富马酸二甲酯的合成

Development and Application 开发与应用顺丁烯二酸合成富马酸二甲酯曹克林(山西太明化工有限公司试验中心,太谷,030800)提　要　顺丁烯二酸在过硫酸铵催化下异构成富马酸,富马酸在磷钨酸催化下与甲醇酯化成富马酸二甲酯。

确定了最佳工艺条件,该法具有操作简便,反应条件温和,收率高,产品纯度高等优点。

关键词　富马酸二甲酯,顺丁烯二酸,催化剂,富马酸 富马酸二甲酯(反丁烯二酸二甲酯;DMF )是一种新型的防霉防腐保鲜剂。

它具有低毒、高效、广谱抗菌的特点,对霉菌有特殊的抑菌效果,可用于面包、饲料、化妆品、鱼肉、蔬菜及水果的防霉,DMF 用于面包的防霉效果大大优于丙酸钙[1]。

DMF 具有较好的抗真菌能力,对于饲料的防腐效果优于丙酸盐、山梨酸及苯甲酸等酸性防霉剂,并兼有杀虫作用,毒性低,化学稳定性好,适用pH 值范围较宽,进入机体后很快转化为正常代谢产物富马酸,应用安全性极高,能升华,具有触杀和熏杀双重作用,应用方便,发展前景广阔[2]。

DMF 的合成方法很多,都是以富马酸、马来酸或马来酸酐为原料合成,工艺条件都不完善[3～7]。

前几年由于顺酐市场需求紧张,限制了DMF 的发展,近几年来,我国顺酐工业发展很快,市场供大于求,而深加工则是解决这一问题的良方。

作者比较了国内外的合成工艺,做了大量实验,确立了以顺丁烯二酸异构成富马酸,富马酸再酯化反应合成DMF ,并确定了最佳工艺条件,不但解决了富马酸二甲酯的原料问题,而且为顺酐的深加工找到了一条出路。

1　实验反应的化学方程式如下:HC C H COOHCOOH 催化剂HOOC CHC H COOHCH 3OH催化剂H 3COOC CHC H COOCH 3111　由顺丁烯二酸合成富马酸称取100g 质量分数为40%的顺丁烯二酸溶液装入有搅拌器、温度计、滴液漏斗和冷凝管的250ml 四口烧瓶中,搅拌,油浴加热至80℃,开始分批加入催化剂,此时反应剧烈,控制加入催化剂的速度以维持剧烈反应,反应的温度控制在80～95℃之间,然后于90℃左右恒温30min ,反应过程中即有富马酸从热溶液中结晶析出,反应完全后,冷却、过滤、洗涤、干燥,得到富马酸,测其熔点。

实验二富马酸二甲酯的制取实验目的：通过酯化反应制备富马酸二甲酯。

实验原理：富马酸二甲酯是一种无色透明的液体，可以作为特定领域的有机溶剂和增塑剂。

制备富马酸二甲酯的方法之一就是酯化反应。

酯化反应是一种将酸和醇或酚反应生成酯的化学反应，反应需要催化剂存在，催化剂可以是浓硫酸、乙酸或碱醇等。

在酯化反应中，酸中含有的羧基和醇或酚中含有的氢氧根离子通过轨道叠加形成新的化学键，形成酯，并形成水。

CH3OH + HOOC(CH3)2 → CH3OOC(CH3)2 + H2O实验仪器和试剂：仪器：恒温水浴装置、滴液漏斗、磁力搅拌器、蒸馏装置。

试剂：甲醇、富马酸，浓硫酸。

实验步骤：1.称取5.00克富马酸，放入干燥瓶内。

2.用滴管向富马酸中滴加5ml浓硫酸，用玻璃棒充分搅拌。

3.将干燥瓶置于恒温水浴中，加热至70℃。

4.向干燥瓶中滴加30ml甲醇，滴加时用玻璃棒搅拌。

5.加热反应，溶液逐渐变为粘稠的无色液体。

6.停止加热，待冷却至室温后再滴加20ml水。

7.将产物倒入蒸馏烧瓶，进行蒸馏。

将收集到40-60℃馏分收集到烧瓶内。

8.将所得的产物用干燥管干燥后即可得到富马酸二甲酯。

实验注意事项：1.反应过程中要避免产生火源，注意安全。

2.滴加浓硫酸时应小心，避免接触皮肤或衣物。

3.蒸馏时要调节温度，收集产品时要切换容器。

4.干燥管中的干燥剂要保持干燥状态。

实验结果：实验操作得到的富马酸二甲酯为无色透明的液体，与商业上购买的富马酸二甲酯相比，色泽、清澈度和性质等均符合质量标准。

在实验条件下，通过酯化反应制备了富马酸二甲酯。

实验操作简单、成本低，得到的产物品质符合要求。

该实验可以作为有机化学实验教学实践之一，帮助学生了解酯化反应的原理、条件和方法，培养实验操作技能和科学精神。

华南师范大学实验报告学生姓名：王桂珊学号：20072401138专业：化学年级、班级：07化4课程名称：有机化学实验实验项目：富马酸二甲酯的制备（综述论文）实验类型：设计实验时间：2009.5.15实验指导老师：李景宁老师实验评分：富马酸二甲酯的制备王桂珊（华南师范大学化学与环境学院2007级化学4班）摘要：本文介绍了富马酸二甲酯的性质,综述了富马酸二甲酯的各种制备方法：以甲醇和富马酸（或马来酸酐或马来酸或糠醛）为原料，在不同催化剂的催化作用下制得富马酸二甲酯；本实验通过正交实验的方法探讨了甲醇的用量，催化剂种类，反应时间对产率的影响。

