[发明专利]丙二酸二甲酯的制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种改进的丙二酸二甲酯的制备工艺。

背景技术

目前我国相关企业生产的丙二酸二甲酯除出口外，绝大部分用来生产吡哌酸，丙二酸二甲酯是生产医药吡哌酸的重要原料。基于丙二酸二甲酯的用途比较广泛，国内外对其需求比较高。同时其分子中活泼亚甲基容易被其它基团所取代，可以进行烷基化、羟烷基化和酰胺化等多种取代反应。所以通过对丙二酸二甲酯的合成进行研究可以让我们更好的掌握丙二酸二甲酯的应用

我国在丙二酸二甲酯的生产方面主要依赖于传统的氰化酯化法，总收率只有65％，成本较高。但是传统的氰化酯化法工艺技术落后、副产物较多、单位产品成本高、收率低。

氰化酯化法的技术核心在于两个方面：一是氰乙酸水解生成丙二酸，二是丙二酸与甲醇酯化生成丙二酸二甲酯。该工艺过程关键在醋化反应，需在第三步酸化反应后，把反应混合液中的水分蒸发出来，老工艺严格要求水分含量小于1％，而在脱水过程中，随着含水量的减少，蒸发温度升高，从而形成氰乙酸的分解加剧。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效提高丙二酸二甲酯的制备方法。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种丙二酸二甲酯的制备方法，其包括如下步骤：

氰乙酸的制备：使用Na₂CO₃调节氯乙酸溶液，使其pH值介于7.0-7.5之间；将氰化钠溶液加入氯乙酸钠溶液，在一定100-110℃之间进行氰化反应；在氰化液中加浓盐酸进行酸化反应，反应进行一段时间后，真空浓缩，脱水直至氰乙酸与水的重量比例介于2-3∶1之间；

酯化反应：在氰乙酸的溶液中加入浓硫酸，加入4-6倍于氯乙酸重量的甲醇和催化剂，催化剂含有8-10％重量百分比氯化铅，65-72％重量百分比三苯基膦，10-15％重量百分比二甲亚砜以及8-12％重量百分比水合肼，在60℃-80℃温度下，继续反应5-6小时，常压蒸出过量的甲醇，粗产品经中和、水洗、干燥后，精馏得到产品丙二酸二甲酯。

本发明另一方面还涉及一种催化剂，所述催化剂含有8-10％重量百分比氯化铅，65-72％重量百分比三苯基膦，10-15％重量百分比二甲亚砜以及8-12％重量百分比水合肼。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的催化剂含有或者不含有其它成分。

本发明另一方面还涉及上述催化剂在催化酯化反应中的应用，优选的，所述的催化酯化是指氰乙酸与甲醇、乙醇和/或丙醇的酯化反应。

本发明的有益效果在于将酯化过程与甲醇回收过程相结合，使产品收率提高、消耗降低，产品收率最高达86％以上，产品纯度最高达99％以上。

附图说明

图1为酸化液中水分含量对丙二酸二甲酯收率的影响；

图2为甲醇和氯乙酸的摩尔比对丙产品收率的影响；

图3为反应时间对丙二酸二甲酯收率的影响。

具体实施方式

以下结合具体实例对本发明进行详细说明。

实施例1制备丙二酸二甲酯的主要过程

氰乙酸的制备

中和：称取一定量的氯乙酸，加入一定量的水，搅拌溶解后，将配制好一定量的Na₂CO₃溶液缓慢地加入氯乙酸溶液，使溶液呈中性。

氰化：将固体氰化钠配制成一定浓度的氰化钠溶液。将配制好一定浓度的氰化钠溶液用玻璃棒引流置于四口烧瓶中，边搅拌边缓慢地加入氯乙酸钠溶液，在一定温度的条件下，使氰化反应一定量的时间。

酸化：在氰化液中缓慢地加入一定量地浓盐酸缓进行酸化反应，反应进行一段时间后，加热并控制在一定的温度下进行真空浓缩，脱水直至达到一定指标的含水量的为止。

酯化过程

在上述配置的氰乙酸的溶液中搅拌下缓慢地加入一定量的浓硫酸，控制一定的反应温度，反应一段时问后，加入一定量的甲醇和自制的催化剂，在一定的温度下，继续反应一段时间，待反应结束后，常压蒸出过量的甲醇，粗产品经中和、水洗、干燥后，精馏得到产品丙二酸二甲酯。

制备丙二酸二甲酯的关键是其反应过程中对于产品产量及收率造成影响的各种条件的改进。其主要因素表现在是酸化液的含水量、甲醇和氰乙酸摩尔比和酯化过程反应时间等。

(1)含水量对丙二酸二甲酯收率的影响