.51(m，2H)，0.95(t，3H)，确证单体为α-氰基丙烯酸正丁酯。
实施例3、多聚甲醛法制备α-氰基丙烯酸乙氧基乙酯
用与实施例1相同的操作，采用表1所列材料及用量，步骤2)收集到约300g粗产物，步骤3)得到精制单体约225g，收率为51.0％。产品检测结果：气相色谱纯度为98.2％，1H-NMR(400MHz，CDCl3，δ/ppm)：6.98(s，1H)，6.59(s，1H)，4.38(t，2H)，3.74(t，2H)，3.61(m，2H)，1.13(t，3H)，确证为α-氰基丙烯酸乙氧基乙酯。
实施例4、多聚甲醛法制备α-氰基丙烯酸乙酰氧乙酯
用与实施例1相同的操作，采用表1所列材料及用量，步骤2)收集到约280g粗产物，步骤3)得到精制单体约198g，收率为45.8％。产品检测结果：纯度为99％，1H-NMR(600MHz，CDCl3，δ/ppm)：7.01(s，1H)，6.55(s，1H)，5.00(m，1H)，4.23(s，1H)，4.10(s，1H)，4.02(t，2H)，1.70(m，2H)，1.51(m，2H)，0.91(t，3H)，确证为α-氰基丙烯酸乙酰氧乙酯。
实施例5、甲醛水溶液法制备α-氰基丙烯酸正辛酯
用与实施例1相同的操作，采用表1所列材料及用量，步骤2)收集到约350g粗产物，步骤3)得到精制单体约265g，收率为63％。产品检测结果：气相色谱纯度为99.2％，1H-NMR(600MHz，CDCl3，δ/ppm)：7.01(s，1H)，6.62(s，1H)，4.02(t，2H)，1.68(m，2H)，1.39(m，10H)，0.95(t，3H)，确证为α-氰基丙烯酸正辛酯。
实施例6、多聚甲醛法制备α-氰基丙烯酸正辛酯
用与实施例1相同的操作，采用表1所列材料及用量，步骤2)收集到约320g粗产物，步骤3)得到精制单体约230g，收率为53.7％。产品检测结果：气相色谱纯度为99.6％，1H-NMR(600MHz，CDCl3，δ/ppm)：7.03(s，1H)，6.65(s，1H)，4.06(t，2H)，1.71(m，2H)，1.39(m，10H)，0.94(t，3H)，确证为α-氰基丙烯酸正辛酯。
实施例7、甲醛水溶液法制备α-氰基丙烯酸正丁酯
用与实施例1相同的操作，采用表1所列材料及用量，步骤2)收集到约360g粗产物，步骤3)得到精制单体约225g，收率为53.6％。产品检测结果：气相色谱纯度为99.6％，1H-NMR(600MHz，CDCl3，δ/ppm)：6.96(s，1H)，6.52(s，1H)，4.05(t，2H)，1.70(m，2H)，1.52(m，2H)，0.93(t，3H)，确证为α-氰基丙烯酸正丁酯。
实施例8、多聚甲醛法制备α-氰基丙烯酸正丁酯
用与实施例1相同的操作，采用表1所列材料及用量，步骤2)收集到约320g粗产物，步骤3)得到精制单体约210g，收率为47.6％。产品检测结果：气相色谱纯度为99.2％，1H-NMR(600MHz，CDCl3，δ/ppm)：6.91(s，1H)，6.52(s，1H)，4.06(t，2H)，1.74(m，2H)，1.52(m，2H)，0.92(t，3H)，确证为α-氰基丙烯酸正丁酯。
实施例9、甲醛水溶液法制备α-氰基丙烯酸正丁酯
用与实施例1相同的操作，采用表1所列材料及用量，步骤2)收集到约350g粗产物，步骤3)得到精制单体约242g，收率为57％。产品检测结果：气相色谱纯度为99.4％，1H-NMR(600MHz，CDCl3，δ/ppm)：6.95(s，1H)，6.61(s，1H)，4.03(t，2H)，1.72(m，2H)，1.54(m，2H)，0.94(t，3H)，确证为α-氰基丙烯酸正丁酯。
实施例10、多聚甲醛法制备α-氰基丙烯酸正丁酯
