乙二醇二甲醚的合成研究进展

第31卷第1期化学工业与工程技术Vol. 31 No. 12010年2月Journal of Chemical Industry &engineeringFeb.2010乙二醇二甲醚的合成研究进展徐文娟,何学峰2,朱新宝12(1.南京林业大学化工学院江苏南京210037;2.连云港致远化工有限公司,江苏连云港222228摘要:介绍了氧烃化、乙烯加成氢解氯化物分子间的消除、甲醚的偶联等反应,综述了生产与合成醇二甲醚的方法包括其工艺流程催化剂和反应条件,并重点介绍了 williamson合成法以及由环氧化合物开环与二甲醚的插入反应合成乙二醇二甲醚的合成工艺路线的研究进展,认为由碳酸二甲酯与乙二醇单甲醚以及甲醚与环氧乙烷制备乙二醇二甲醚具有重大应用前景。关键词:乙二醇二甲醚;催化剂;反应;合成中图分类号:TQ317文献标识码:A文章编号:1006-7906(2010)01-0051-05Research progress of synthesis of 1, 2-dimethoxyethanXU Wenjuan', HE Xuefeng, ZHU Xinbao.(1. Department oftry,Nanjing Forestry University, N2. Lianyungang Zhiyuan Chemical Industry Co, Ltd, Lianyuangang 222228, ChinaAbstract: The production and synthesis of 1, 2-dimethoxyethane are reviewed from several methods such as O-alkylationaddition of ethylene, hydrogenolysis, elimination between chlorides, Cadiot-Chodkiewicz of dimethyl ether, etc. The discus-sions are also made on processes, catalysts and reaction conditions. The methods of Williamson synthesis method and the ringopening of ethylene oxide and insertion of dimethyl ether are also reviewed. The development status of preparing 1,2-dime-thoxyethane from methoxyethane and dimethyl carbonate or dimethyl ether and epoxyethane is presented.Key words: 1, 2-Dimethoxyethane: Catalyst: Reaction: Synthesis乙二醇二甲醚(简称DME)具有稳定的化学性更经济可行的实验方案,本文将对各种合成路线作质和溶解性能,是工业上和实验室广泛使用的溶剂,进一步阐述同时也可用于医药抽提剂和有机中间体山。此外,1O-烃化反应它是良好的表面涂料溶剂和军用喷气式飞机燃料抗1.1 williamson合成法冻添加剂;也可作金属和玻璃的清洗剂;还可用于化DME长期以来被作为极性情性溶剂。wil-妆品工业、香料工业、医药工业、油田工业等多领 lamson法合成DME已在工业上应用,该法由于消域(,应用非常广泛耗氯和碱,以及反应后氯化钠的分离而具有低经济目前国外乙二醇二甲醚的使用越来越广泛,在日性。原料碱为Na与NaOH等。利用金属钠时操作本高品质的乙二醇二甲醚应用于电池电子原件等供简单,产品易得,但工艺要求高,且金属钠昂贵,使成不应求常需进口来满足需求;美国科莱恩有限公司本升高。利用NaOH时,副产物较多,分离较复杂,也大量生产乙二醇二甲醚销往世界各地;印度对乙二因此,工业上一般使用片碱氢氧化钠为原料。日前醇二甲醚的需求也是与日俱增。而我国对乙二醇二甲 williamson合成法是工业生产DME的主要方法。醚的开发利用还需要进一步的探索研究。近年来,乙1.1.1与卤代烷反应二醇二甲醚市场需求量正在不断的增大,且应用不断拓宽,除用作气体吸收剂、萃取剂和脱漆剂外,还用于RX+Rl-ONa R-R R!