丙烯酸甲酯的制备

项目二 丙烯酸甲酯生产工艺组织与实施

丙烯酸甲酯，含不饱和双键，在均聚和共聚反应中被广泛应用，生产丙烯酸树脂类产品。

其中75%以上的丙烯酸甲酯用于生产聚丙烯腈，另外还用于合成抗菌消炎药物，其共聚物和聚合物还用作纸张增稠剂、纸品胶豁剂、水处理剂、油田化学品中的降凝剂、降粘剂和陶瓷的助剂等。

任务点01 丙烯酸甲酯生产工艺路线选择

选择丙烯直接氧化法

以丙烯为原料, 两步氧化生成丙烯酸（第一步氧化为丙烯醛, 再氧化成丙烯酸），再与甲醇相酯化生成丙烯酸甲酯, 酯化产物经脱水分馏得成品。

选择理由：

 随着丙烯酸酯需要量的增加及丙烯价格的下降，近来很多厂家都用价格低又适合于大型化的空气氧化合成丙烯酸的方法来实现工业化。

 反应易于控制

主要生产步骤：

 丙烯两步氧化生成丙烯酸

 丙烯酸与甲醇酯化反应生成丙烯酸甲酯

两步法反应条件:丙烯首先在0.IMPa，310-480℃下氧化生成丙烯醛，后者在300-400℃下继续氧化生成丙烯酸。该法丙烯酸收率一般在80%以上

两段氧化反应为强放热反应，工业上大多采用列管式反应器，并用适当的传热介质及时有效的移走反应热。

任务点02 生产工艺条件影响因素分析

酯化反应原理

（1）主反应

丙烯酸与醇的酯化反应是一种生产有机酯的反应。其反应方程式如下：

CH2=CHCOOH+CH3OH <==>CH2=CHCOOCH3+H2O

可逆，放热

（2） 副反应

CH2=CHCOOH十2CH3OH———> (CH3O)CH2CH2COOCH3+H2O

MPM：(3-甲氧基丙酸甲酯)

2CH2=CHCOOH十CH3OH ———>

CH2=CHCOOC2H4COOCH3+H2O

D-M(3-丙烯酰氧基丙酸甲酯／二聚丙烯酸甲酯)