对比了各种方法的优缺点，从实验室条件出发,寻找合成富马酸二甲酯用时较少，效率较高的方法。

关键词：富马酸甲醇浓硫酸氯化锡氯化亚锡二氯化锡富马酸二甲酯合成Dimethyl fumarate PreparationAbstract : This paper presents a dimethyl fumarate nature, overview of dimethyl fumarate the preparation methods, Comparison of the advantages and disadvantages of various methods from laboratory conditions that the synthesis of dimethyl fumarate using at least, higher efficiency in the best way.Keywords: Fumarate；Methanol ; Concentrated sulfuric acid；tin tetrachloride Stannous Chloride； dimethyl fumarate ; synthesis ;前言：富马酸二甲酯为由甲醇与富马酸或顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸酯化而成 ,简称富马酯(DMF) ,学名反丁烯二甲酯、别名延胡索酸二甲酯 ,结构式 ( :CHCOOCH3) 2,分子式C6H8O4,是无色或白色鳞片晶体 ,熔点 102～105 ℃,常温会升华 ,无味 ,略具酯的香味 ,易溶于氯仿、醇、丙酮、乙酸乙酯 ,可溶于苯、甲苯、CCl4,微溶于水及热水中 ,对光稳定 ,在紫外线及阳光下 72 h 基本无变化 ,110 ℃热 1 h 不分解 ,对热、碱、盐也有一定的稳定性。

探究不同催化剂对合成富马酸二甲酯反应的影响********（华南师范大学化学与环境学院广州 510006）摘要：顺丁烯二酸酐（马来酸酐）与甲醇在混合催化剂的作用下，一步合成了富马酸二甲酯。

本文从催化剂种类，通过设定对比性实验，从而确定了合成富马酸二甲酯的工艺催化条件。

该法具有操作简便、反应时间短的特点。

Abstract: The dimethyl fumarate is synthesized by one-step from maleic anhydride and methanol in the presence of mixed catalyst. This paper, by setting catalyst type, determines catalytic conditions of the synthesis of dimethyl fumarate..关键词：富马酸二甲酯；合成；催化剂；顺丁烯二酸酐；甲醇；对比。

Key words: dimethyl fumarate; synthesize; catalyst; maleic anhydride; methanol;contrast.富马酸二甲酯的化学名称为反丁烯二酸二甲酯,简称DMF, 分子式 C6H8O4外观为白色粉状结晶,熔点102~104℃,密度1.37, 无味 ,略具酯的香味 ,易溶于氯仿、醇、丙酮、乙酸乙酯 ,可溶于苯、甲苯、CCl4,微溶于水及热水中 ,对光稳定 ,在紫外线及阳光下 72 h 基本无变化 ,110 ℃热 1 h 不分解 ,对热、碱、盐也有一定的稳定性。

在常温下能够缓慢升华。

但其水溶液对热的酸、碱稳定性较差 ,对氧化剂、还原剂、蛋白质、纤维、脂肪、糖等有好的稳定性 ,对金属无腐蚀性 ,其水溶液 pH 值为 6. 7～7. 3 ,所以 DMF 性质稳定。

DMF是80年代国内外研究开发的新型防腐防霉剂 ,它具有很强的生物活性,因升华而具有熏蒸性,故具有接触杀菌和熏蒸杀菌的双重作用,这是一般防霉剂难有的特性,其具有广谱、高效的抑菌、杀菌作用，并具有杀虫作用，毒性低，化学稳定性好，适用的pH值范围较宽，抑菌效果优于防腐剂苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸、丙酸以及其它盐类，可应用于食品、饲料、粮食、水果、蔬菜、纺织品、化妆品及药物的防霉、防虫。

