甲基丙烯酸钠和环氧氯丙烷 十六烷基三甲基溴化铵---甲基丙烯酸缩水甘油酯的合成研究
甲基丙烯酸缩水甘油酯的合成
将装 有搅 拌器 、 回流 冷凝 管 、 温度 计及滴 液 漏斗
的 四 口反 应瓶 置于 恒 温油 浴 中 , 加入 M A 10 mL A 0 ,
再 加入 10m 0 L溶剂 ( 正庚 烷 ) 搅 拌 均匀 , 缓地 滴 , 缓
品收率 等方面 』 .
本 文采用 两步 法合 成 G MA, 讨论 不 同 阻聚 剂 和
相 转移 剂对 G A产率 的影 响 , 用正交 实验 确定优 M 并 化 的反 应条件 . 两 步 法 中对 阻聚 剂 和链 转 移 的讨 在 论 是本 文 的一 大特 点. 随后将合 成 的 G A作 为交联 M 单 体应 用在 制备光/ 热双 固化 的压 敏胶 中.
甲基 丙烯 酸 缩 水 甘 油 酯 ( MA) 称 甲基 丙烯 G 又
试剂厂, 使用 前减 压蒸 馏 ; 氧 氯丙 烷 ( C , 环 E H) 分析 纯 , 津 市大 茂 化学 试 剂 厂 , 用 前 减压 蒸馏 ; 天 使 氢氧 化 钠 , 析纯 , 分 颗粒 状 , 津市 大茂化 学试剂 厂 ; 天 对苯 二 酚 , 析纯 , 分 广州 化学试 剂厂 ; 对羟基 苯 甲醚 , 化学 纯 , 海 化学 试 剂 厂 ; 基 三 乙基 氯 化铵 、 甲基溴 上 苄 四 化 铵 、 甲基 氯 化铵 、 丁基 溴化 铵 、 四 四 十六 烷 基 三 甲 基 溴化铵 和 正庚烷 , 分析 纯 , 天津市科 密欧 化学 试剂 有 限公 司 , 用前 真空 干燥 4h 邻 苯二 甲酸氢 钾 , 使 ; 分 析 纯 , 津市科 密欧 化学试 剂有 限公 司. 天
物 改性 等众多 领域 , 所得 的产 品具有 优 良的 防紫外 、
(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的合成方法[发明专利]
专利名称:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的合成方法专利类型:发明专利
发明人:曹彩红,曹金燕
申请号:CN201010549822.7
申请日:20101119
公开号:CN102464633A
公开日:
20120523
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的合成方法,其特征是以(甲基)丙烯酸、环氧氯丙烷为原料,在催化剂和阻聚剂作用下,先反应生成3-氯-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯,再通入氢氧化钠水溶液和3-氯-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯反应生成(甲基)丙烯酸缩水甘油酯,所述反应在微反应器中进行。
该方法能够极大地缩短反应时间,避免大量的副反应,能够以高效率、高收率(97%以上)且高纯度合成(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
申请人:曹彩红
地址:116000 辽宁省大连市高新园区凌海路1号大连海事大学海事后山家属区108栋2单元503国籍:CN
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相转移催化法一步合成丙烯酸缩水甘油酯
相转移催化法一步合成丙烯酸缩水甘油酯游胜勇;戴润英;陈衍华;程斌【摘要】采用相转移催化法合成了丙烯酸缩水甘油酯,研究了反应物摩尔比、反应时间、反应温度及碱的用量和浓度对产物收率的影响.结果表明,在40%的氢氧化钾乙醇溶液中,以十六烷基三甲基氯化铵为相转移催化剂,环氧氯丙烷与丙烯酸钠摩尔比为3.0∶1,反应温度80~90℃,反应时间为2.5h,产率可达88.0%.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2014(043)002【总页数】3页(P245-247)【关键词】丙烯酸缩水甘油酯;相转移催化;一步合成;氢氧化钾乙醇溶液【作者】游胜勇;戴润英;陈衍华;程斌【作者单位】江西省科学院应用化学研究所,江西南昌330096;江西农业大学理学院,江西南昌330045;江西省科学院应用化学研究所,江西南昌330096;江西省科学院应用化学研究所,江西南昌330096【正文语种】中文【中图分类】TQ223丙烯酸缩水甘油酯(GA)是一种重要的有机化工原料,含有双官能团(双键和环氧基),可作为聚合单体和有机合成中间体,能够与丙烯酸酯类的高聚物进一步交联成网状结构,具有优良的耐候性、耐紫外和耐热等特点,其化学制品在改性方面有较大应用潜力,广泛应用于涂料、粘合剂、皮革、化纤、造纸、印染及聚合物改性的方面[1-5]。
合成方法主要是酯化-闭环法、催化酯交换法、脂肪酶催化合成法、相转移法[6-9]。
其中丙烯酸钠和环氧氯丙烷的相转移法是目前常用的合成方法,具有反应时间短、操作简单、污染小等优点。
但是传统的相转移法先需要制备丙烯酸钠,然后再与环氧氯丙烷反应,此过程存在废水污染、操作复杂等问题,因此成本较高,不易工业化。
本文采用相转移一步法,直接以丙烯酸和环氧氯丙烷为原料,在氢氧化钾醇溶液中,十六烷基三甲基氯化铵为相转移催化剂,反应结束后采用过滤和减压蒸馏法分离提纯制备丙烯酸缩水甘油酯(GA)。
此法简单易行,又减少产品损耗,杜绝废水排放,总收率达88%以上。
甲基丙烯酸缩水甘油酯
甲基丙烯酸缩水甘油酯甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl Methacrylate,缩写GMA)是一个同时具有丙烯酸酯双键和环氧基团的单体。
丙烯酸酯双键的反应活性较高,可以进行发生自聚反应,也可以和很多其他单体进行共聚反应;而环氧基团则可以和羟基、氨基、羧基或酸酐发生反应,引入更多的官能团,从而对产品带来更多的功能性。
因此GMA在有机合成、高分子合成、聚合物改性、复合材料、紫外光固化材料、涂料、粘合剂、皮革、化纤造纸和印染等等诸多方面有着极其广泛的应用。
GMA的技术指标GMA的CAS号是106-91-2,分子量142.15,密度1.068@25ºC,粘度***********ºC,沸点189ºC,闪点85ºC,折射率1.4473。
常温下为无色透明低粘度液体,可溶于常见有机溶剂,不溶于水。