+NaX(R-CH, R-CH,电化学、高分子材料的聚合材料、有机化合物医药中间体的合成、工业品添加剂清洗剂复配物粘接剂复收稿日期:2009-07-28配物、制备硼化物和有机金属等领域作者简介:徐文娟(1985-),女,山东菏泽人,硕士,研究方向精细有机合成乙二醇二甲醚的合成路线很多,朱新宝等与Ermail:hiwenjuan@126.com葛欣“报道了DME的多种合成路线。为了筛选出通讯联系人:朱新宝化学T业与工程技术2010年第31卷第1期在碱性条件下,醇钠与卤代烃发生反应生成醚,率与选择性,发明了一种新型的复合催化剂1,该大部分为不对称醚。卤代烃可用氯甲烷、氯丁烷、氯化催化剂组成为:HBF4/BF3与H2SO4、HNO3苄等合成不同的醚该法已应用于工业化生产,但副H2PO4的质量比优选1:(0.3~5)。特别优选的酸产物多需要大量的有机介质,增大了能耗。中国专利是H2SO4和H3PO4。利用这种催化剂体系,形成报道了以氯甲烷为甲基化剂合成DME的方法。较低量的副产物如二噶烷或三甘醇二甲醚,和较高1.1.2与烷基的无机酸酯的反应比例的有价值物质DME和二甘醇二甲醚2RONa+(R')2 CO3-2ROR+Na, cO1.3分子间的縮合反应2RONa+(R),SO -2ROR+Na, SO.1.3.1缩醛还原法式中:R=CH3,R=CH3单醚与甲醛反应生成缩醛化合物,后还原缩醛即用Na与乙二醇单甲醚(EM)在适当配比下反可得到双醚类化合物。常用的还原剂有金属氢化物应,再加入硫酸二甲酯为催化剂,在85~90℃时恒温金属氢化物与三氯化铝的混合物、三烷基硅烷、格式15min可得到DME虽然硫酸二甲酯活性高、易控化试剂与催化氢化还原。金属催化剂一般较昂贵,实制但毒性大。碳酸二甲酯是一种反应活性高无毒又际生产应用较少,已有二甘醇醚缩甲醛氢化的廉价的甲基化剂,日本专利报道了以碳酸二甲酯为甲报道)基化剂,将乙二醇单甲醚与(MeO)2CO,NaOH,Nal文献[19-22]报道利用A2O3-SiO2为载体负及MeH一起加入到高压釜中,在240℃时反应5h载Ni,Co,Cu催化剂氢化,DME收率可达89.2%得到DME;收率78.4%,选择性61.9%也可负载Ni-Mo作为催化剂,并在上述催化剂中1.2环氧化合物开环与甲醚的插入的反应添加Pd,Pt或Rh作为助催化剂,可大幅提高反应HCO的转化率及产物的选择性,后者选择性甚至可达催化剂HC CH+100%。也有报道以Pd作为主催化剂,5%Pd/活性O--CH3炭催化,转化率83.2%时,DME的选择性98.2%以BF3或SnCl4为催化剂时,二甲醚与环氧乙此外也可用N-Ru混合物催化剂得到DME。烷进行缩合反应生成DME。该法产物较复杂,除生美国专利报道,以(CH3O)2CHCH2OCH3为原成DME和多DME外,不可避免还会产生二嗯烷或料,在催化剂Ba(OH)2/SO2和 Raney Ni作用下氢二氧戊环。虽然该工艺流程短、原料易得,但产品组化,可得DME23。缩甲醛的氢化在高压下进行,设成复杂、分离难度大。若能通过调节原料配比并采备投资高,因此不适合于较低的生产量。用合适的催化剂减少二嗯烷等副产物的生成,将是1.3.2分子间脱水反应较环保的合成方法。乙二醇或EM与MeOH进行催化反应可制得科莱恩公司用Me2O与环氧乙烷(EO)直接反应DME4-3,催化剂有黏土、 Lewis酸和阴离子交换合成DME,即在路易斯酸如BF3或SnC存树脂。该法工艺流程短、原料易得,适合于工业化开在下将FO插入链状醚中。EO与Me2O反应的主要发,但需开发高活性和高选择性的催化剂。催化剂为酸性催化剂121如 Lewis酸、杂多酸等日本专利报道以原矿黏土高岭土作催化剂,在若在催化剂中添加少量活泼氢化合物如水醇酸等,EM与Me2OH的配比为1:4时,EM的转化率则有利于抑制二嗯烷的生成415。49%,DME和二DME的选择性分别为50%和德国专利报道了加入具有活性氢的化合物,并7%20。另有日本专利报道用该法合成DME时主使用氯化锡(Ⅳ)或三氟化硼为催化剂的方法。要催化剂为 Lewis酸,即H2SO4,HBF4,FSO2H该法中副产物二囈烷的量降低至12.9%~24.4%。ClSO3H,Al2(SO4),(CH3)2SO4,CF2SO3H但该法的缺点是各种不同的聚DME有很宽的分子CH3FSO3,PCl,POC13和(CF3SO4)3A等{2。美量分布,这些聚DME的分离复杂。