富马酸二甲酯介绍富马酸二甲酯（Dimethylformamide，DMF）是一种有机化合物，化学式为C3H7NO，分子量为73.091 g/mol。

它是无色透明的液体，具有特殊的气味。

DMF在工业上广泛应用于溶剂、催化剂和反应中间体，同时也被用作纺织品、塑料、颜料等行业中的处理剂或添加剂。

下面将详细介绍富马酸二甲酯的性质、制备方法、应用以及安全注意事项。

1.物理性质：富马酸二甲酯是一种极性有机溶剂，其沸点为153-155°C，密度为0.944 g/cm³，闪点为57°C。

它与水混溶，可溶于大部分有机溶剂如乙醇、乙醚、苯等。

DMF在高温下具有可燃性，与空气形成易燃混合物。

此外，富马酸二甲酯还具有较高的介电常数和表面张力。

2.制备方法：（1）乙化胺法：将甲酰氨与乙烯胺在碱的催化下反应生成，然后再与甲醇反应制备DMF。

（2）二甲胺法：将甲醇与二甲胺在催化剂的作用下反应生成二甲甲酸酯，再与碳酸二乙酯反应后脱除乙酸生成DMF。

（3）甲酰氯法：将无水甲酸与氯化氢反应生成甲酰氯，再与甲胺发生酰胺化反应生成DMF。

3.应用：（1）富马酸二甲酯作为溶剂广泛应用于化学合成、有机合成和催化反应中，能与水、醇、酮、醚等多种溶剂混溶，具有良好的溶解性能。

（2）由于DMF极性较强，因此在染料、颜料、塑料等行业中作为溶剂使用时，能有效增加色料的分散性以及颜料和塑料的染色效果。

（3）由于富马酸二甲酯在很宽的温度范围内都有较好的稳定性，因此可用于高温工艺和高分子材料的制备。

（4）富马酸二甲酯还常被用于纺织行业中的维丝、涤纶纤维和氨纶纤维的溶解、纺丝和交联等工艺过程中，可以达到良好的效果。

4.安全注意事项：（1）DMF与空气中的氧气反应生成高温、易燃的混合物，因此在储存和使用时应避免与明火、静电火花等火源接触，并保持通风良好的工作环境。

（2）富马酸二甲酯经皮肤吸收性极强，对皮肤和黏膜有刺激作用，因此在使用时应注意佩戴防护手套、眼镜等器具，避免直接接触。

有机实验报告(富马酸二甲酯的制备)一、实验目的2.了解了解酯化反应的基本原理和反应条件。

3.学会使用相关实验仪器和设备。

二、实验原理富马酸二甲酯是甲酯的其中一种，通过酯化反应得到。

反应中，甲酸和富马酸缩合成含有羧酸功能基团的二元羧酸，然后与甲醇反应生成甲酯。

反应需要使用一定量的酸催化剂，例如硫酸、磷酸等。

反应式：CH3OH + HOOC(CH2)2COOH → CH3OOC(CH2)2COOH + H2OCH3OOC(CH2)2COOH + CH3OH → CH3COOCH3 + HOOC(CH2)2COOH三、实验步骤1. 在滴加漏斗中加入富马酸（0.021 mol）和甲酸（0.018 mol），加入少量丙酮混合。

将混合物转移到容量为50ml的圆底烧瓶中，在磁力搅拌下加热至70℃。

2. 在加热过程中，将硫酸（催化剂）加入到滴加漏斗中。

3. 一旦反应混合物达到了70℃，立刻开始缓慢地将硫酸滴加到反应体系中，并保持反应体系在温度为70℃。

4. 滴加约15分钟后，将滴加漏斗中的硫酸完全滴入反应体系中。

然后反应体系保持70℃反应，直到反应完成。

5. 至此，反应已经完成，得到的产物为一种无色液态物质。

将产物抽取到干燥的烧杯中，并进行蒸馏。

蒸馏温度为125~128℃，收集温度在125~128℃之间的产物。

四、实验结果1. 实验中，滴加了硫酸催化剂之后，反应混合物的温度逐渐上升。

当温度达到70℃时，滴加漏斗中的硫酸开始滴入反应体系，继续加热，直到反应完全完成。

整个反应体系看起来类似于透明的液体。

2. 经过蒸馏，得到的产物为透明的液体，物质相对分子质量为174.2g/mol，收集率约为82%。

五、实验讨论1. 在本次实验中使用的是硫酸作为催化剂，其催化效果足以加速酯化反应，但应注意不要加入过多的催化剂，否则将导致物质结构的变形。

2. 在反应过程中，反应液的温度应控制在70℃左右。

过高的温度会导致反应失效，而过低的温度则会降低反应速度。

大一基础化学实验二十九思考题答案思考题
1、为什么提取出的咖啡因呈绿色?答:因为提取出的粗咖啡因中含有叶绿素。

2、采取哪些措施可提高咖啡因的收率?答:通过少量多次萃取来实现。

3、除升华提纯外，还有哪些方法可以提纯?答:还可以用重结晶、离子交换、柱层析等方法提纯。

富马酸二甲酯的合成
一、实验原理顺丁烯二酸酐（马来酸酐）在水解过程中，当无异构化催化剂存在时，生成马来酸，有异构化催化剂时，生成富马酸。

顺丁烯二酸酐与甲醇醇解生成马来酸二甲酯，再异构化生成富马酸二甲酯。

二、思考题
1、实验中甲醇过量数倍有何作用?答:使马来酸酐反应充分，提高马来酸酐的转化率，从而提高产率。

2、本实验中为什么要用nahco3调节溶液的ph值?答:使用nahco3可以除去乙酸，同时保护酯基不会被水解掉。