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°C，反应时间l-8h，反应体系的压为l-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°C，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) X100%。
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??；
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(l.0mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.4g，密闭反应釜，反应温度120°C，反应时间6小时，反应体系的压为IMPa ；
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 (0.58mo 1 )，甲酸66.0g(l.43mol)，再加入催化剂阳离子交换树脂1.80g，反应温度100°C，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°C，反应时间4小时，反应体系的压为1.5MPa ；
[0025]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°C，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(l.33mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.65g，反应温度180 °C，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°C，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.lg，反应温度150°C，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°C，反应时间3小时，反应体系的压为IMPa ；
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%。
[0041] 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°C，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(l.0mol)，再加入催化剂对甲苯磺酸0.48g，反应温度125°C，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°C，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%。
【主权项】
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°C，反应时间l-8h，反应体系的压为l-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°C，反应时间为2-6h。
【专利摘要】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。
【IPC分类】C07C69/708, C07C67/24
【公开号】CN105367423
【申请号】CN201510909352
【发明人】陈友来, 郝磊
【申请人】山东谦诚工贸科技有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月4日