第48卷第6期 吕迎兰，等：正交实验法优化地龙粉混合酶酶解工艺 1177

 由正交实验结果及方差分析可知，以水解度为参考标准优化地龙粉混合酶酶解工艺，四个因素影响顺序为C>B>A>D。且四个因素均P<0.01，可认为因素A、B、C、D 均有显著性，均为主要影响因素。因此最佳工艺的条件为A3B2C2D3。 表3 正交实验方差分析表 Table 3 Variance analysis table of orthogonal experimental 因 素 偏差平方和 自由度 均方 F值 P值A（时间）/h 0.004 20.002 65.1130.000B（温度）/℃ 0.010 20.005 154.1850.000C（pH） 0.010 20.005 153.8570.000D（加酶）量/U 0.005 20.002 76.2930.000误差 0.001 183.017E-5 3.4 最佳工艺条件的验证[17] 根据所筛选的最佳工艺条件（8 h，55 ℃，pH=8，3 000 U），在此条件下进行三次平行实验，实验结果分别为53.46%、52.76%、52.66%，平均值为52.96%。 4 讨 论 地龙是传统的虫类中药，其主要成分为蛋白质、氨基酸等。经酶解工艺处理的蛋白质，可降解成小分子肽和氨基酸[18]，具有毒性低、靶向性高、易吸收等优势[16]。在之前的研究工作中用五种蛋白酶对地龙粉进行酶解，经过筛选最终确定地龙粉酶解用佳酶为弹性蛋白酶和胰蛋白酶。据此本实验采取弹性蛋白酶和胰蛋白酶混合使用来对地龙粉进行酶解且对酶解条件进行优化。 经过单因素实验及正交实验优选出最佳酶解工艺为A3B2C2D3，即酶解时间8 h，酶解温度55 ℃，pH=8，加酶量为3 000 U，在此条件下水解度高达52.96%。且经过方差分析，温度、pH、加酶量、时间四种因素均为地龙粉酶解工艺的主要影响因素，这将为下一步制备新药、抗肿瘤研究提供依据。 参考文献： ［1］郭征兵.中药地龙的药理作用及活性成分分析[J].当代医学,2017,23(19):199-200. ［2］王春玲.中药地龙的活性成分与药理作用研究[J].亚太传统药,2015,11(07):53-54. ［3］汪文琪. 中药地龙的活性成分和药理作用研究进展[A]. 中华中医药学会.中华中医药学会中药化学分会第九届学术年会论文集（第一册）[C].中华中医药学会:中华中医药学会,2014:6. ［4］杜航,孙佳明,郭晓庆,张辉.地龙的化学成分及药理作用[J].吉林中医药,2014, (34):707-708. ［5］王艳,杨培民,代龙,刘国飞.水蛭提取方法及生理活性的研究[J].中国生化药物杂志,2012,33(01):27-29+33. ［6］王爱华,柳美玲,戴志明,等.小肽的吸收机制与营养价值研究进展[J].上海畜牧兽医通讯,2008,2:7. ［7］王克夷.开发小肽筛选新药[J].中国生化药物杂志,2003,24(1):48. ［8］吕迎兰,刘颖,王彦多,等.地龙粉酶解用酶初步筛选[J].山东化工,2018,47(5):20-22. ［9］丁永霞. 茚三酮显色分光光度法测定食品中α-氨基酸含量的方法探讨[J]. 食品工程,2017(01):55-57. ［10］中国药典2010年版.一部[S].2010:附录53-54. ［11］Kaur M, Tripathi K, Gupta M, et al. Production and Partial characterization of elastase of Bacillus subtilis isolated from the cervices of human females[J]. Canad.J. Microbiol,1988 (3) : 855-859. ［12］Kothayr M, K reger A. Purifieation and characterization of an elastolytic protease of V- ibrio vulnificus[J].J.Gener Microbiol,1987 (3):1783-1791. ［13］温志鹏,耿予欢,许彩虹,边兴伟.响应面法优化蛋白酶酶解海带蛋白的工艺研究[J].食品工业,2019,40(01):112-116. ［14］刘小杰,陈启和,孙桥. 弹性蛋白酶的研究进展[J]. 中国食品添加剂,2004(04):29-32. ［15］曹芮,单成海,陈铭. 胰蛋白酶法提取洋葱多糖工艺[J]. 北方园艺,2018(06):106-111. ［16］刘颖,朱晓明,王彦多,曹广超,施东方,吕迎兰,王集会,史磊. 正交实验优化美洲大蠊粉混合酶酶解工艺[J]. 当代化工, 2018, 47 (06): 1131-1134. ［17］史磊,刘春雨,张盼盼,王彦多,王颖,王集会.正交实验法优选发酵蜈蚣粉中水溶性总蛋白提取工艺及其抗肿瘤效果[J].山东中医杂志,2017,36(08):710-713. ［18］王诗琦,刘显军,陈静,李建涛.蛋白质饲料的酶解工艺及酶解蛋白在畜牧生产中的应用[J/OL].动物营养学报:1-7. 大连化学物理研究所科研成果介绍 丙烯酸甲酯制备技术 负责人：王峰 联络人：王峰 电话：84379762传真：84379798Emai：wangfeng@ 学科领域：精细化工 项目阶段：实验室开发 项目简介及应用领域 丙烯酸甲酯是一种重要的聚合物合成单体，广泛应用于生产人造树脂、粘合剂、涂层材料等领域。目前，丙烯酸甲酯的工业化生产方法是过丙烯或丙烷氧化法。然而，丙烯和丙烷均来源于不可再生的化石资源。随着化石资源的日益枯竭，以丙烯为原料 生产丙烯酸甲酯的成本将逐渐增加。因此，丙烯酸甲酯的新合成路线亟待开发。乙酸甲酯和甲醇均为大宗化学品，其生技术业已成熟。此外，乙酸甲酯作为聚对苯二甲酸和聚乙烯醇产业中的副产品，以其为原料的合成路线开发在经济上具有很大优势。因此，以乙酸甲酯和甲醇为原料制丙烯酸甲酯的合成工艺具有原料廉价易得，来源广泛，工艺流程短等优点。 我们在实验室系统研究的基础上，通过自主创新，有机得将甲醇氧化过程与乙酸甲酯与甲醛的Aldol缩合过程相结合，实现了以乙酸甲酯和甲醇为原料的丙烯酸甲酯合成路线的开发。在乙酸甲酯和甲醇摩尔比为1/1，反应温度340 ℃的条件下，乙酸甲酯的转化率可达30 %左右，丙烯酸和丙烯酸甲酯总选择性高于90 %。 合作方式：合作开发，投资规模：100 万～500 万。

