一種兩步耦合反應製備丙二醇單甲醚醋酸酯的方法
2023-09-20 15:48:05 3
專利名稱：一種兩步耦合反應製備丙二醇單甲醚醋酸酯的方法
技術領域：
本發明屬於化工合成領域，具體涉及一種兩步耦合反應製備丙二醇單甲醚醋酸酯的方法。
背景技術：
醇醚類及其相應酯類化合物是一類用途非常廣泛的精細化學產品，具有「萬能溶齊Γ之稱。其中丙二醇單甲醚(PM)及丙二醇單甲醚醋酸酯(PMA)是一種性能優良的低毒性高級工業溶劑，對極性和非極性的物質均具有很強的溶解能力。其溶解性能遠遠高於一般的溶劑及丙二醇類和乙二醇醚類溶劑，且與水的混溶性好。PMA可作為纖維素、高聚物、橡膠 和天然大分子等物質的溶劑。由於丙二醇單甲醚醋酸酯具有溶解性能高、環保性能好、熱穩定性優、粘度小等特點，廣泛應用於塗料、油墨、印染和農藥等領域，正逐步取代毒性較大的乙二醇醚及其酯類溶劑。目前國內生產丙二醇單甲醚醋酸酯的主要方法是利用醋酸和丙二醇單甲醚直接酯化法，該法有副產物水生成需要加入脫水劑除水，以促進反應、減小水分對催化劑的影響，工藝流程較複雜、能耗高。而且，反應釜中含有的乙酸對反應原料的回收利用、產物提純及相應的設備防腐要求較高，相應的投資和維修費用較大，所得PMA產品的酸度問題難以解決。本方法採用環氧丙烷、甲醇和醋酸甲酯為原料，兩步耦合反應製備丙二醇單甲醚醋酸酯，不僅反應轉化率、選擇性較高，而且可避免使用脫水劑，徹底避免乙酸的腐蝕問題。
發明內容
本發明的目的在於針對現有PMA生產技術的不足，提供一種兩步耦合反應製備丙二醇單甲醚醋酸酯的方法，解決了產品後處理難、原料昂貴經濟性差、設備腐蝕嚴重等問題。本發明的反應轉化率、選擇性較高；所得PMA粗產品不含乙酸，後續回收原料、精製產品工藝簡單，產品質量高。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案
一種兩步耦合反應製備丙二醇單甲醚醋酸酯的方法包括以下步驟
(1)將環氧丙烷、甲醇、醋酸甲酯按摩爾比為I I.5 :1 4 :2 6加入反應釜內，並加入物料總質量O. 3 4%的催化劑，加蓋密封好；
(2)用氮氣吹掃反應釜並置換釜內的空氣，加熱至反應溫度為60 100°C，開啟攪拌器，控制攪拌速度為300 800rpm，並使釜內壓力保持在O. I O. 25MPa進行反應；
(3)反應完成後，將反應釜冷卻至室溫，通過精餾分離回收甲醇，甲醇循環使用，丙二醇單甲醚醋酸酯的產率達80%以上。步驟(I)所述的催化劑為甲醇鈉、乙醇鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉這些鹼性催化劑中的一種或多種的混合物。步驟(2)的反應時間為3 7h。本發明的有益效果在於本發明環氧丙烷和醋酸甲酯的轉化率可達90%，丙二醇單甲醚醋酸酯選擇性也可達80%以上。具有反應速度快，轉化率、選擇性高，設備腐蝕性小，工藝簡單等顯著優點。
具體實施例方式本發明方法包括以下步驟，將一定摩爾比的環氧丙烷、甲醇和醋酸甲酯，以及一定量的催化劑加入反應釜內，然後加蓋密封好。利用氮氣吹掃反應釜並置換釜內的空氣，加熱至所需的反應溫度後，釜內壓力保持在O. I O. 25MPa，保證反應在液相下進行。並同時開啟攪拌器，攪拌速度為300 800rpm。反應3 7h後取出反應液，經精餾分離獲得丙二醇單甲醚醋酸酯。下面結合實施案例對本發明做進一步說明，實施案例將幫助更好地理解本發明，但本發明並不僅僅局限於下述實施例。
實施例I
將環氧丙燒174g,甲醇Illg,醋酸甲酯444g,催化劑甲醇鈉3g溶於甲醇中，一起加入到反應釜內。將混合液加熱升溫至80°C後開啟攪拌器，計時開始反應，控制反應釜內的壓力為O. 15MPa。反應4小時後，將反應釜冷卻到室溫，並採用氣相色譜分析反應釜內混合物組成，經精餾分離以確定產物的收率，反應轉化率為86%，丙二醇單甲醚醋酸酯收率為82. 3%。實施例2
