癸二酸二甲酯(DMDA)是一种广泛应用于化工领域的重要有机化合物,其合成方法及应用正受到越来越多的关注。
简介:癸二酸二甲酯是一种塑料工业增塑剂,也可用作润滑剂,蓖麻油润滑剂的稀释剂,毒性低,可用于制成特别有用途的食品包装薄膜和塑料。癸二酸二甲酯是一种重要的有机合成中间体,其粗产品中常含有少量的癸二酸一甲酯。
合成:
1. 癸二酸二甲酯作为溶剂和增塑剂是一类用途广泛的有机化工产品,通常是在硫酸催化下经过酯化反应得到。硫酸虽然活性高、价廉,但副反应多,生产工艺复杂,产品色泽不好;同时易腐蚀设备,且产生大量酸性废液污染环境。因此寻求能替代硫酸的酯化催化剂一直是人们研究的课题。
2.有公司发明了癸二酸二甲酯的新合成方法,即二元酸与甲醇在催化剂作用下的酯化反应,反应分两步进行:以癸二酸和甲醇为原料,添加适当的催化剂,经酯化反应生成癸二酸单甲酯,癸二酸单甲酯再与甲醇进行第二步反应生成癸二酸二甲酯的粗酯,粗酯再经过中荷、精馏等过程得到成品。
3.1 近年来对相转移催化剂的研究表明在酯化反应中加入相转移催化剂通常可起到降低硫酸用量、缩短反应时间或提高产率的作用,并且可简化后处理的步骤。已有研究人员研究了相转移催化合成癸二酸二甲酯,在所有的酯化反应中甲酯的合成通常都产率较低,但在癸二酸二甲酯的合成中加入相转移催化剂苄基三乙基氯化铵(BTEAC)后,硫酸的用量降低为原来的1/3,且癸二酸二甲酯产率可达90%以上。
3.2 合成原理
3.3 实验步骤
在装有搅拌和回馏装置的250 mL三口瓶中加入10g癸二酸(0.05nmol)50 mL甲醇,一定量的浓硫酸和相转移催化剂BTEAC,回馏反应一定的时间后改成蒸馏装置,控制蒸馏速度约1滴/秒蒸馏甲醇。1 h后补加30 mL甲醇,继续蒸馏直至将甲醇全部蒸出,停止加热。稍冷,将反应物转移到分液漏斗中?加入10 mL甲苯,用水洗至中性。分出有机相,用氯化钙干燥过夜。先常压蒸出甲苯?再减压蒸馏癸二酸二甲酯?在6.7 kPa下收集187~190 ℃的馏分。
所得产品为无色透明液体?经红外光谱和核磁共振氢谱表征为癸二酸二甲酯。
3.4 实验中是采取逐渐蒸馏甲醇的方法带出反应生成的水,使反应向生成癸二酸二甲酯的方向进行。故甲醇既是反应物又是溶剂兼带水剂,因此是大大过量的。在癸二酸和甲醇用量固定不变的条件下,分别考察了相转移催化剂的用量,浓硫酸的用量及酯化反应时间对癸二酸二甲酯产率的影响。
3.4.1 相转移催化剂对酯化反应的影响
改变BTEAC的用量进行实验,结果见表1
由表1的实验结果可知0.05gBTEAC可以使癸二酸二甲酯的产率有一大的提高,其后增长变缓,故实验选择BTEAC的用量为0.05 g。
3.4.2 浓硫酸的用量
对相转移催化酯化的研表明相转移催化剂的加入通常可起到降低硫酸用量的作用,故在实验中对相转移催化条件下浓硫酸的用量进行了考察。
结果表明在BTEAC存在下,使用0.5 mL浓硫酸,癸二酸二甲酯的产率最高可达90.4%。浓硫酸用量过多易造成碳化而使产率降低。
参考文献:
[1]. 王忠军, 癸二酸二甲酯新工艺开发与研究.
[2]. 王印堂等, 气相色谱法测定癸二酸二甲酯. 河北师范大学学报, 1986(S1): 第165-168页.
[3]. 桂伟志, 树脂在癸二酸二甲酯水解与分离中的应用. 应用科学学报, 1987(03): 第265-268页.
[4]. 杨淑琴等, 相转移催化合成癸二酸二甲酯. 辽宁化工, 2004(04): 第217-218页.