由于生产过程中会使用的环氧氯丙烷,通常产品中会有少量的环氧氯丙烷残留。
GMA带有丙烯酸酯的典型味道,具有一定的皮肤和眼睛接触的刺激性。
液体和气体均可燃。
在温度较高时可能发生聚合反应,因此必须添加阻聚剂。
GMA的合成GMA的合成通常采用相转移的一步法,或者酯化闭环的两步法。
一步法的操作简单,反应时间短,但要求整个反应体系无水,对钠盐的纯度要求很高,并存在环氧氯丙烷用量过多,后续处理繁杂的缺点。
美国陶氏公司和国内润奥化工等大多数公司所使用的是一步法工艺。
一步法是首先将甲基丙烯酸和氢氧化钠或碳酸钠在有机溶剂中进行酸碱中和反应制得甲基丙烯酸钠,干燥后在相转移催化剂存在的情况下,再和环氧氯丙烷按一定比例经脱水、高温下反应,减压蒸馏和水洗后得到GMA产品。
两步法是在开环催化剂作用下,首先将甲基丙烯酸和环氧氯丙烷进行开环酯化反应,生成甲基丙烯酸2-羟基3-氯丙酯。
然后再将甲基丙烯酸2-羟基3-氯丙酯在氢氧化钠固体或水溶液存在的情况下进行脱氯化氢的闭环反应,或者在碳酸钾的丙酮溶液中进行回流来得到产品。
甲基丙烯酸钠和环氧氯丙烷 三乙基苄基氯化铵---甲基丙烯酸缩水甘油酯的合成研究3
甲基丙烯酸缩水甘油酯 (简称 GMA) 是无色透 明液体 ,不溶于水 ,几乎可溶于所有有机溶剂 ,由于 其分子内既含有碳碳双键 ,又含有环氧基团 ,可分别 进行不同的反应 ,广泛应用于医药 、感光材料 ,有机 合成及聚合物改性等众多领域 。所得的制品有优良 的防紫外 、耐水和耐热等特点 ,是一种重要的精细化 工原料 。
11074) ; 折 射 率 ∶nD25 = 1. 449
0 (文献值
n
25 D
=
1. 448 0) 。
2 结果与讨论
211 溶剂对甲基丙烯酸钠盐收率的影响 (见表 2)
表 2 不同溶剂对甲基丙烯酸钠盐收率的影响
溶 剂 正庚烷 甲基丙烯酸 钠盐收率/ % 99. 3
正己烷 + 乙醇 (体积比 5∶1)
(1. College of Materials Science and Engineering , Sout h China University of Technology , Guangzhou 510640 ,China ; 2. Technology Department , Wuhan Yanhuang Chemical Corp . ,Wuhan 430070 ,China)
综述---甲基丙烯酸缩水甘油酯合成及其催化剂研究现状
的一些反应 ,如消除 、异构 、加成 、酯化 、醚化 、酰胺化 、 重氮化等 。用 DBU 催化羧酸 、卤代烷进行酯化反应 , 可得到高产率的酯 。因此 , DBU 潜在地具有作为甲基 丙烯酸和环氧氯丙烷开环加成反应催化剂的价值 。
季铵盐 、季磷盐类广泛使用较早 。其中常用的有 四丁基溴化铵 、三甲基苄基氯化铵 、三辛基甲基氯化 铵 、十六烷基三甲基溴化铵以及三乙基苄基氯化铵等 。 通常将其固载到聚合物载体上催化卤化 、酯化 、氧化还 原反应 。
脂肪酶催化合成法所用的脂肪酶催化剂对反应温 度等条件要求比较苛刻 ,容易失活 ,价格也比较高 ,所 以前两种合成法是工业上通常采用的方法 。
在催化剂的作用下 ,反应体系中存在两种竞争反 应 :环氧基的阴离子聚合反应和羧基与环氧基的酯化 反应 。将催化剂和甲基丙烯酸混合后可中和成盐 ,形 成羧酸根负离子活性基团 ,可以显著提高环氧基开环 酯化的反应速率 ,抑制环氧基的阴离子聚合 。由于中 间产物中的羟基与甲基丙烯酸间既能发生加成反应也 能发生酯化缩合反应 ,所以必须选择高效的催化剂 ,使 在酯化反应之前就完成羧基和环氧基的加成反应 。已 见报道的能有效催化该加成反应的催化剂主要有 3 类 [4 ] : ( 1) 无机的碱性盐 ; ( 2 ) 有机金属盐 ; ( 3 ) 碱性 有机化合物 。 2. 1 无机的碱性盐
常用的有机铬催化剂有乙酰丙酮化铬甲酸铬醋酸铬丙烯酸铬甲基丙烯酸铬二丁基二硫代氨基甲酸铬水杨酸铬35二异丁基水杨酸c14c16脂肪酸铬十四酸铬油酸铬氧氯化丙烯9在合成丙烯酸酯化反应时使用苄基三乙基氯化铵为开环催化剂铬和叔胺作为共催化剂催化丙烯酸aa和环氧氯丙可抑制或减少其它副反应的发生
甲基丙烯酸缩水甘油酯制备工艺研究_权衡
西安工程大学学报J o u r n a l o f X i'a n P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y 第23卷第4期(总98期)2009年8月V o l.23,N o.4(S u m.N o.98) 文章编号:1674-649X(2009)04-0067-04甲基丙烯酸缩水甘油酯制备工艺研究权 衡,何雨虹,王 婷(武汉科技学院化学工程学院,湖北武汉430073)摘要:探讨了反应温度、反应时间、催化剂及其用量和溶剂(环氧氯丙烷)用量等主要制备工艺条件对单体转化率的影响.以甲基丙烯酸和环氧氯丙烷为原料,十六烷基三甲基溴化铵为相转移催化剂,制备了无甲醛交联性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯.研究结果表明,在最佳制备工艺条件下(催化剂对甲基丙烯酸钠质量百分数5.5%、反应温度95~100℃、反应时间150~160m i n、环氧氯丙烷与甲基丙烯酸钠的摩尔比为5.5∶1.0),甲基丙烯酸钠盐的转化率接近95%,产物的纯度大于96%.关键词:甲基丙烯酸缩水甘油酯;甲基丙烯酸;环氧氯丙烷;相转移催化中图分类号:T Q326.3 文献标识码:A甲基丙烯酸缩水甘油酯(G M A)为无色透明液体,具有双官能团且环保、无毒,可进一步交联成网状结构,使其制品有优良的耐候性、耐水性和耐热性,广泛应用于有机合成、高分子合成及其聚合物改性、涂料、粘合剂、皮革、化纤、造纸和印染等众多领域[1-3].G M A的合成可采用相转移法、酯化-闭环法、催化酯交换法、脂肪酶催化合成法.其中甲基丙烯酸钠和环氧氯丙烷的相转移法反应时间短、操作简单、污染小且催化剂易得.传统相转移法采用脱水和水洗操作存在废水污染、设备腐蚀、收率低等问题[4].本研究经充分干燥甲基丙烯酸钠盐,减轻了后续脱水过程的压力,简化了操作;考虑到G M A易于聚合且沸点较高,在精制过程中易聚合,选用高效催化剂,反应结束后采用减压法分离提纯,简单易行且产品损耗小,总收率达90%以上.1 实 验1.1 试剂及仪器(1) 试剂 环氧氯丙烷(E P C)、甲基丙烯酸(M A A)、氢氧化钠、丙酮均为化学纯试剂;硝酸银、盐酸、对羟基苯甲醚、对苯二酚、十六烷基三甲基溴化铵(C T A B)、四乙基溴化铵(T E A B)、四丁基溴化铵(T B A B)均为分析纯试剂.