国专利报道用阴离子交换树脂催化剂可以提高德国专利描述了金属卤化物如三氟化硼,与硼DME的产率1酸联合用作催化剂,可将二嗯烷含量降至3.8%1,日本专利报道了向EM与甲醇混合物中加入且分子量分布不比参考文献[16]中的宽;但这2种适量的催化剂钼磷酸在170℃下反应4h,得质量方法均生成10%~15%的三甘醇二甲醚,由于其分数45.5%的DME,11.7%的DMDE和1.3%的275℃的高沸点而难以出售。三DME。日本专利用高岭土岭为催化剂,EM科莱恩公司为了改进由二甲醚制备DME的收和MeOH在250~300℃下进行醚化,EM转化率徐文娟等乙二醇二甲醚的合成研究进展5349%,DME选择性50%。前景。2乙烯的加成反应5.2强酸催化法在甲醇溶液中,用I2与C2H在氧气催化作用下甲醚通过电化学方法电解,在强酸FSOH作生成ICH2CH21和CH3OCH2CH2I,用氧气除去反应用下得到DME,收率50%~60%,说明了强酸催化中的HI之后,就可以生成DME反应温度140~160电化学法电解生成DME的可行性℃[。但该法在经济上不适合于工业化生产。5.3氧化偶联法3氢解反应甲醚催化氧化偶联制备DME相比于CH4Mack等, Edwards等1]研究了以二甘醇甲氧化偶联条件要温和得多;相比于甲醇的氧化偶醚为原料,Ni-Re/Al2O2-SiO2为催化剂,在一定联,副产物要少得多。因此,这是一条具有相当工业条件下氢化生成DME,DME选择性可达54%。采应用前景的合成方法用Ni,Ni-Re/Al2O3催化剂可以提高DME的选择Hiroshi等采用锡镁催化剂研究了二甲醚氧化性收率82%。清浦忠光等也报道了用三甘醇氢解偶联制DME的反应(。日本专利报道甲醚在200合成DME的方法]。℃、1.6MPa压力下,以固态锡镁复合氧化物为催化4氯化物分子间的消除反应剂,通入适量氧气,发生气固相氧化偶联反应,生成4.11,2-二氯甲烷的消除反应DME,最高选择性超过60小谷野乔等研究了在200℃时,用内近年来对二甲醚的偶联反应也有研究CCH2CH2Cl与CHOH进行醇解反应生成2006年,广东T业大学发明了一种具有较高反应活DME,该反应可用Mg,zn,Fe,Co或稀土金属性和对目标产物有高选择性的复合金属氧化物催化的氢氧化物作催化剂,其中原料CCH2CH2Cl转化剂,其表达式为MO-SnO,-MgO。该复合金率可达85%,产物DME的选择性不低于80%。德属氧化物催化剂置于流动固定床反应装置中,通入国专利报道,若改用ZnO作催化剂,可得65.9%的定比例的二甲醚、氧气和惰性气体在一定温度范DME。该工艺在抑制副反应和提高收率上虽比围内进行反应,可制备出高产率的DME,二甲醚转碱催化剂好,但还有待进一步开发化率较高4.2氯代甲醚的消除反应5.4催化氢化法Vogt等报道了用Cu或Fe粉作催化剂,许洁瑜等发现SnO2与CaO载体之间可能形成CH1OCH2Cl在70C下反应5h,DME收率达较好的协同作用,可促进活性氧化物的形成,从而有73%)。CH2OCH2Cl也能被活性镁催化反应,生利于二甲醚催化氧化的进行),吕逵弟等又考察成物在四氢呋喃中不稳定,可分解成氯甲烷和了添加助剂vMn的催化剂SnO2/MgO对二甲醚DME。而Vogt等改进方法,用CH3OCH2Cl与产催化氧化制取DME和其他碳氢化合物的催化性物相对应的分子(如CH2OH)在碱金属氢氧化物或能,发现锡镁催化剂对二甲醚有良好的催化活醇化物(如NaOH,CH12CH2ONa)的作用下,以较低性;添加VO能较大提高二甲醚的转化率与级的伯醇或无环的乙二醇醚为溶剂,使其发生反应,DME的选择性,DME的选择性可达44%,在300当反应温度在40~80℃之间时,CH2OCH2C和C时收率可达9%以上DME的收率有较大的提高。6合成气合成DME的反应甲醚的偶联反应由于石油储量的减少和价格的上涨,人们还试2个甲醚分子分别脱去1个氢,偶联后可生成图开发以合成气为原料的化学品的合成途径,替代DME。为了走这条捷径,通常采用光化学法、强酸以石油为原料的生产过程。由于不经过甲醇而摆脱催化法、氧化偶联法、催化氢化法等,除去甲基上的了合成气生成甲醇的热力学平衡、转化率的限制,以一个氢原子,进而偶联成DME。及副产物多的缺点因而受到人们的高度关注(4。5.1光化学方法葛欣等报道了在高压下将合成气通入含有Re在室温下,用波长=184.9nm的光照射甲醚,活性炭的CH3OH液体中,185~190℃时在Co(CO)生成CH3OCH2·自由基,进一步复合即生成作用下,发现产物中含有DME成分。又发现在DME,副产物有CH4,C2H,CH3OH,CHOH,CH2 COOCH3,Co2(MoO)3和Na混合液体CH3OCH2CH3等。