用与实施例1相同的操作，采用表1所列材料及用量，步骤2)收集到约360g粗产物，步骤3)得到精制单体约202g，收率为45.7％。产品检测结果：气相色谱纯度为99.2％，1H-NMR(600MHz，CDCl3，δ/ppm)：7.01(s，1H)，6.65(s，1H)，4.08(t，2H)，1.71(m，2H)，1.53(m，2H)，0.94(t，3H)，确证为α-氰基丙烯酸正丁酯。
产品性能检测：
将实施例1制备的氰基丙烯酸正丁酯和传统方法制备的氰基丙烯酸正丁酯，按照医用胶的标准进行检测，表2列出两种医用胶各项性能的比较：
表2：不同制法医用胶性能比较
通过对比，可见采用实施例1制备出的氰基丙烯酸正丁酯无论是在物理机械性能还是在生物性能上都较传统方法有了大大的改善和提高，因此采用实施例1的制备方法较传统的制备方法无疑要优越很多。
Claims (10)
1.α-氰基丙烯酸酯类化合物的环保制备方法，包括以下步骤：
1)在低毒性溶剂中加入甲醛水溶液或多聚甲醛的水溶液和复合催化剂A，搅拌下滴加α-氰乙酸酯类化合物和催化剂B的混合物，生成α-氰基丙烯酸酯类化合物的预聚物和低聚物的混合物；
2)加入稀酸溶液，搅拌一段时间后分液，移去水层，以除去α-氰基丙烯酸酯的预聚物和低聚物混合物中剩余的催化剂，然后加入增塑剂、脱水剂和阻聚剂，加热进行除水，在高温下蒸馏使预聚物或低聚物发生解聚反应，得到α-氰基丙烯酸类化合物的粗品；
3)预先在α-氰基丙烯酸类化合物的粗品中加入脱水机和阻聚剂，然后经精馏纯化后，得到纯度较高的α-氰基丙烯酸酯类化合物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的低毒性溶剂包括碳酸酯类和/或乙酸酯类溶剂，具体可选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的复合催化剂A主要由表面活性剂和无机碱组成，催化剂B为有机碱。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂包括阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂，所述阴离子型表面活性剂为高级脂肪酸盐、脂肪醇硫酸酯类、脂肪族磺酸盐、烷基芳基磺酸盐或烷基萘磺酸盐，如月桂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十二烷基苯硫酸钠或十六烷基苯硫酸钠；所述非离子型表面活性剂为脂肪酸甘油酯、山梨坦脂肪酸酯(司盘)或聚山梨酯(吐温)，如单硬脂酸甘油酯、单十二酸脱水山梨醇酯(司盘-20)或聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(吐温-20)。
所述无机碱为碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氮盐、磷酸盐或醋酸盐；所述碱金属为钠或钾，碱土金属为钙；可选自碳酸氢钠、碳酸钠、醋酸钠、碳酸氢二钠中的一种或几种。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于：所述有机碱选自铵盐，如伯胺、仲胺和叔胺中的一种或几种的混合物，优选为烷基胺、环胺、芳族胺和羟胺中的一种或几种的混合物，尤其优选为哌啶。
6.根据前述任一权利要所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的增塑剂为柠檬酸酯或乙酰基柠檬酸酯，优选为柠檬酸三丁酯、柠檬酸三乙酯、乙酰基柠檬酸三乙酯或乙酰基柠檬酸三丁酯。
7.根据前述任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的阻聚剂为对甲氧基苯酚和对甲苯磺酸。
8.根据前述任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述α-氰基丙烯酸酯类化合物的环保制备方法，包括以下步骤：
