[发明专利]3-羟基丙酸甲酯的合成方法

说明书

本发明涉及一种3‑羟基丙酸甲酯的合成方法，主要解决现有技术中催化剂制备复杂，反应温度相对较高，能耗大的问题。本发明通过采用3‑羟基丙酸甲酯的合成方法，包括以下步骤：a)离子液体与卤化亚铜或三氯化铁在溶剂中反应，得到催化剂；b)上述催化剂存在下，环氧乙烷、一氧化碳和甲醇反应得到3‑羟基丙酸甲酯；其中，所述离子液体为如下结构，所述X选自卤素，Y选自O或S，R选自烷基、烯基、环基、或芳基中的一种的技术方案，较好地解决了该技术问题，可用于3‑羟基丙酸甲酯的工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种3-羟基丙酸甲酯的合成方法，具体来说，涉及一种以环氧乙烷、甲醇和一氧化碳为原料合成3-羟基丙酸甲酯的方法。

背景技术

1,3-丙二醇是一种重要的有机精细化学品，可用作生产防冻剂、增塑剂、防腐剂和乳化剂的原料，也广泛应用于食品、化妆品和制药等行业，其最重要的应用是作为单体合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)聚酯纤维，与常用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维相比，PTT纤维既具有耐光性、吸水少、稳定性好等优良性能，同时又具有回弹性好，易生物降解和对环境污染小等优点，具有广泛的应用前景，是目前研究和开发的热点。

3-羟基丙酸甲酯是合成1,3-丙二醇的重要中间体，其在适宜的条件下氢化即可得到1,3-丙二醇。3-羟基丙酸甲酯可由环氧乙烷氢甲酯化反应制备，其合成反应表示如下：

专利US 4973741公开了使用贵金属铑催化剂和三苯基膦配体，环氧乙烷氢甲酯基化合成3-羟基丙酸甲酯，但是反应需要14MPa的高压，而且环氧乙烷转化率和目标产物的选择性较低。

专利US 6191321公开了使用Co₂(CO)₈/1,10-邻菲啰啉的催化剂体系，甲基叔丁基醚为溶剂，在90℃，7.8MPa的条件下反应18小时，环氧乙烷转化率仅为11％，目标产物3-羟基丙酸甲酯的选择性为74％。

专利US 6521801公开了以钴盐为催化剂，含氮杂环化合物为配体，在一氧化碳压力为6MPa，反应温度为75℃的反应条件下，环氧乙烷转化率为94％，目标产物3-羟基丙酸甲酯的选择性为78％。

专利CN 101020635A公开了以钴盐为催化剂，吡啶、喹啉及其各自衍生物为配体，碱或碱土金属盐为促进剂，压力为3.0～7.0MPa，反应温度为50～100℃，反应时间3～5小时，目标产物3-羟基丙酸甲酯的选择性80％。

综上所述，现有技术使用的钴盐催化剂往往是羰基钴，羰基钴的制备需要在高温高压(200℃、14MPa)苛刻条件下进行(催化学报,2012,33(9):1435-1447)，而且存在催化剂毒性大，对空气敏感，储存不便的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的催化剂制备复杂，反应温度相对较高，能耗大，反应活性低的问题；提供一种新的3-羟基丙酸甲酯的合成方法，该方法具有催化剂制备简便、性质稳定、成本低廉、反应温和和反应活性高的优点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：3-羟基丙酸甲酯的合成方法，包括以下步骤：

a)离子液体与金属盐在溶剂中反应，得到催化剂；

b)上述催化剂存在下，环氧乙烷、一氧化碳和甲醇反应得到3-羟基丙酸甲酯；

其中，所述离子液体为如下结构：

所述X选自卤素，Y选自O或S，R选自烷基、烯基、环基或芳基中的一种。

上述技术方案中，优选地，步骤a所述溶剂为丙酮或四氢呋喃。

上述技术方案中，优选地，所述离子液体与金属盐摩尔比为1～3。