由于该光化学反应机理复中,200℃,1.96×10Pa压力下通入合成气,可得到杂,副产物多且反应不易控制,故目前尚无工业化相当量的DME,以甲醇计DME收率为41.8%54·化学工业与工程技术2010年第31卷第1期7其他化合物合成DME的反应on alkylenglykoldiaethern: DE, 3025434[P].1981Ryzhankovaantonina等报道了利用金属有机化合物AI(CH3 OCH, CH2O)3与烃化试剂[12] OHASHI Y, SONE Y, HIDA T Preparation of Dether:JP,561661(CH3)2SO4,在20~100℃反应制得较纯的13] OHASHI Y,SNEY,HDAT. Preparation of DietherDME4;另外,将 HSiC3加入CH2OCH2 COOCH3JP,56166136[P].1981-12-21中,用y-射线照射,得CH2OCH2CH(OsCl)14] SCHEFFEL G, OBERMEIER R Process for prepar-OCH3,并转化成CH3OCH2 CHCIOCH3,后者经还ing alkylene glycol diethers: DE, 3128962[P].1983原脱卤可产生DME[15] KOKOMA K, OHASHI Y, NIIZEKI J Preparation8结语of ether:JP,56008338[P].1981-01-28综上所述,DME的合成工艺路线多种多样,工[16] KOGOMA K, OHASHI Y, NIIZEKI J,etal.verf业上规模生产的方法主要是 Williamson合成法,但hren zur herstellung von alkylengl ykoldiaethern:DE,3025434P].1981-02-05该法产生大量的氯化钠或硫酸钠,污染严重,后处理17 SCHEFFEL G, OBERMEIER R. Verfahren zur her-困难,成为目前工业生产的瓶颈。若以碳酸二甲酯stellung von aether: DE-A-2, 741676[P].1979为甲基化剂与乙二醇单甲醚发生 Williamson反应03-29合成DME,虽生产过程清洁,几乎可达到“零排放”,[18]奥伯伦德费尔纳斯内尔制备烷撑二醇二醚的方法但由于甲基化剂利用率低,也不利于工业化生产缩甲醛的氢化在高压下进行设备投资高,因此不适[19 AYUSAWA T,AOK1T, NOMURA Y. Verfathrem zurherstellung von aetherverbindungen durch katalytische合于较低的生产量。二甲醚偶联制备DME是个崭hydrogenolyse: DE, 3224033[P]. 1983-01-05新的课题,研制出二甲醚转化率和DME收率较高20] ARPE H J. Verfahren zur herstellung von glykoldime-th的催化剂是研究者正在努力解决的问题。以甲醚与yearn:DE,2434057[P]197601-29环氧乙烷合成DME是较清洁经济的生产方法,但2] ARPE H J. Verfahren zur heratellungkoldimethylather dimethylglykol )tg von aethylengly探索髙活性,高选择性的催化剂,抑制副产物二嚅烷[P].1978-10-19等的生成和控制副产物多DME窄分布是当前工艺[22 HUANG T N, FERNADEZ C G. Catalyst for use in亟需解决的问题。the hydro- genolysis of methyl glycol formals: US参考文献:[23] GRESHAM W F. Polymerization of unsaturated ethersUs,2526743[P]1]程能林溶剂手册[M]北京:化学工业出版社,[24 SCHEFFEL G, OBERMEIER R Process for the prepa1994:439on of glycol alkyl ethers: DE, 3446488[P]. 1986-07[2]陈永福秦怡生,乙二醇醚类的市场需求和生产技术进展[]精细石油化工进展2002,3(4):28-34[25] DRESSAIRE G, SCHOUTEETEN A Process for the[3]朱新宝师如光郭卫,等DME的合成及应用[J].