(2) 仪器 真空油泵(2X Z-2)、真空干燥箱(Z K)、调速搅拌机(J J-1B)、旋转蒸发器(R E-52A A)、红外光谱仪(B V22)、气相色谱仪(G C-14).1.2 G M A制备方法 收稿日期:2009-02-21 基金项目:武汉市科技公关计划项目(20071042112) 通讯作者:权衡(1971-),男,河南省洛阳市人,武汉科技学院副教授,工学博士.E-m a i l:q u a n h e n g2004@163.c o m(1) 甲基丙烯酸的中和 在搅拌下将M A A 加入三口烧瓶中,滴加50%的氢氧化钠溶液,控制反应体系温度在40℃以内.调节体系p H 为7~8后,在中和液中加入与M A A 等量的丙酮.(2) 甲基丙烯酸钠的提纯 70℃下真空干燥上述中和液,将得到的固体粉碎后转入旋转蒸发器.在70℃进行减压干燥,得含水量小于1%的甲基丙烯酸钠(S M A )固体,研磨、备用.(3) G M A 的合成 将甲基丙烯酸钠、环氧氯丙烷、对苯二酚(用量约0.6%)及十六烷基三甲基溴化铵按一定配比加入三口瓶中,加热并进行减压蒸馏,使体系内的水与部分环氧氯丙烷共沸脱除,回收环氧氯丙烷加入到反应体系,直至馏出物澄清;继续加热到80~100℃,保温反应1.5~3.0h .反应完毕后,冷却、减压抽滤混合物;向滤液加入对羟基苯甲醚(2%)进行减压蒸馏,去除过量的环氧氯丙烷后,加入对苯二酚(2%)继续减压蒸馏,收集G M A 馏份.1.3 测试方法(1) 样品转化率 转化率=[(L ×N×G 1/G 3-G 2/M )/M 0]×100%.式中 L 为消耗标准硝酸银溶液的体积(L );N 为硝酸银溶液的浓度(m o l /L );G 1为过滤物的总量(g );G 3为称取过滤物样品量(g );M 0为理论产物摩尔数(m o l );G 2为相转移催化剂用量(g );M 为相转移催化剂分子量.(2) 红外光谱 扫描范围4000c m -1~400c m -1、分辨率4c m -1、扫描次数为10次;溴化钾压片.(3) 气相色谱 使用氢焰或热岛检测,色谱柱为毛细管柱,进样量为0.5μL .(4) 产物环氧值 采用盐酸-丙酮法测定蒸馏纯化后产物的环氧值[5].表1 催化剂及其用量对转化率的影响催化剂/%甲基丙烯酸钠转化率/%T E A B T B A B C T A B 2.057.257.870.33.070.071.576.64.073.377.081.95.079.082.685.86.078.383.587.6注:90℃下反应120m i n ;环氧氯丙烷和甲基丙烯酸钠摩尔比为4.0∶1.0.2 结果与讨论2.1 催化剂及其用量对转化率的影响甲基丙烯酸钠在环氧氯丙烷中的溶解度不足1%,二者之间的反应属于非均相反应,致使二者间的反应不易发生.对于相转移反应而言,选择有效的相转移催化剂对提高转化率有明显作用.在实验中,筛选比较了不同的相转移催化剂(见表1).阳离子催化剂在环氧氯丙烷有机相中具有一定的溶解度,当它与钠盐固体相接触时,能与盐中的阴离子发生阴离子交换并进入有机相,同时与环氧氯丙烷发生取代反应,生成产物和催化剂本身.十六烷基三甲基溴化铵含有较长的脂肪链,和其他阳离子催化剂相比,其与甲基丙烯酸钠盐形成的中间产物在环氧氯丙烷有机相中具有更好的溶解性,因此反应容易进行,催化效率较高.尽管增加催化剂的用量有利于目标反应物转化率的提高,但当其用量超过甲基丙烯酸钠盐的5%时,这一趋势便会变得不再显著.若继续增加催化剂的用量,只会导致生产成本的明显提高.鉴于以上分析,本实验采用十六烷基三甲基溴化铵为相转移催化剂,其用量控制在甲基丙烯酸钠盐质量的5%~6%.表2 反应温度和时间对转化率的影响温度/℃不同反应时间的转化率/%90m i n120m i n 150m i n 180m i n 8074.581.685.589.69076.587.488.990.010080.587.590.887.6注:环氧氯丙烷和甲基丙烯酸钠摩尔比为4.0∶1.0;催化剂C T A B 用量5.5%.2.2 反应温度和时间对转化率的影响提高反应温度、延长反应时间虽可加快反应速度,但在较高的反应温度下,随着反应时间的持续延长,反应物转化率提高的程度明显降低;同时,高温长时间的反应会还会导致生成物分子内双键的聚合和环氧基的开环.因此,温度升高到一定程度后,长时间的反应反而会导致反应物产率的下降.此外,在较高的反应温度下,体系中微量的水份也易使得单体的自由基引发聚合和环氧键的开环聚合,导致高聚物的生成和68 西安工程大学学报 第23卷一系列副反应发生,并生成环氧丙醇、1,3-二氯-2-丙醇等副产物[6].尽管较低温度下的长时间反应有利于反应物产率的提高,但此时的生产效率不高.本实验中,甲基丙烯酸钠盐在100℃下与环氧氯丙烷反应约150m i n 时,G M A 的产率最高.另外,100℃得到的反应原液的颜色为淡黄色,其杂质明显增多.所以低温有利于提高G M A 产物的纯度,减少副产物.综合考虑,本实验采用在95~100℃下反应150~160m i n 的制备工艺.2.3 溶剂用量对转化率的影响表3 溶剂用量对转化率的影响环氧氯丙烷:甲基丙烯酸钠(摩尔比)转化率/%2.0∶1.060.63.0∶1.077.84.0∶1.088.35.0∶1.094.36.0∶1.095.6注:95~100℃下反应150~160m i n ;催化剂C T A B 用量5.5%.对于平衡反应,增大反应物的浓度可明显使反应向生成物方向移动,以提高目标反应物的转化率.此外,对于一个非均相的反应来说,通过加大液相反应物的浓度,还可同时达到减小体系黏度和增加固、液两相接触几率的目的.因此,增大反应物配比不仅可以提高转化率,而且还能提高反应速率.本实验研究了环氧氯丙烷用量对甲基丙烯酸钠盐转化率的影响(表3).随着环氧氯丙烷用量的增加,目标反应物的转化率越来越高,当二者的摩尔比增至5.0∶1.0以上时,转化率达最高;若继续增加环氧氯丙烷的用量,其对目标反应物转化率的提高作用不再明显.此时体系反应已达平衡,150m i n 内甲基丙烯酸钠已基本全部参与了反应.为此,决定采用环氧氯丙烷与甲基丙烯酸钠盐二者间的摩尔比为5.5∶1.0.2.4 G M A 性能测定及表征(1) G M A 红外光谱分析 红外谱图3001.83c m -1波数处的中强吸收峰归属于同碳双取代烯烃(乙烯基C H 2=C<)中C -H 键的伸缩振动.