2-甲氧基丙烯的合成进展

蒋丰阳，李 良，张潆心，孙思为，马启明

（1.沈阳工业大学辽阳分校，辽宁 辽阳111003；2.中国石油天然气股份有限公司山东检验检定中心，山东济南250306；3.中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司，辽宁 抚顺111300）

2-甲氧基丙烯（MPP）是最简单的烯基醚，因为是烯醚结构，性质极其活泼，不易制得。在很多合成药物中，MPP是一种重要的合成原料，尤其是在合成克拉霉素（CLM）中，MPP是一种关键的中间体。克拉霉素是由日本大正制药公司研制成功的一种广谱、高效、低毒的新型大环内酯类抗生素，在呼吸、生殖、五官等附属结构器官感染上有极佳的临床疗效，另外，MPP还是合成假紫罗兰[1]、维生素、胡萝卜素等的重要原料。

我国对2-甲氧基丙烯的需求量巨大，但是目前国内没有厂家可以大批量生产，所需2-甲氧基丙烯全部依赖进口。由于该产品沸点低（34℃～36℃），运输很不安全，致使商品价格昂贵。国外虽有厂家生产此产品，但由于技术难度大，产品性能特殊，未见大规模生产。本文笔者综述了国内外相关合成工艺，以供研究人员参考。

1 直接合成法

1.1 MPP的合成

直接合成法是分别以丙酮和碳酸二甲酯、丙炔与甲醇、丙二烯和丙炔的混合物与甲醇、丙醛与甲醇为原料，在催化剂的条件下一步制得2-甲氧基丙烯。

1.1.1 丙酮和碳酸二甲酯合成

吴都督等[2]利用不同的催化剂来合成产物MPP，其中分别以碳酸钾和焙烧过的MgO作为催化剂，MPP的选择性分别为66.3%和35.9%。此反应的优点是原料和催化剂易得，但是选择性较低，有乙酰乙酸甲酯、DMP等副产物生成。

1.1.2 由丙炔与甲醇合成

Schulz等[3]用30%的CH3OK和浓度为0.1%的氢醌，温度控制在185℃左右，其最终产物产率可达到98.1%。B．A.Trofimor[4]将反应物在超基催化剂AmOCs/NMP体系中反应，MPP收率为93%。两者的收率都很高，但是前者文献报道中的催化剂AmOCs性质活泼，不易得到，并且工艺操作困难；后者中使用的氢醌试剂具有毒性，所以两者都不适合工业化。

1.1.3 由丙二烯和丙炔的混合物与甲醇合成MPP

该法是在1.1.2方法上的改进。B．A.Trofimor等[4]进一步对该法进行了研究，他们将其在室温下，在超基催化剂KOH/DMSO、BtOK/NMP体系中反应，其收率分别为80%和97%。两者工艺相似，以后者为例，工艺为BtOK（28 g）溶解在盛有 NMP（50 mL）四颈瓶中，将其加热到120℃，再以 1 mL/h的速率滴加MeOH（4.8 g），滴加的同时使用磁力搅拌器使反应物充分混合连续反应，未反应完全的丙炔-丙二烯混合物在-60℃下冷凝回流，充分反应12 h，收率为97%。显然，B．A.Trofimor的工艺反应温度虽然降低，但是该工艺的冷却条件需要达到-60℃，还需要精确控制甲醇的滴加速率，这些因素将导致规模生产成本升高。B.A.Agre[5]以NaOH为催化剂，在压力为28托～38托（1托=133帕）、温度为140℃～190℃的条件下反应，MPP收率为40%，还有文献报道在气相下反应[6]。Klaus等[7]以异极矿（57.2 g，粒径2 mm）作为催化剂，在170℃条件下反应，MPP收率为77%，但是有副产物2，2-二甲氧基丙烷生成。

总体来说，由丙二烯和丙炔的混合物与甲醇在催化剂条件下制取MPP的条件虽然苛刻，但是其收率都很高。从经济效益角度考虑，由于原料丙炔或丙烯性质活泼，难以运输，价格昂贵。根据我国国情，这种合成方法不适合工业化规模生产。如果在工业上采取该方法，企业应该具备生产丙炔或丙二烯的技术，将生产出的丙炔和丙二烯直接与甲醇反应。