江industrial production of dimethoxyethanal: EP,苏化工,1996,24(5):18-20607722[P].1994-07-274]葛欣,张英沈俭一DME的合成途径[化学试剂,[26]村田清秀,工千>口一儿工一儿化物⑦製造1997,19(3):150-153.法:JP,55104221[P].1980-08-09[5]朱国华.聚DME的生产方法:中国,96108621[P],[27]鈴木磨小林利夫.高速流水處理上石不織布裂造1997-02-12仁用ψ石六扔b丿又儿構造:日本,56186336[6]宵夜恭子,渡部恭吉.(订)工千v冫夕"彐一儿氵1983-05-25工一于儿製造法:JP9227435P],1997-09-02.[28】 VANDERPOOL S H. Production of ethylene glycol[7]斯坦柯维阿克亚烷基二醇二醚的连续制备方法:中dialkyl ethers using dialkyl ethers: US, 4321413[P].国,1762947[P].2006-06-241982-03-238] SCHEFFEL G,O) BERMEIER R Process for the man[29]飛田俊曾根敬男.7儿+y夕一儿沙7儿儿facyure of ethers: US,4146736[P]. 1979工一儿①製造法:日本,60120829P].1985-06-28[9] SCHEFFEL G, OBERMEIER R Fur die beurteilung [30] TWANE Y, KIZAWA K, MURATA K Production of Ethder pater fahigkeit in betylene Glycol Ether: JP, 55104221[P]. 1980-08-09schriften: Nichts ermittelt: DE, 2640505[P][31] MACK K E, MUELLER W H, HEY H. Verfahernur herstellung von methylether: DE, 2900279[P][10] SCHEFFEL G, OBERMEIER R Process for preparing alkylene glycol diethers: DE, 3128962[P]. 1983- [32] EDWARDS C L, SANDERS A, SLAUGH L H Process for02-10the preparation of methyl polyethers and methyl polyethersL11 KOGOMA K, OHASHI Y Verfahren zur herstellprepared by this process: EP, 30397[P]. 1981-06-17第31卷第1期化学工业与工程技术Vol 31 No. 12010年2月Journal of Chemical Industry EngineeringFeb.2010检测与分析紫外分光光度法测定加替沙星片中间体含量凌斌,陈文利(江苏苏中药业集团股份有限公司,江苏姜堰225500)摘要:根据加替沙星在酸性溶液下易溶解的特点,选定0.1mol/L盐酸作为溶解介质,并进行测定在质量浓度范围1.0~8.0gg/mL内吸光度与质量浓度呈现良好的线性关系。通过实验,确定加替沙星质量浓度在5μg/mL时,吸光度值在0.4~0.5之间,试验结果表明,对照品和供试品溶液在&h内保持稳定,平均回收率98.97%相对标准偏差0.67%。与高效液相色谱法测定的结果进行比较2种方法的测定结果无显著性差异。关键词:加替沙星;中间体;检测;紫外分光光度法中图分类号:0657.3文獻标识码:A文章编号:1006-7906(2010)01-0055-03Determination of the content of gatifloxacin tablet intermediate by ultraviolet spectrophotometric methodLING Bin, CHEN WenliJiangsu Suzhong Pharmaceutical Group Co, Ltd, Jiangyan 225500, China)Abstract: According to the property of dissolvability of gatifloxacin in the acid solution, choosing 0. 