CN110668939A - 一种1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯的合成方法 - Google Patents

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王福
李江华
陈佳佳
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Abstract

本发明公开了有机化工领域内的一种1,4‑丁二醇二甲基苯烯酸酯的合成方法，其反应原料为1,4‑丁二醇、甲基丙烯酸、阻聚剂及带水剂，加热至温度80‑90℃时，加入HZSM‑5分子筛作为催化剂，升温并维持在100‑130℃，1,4‑丁二醇与甲基丙烯酸酯化反应生成1,4‑丁二醇二甲基苯烯酸酯；反应结束后，冷却至室温，过滤分离出催化剂，在分液漏斗中静置分层，取上层有机相；以蒸馏水洗涤有机相2‑3次；再减压蒸馏除去有机溶剂，冷却后得到目标产物1,4‑丁二醇二甲基丙烯酸酯。催化剂具有高活性、选择性好、反应条件温和、后处理简便、无腐蚀性，易于分离及可重复利用，其生产安全性高、能耗低、收率高。

Description

一种1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯的合成方法
技术领域
本发明涉及一种1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯的合成方法，具体是采用1,4-丁二醇和甲基丙烯酸通过酯化合成1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯。属于有机化工领域。
背景技术
1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯是工业生产中重要的不饱和有机酯，其化学结构中含有不饱和碳碳双键和羧基或羧基衍生的特征官能团，具有优良的耐候、耐紫外光、耐水、耐热等特性，在涂料、粘合剂、皮革、化纤、造纸、印染、助剂等方面有广泛的应用。
目前，1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯合成方法主要有醇酸直接酯化法和酯交换法。醇酸直接酯化法：将1,4-丁二醇和甲基丙烯酸催化酯化反应获得。酯交换法：以甲基丙烯酸甲酯和1,4-丁二醇为原料，在催化剂（酸、碱或者金属络合物等）和阻聚剂存在的条件下，采用反应精馏酯交换工艺进行反应。
其不足之处在于：
1、酯交换法对温度要求较高，催化剂用量也较多，副产物则需要采用精馏塔等进行分离，对设备要求较高。
2、醇酸酯化法1,4-丁二醇和甲基丙烯酸在催化剂的作用下直接酯化脱水制得的，用浓硫酸作催化剂。在反应中，浓硫酸作为催化剂，反应活性较高，同时浓硫酸价廉，但以其为催化剂合成酯，主要存在以下几个缺点：在酯化反应条件下，浓硫酸同时具有酯化、脱水和氧化作用，导致一系列副反应的发生，使反应生成的混合物中含有少量的醚、硫酸酯、不饱和化合物和羰基化合物等。给产品的精制和回收带来困难；作为催化剂的浓硫酸要经过碱中和水洗除去，工艺复杂，产品和未反应的原料损失大，并产生大量的高盐废液，且对设备腐蚀严重，反应结束后催化剂和产物难分离，后处理工艺复杂，对环境污染严重，催化剂难以重复利用等。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯的合成方法，使得生产安全性高、能耗低、收率高。
本发明的目的是这样实现的：一种1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯的合成方法，包括如下步骤：
（1）在装有分水器的反应装置内加入1,4-丁二醇、甲基丙烯酸、阻聚剂及带水剂，混合搅拌均匀；
（2）加热至温度80-90 ℃时，加入HZSM-5分子筛作为催化剂，然后加热升温并维持在100-130 ℃，1,4-丁二醇与甲基丙烯酸酯化反应生成1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯，继续反应至分水器无水分出，结束反应；
（3）反应结束后，冷却至室温，过滤分离出催化剂，在分液漏斗中静置分层，取上层有机相；
（4）以蒸馏水洗涤有机相2-3次；
（5）升温至70-80℃，并在0.03-0.06MPa的压力下减压蒸馏除去有机溶剂，冷却后得到目标产物1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯。
进一步地，在上述步骤（1）中，甲基丙烯酸和1,4-丁二醇的摩尔比优选为：2.6-3.4。甲基丙烯酸和1,4-丁二醇的摩尔配比过大，会带来能耗的急剧增加，配比过小，则反应不完全，造成原料的浪费。
所述催化剂为HZSM-5分子筛；用量为反应原料中醇酸总质量的0.5-3.0 %。阻聚剂为对苯二酚，用量为反应原料中醇酸总质量的0.5-1.0 %。带水剂为环己烷，用量为反应原料中醇酸总质量的30-50 %。
进一步地，所述反应装置为带有分水器、回流冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶。反应过程不断回流冷凝，分水器可以将反应体系中的水分及时分出。
本发明的反应温度100-130℃，其反应温度低，反应时间较短，为2.5-4 h；催化剂易于分离，且可快速重复利用，反应产物易于分离，对环境污染小，将HZSM-5分子筛作为1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯生产时的效催化剂，具有高活性、选择性好、反应条件温和、后处理简便、无腐蚀性，可重复利用等优点，使得生产安全性高、能耗低、收率可高达98.8%以上。该方法可为1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯大规模工业生产提供技术支持。
具体实施方式
实施例1
一种1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯的合成方法，在室温下将69.54g的甲基丙烯酸、28g的1,4-丁二醇，0.49g的阻聚剂对苯二酚和带水剂环己烷29.26g，投入装有分水器、回流冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶中，溶解并搅拌均匀，然后升温至85℃，加入HZSM-5分子筛催化剂0.49g，然后加热升温并维持在100℃，继续反应至分水器无水分出，结束反应，用时4h，测试反应体系酸值为0.048mgKOH/g。过滤分离出催化剂，以分液漏斗静置分出浅黄色有机相，再用蒸馏水洗涤有机相3次，然后升温至70℃，并在0.03-0.04MPa的压力下减压蒸馏除去有机溶剂，冷却后得到目标产物1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯。经气相色谱分析，酯含量为98.01%。
