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，是重要的精細化工原料和中間體。尤其是在醫藥中間體方面，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。

理化性質及結構^[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，被廣泛應用于各種化工生產領域，包括食品、醫藥、農藥、工業染料、液晶材料等行業。近年來，隨著國內外對丙二酸二乙酯的下游產品開發應用進一步深入，對丙二酸二乙酯的需求量急劇增加，國內丙二酸二乙酯需求量較大。

丙二酸二乙酯

制備^[2]

目前，工業生產丙二酸及其酯的方法主要是由氯乙酸與氰化鈉反應，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合成丙二酸酯(Bull.Chem.Soc.Jpn.,58,3082,1985)；在固一液相轉移條件下分別使用(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率的丙二酸酯。通常Fe、Co、Ni、Rh和Pd等Ⅷ族過渡元素的絡合物應用作鹵代乙酸酯羰化反應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，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：

羰化酯化反應在25ml內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。將反應釜置于恒溫油浴中于115℃下反應，電磁攪拌。反應48小時，取出反應釜，自然冷卻至室溫，產物經氣相色譜分析得出反應結果為：轉化率96.5％，選擇76.6％，產率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2小時。冷卻、過濾分離產物和回收催化劑，濾液精餾得到產物丙二酸二乙酯，產率82％。GC-MS分析結果表明，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-液相轉移催化羰基化合成丙二酸二乙酯. Chin.j.org.chem, 15(5), 516-519.