由于乙烯基与羰基的共轭效应,使其出现的波数位置比其标准波数位置(3095~3075c m -1)偏低.图1 甲基丙烯酸缩水甘油酯红外谱图2957.89c m -1和2931.06c m -1处的中强吸收峰则是由—C H 3的伸缩振动所引起.由于—C H 3存在对称和不对称2种伸缩振动状态,因此在红外谱图中呈现双峰.在双键伸缩振动区(1900~1500c m -1),1721.76c m -1处很弱的吸收峰为>C=O 的伸缩振动所引起;其出现的位置处于1735~1710c m -1之间,证实其为酯羰基.1637.84c m -1处的中强吸收峰为>C =C<的伸展振动所引起;其单峰外形证实该双键为脂肪族化合物所有.1300c m -1和1450c m -1附近处的吸收峰为烷烃C —H 键的面内弯曲振动所引起.908.75,843.48和815.31c m -1处的峰为环氧骨架特征吸收峰.69第4期 甲基丙烯酸缩水甘油酯制备工艺研究(2) G M A 气相色谱分析 G M A 样品中不同保留时间对应的质量分数(见表4).表4 G M A 样品中不同保留时间对应的峰面积峰号保留时间/m i n峰面积质量分数/%15.820.37427.8596.04237.971.71749.000.24759.400.25069.720.139710.530.147814.110.672914.360.0681015.250.1031117.990.241可见,精馏后的产品纯度大于96%.这与采用盐酸-丙酮法测定纯化后产物的环氧值所得产品纯度97.2%接近.其中峰1为环氧氯丙烷;峰2为甲基丙烯酸缩水甘油酯;峰3为开环副反应产物;峰4~11为其他杂质.3 结 论(1) 具有较长脂肪链的季铵盐相转移催化剂催化能力较强;其用量的增加有利于甲基丙烯酸钠盐转化率的提高,但过高的催化剂用量并不能持续明显地提高转化率;(2) 较低温度下的长时间反应有利于反应物产率的提高,但此时的生产效率较低;反应温度较高时,随着反应时间的持续延长,反应物转化率提高的程度明显降低,甚至导致转化率下降并产生较多的杂质;(3) 对于一个非均相的反应,加大液相反应物的浓度,可明显提高转化率.但在较大液相反应物用量下,继续增加其用量,对目标反应物转化率的提高意义不大;(4) 甲基丙烯酸缩水甘油酯的最佳制备工艺条件为:十六烷基三甲基溴化铵对甲基丙烯酸钠盐的质量百分数为5.5%、反应温度95~100℃、反应时间150~160m i n 、环氧氯丙烷与甲基丙烯酸钠的摩尔比为5.5∶1.0.参考文献:[1] L UJ M ,Z H A N GZ ,L I UYK ,e t a 1.S y n t h e s i s a n d c h a r a c t e r i z a t i o n o f s u p e r i o r a c r y l i c r e s i n f o r a u t o m o b i l e [J ].J P o l y mM a -t e r ,2002,19(2):47-153.[2] 萧继华,宋心远.丙烯酸缩水甘油酯的合成及其粘合剂产品[J ].染整技术,2001,23(3):28-43.[3] L UJ M ,L I UYK ,J I NGT ,e t a 1.T h e i m p r o v e m e n t o f p o w d e r y H D P Eb y r a d i a t i o ng r a f t [J ].J P o l y mM a t e r ,2002,19(2):163-167.[4] 汤杨,曾光明,善文伟,等.丙烯酸缩水甘油酯的合成工艺改进[J ].精细石油化工进展,2004,5(11):20-22.[5] 复旦大学高分子教研组编.高分子实验技术[M ].上海:复旦大学出版社,1996,8:254-256.[6] 梁芳,鲁建民,刘亚康.相转移催化法合成丙烯酸缩水甘油酯[J ].北京化工大学学报,2006,33(4):26-29.S t u d y o n t h e p r o c e s s f o r s y n t h e s i z i n g G l y c i d y l Me t h a c r y l a t eQ U A NH e n g ,H EY u -h o n g ,W A N GT i n g(C o l l e g e o f C h e m i c a l E n g i n e e r i n g ,W u h a nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,Wu h a n 430073,C h i n a )A b s t r a c t :G l y c i d y l M e t h a c r y l a t e s (G M A )w e r e p r e p a r e d f r o m M e t h a c r y l i c A c i d (M A A )a n d E p o x y C h l o r o p r o -p a n e (E P C )w i t h H e x a d e c y L t r i m e t h y l A m m o n i u mB r o m i d e (C T A B )a s t h e p h a s e t r a n s f e r c a t a l y z e r .T h e f a c t o r s i n f l u e n c i n g t h e c o n v e r s i o n y i e l d o f s o d i u m m e t h a c r y l i c a c i d (S M A )w e r e d i s c u s s e di nd e t a i l ,i n c l u d i n g r e a c t i o n t e m p e r a t u r e a n d t i m e ,c a t a l y z e r a n d i t s d o s a g e ,t h e m o l a r -r a t i o o f E P Ct o S M A .