將環氧丙燒174g,甲醇96g,醋酸甲酯444g,催化劑甲醇鈉3g溶於甲醇中，一起加入到反應釜內。將混合液加熱升溫至75°C後開啟攪拌器，計時開始反應，控制反應釜內的壓力為
O.12MPa。反應完成後，將反應釜冷卻到室溫，並採用氣相色譜分析反應釜內混合物組成以確定產物的收率，反應3小時，反應轉化率為84%，丙二醇單甲醚醋酸酯收率為79. 8%。實施例3
將環氧丙燒174g,甲醇lllg,醋酸甲酯444g,催化劑甲醇鈉3g溶於甲醇中，一起加入到反應釜內。將混合液加熱升溫至80°C後開啟攪拌器，計時開始反應，控制反應釜內的壓力為
O.2MPa。反應完成後，將反應釜冷卻到室溫，並採用氣相色譜分析反應釜內混合物組成以確定產物的收率，反應4小時，反應轉化率為86. 2%，丙二醇單甲醚醋酸酯收率為83. 4%。實施例4
將環氧丙燒174g,甲醇lllg,醋酸甲酯444g,催化劑甲醇鈉3g溶於甲醇中，一起加入到反應釜內。將混合液加熱升溫至65°C後開啟攪拌器，計時開始反應，控制反應釜內的壓力為O. 15MPa。反應完成後，將反應釜冷卻到室溫，並採用氣相色譜分析反應釜內混合物組成以確定產物的收率，反應5小時，反應轉化率為85. 7%，丙二醇單甲醚醋酸酯收率為82. 9%。實施例5
將環氧丙燒174g,甲醇192g,醋酸甲酯666g,催化劑甲醇鈉3g溶於甲醇中，一起加入到反應釜內。將混合液加熱升溫至100°C後開啟攪拌器，計時開始反應，控制反應釜內的壓力為O. 15MPa。反應完成後，將反應釜冷卻到室溫，並採用氣相色譜分析反應釜內混合物組成以確定產物的收率，反應4小時，反應轉化率為92%，丙二醇單甲醚醋酸酯收率為87. 1%。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種兩步耦合反應製備丙二醇單甲醚醋酸酯的方法，其特徵在於所述的方法包括以下步驟 (1)將環氧丙烷、甲醇、醋酸甲酯按摩爾比為I 1.5:1 4:2 6加入反應釜內，並加入物料總質量O. 3 4%的催化劑，加蓋密封好； (2)用氮氣吹掃反應釜並置換釜內的空氣，加熱至反應溫度為60 100°C，開啟攪拌器，控制攪拌速度為300 800rpm，並使釜內壓力保持在O. I O. 25MPa進行反應； (3)反應完成後，將反應釜冷卻至室溫，通過精餾分離回收甲醇，甲醇循環使用，丙二醇單甲醚醋酸酯的產率達80%以上。
2.根據權利要求I所述的兩步耦合反應製備丙二醇單甲醚醋酸酯的方法，其特徵在於步驟(I)所述的催化劑為甲醇鈉、乙醇鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉這些鹼性催化劑中的一種或多種的混合物。
3.根據權利要求I所述的兩步耦合反應製備丙二醇單甲醚醋酸酯的方法，其特徵在於步驟(2)的反應時間為3 7h。
全文摘要
本發明公開了一種兩步耦合反應製備丙二醇單甲醚醋酸酯的方法，以環氧丙烷、甲醇和醋酸甲酯為原料，在鹼性催化劑作用下，於60～100℃，0.1MPa～0.25MPa條件下，環氧丙烷與甲醇發生加成反應生成中間產物丙二醇單甲醚，進一步和醋酸甲酯發生酯交換反應生成丙二醇單甲醚醋酸酯。本發明的方法使用鹼性催化劑，具有較高活性，所得目標產物丙二醇單甲醚醋酸酯的收率可達80%以上。
文檔編號C07C67/26GK102942479SQ201210487239
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者邱挺, 蔡東仁, 葉長燊, 王紅星, 黃智賢, 李玲, 董曉蓮 申請人:福州大學