105-53-3/丙二酸二乙酯的制備

背景及概述^[1][2]

丙二酸及其衍生物廣泛用于制藥、香料、食品添加劑、聚酯等工業(yè)，是重要的精細化工原料和中間體。尤其是在醫(yī)藥中間體方面，丙二酸二乙酯廣泛用于合成巴比安酸、氨基酸、維生素B1、B2和B6，安眠藥物和苯基保泰松等多種藥物。

理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)^[1]

丙二酸二乙酯是一種重要的精細化工原料，由于其分子中的亞甲基氫容易被多種基團所取代，進而生成多種重要的衍生物，被廣泛應(yīng)用于各種化工生產(chǎn)領(lǐng)域，包括食品、醫(yī)藥、農(nóng)藥、工業(yè)染料、液晶材料等行業(yè)。近年來，隨著國內(nèi)外對丙二酸二乙酯的下游產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用進一步深入，對丙二酸二乙酯的需求量急劇增加，國內(nèi)丙二酸二乙酯需求量較大。

丙二酸二乙酯

制備^[2]

目前，工業(yè)生產(chǎn)丙二酸及其酯的方法主要是由氯乙酸與氰化鈉反應(yīng)，然后水解、酯化后得到的。該法除工藝流程長外，還使用了劇毒物質(zhì)氰化鈉，給操作和廢液處理帶來了極大的困難。為此，近些年來相繼開發(fā)出了一些新的丙二酸及其衍生物的合成方法，如丙烯或丙烯腈氧化法(Phys,Chem.225,517,1974)，以乙烯酮為原料的合成法(EP6611,1978)、醋酸鉀或醋酸酯的羰化法(JP46-26926,1971)和鹵代乙酸酯的羰化法(DE2359963,1975,DE2524389,1976,DE2553931,1977)。此外，還有以負載于活性炭上的RhCl3·3H2O為催化劑，通過氯乙酸酯的氣相羰化反應(yīng)合成丙二酸酯(Bull.Chem.Soc.Jpn.,58,3082,1985)；在固一液相轉(zhuǎn)移條件下分別使用(PPh3)2PdCl2(雙-三苯基膦二氯化鈀)(Appl.Catal.,32,357,1987)和Co2(CO)8或CoCl2(Synth.Commun.,20,2631,1990)作催化劑，在溫和的條件下得到了高產(chǎn)率的丙二酸酯。通常Fe、Co、Ni、Rh和Pd等Ⅷ族過渡元素的絡(luò)合物應(yīng)用作鹵代乙酸酯羰化反應(yīng)合成丙二酸及其衍生物的催化劑(Organometallics,5,947,1986.OrganicSynthesisviaMetalCarbonyls,Vol.2,297-516,1977,DE2606655,1977)，其中，以羰基鈷絡(luò)合物最為常用，且大多以Co2(CO)8為催化劑前體。還有研究表明，二溴甲烷和二碘甲烷也能夠在Co、Pd和Rh等催化劑存在下，進行羰化酯化反應(yīng)，生成丙二酸二酯(Chem.Lett.,335,1990；J.Chem.Soc.,Chem.commun.,745,1994；J.Organomet.Chem.,520,253,1996)。

具體方法：

方法一：

羰化酯化反應(yīng)在25ml內(nèi)襯玻璃套管的不銹鋼高壓釜中進行。將2.1×10-2mmol的(Cp*RhCI)2,0.2ml(1.87mmol)ClCH2COOC2H5,0.27ml(1.94mmol)Et3N,0.12ml(2.0mmol)EtOH,20mg(0.12mmol)KI,5ml甲苯加入反應(yīng)釜中，混合均勻。上緊釜蓋，充1.0MPa一氧化碳洗釜5次，然后充入2.0MPa一氧化碳。將反應(yīng)釜置于恒溫油浴中于115℃下反應(yīng)，電磁攪拌。反應(yīng)48小時，取出反應(yīng)釜，自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜分析得出反應(yīng)結(jié)果為：轉(zhuǎn)化率96.5％，選擇76.6％，產(chǎn)率73.9％。

方法二：

在不銹鋼高壓釜中，加入氯乙酸乙酯(1mol)，磁性硅膠固載鈷金屬配合物乙酸鹽(5g)，氨水(1.1mol)，乙醇(2mol)，混合均勻，用一氧化碳置換釜中空氣4次，然后充入一氧化碳維持壓力在1.0MPa，加熱升溫至60℃，攪拌反應(yīng)2小時。冷卻、過濾分離產(chǎn)物和回收催化劑，濾液精餾得到產(chǎn)物丙二酸二乙酯，產(chǎn)率82％。GC-MS分析結(jié)果表明，丙二酸二乙酯純度96.8％。

提純方法

于250ml的四口燒瓶中加入丙二酸二乙酯80g(93.5％)雜質(zhì)含量0.51％，正己烷144.0g[丙二酸二乙酯∶正己烷＝1∶1.8(w/w)]，活性炭4g，升溫到30℃。過濾，濾液冷到-10～-5℃，有大量白色固體析出，攪拌45分鐘，過濾得粗品77g。于60℃/0.8MPa減壓蒸去溶劑，得無色透明液體71.6g，純度97.3％，雜質(zhì)含量0.092％，溶劑殘留小于0.1％。收率93.1％。

于250ml的四口燒杯中加入丙二酸二乙酯70g(97.3％)雜質(zhì)含量0.092％，正己烷126.0g[丙二酸二乙酯∶正己烷＝1∶1.8(w/w)]，升溫到30℃，攪拌30分鐘。冷到-10℃～-5℃，有大量白色固體析出，攪拌30分鐘，過濾得粗品74g。于80℃/0.8MPa減壓蒸去溶劑，得無色透明液體67g，純度99.6％，雜質(zhì)含量0.03％，溶劑殘留小于0.1％。收率98.0％。

主要參考資料

[1]王升文, & 李繼忠. (2007). 活性炭負載磷鎢酸催化合成丙二酸二乙酯的研究. 工業(yè)催化, 15(7), 35-35.

[2] 魯亞琳, & 宋偉紅. (2004). Catalyzed carbonylation for synthesis of diethyl malonates%催化羰基化合成丙二酸二乙酯. 南京理工大學學報(自然科學版), 028(006), 658-662.

[3] 喻宗沅, 向暉, & 袁華. (1995). 固-液相轉(zhuǎn)移催化羰基化合成丙二酸二乙酯. Chin.j.org.chem, 15(5), 516-519.