1.1.4 由醛与醇合成MPP

丙醛或丙二醛与甲醇为原料在强碱条件下合成MPP，Chao-YangHsu等[8]对此做了研究，其产率达到70%。但是由于该法的原料丙醛运输不便，并且在高温或者有水生成的情况下，强碱对设备的腐蚀性非常强，将导致反应在高压下流体泄漏，操作危险系数较高。这些因素直接导致该法生产成本较高，所以不适合工业化生产。

1.2 间接法

间接法亦称裂解法，指DMP在催化剂的条件下进行高温裂解脱去一分子甲醇得到MPP。裂解法分为两种：液相裂解法和气相裂解法。

1.2.1 DMP的合成

DMP合成常见的有直接法和间接法两种，张晓娟[9]对DMP的这两种合成方法做了全面综述。

1.2.2 DMP液相裂解

早期的液相裂解多采用烷烃作为溶剂，磺酸作为催化剂，由于其后处理麻烦，逐渐已被淘汰。Marianne等[10]用新壬酸作为催化剂，经过4 h反应后，MPP产率达到71.0%。杨淑敏等[11]以二甘醇二甲醚（45 mL）作为溶剂，琥珀酸酐（110 g）、吡啶（8 g）、苯甲酸（6 g）作为催化剂，在115℃左右的条件下加入DMP，产品收率80.6%，其纯度＞98%，其纯度达到了国外相同产品的标准，并且此工艺减少了二甘醇二甲醚的用量，保护了环境。由于二甘醇二甲醚价格昂贵，毒性大，沸点高，容易与水互溶，后处理比较麻烦，所以李晓曦等[12]在此基础上做了改进，用甲苯替代二甘醇二甲苯（14.6 mL）作为溶剂，丁二酸酐（20 g）、吡啶（15.6 mL）、苯甲酸（0.58 g）为催化剂，MPP收率为81.1%，纯度＞97%。该合成工艺的优点是反应条件温和，甲苯价格低廉；缺点是丁二酸酐会与甲醇反应生成丁二酸甲酯，其会与MPP形成共沸物，难以分离。

1.2.3 DMP气相裂解法

Dietrich等[13]采用自制的ZSM-5型催化剂气相催化裂解DMP，裂化温度280℃～340℃，MPP收率为83.3%，并且反应前后的催化剂活性几乎没有下降。该合成工艺的优点是催化剂易回收，缺点是催化剂不易制得。崔伟[14]也采用气相裂解DMP的方法合成MPP，在酸性催化剂的条件下，裂化温度180℃～190℃，-10℃冷却，MPP收率达到85%以上。笔者认为此工艺是目前最适合我国工业化规模生产的工艺，但是其存在一个缺点，即反应后酸性催化剂易失活，难以回收，导致成本上升。

2 结束语

（1）在上述MPP合成方法中，笔者认为最易工业化的应是气相裂解DMP法。该反应的原料是甲醇和丙酮，廉价易得，虽然需要两步完成，但是第一步合成DMP在国内已经取得重大突破。在未来的发展中，研究人员应着重探究气相裂解DMP的工艺条件，以增加产率，使我国拥有自主知识产权的最佳合成MPP工艺。这样不仅可以填补国内空白，而且会创造良好的社会效益和经济效益，其应用前景十分广阔。

（2）以下为笔者设想的一种合成MPP的工艺路线，以丙酮与甲醇为原料直接合成MMP。

该反应目前未见相关报道。笔者理论推测了该反应的条件，但未能证明。丙酮与甲醇先发生亲核加成反应，然后再脱去一分子水，最后得到2-甲氧基丙烯。根据亲核加成反应的影响因素分析，推测其反应条件之一是强碱条件，其试剂可选CH3OK、NaOH等；反应条件二是脱水剂，其试剂可选硅胶、无水氯化钙、碱石灰等；反应条件三是温度，由于在高温碱性条件下丙酮会发生缩合反应，所以其温度应控制在低温，反应完成后得到MPP与丙酮等的共沸物，沈永平等[15]对该共沸物体系做了大量研究。笔者认为该反应若能进行，将会推动中国MPP的合成发展。