1 mol/L hydrochsolvent,the content of gatifloxacin tablet intermediate is determined. In the mass concentration range of 1.0-8 0 ug/L, the liner relaonship between absorbance and mass concentration comes up well. Through the experiment, the absorbance is 0. 4-0. 5 when the massconcentration is 5 Hg/L. The experiment results show that the reference substances and the test sample solutions are in stability in8h.The average recovery rate is 98. 97% and the relative standard deviation is 0.67%. Comparing with the results determined by hPLc.the results determined by ultraviolet spectrophotometric method have no obvious difference.Key words: Gatifloxacin Intermediate: Determination: Ultraviolet spectrophotometric method苏中药业是一家有着30年历史的综合性药品临床副作用小等优点。生产商。多年来在中西药制剂方面源源不断地给市场提供了100多个品种的优良药剂产品。加替沙星收稿日期:2009-11-03作者简介:凌斌(1983-),男,江苏姜壤人,本科,现从事化工片是我公司研制开发的新一代氟喹诺酮类抗菌药,医药生产及检测检验工作它具有抗菌谱广、抗菌活性强、口服生物利用度高Er-mail:spike_new@163.com[33]清浦忠光,河井基益.工一元儿化物O製造法:JP,[39]余林吕逵第向杰等.一种复合金属氧化物功能催化剂及其制备方法在制备DME中的应用:中国[34] TAKASHI K, IRUMAGUN, SABURO. Processcess1836775A[P].2006-09-27for preparing dialkoxyalkanes;US,3699174[P].[40]许洁瑜,余林,孙明,等.二甲醚在SnO2/CaO催化剂1972-10-17上催化氢化制备碳氢化合物[J].石油与天然气化工[35] SCHEFFEL G D, OBERMEIER R Process for pre-2007,36(3):177-184.paring alkylene glycol diethers:DE,3128962[P].[41]吕逵弟,余林,向杰等.二甲醚催化氧化制下游化学1983-02-10.品(Ⅱv/Mn改性的SnO2/MgO催化氧化制碳氢化[36] VOGT W, RICHTZENHINL H Process for the pro-合物[冂].化工学报,2007,58(4):892-896duction of glycol ethers: Fr, 1567133[P]. 1969-05-16[42]美国催化科学技术新方向专家组.催化展望[M].熊[37] YAGITA H. ASAMI K, MURAMATSU A, et al.国兴,陈德安,译.北京:北京大学出版社,1993Oxidative dimerization of dimethyl ether with solid [43] RYZHANKOVAANTONINA K, IVANOVO Vcatalysts[J]. Appl Catal, 1989,53(1)115-19.VERESHCHAGINAT M, et al. Method of obtaining[38]藤元熏.高压液体連續處理方法:JP,6327445[P]1. 2-dimethoxyethane SU, 1576523[P]. 1990-071994-11-29