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e c o n -v e r s i o n y i e l d o f S M Aa p p r o a c h t o 95%a n d p u r i t y o f G M Ai s 96%u n d e r t h e o p t i m a l s y n t h e s i s c o n d i t i o n s o f 95~100℃150~160m i n ,n E P C :n S M A =5.5∶1.0a n d t h e d o s a g e o f c a t a l y z e r i s 5.5%(o n t h e w e i g h t o f S M A ).K e y w o r d s :g l y c i d y l m e t h a c r y l a t e ;m e t h a c r y l i c a c i d ;e p o x y c h l o r o p r o p a n e ;p h a s e t r a n s f e r c a t a l y s i s编辑、校对:田 莉70 西安工程大学学报 第23卷。
一种基于甲基丙烯酸和环氧丙烷合成甲基丙烯酸羟丙酯的方法[发明专利]
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710109807.2(22)申请日 2017.02.28(71)申请人 江苏三益科技有限公司地址 213322 江苏省常州市溧阳经济开发区北郊工业园三益路1号(72)发明人 成绩 张丰 陈建忠 (51)Int.Cl.C07C 67/24(2006.01)C07C 69/54(2006.01)(54)发明名称一种基于甲基丙烯酸和环氧丙烷合成甲基丙烯酸羟丙酯的方法(57)摘要本发明公开了一种基于甲基丙烯酸和环氧丙烷合成甲基丙烯酸羟丙酯的方法,将配置好的甲基丙烯酸和环氧丙烷依次加入反应釜中,加热蒸馏后得到甲基丙烯酸羟丙酯,本发明得到的甲基丙烯酸羟丙酯不仅产量高、杂质少,而且生产工艺更加安全环保。
权利要求书1页 说明书1页CN 108503543 A 2018.09.07C N 108503543A1.一种基于甲基丙烯酸和环氧丙烷合成甲基丙烯酸羟丙酯的方法,其特征在于该方法包含如下步骤:(1)、在反应釜中依次加入甲基丙烯酸、催化剂、阻聚剂和水;(2)、在反应釜中冲入氮气,升温反应釜,达到一定温度后加入环氧丙烷;(3)、待反应釜中甲基丙烯酸含量低于一定值时,停止加入环氧丙烷,反应完毕,去除杂质后减压蒸馏,得到甲基丙烯酸羟丙酯。
2.根据权利要求1所述的一种基于甲基丙烯酸和环氧丙烷合成甲基丙烯酸羟丙酯的方法,其特征在于所述步骤(1)中,甲基丙烯酸、催化剂、阻聚剂和水的重量比为120:0.5:0.8:0.1,反应釜内压强为-0.1Mpa。
3.根据权利要求1所述的一种基于甲基丙烯酸和环氧丙烷合成甲基丙烯酸羟丙酯的方法,其特征在于所述步骤(1)中,加入的催化剂为乙酸铬和氯化铁。
4.根据权利要求1所述的一种基于甲基丙烯酸和环氧丙烷合成甲基丙烯酸羟丙酯的方法,其特征在于所述步骤(1)中,加入的阻聚剂为对苯二酚和甲基对苯二酚。
一种甲基丙烯酸缩水甘油酯制备过程中杂质的抑制方法[发明专利]
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610866567.6(22)申请日 2016.09.30(71)申请人 中昊(大连)化工研究设计院有限公司地址 116023 辽宁省大连市高新园区黄浦路201号(72)发明人 赵文武 韩建国 许汉 陈曲 (51)Int.Cl.C07D 303/16(2006.01)C07D 301/32(2006.01)(54)发明名称一种甲基丙烯酸缩水甘油酯制备过程中杂质的抑制方法(57)摘要本发明涉及一种甲基丙烯酸缩水甘油酯制备过程中杂质的抑制方法。
其特征是,甲基丙烯酸钠与过量环氧氯丙烷一步法合成甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应完成液,经过过滤或水洗除盐后,加入少量脂肪磺酸钠盐或芳香磺酸钠盐,如十二烷基磺酸钠,对甲苯磺酸钠,苯磺酸钠等,用量0.5~3‰,室温搅拌0~30分钟,再进行后续蒸馏过程,能够抑制含氯杂质,如1,3-二氯-2-丙醇,2,3-二氯-1-丙醇等,降低其在产品中的含量,有效地保证了产品的指标,能够制得高品质甲基丙烯酸缩水甘油酯。
权利要求书1页 说明书3页CN 106632152 A 2017.05.10C N 106632152A1.一种甲基丙烯酸缩水甘油酯制备过程中杂质的抑制方法,其特征是:甲基丙烯酸钠与过量环氧氯丙烷一步法合成甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应完成液,经过过滤或水洗除盐后,在料液中加入少量脂肪磺酸钠盐或芳香磺酸钠盐,用量为0.5~3‰,以用量1‰为最佳,室温搅拌0~30分钟,再经回收溶剂和蒸馏提纯过程,最终所得产品中含氯杂质得到了有效抑制。
2.根据权利要求1所述的反应完成液为甲基丙烯酸钠盐与过量环氧氯丙烷的一步合成法反应完成液,在加入磺酸钠盐前需进行过滤或水洗,除去合成过程中生成的盐份。
3.根据权利要求1和2所述脂肪磺酸钠盐或芳香磺酸钠盐包括十二烷基磺酸钠,对甲苯磺酸钠,苯磺酸钠等,并不仅局限如此,用量为0.5~3‰,以用量1‰为最佳,加入后室温条件下搅拌0~30分钟。
甲基丙烯酸钠和环氧氯丙烷 十六烷基三甲基溴化铵---甲基丙烯酸缩水甘油酯的合成
序号 温度/ ℃
m ( MAA) / m (阻聚剂) / m (抗氧剂) /
m ( ECH)
g
g
产率/ %
1 100~104 1∶6 2 105~110 1∶5 3 106~110 1∶4 4 105~110 1∶4 5 105~110 1∶3 6 105~110 1∶5 7 105~110 1∶4
— —
0101 — — — —
— — — — —
01005 01005
40183 54197 51124 53124 47193 61126 56169
m ( MAA) = 413 g ; m (Na2CO3) = 219 g ; m (抗氧剂) = 01005 g ; m ( HO θ OH ) = 0101 g ; m (十六烷基三甲基溴化铵) = 011 g ; m (BHT) = 01005 g 。
