3-甲氧基丙腈是一种重要的化合物,其合成方法备受关注。本文将介绍3-甲氧基丙腈两种比较经典的合成方法。
背景:丙烯腈与含有活泼氢原子的化合物发生氰乙基化反应,生成氰乙基衍生物。这种反应在40℃、碱性条件下进行。其中,甲醇与丙烯腈反应生成3-甲氧基丙腈,可用于有机合成,也是塑料聚合物的良好溶剂。3-甲氧基丙腈经加氢生成甲氧基丙胺,可用作聚氨酯泡沫塑料和环氧树脂的催化剂,同时也可用作洗涤剂、乳化剂、湿润剂和缓蚀剂等。
合成:
1. 方法一:
以甲醇与丙烯腈为原料制备甲氧基丙腈。具体步骤如下:
(1)在四口烧瓶中加入适量的甲醇。
(2)加入适量的催化剂。
(3)启动搅拌,控制转速在 150rpm/min(固体催化剂同时还要加热)。
(4)滴加丙烯腈,用水浴控制住反应温度。
(5)取样进行色谱、色泽、水分的分析,至色谱分析丙烯睛含量小于 1%为合格。
(6)用酸进行中和,使用 pH计控制反应液pH值在6.5-7之间。
(7)将反应液倒入锥形漏斗中,沉降 1 h。分离下层中和物,上层清夜即为反应产物3-甲氧基丙腈。
(8)纯化:将粗 3-甲氧基丙腈放到四口烧瓶中,烧瓶上是一根 0.5 m 高的填料柱,再上面是回流冷凝器,下接一单口烧瓶。用电加热套升温,当塔顶温度达到 100℃左右,在全回流的状态下,缓慢拉真空,控制真空在-0.07 MPa左右。当塔顶达到 130℃左右,开始切主馏分,蒸馏到基本不出料,蒸馏结束。可以得到含量大于99.5%的3-甲氧基丙腊
2. 方法二:
(1)将甲醇碱金属化合物加入到甲醇中,加热至30~80℃,并在该温度下保温一段时间;(2)滴加丙烯腈,并控制温度在30~80℃,滴完丙烯腈后反应2~8h加入改性助剂,将反应液进行改性,30min后得到甲氧基丙腈,其中,丙烯腈剩余小于0.5%;(3)反应完后再补加入改性助剂,生成沉淀,通过蒸馏得到甲氧基丙腈。具体实施为:
称取106.6g甲醇于四口烧瓶,加入2‰wt左右的甲醇钠,水浴加热至60℃并保温30min,称取159.0g丙烯腈于滴液漏斗,逐滴加入,并控制温度在60-65摄氏度,2h滴加完毕,反应2h后加磷酸二氢钠0.1066g,测得丙烯腈剩余0.3%左右,转化率99.68%,加入磷酸二氢钠0.0954g。
该方法不需要除去碱金属氢氧化物的操作;活化时间缩短,甲醇消耗量降低,温度在工业冷却水中可以满足要求;工艺简单,易操作;转化率高;且在加助剂的过程中,也可以除去反应液中的催化剂,并生成沉淀易于分离,为后续反应提供方便。
参考文献:
[1]张新军. 3-甲氧基丙胺的合成研究[D]. 华东理工大学, 2012.
[2]徐显庭. 3-甲氧基丙胺的制备 [J]. 上海化工, 2001, (13): 17-19. DOI:10.16759/j.cnki.issn.1004-017x.2001.13.004
[3]山东汉鸿新材料科技有限公司. 一种制备3-甲氧基丙腈的方法:CN202110842994.1[P]. 2021-10-29.