2-甲氧基丙烯的合成進(jìn)展

蔣豐陽，李 良，張瀠心，孫思為，馬啟明

（1.沈陽工業(yè)大學(xué)遼陽分校，遼寧 遼陽111003；2.中國石油天然氣股份有限公司山東檢驗(yàn)檢定中心，山東濟(jì)南250306；3.中國石油天然氣股份有限公司撫順石化分公司，遼寧 撫順111300）

2-甲氧基丙烯（MPP）是最簡單的烯基醚，因?yàn)槭窍┟呀Y(jié)構(gòu)，性質(zhì)極其活潑，不易制得。在很多合成藥物中，MPP是一種重要的合成原料，尤其是在合成克拉霉素（CLM）中，MPP是一種關(guān)鍵的中間體?？死顾厥怯扇毡敬笳扑幑狙兄瞥晒Φ囊环N廣譜、高效、低毒的新型大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，在呼吸、生殖、五官等附屬結(jié)構(gòu)器官感染上有極佳的臨床療效，另外，MPP還是合成假紫羅蘭[1]、維生素、胡蘿卜素等的重要原料。

我國對(duì)2-甲氧基丙烯的需求量巨大，但是目前國內(nèi)沒有廠家可以大批量生產(chǎn)，所需2-甲氧基丙烯全部依賴進(jìn)口。由于該產(chǎn)品沸點(diǎn)低（34℃～36℃），運(yùn)輸很不安全，致使商品價(jià)格昂貴。國外雖有廠家生產(chǎn)此產(chǎn)品，但由于技術(shù)難度大，產(chǎn)品性能特殊，未見大規(guī)模生產(chǎn)。本文筆者綜述了國內(nèi)外相關(guān)合成工藝，以供研究人員參考。

1 直接合成法

1.1 MPP的合成

直接合成法是分別以丙酮和碳酸二甲酯、丙炔與甲醇、丙二烯和丙炔的混合物與甲醇、丙醛與甲醇為原料，在催化劑的條件下一步制得2-甲氧基丙烯。

1.1.1 丙酮和碳酸二甲酯合成

吳都督等[2]利用不同的催化劑來合成產(chǎn)物MPP，其中分別以碳酸鉀和焙燒過的MgO作為催化劑，MPP的選擇性分別為66.3%和35.9%。此反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是原料和催化劑易得，但是選擇性較低，有乙酰乙酸甲酯、DMP等副產(chǎn)物生成。

1.1.2 由丙炔與甲醇合成

Schulz等[3]用30%的CH3OK和濃度為0.1%的氫醌，溫度控制在185℃左右，其最終產(chǎn)物產(chǎn)率可達(dá)到98.1%。B．A.Trofimor[4]將反應(yīng)物在超基催化劑AmOCs/NMP體系中反應(yīng)，MPP收率為93%。兩者的收率都很高，但是前者文獻(xiàn)報(bào)道中的催化劑AmOCs性質(zhì)活潑，不易得到，并且工藝操作困難；后者中使用的氫醌試劑具有毒性，所以兩者都不適合工業(yè)化。

1.1.3 由丙二烯和丙炔的混合物與甲醇合成MPP

該法是在1.1.2方法上的改進(jìn)。B．A.Trofimor等[4]進(jìn)一步對(duì)該法進(jìn)行了研究，他們將其在室溫下，在超基催化劑KOH/DMSO、BtOK/NMP體系中反應(yīng)，其收率分別為80%和97%。兩者工藝相似，以后者為例，工藝為BtOK（28 g）溶解在盛有 NMP（50 mL）四頸瓶中，將其加熱到120℃，再以 1 mL/h的速率滴加MeOH（4.8 g），滴加的同時(shí)使用磁力攪拌器使反應(yīng)物充分混合連續(xù)反應(yīng)，未反應(yīng)完全的丙炔-丙二烯混合物在-60℃下冷凝回流，充分反應(yīng)12 h，收率為97%。顯然，B．A.Trofimor的工藝反應(yīng)溫度雖然降低，但是該工藝的冷卻條件需要達(dá)到-60℃，還需要精確控制甲醇的滴加速率，這些因素將導(dǎo)致規(guī)模生產(chǎn)成本升高。B.A.Agre[5]以NaOH為催化劑，在壓力為28托～38托（1托=133帕）、溫度為140℃～190℃的條件下反應(yīng)，MPP收率為40%，還有文獻(xiàn)報(bào)道在氣相下反應(yīng)[6]。Klaus等[7]以異極礦（57.2 g，粒徑2 mm）作為催化劑，在170℃條件下反應(yīng)，MPP收率為77%，但是有副產(chǎn)物2，2-二甲氧基丙烷生成。

總體來說，由丙二烯和丙炔的混合物與甲醇在催化劑條件下制取MPP的條件雖然苛刻，但是其收率都很高。從經(jīng)濟(jì)效益角度考慮，由于原料丙炔或丙烯性質(zhì)活潑，難以運(yùn)輸，價(jià)格昂貴。根據(jù)我國國情，這種合成方法不適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。如果在工業(yè)上采取該方法，企業(yè)應(yīng)該具備生產(chǎn)丙炔或丙二烯的技術(shù)，將生產(chǎn)出的丙炔和丙二烯直接與甲醇反應(yīng)。