实施例2
在装有分水器的反应瓶中投入甲基丙烯酸74.89g、1,4-丁二醇28g、阻聚剂对苯二酚0.67g及带水剂环己烷36.01g，搅拌溶解，升温至80℃，加入HZSM-5分子筛催化剂1.03g，然后加热升温并维持在105℃，1,4-丁二醇与甲基丙烯酸酯化反应生成1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯，继续反应至分水器无水分出，结束反应，用时3.5h，测得反应酸值为0.054mgKOH/g。过滤分离出催化剂，分液漏斗静置分出浅黄色有机相，再用蒸馏水洗涤有机相2次，然后升温至80℃，并在0.05-0.06MPa的压力下减压蒸馏除去有机溶剂，冷却后得到目标产物1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯。经气相色谱分析，酯含量为98.33%。
实施例3
在装有分水器的反应瓶中投入甲基丙烯酸80.24g、1,4-丁二醇28g、阻聚剂对苯二酚0.87g及带水剂环己烷43.3g，搅拌溶解，升温至90℃，加入HZSM-5分子筛催化剂1.08g，然后加热升温并维持在110℃继续反应，1,4-丁二醇与甲基丙烯酸酯化反应生成1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯，反应至分水器无水分出，则反应结束，用时3h，测得反应酸值为0.034mgKOH/g。过滤分离出催化剂，分液漏斗静置分出浅黄色有机相，再用蒸馏水洗涤有机相3次，然后升温至70-75℃，并在0.04-0.05MPa的压力下减压蒸馏除去有机溶剂，冷却后得到目标产物1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯。经气相色谱分析，酯含量为98.19%。
实施例4
在装有分水器的反应瓶中投入甲基丙烯酸85.59g、1,4-丁二醇28g、阻聚剂对苯二酚1.14g及带水剂环己烷51.12g，搅拌溶解，升温至85℃，加入HZSM-5分子筛催化剂1.70g，然后加热升温并维持在125℃，1,4-丁二醇与甲基丙烯酸酯化反应生成1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯，继续反应至分水器无水分出，结束反应，测得反应酸值为0.066mgKOH/g。过滤分离出催化剂，分液漏斗静置分出浅黄色有机相，再用蒸馏水洗涤有机相3次，然后升温至75-80℃，并在0.03-0.06MPa的压力下减压蒸馏除去有机溶剂，冷却后得到目标产物1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯。经气相色谱分析，酯含量为98.83%。
实施例5
在装有分水器、回流冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶中，投入甲基丙烯酸90.94g、1,4-丁二醇28g、阻聚剂对苯二酚1.43g及带水剂环己烷59.47g，搅拌溶解，升温至85℃，加入HZSM-5分子筛催化剂2.38g，然后加热升温并维持在130℃，继续反应至分水器无水分出，结束反应，测得反应酸值为0.056mgKOH/g。过滤分离出催化剂，分液漏斗静置分出浅黄色有机相，再用蒸馏水洗涤有机相2次，然后升温至70-80℃，并在0.03-0.06MPa的压力下减压蒸馏除去有机溶剂，冷却后得到目标产物1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯。经气相色谱分析，酯含量为98.38%。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯的合成方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）在装有分水器的反应装置内加入1,4-丁二醇、甲基丙烯酸、阻聚剂及带水剂，混合搅拌均匀；
（2）加热至温度80-90 ℃时，加入HZSM-5分子筛作为催化剂，然后加热升温并维持在100-130 ℃，1,4-丁二醇与甲基丙烯酸酯化反应生成1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯，继续反应至分水器无水分出，结束反应 ；
（3）反应结束后，冷却至室温，过滤分离出催化剂，在分液漏斗中静置分层，取上层有机相；
（4）以蒸馏水洗涤有机相2-3次；
（5）升温至70-80℃，并在0.03-0.06MPa的压力下减压蒸馏除去有机溶剂，冷却后得到目标产物1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯的合成方法，其特征在于所述甲基丙烯酸和1,4-丁二醇的摩尔比为：2.6-3.4。
3.根据权利要求2所述的一种1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯的合成方法，其特征在于所述催化剂用量为反应原料中醇酸总质量的0.5-3.0 %。
4.根据权利要求3所述的一种1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯的合成方法，其特征在于阻聚剂为对苯二酚，用量为反应原料中醇酸总质量的0.5-1.0 %。
5.根据权利要求4所述的一种1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯的合成方法，其特征在于带水剂为环己烷，用量为反应原料中醇酸总质量的30-50 %。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种1,4-丁二醇二甲基苯烯酸酯的合成方法，其特征在于所述反应装置为带有分水器、回流冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶。
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