2CH2 = C (CH3) COO H + Na2 CO3 2CH2 = C (CH3) COONa + H2O + CO2
O
相转移催化
O
CH2 = C (CH3) COONa + Cl CH2 CH CH2
CH2 C(CH3) COOCH2 CH CH2 + NaCl
3 实验部分 311 主要原料
以顺利进行 。由表 1 可以看出 , 抗氧剂的加入一方
面可以阻止氧化反应的发生 , 另一方面可以抑制自
由基引发 , 减少单体聚合 。温度是提高反应速度的
重要因素 , 温度升高 , 反应速度加快 。
412 二步法
在 105~110 ℃, n (甲基丙烯酸钠) / n (环
氧氯丙烷) = 1∶5 , 十六烷基三甲基溴化铵 110 % ,
甲基丙烯酸缩水甘油酯制备工艺研究
甲基丙烯酸缩水甘油酯制备工艺研究
权衡;何雨虹;王婷
【期刊名称】《西安工程大学学报》
【年(卷),期】2009(023)004
【摘要】探讨了反应温度、反应时间、催化剂及其用量和溶剂(环氧氯丙烷)用量等主要制备工艺条件对单体转化率的影响.以甲基丙烯酸和环氧氯丙烷为原料,十六烷基三甲基溴化铵为相转移催化剂,制备了无甲醛交联性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯.研究结果表明,在最佳制备工艺条件下(催化剂对甲基丙烯酸钠质量百分数5.5%、反应温度95~100℃、反应时间150~160min、环氧氯丙烷与甲基丙烯酸钠的摩尔比为5.5:1.0),甲基丙烯酸钠盐的转化率接近95%,产物的纯度大于96%.
【总页数】4页(P67-70)
【作者】权衡;何雨虹;王婷
【作者单位】武汉科技学院,化学工程学院,湖北,武汉,430073;武汉科技学院,化学工程学院,湖北,武汉,430073;武汉科技学院,化学工程学院,湖北,武汉,430073
【正文语种】中文
【中图分类】TQ326.3
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1.一锅法制备甲基丙烯酸缩水甘油酯 [J], 赵文武;韩建国;许汉;陈曲
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3.聚乙烯醇/海藻酸钠/甲基丙烯酸缩水甘油酯复合纳米纤维制备与性能 [J], 舒泉水; 陈仕平; 张鹏; 孙复钱; 王小玉; 曾国屏
4.聚甲基丙烯酸缩水甘油酯疏水纳凝胶的制备与表征 [J], 黄杰; 张颂红; 贠军贤; 姚克俭
5.低分子量甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备及扩链改性PA6 [J], 刘志鹏;刘述梅;赵建青;罗忠富;彭忠泉
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一锅法制备甲基丙烯酸缩水甘油酯
一锅法制备甲基丙烯酸缩水甘油酯赵文武;韩建国;许汉;陈曲【摘要】在过量环氧氯丙烷中,以季铵盐为催化剂,在阻聚剂存在的条件下,采用二氯甲烷共沸脱水,相转移催化一锅法制备了甲基丙烯酸缩水甘油酯.考察了反应时间,反应温度,催化剂种类等不同条件对产物收率的影响.结果表明,较佳的反应条件是:催化剂采用四丁基氯化铵,阻聚剂用量为甲基丙烯酸的1%,环氧氯丙烷用量为甲基丙烯酸的600%,反应温度80~85℃,反应时间3h.在此条件下,产物GC纯度大于98.5%,收率大于89%.%Glycidyl methacrylate was prepared by the one-pot method of phase transfer catalysis in excess of epichlorohydrin,with quaternary ammonium salt as catalyst,in the presence of inhibitor,using dichloromethane azeotropic dehydration.The effects of reactiontime,reaction temperature and catalyst type,etc.on the yield of the product were investigated.The optimal experimental condition is that tetrabutyl ammonium chloride was used as catalyst,the mass ration of polymerization in hibitor was 1% of methacrylic acid,the mass ration of epichlorohydrin was 600% of methacrylic acid,the reaction temperature was 80-85 ℃,the reaction time was 3 h.Results showed that the GC purity of the product was over 98.5%,and the actual yield was over 89%【期刊名称】《精细石油化工》【年(卷),期】2017(034)005【总页数】3页(P62-64)【关键词】甲基丙烯酸缩水甘油酯;相转移催化;环氧氯丙烷;一锅【作者】赵文武;韩建国;许汉;陈曲【作者单位】中昊(大连)化工研究设计院有限公司,辽宁大连116023;中昊(大连)化工研究设计院有限公司,辽宁大连116023;中昊(大连)化工研究设计院有限公司,辽宁大连116023;中昊(大连)化工研究设计院有限公司,辽宁大连116023【正文语种】中文【中图分类】TQ225.24甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)是一种重要的丙烯酸酯类功能性单体[1],其分子结构内包含双键及环氧基两个活性官能团,具有较高的反应活性,广泛用于高分子聚合物材料的改性,提高制品耐候、耐化学品性能;用于胶黏剂、涂料改性,可明显增强胶黏剂和无纺布涂料的粘结性[2];也广泛应用与医药,感光材料等众多领域。
微波辐射下甲基丙烯酸缩水甘油酯的合成
振 波谱仪 , 瑞士 B r u k e r 公司。
1 . 2 G MA 的 合 成 和 纯 化
在装 有搅 拌器 、 回流 冷 凝管 和恒 压滴 液 漏 斗 的三 口烧 瓶 中 , 加入 MAA, 正 己烷 和无 水 乙 醇 的