异丁烯(叔丁醇)氧化法制备甲基丙烯酸甲酯的工艺

异丁烯(叔丁醇)氧化法制备甲基丙烯酸甲酯的工艺是一种常用的合成方法。这

种方法以异丁烯和氧气为原料，在存在催化剂和溶剂的条件下，通过氧化反应制备

甲基丙烯酸甲酯。甲基丙烯酸甲酯是一种重要的有机化学品，广泛应用于合成材

料、涂料、树脂等领域。

该工艺的主要步骤包括反应器装置、催化剂、溶剂、原料进料、温度、压力、

反应时间、氧气流量等。在反应器装置方面，可以采用不同形式的反应器，如垂直

式、水平式或旋转式反应器等。催化剂主要采用金属催化剂或氧化剂催化剂，其中

铬酸钠和高锰酸钾等催化剂的效果较好。在溶剂方面，可以采用不同的溶剂，如

乙醇、甲醇和醋酸乙酯等。

原料进料方面，异丁烯和氧气的进料比例需要控制好，以保证反应的高效和产

物的纯度。在温度和压力方面，需要控制好反应温度和压力，以提高反应速率和产

物收率。反应时间和氧气流量也需要进行合理的控制，以达到最佳反应条件。

总的来说，异丁烯(叔丁醇)氧化法制备甲基丙烯酸甲酯的工艺是一种高效、可

行的合成方法，但在具体操作过程中需要注意各项条件的控制，以获得最佳的合

成效果。

科技成果——醇、醛一步法氧化酯化制备甲基丙烯酸甲酯（MMA）新工艺

技术开发单位 中科院大连化物所

学科领域 精细化工

项目阶段 工业化实验

成果简介

甲基丙烯酸甲酯（MMA）是一种重要的有机化工原料，主要用来生产有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA），也用来制造其它树脂、塑料、涂料、粘合剂、润滑剂、木材和软木的浸润剂、电机线圈的浸透剂、纸张上光剂、印染助剂和绝缘灌注材料等，用途十分广泛。近年来，亚洲市场对电子/电器/光学用品、显示标志、各种照明设备和灯具需求旺盛，推动了MMA行业的快速发展。此外，在玩具、文具及其他物品对透明树脂需求继续大增的同时，LCD核心元件背光用光板和广告宣传标志牌等用途的需求量也有很大发展。

目前丙酮氰醇法和异丁烯法（甲基丙烯酸-甲醇酯化法）是MMA主流工艺，技术成熟可靠，各有优缺点。丙酮氰醇工艺简单，产品质量较好，经济性较好。但是，受到原料氢氰酸来源和环保等多方面因素限制；氢氰酸和硫酸腐蚀性很强，对设备耐腐蚀性要求很高。异丁烯法（甲基丙烯酸-甲醇酯化法）原料易得、产品质量好，对环境影响较小。但是，甲基丙烯酸腐蚀性较强，对设备耐腐蚀性要求较高；工艺流程较长，能耗较高。最新的异丁烯法（甲基丙烯醛-甲醇一步氧化酯化法）可以有效缩短工艺流程，大幅度增强异丁烯法的竞争力。甲基丙烯醛来源除了异丁烯氧化外，也可以通过乙烯甲酰化合成丙醛，丙醛再和甲醛缩合而制得。目前，甲基丙烯醛和甲醇一步氧化酯化新工艺被日本旭化成垄断，如果能成功开发此新工艺，将对打破国外技术垄断和提升我国MMA行业水平起到极大推动作用。同时可满足我国快速增长的MMA市场需求。

本项目聚焦于纳米金催化剂高效制备及催化甲基丙烯醛和甲醇一步氧化酯化制甲基丙烯酸甲酯，空气或氧气作为氧化剂。已完成催化剂3800小时长寿命考察，纳米金催化剂性能优异。甲基丙烯醛几乎完全转化，MMA选择性可达到98%以上。现在寻求企业合作，希望通过技术转让，实现MMA新工艺在国内的工业化应用。