1.1.4 由醛與醇合成MPP

丙醛或丙二醛與甲醇為原料在強(qiáng)堿條件下合成MPP，Chao-YangHsu等[8]對(duì)此做了研究，其產(chǎn)率達(dá)到70%。但是由于該法的原料丙醛運(yùn)輸不便，并且在高溫或者有水生成的情況下，強(qiáng)堿對(duì)設(shè)備的腐蝕性非常強(qiáng)，將導(dǎo)致反應(yīng)在高壓下流體泄漏，操作危險(xiǎn)系數(shù)較高。這些因素直接導(dǎo)致該法生產(chǎn)成本較高，所以不適合工業(yè)化生產(chǎn)。

1.2 間接法

間接法亦稱裂解法，指DMP在催化劑的條件下進(jìn)行高溫裂解脫去一分子甲醇得到MPP。裂解法分為兩種：液相裂解法和氣相裂解法。

1.2.1 DMP的合成

DMP合成常見的有直接法和間接法兩種，張曉娟[9]對(duì)DMP的這兩種合成方法做了全面綜述。

1.2.2 DMP液相裂解

早期的液相裂解多采用烷烴作為溶劑，磺酸作為催化劑，由于其后處理麻煩，逐漸已被淘汰。Marianne等[10]用新壬酸作為催化劑，經(jīng)過4 h反應(yīng)后，MPP產(chǎn)率達(dá)到71.0%。楊淑敏等[11]以二甘醇二甲醚（45 mL）作為溶劑，琥珀酸酐（110 g）、吡啶（8 g）、苯甲酸（6 g）作為催化劑，在115℃左右的條件下加入DMP，產(chǎn)品收率80.6%，其純度＞98%，其純度達(dá)到了國外相同產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，并且此工藝減少了二甘醇二甲醚的用量，保護(hù)了環(huán)境。由于二甘醇二甲醚價(jià)格昂貴，毒性大，沸點(diǎn)高，容易與水互溶，后處理比較麻煩，所以李曉曦等[12]在此基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，用甲苯替代二甘醇二甲苯（14.6 mL）作為溶劑，丁二酸酐（20 g）、吡啶（15.6 mL）、苯甲酸（0.58 g）為催化劑，MPP收率為81.1%，純度＞97%。該合成工藝的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)條件溫和，甲苯價(jià)格低廉；缺點(diǎn)是丁二酸酐會(huì)與甲醇反應(yīng)生成丁二酸甲酯，其會(huì)與MPP形成共沸物，難以分離。

1.2.3 DMP氣相裂解法

Dietrich等[13]采用自制的ZSM-5型催化劑氣相催化裂解DMP，裂化溫度280℃～340℃，MPP收率為83.3%，并且反應(yīng)前后的催化劑活性幾乎沒有下降。該合成工藝的優(yōu)點(diǎn)是催化劑易回收，缺點(diǎn)是催化劑不易制得。崔偉[14]也采用氣相裂解DMP的方法合成MPP，在酸性催化劑的條件下，裂化溫度180℃～190℃，-10℃冷卻，MPP收率達(dá)到85%以上。筆者認(rèn)為此工藝是目前最適合我國工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的工藝，但是其存在一個(gè)缺點(diǎn)，即反應(yīng)后酸性催化劑易失活，難以回收，導(dǎo)致成本上升。

2 結(jié)束語

（1）在上述MPP合成方法中，筆者認(rèn)為最易工業(yè)化的應(yīng)是氣相裂解DMP法。該反應(yīng)的原料是甲醇和丙酮，廉價(jià)易得，雖然需要兩步完成，但是第一步合成DMP在國內(nèi)已經(jīng)取得重大突破。在未來的發(fā)展中，研究人員應(yīng)著重探究氣相裂解DMP的工藝條件，以增加產(chǎn)率，使我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的最佳合成MPP工藝。這樣不僅可以填補(bǔ)國內(nèi)空白，而且會(huì)創(chuàng)造良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，其應(yīng)用前景十分廣闊。

（2）以下為筆者設(shè)想的一種合成MPP的工藝路線，以丙酮與甲醇為原料直接合成MMP。

該反應(yīng)目前未見相關(guān)報(bào)道。筆者理論推測了該反應(yīng)的條件，但未能證明。丙酮與甲醇先發(fā)生親核加成反應(yīng)，然后再脫去一分子水，最后得到2-甲氧基丙烯。根據(jù)親核加成反應(yīng)的影響因素分析，推測其反應(yīng)條件之一是強(qiáng)堿條件，其試劑可選CH3OK、NaOH等；反應(yīng)條件二是脫水劑，其試劑可選硅膠、無水氯化鈣、堿石灰等；反應(yīng)條件三是溫度，由于在高溫堿性條件下丙酮會(huì)發(fā)生縮合反應(yīng)，所以其溫度應(yīng)控制在低溫，反應(yīng)完成后得到MPP與丙酮等的共沸物，沈永平等[15]對(duì)該共沸物體系做了大量研究。筆者認(rèn)為該反應(yīng)若能進(jìn)行，將會(huì)推動(dòng)中國MPP的合成發(fā)展。