混 合溶液 ( 体 积 比为 5: 1 ) 为溶 剂 , 充分 搅 拌 下缓
初 步 确 定 较 佳合 成 条 件 , 并 用 响 应 面 法优 化实 验 方 案 , 得 到 最佳 反应 条 件 为 : ( MAA - N a ): ( E CH) 一 1: 5 ,
反应温度 9 o℃ , 反应时间 2 O mi n , 微波功率为 5 0 0 W, 催化剂用量 2 O ( 与 MAA - Na的量 比) , 在 此 条 件 下 产
收稿 日期 : 2 O 1 7一 O 6—2 3 ; 修 改稿 收 到 日期 : 2 0 1 7 一l l 一1 0 。
甲基丙烯 酸 ( MAA) , AR, 天津 市科 密 欧化 学 试 剂有 限 公 司 ; 环氧氯丙烷 ( E C H) , AR, 天 津 市 大 茂化 学试 剂厂 ; 无 水 乙醇 , AR, 天津 市富 限公 司
精
2 0
细
石
油
化
工
第3 4卷 第 6期
2 0 1 7年 1 1月
S PECI ALI TY PETROCH EM I CALS
微 波 辐 射 下 甲基 丙 烯 酸 缩 水 甘 油 酯 的合 成
李婷 婷 , 来 水 利卜 , 蔡建华。 , 陈 军
( 1 .陕 西 科 技 大 学 教 育 部 轻化 工助 剂 化 学 与 技 术 重 点 实 验 室 , 陕西 西 安 7 1 0 0 2 1 ; 2 .江 西 联 合 化 工 有 限 公 司 , 江西 九江 3 3 2 0 0 0 )
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四甲基氯化铵 ( TMAC)
D 物料物质
的量比 16∶
17∶
18∶
2004 年 11 月 6 日
高晓蕾 ,等 : 甲基丙烯酸缩水甘油酯的合成研究
·17 ·
表 2 L9 (34) 的实验数据及处理结果
因 素
No .
A/ ℃ B/ h
C
CH2 C COOH + NaOH CH2 C COONa
CH3
CH3
CH2 C COONa + Cl CH2 CH CH2 O
CH3
CH2 C COO CH2 CH CH2 + NaCl O
CH3
Ξ 收稿日期 : 2004209213 作者简介 : 高晓蕾 (19702) ,女 ,工程师 ,主要从事精细化工及精细有机合成研究 。
以环氧氯丙烷为溶剂和参比液 ,通过分光光度 计测得 GMA 的最大吸收波长 ,在最大吸收波长下制 作 GMA 在环氧氯丙烷中的工作曲线 。反应结束后 , 将产物定量稀释 ,并测定其在最大吸收波长处的吸 收值 ,与工作曲线比较即可得出甲基丙烯酸缩水甘 油酯合成反应的产率 。
312 红外表征 经减压蒸馏后的产品为无色透明液体 ;对所得
产品进行红外光谱测定 。本实验合成产品的 IR 图 谱与 GMA 标准 IR 图谱作比较 ,如图 1 所示 。
注 :图中上方曲线代表标准 GMA ,下方曲线代表合成产品 。 图 1 合成产品与 GMA 标准 IR 图谱
4 结果与讨论
411 正交实验设计 本实验选取反应时间 、反应温度 、相转移催化剂
3 产品的分析
对合成的 GMA 产品初步分析 ,其结果为 :相对 密度 ρ245 = 11079 (文献值 ρ245 = 11074) ,折射率 nD25 = 114470 ( GMA 文献值 nD25 = 114480) 。同时采用气相 色谱仪对 GMA 产品进行纯度分析 。 311 产率的测定
关键词 : 甲基丙烯酸 ; 甲基丙烯酸缩水甘油酯 ; 相转移催化剂
Research on Synthesis of Glycidyl Methacrylate
GAO Xiao2lei , W EI Dong2yan
(College of Chemical Engineering , Zhengzhou University , Zhengzhou 450002 ,China)
第 12 卷第 21 期 2004 年 11 月 6 日
精细与专用化学品 Fine and Specialty Chemicals
Vol . 12 ,No. 21 ·15 ·
甲基丙烯酸缩水甘油酯的合成研究
高晓蕾 Ξ 卫冬燕 (郑州大学化工学院 , 河南 郑州 450002)
摘 要 : 在相转移催化剂季铵盐和阻聚剂对苯二酚存在下 ,采用二步法由甲基丙烯酸 (MAA) 和环氧氯丙烷 ( ECH) 合成了甲基丙烯酸缩水甘油酯 ( GMA) 。通过正交实验确定了最佳反应条件 :物料配比 n (甲基丙烯酸钠) ∶n (环氧氯丙烷) = 18∶,反应温度 105 ℃,反应时间 4h ,催化剂选用十六烷基三甲基溴化铵 。在该工艺条件下 ,产品产率 为 94173 % ,纯度为 96180 %。
(5) 从表 2 看出 ,对于本实验相转移催化剂选用 十六烷基三甲基溴化铵效果最好 ,在此基础上 ,对催
化剂用量在 105 ℃,反应时间 4h ,物料配比为 1∶8 (物 质的量比) 下又进行了单因素考查 ,并与产品收率 (见表 3) 做曲线 ,结果如图 2 ,从图中可以看出 ,催化 剂的用量 013g 时 ,产率已达 92190 % ,曲线从 015g 开始 (产率为 93110 %) 趋于水平 ,从成本角度考虑 , 催化剂用量选用 013g。
图 2 催化剂用量对产品收率的影响
(6) 从表 2 可以看出 ,对于副反应的发生 ,温度 的变化影响最为显著 ,当温度为 95~105 ℃时 ,产物 的纯度高达 9618 %以上 ,而当温度达到 110 ℃时 ,纯 度开始下降 ,这说明此时高温下 GMA 的单体双键聚 合逐渐增大 。
D
1
A1
2
A1
3
A1
4
A2
5
A2
6
A2
7
A3
8
A3
9
A3
K1 270169 K2 278158 K3 274179 K1 90123 K2 92186 K3 91160 极差 2163 优水平 A2
主次因素
B1 B2 B3 B1 B2 B3 B1 B2 B3 278175 271171 273160 92192 90157 91120 2135 B1
收率/ % 纯度/ %
91118 89197 89154 94173 92165 91120 92184 89109 92186
94150 93113 92190 96180 95175 94149 90181 88145 87180
T = 824106μ = T/ 9 = 91156
表 3 调优实验结果
No .