1)将甲醛、低毒性溶剂和复合催化剂A加入反应容器中，搅拌下升温至反应温度50-75℃，然后滴加α-氰乙酸酯类化合物和催化剂B(哌啶)的混合物，滴加完毕后，继续加热并在回流状态和温度50-85℃下保持反应1.5-2小时，得到α-氰基丙烯酸酯类化合物的预聚物和低聚物的混合物；
其中，甲醛和α-氰乙酸酯类化合物的摩尔比为甲醛∶α-氰基乙酸酯类化合物＝1∶0.9-1.2，优选1∶0.8-1.05；低毒性溶剂、催化剂A和催化剂B用量按α-氰乙酸酯类化合物的摩尔数计算，低毒性溶剂用量为50-200g/mol，催化剂A用量为1.3-5g/mol，催化剂B用量为0.1-1g/mol(优选0.35-0.5/mol)；
2)停止加热后，加入足量的稀酸，搅拌30分钟-1小时后，静置分层，除去水层；然后加入增塑剂，增塑剂的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为50-200g/mol，装配好分水装置，加热至80-120℃回流进行除水直到分水器中看不到水分拆掉分水装置，改为蒸馏装置，加入脱水剂和阻聚剂，减压条件下将反应混合物加热至150-200℃，α-氰基丙烯酸酯类化合物的预聚物或低聚物发生解聚反应生成α-氰基丙烯酸类化合物并被蒸出，收集蒸馏产物得到α-氰基丙烯酸类化合物粗品；
其中，脱水剂的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为1-5g/mol(优选1.7-2.5g/mol)，对甲氧基苯酚的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为0.5-5g/mol(优选0.7-1.0g/mol)，对甲苯磺酸的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为0.5-5g/mol(优选0.7-1.0g/mol)；
3)向上步反应得到粗品中加入脱水剂(五氧化二磷)和阻聚剂(对甲氧基苯酚和对甲苯磺酸)，经减压精馏，得到高纯度医用级α-氰基丙烯酸类化合物；
其中，五氧化二磷的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为1-5g/mol(优选1.7-2.5g/mol)，对甲氧基苯酚的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为0.5-5g/mol(优选0.7-1.0g/mol)，对甲苯磺酸的用量按α-氰基乙酸酯类化合物摩尔数计算为0.5-5g/mol(优选0.7-1.0g/mol)。
9.根据前述任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：最终产物所述α-氰基丙烯酸酯包括但不限于α-氰基丙烯酸烷基酯、α-氰基丙烯酸烷氧基烷基酯和α-氰基丙烯酸烷氧基羰基烷基酯，具体包括但不限于α-氰基丙烯酸正丁酯、α-氰基丙烯酸乙氧基乙酯和α-氰基丙烯酸烷氧基羰基烷基酯；对应所述步骤1)中的α-氰乙酸酯类化合物根据最终产物进行选择，如制备α-氰基丙烯酸烷基酯，选择α-氰基丙烯酸烷基酯，如制备α-氰基丙烯酸烷氧基烷基酯，选择α-氰基乙酸烷氧基烷基酯，如制备α-氰基丙烯酸烷氧基羰基烷基酯，选择α-氰基丙烯酸烷氧基羰基烷基酯；具体来讲，制备α-氰基丙烯酸正丁酯，则氰乙酸酯类化合物的选择为α-氰基乙酸正丁酯，以此类推。
10.根据前述任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的甲醛水溶液浓度为30-37％(质量百分含量)，多聚甲醛水溶液的浓度为30-50％(质量百分含量)；
所述步骤2)中用酸洗法除去α-氰基丙烯酸酯的预聚物和低聚物混合物中的催化剂；所述酸为质量浓度为1％-10％的稀盐酸、5％-10％的稀磷酸、1％-10％的稀硫酸或10％-50％的柠檬等。
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