反应温度 反应时间
/℃
/h
催化剂 种类
物料物质 的量配比
产率/ %
1
105
4
CTMAB
18∶
94101
2
105
4
CTMAB
18∶
93175
(2) 从表 2 可以看出 ,在本实验的因素水平条件 下 ,因素的主次顺序为 :反应温度 > 反应时间 > 催化 剂种类 > 反应物料配比 。其最优合成条件为 :A2 、 B1 、C2 和 D3 。
(1) 两步法合成 GMA 过程中所用的药品及反应 环境必须是干燥的 ,否则水的存在会导致副反应发 生 ,同时还会发生自由基和环氧基的断裂聚合 ,生成 高分子聚合物 ,从而影响产品收率 。
表 1 正交实验的因素和水平
因
A
素 反应温度
水平
/℃
1
95
2
105
3
110
B 反应时间
/h 4
6
8
C
催化剂种类 四丁基溴化铵
在装有搅拌器 、冷凝器及温度计的三口烧瓶中 , 加入干燥的甲基丙烯酸钠盐 、阻聚剂 、相转移催化剂 和环氧氯丙烷 ;搅拌并加热 ,反应温度控制在 95~ 110 ℃。4~8h 后停止反应 ,过滤去除 NaCl ,所得滤 液在 80~85 ℃、617~810kPa 条件下减压蒸馏出环氧 氯丙烷 ;然后在 100~105 ℃、111~116kPa 条件下减 压蒸馏出无色透明液体产品 GMA 。
在装有搅拌器 ,回流冷凝器 ,温度计及滴液漏斗 的四口瓶中 ,加入 100mL 甲基丙烯酸 ,再加入 100mL 的溶 剂 , 搅 拌 均 匀 , 缓 慢 地 滴 加 入 10315g 的 50 % NaOH 水溶液 。控制反应温度不超过 55 ℃,滴加完 毕后 继 续 搅 拌 30min , 加 入 012g 阻 聚 剂 , 在 85~ 90 ℃、3017~3610kPa 条件下进行减压脱水 ,干燥即 得到钠盐 ,密闭保存备用 。 213 GMA 的合成
(3) 由表 2 看出 95 ℃时已达到反应进行温度 , 但反应较为缓慢 ,当温度达 110 ℃时 GMA 的单体聚 合较为严重 ,产率下降 ,而在 105 ℃时既使反应速度 较 95 ℃有较大提高 ,又不会出现在高温时的单体聚 合现象 ,故是最佳反应温度 。
(4) 从表 2 可看出 ,物料在 4h 内就可大量反应 。 但当物料比和温度一定时 ,反应时间对产品的纯度 的影响也很大 ,95~105 ℃时反应时间越短纯度越 高 ,这是因为随着反应的进行及 GMA 的生成 ,其副 反应增大 ,时间越长副反应产物越多 ,产品纯度从而 降低 。温度升高到 110 ℃左右时随着反应时间的延 长 ,产品的纯度逐步升高 ,这是由于温度升高 EPC 的汽化有效的抑制了副反应的发生 。
季铵盐种类以及反应物料比 n ( 甲基丙烯酸钠) / n (环氧氯丙烷) 4 个因素进行正交设计考查 。并将每 个因素设 3 个水平 (正交实验的因素和水平如表 1 所示) ;以 GMA 的收率为实验指标 ,用 L9 (34) 正交表 安排实验 (L9 (34) 的实验数据及处理结果见表 2) ;其 中阻聚剂 、抗氧剂的种类和用量固定不变 。调优实 验结果如表 3 所示 。 412 分析讨论
C1 C2 C3 C2 C3 C1 C3 C1 C2 275122 273179 275105 91174 91126 91168 0148 C2
D1 D2 D3 D3 D1 D2 D2 D3 D1 270175 270126 270105 90125 90109 90101 0114 D3
A >B > C>D
Abstract : Glycidyl methacrylate ( GMA) is synthesized in two steps based on the reaction of methyl methacrylate (MMA) and epichlorhydrin ( ECH) in presence of quaternary ammonium salt as phase transfer catalyst and 1 ,42dihydroxy2benzene as poly2 merization inhibitor. The optimum reaction conditions are obtained by orthogonal experimental design :n (sodium methacrylate) ∶n (ECH) = 1∶8 , reaction temperature is 105 ℃, reaction time is 4h , and taking hexadecyltrimethylammonium bromide as phase transfer catalyst. Under these conditions the yield of product can be reached 94173 % with purity of 96180 %.