氰乙酸乙酯的合成

概述^【1】

氰 乙 酸 乙 酯 分 子 式 Ｃ ５ Ｈ ７ ＮＯ ２ ； 结 构 式ＮＣＣＨ ２ ＣＯＯＣＨ ２ ＣＨ ３ ；外观为无色或略带黄色液体，略有气味；分子量 １１３．１２ ；蒸汽压 ２．００ｋＰａ（９９℃ ）；闪点： １１０℃ ；熔点 －２２．５℃ ；沸点 ２０６～２０８℃ ；微溶于水、碱液、氨水，可混溶于乙醇、乙醚；相对密度 １．０６ 。氰乙酸乙酯主要用作医药中间体，用于咖啡因和维生素 Ｂ ，也用于彩色胶片的油溶性成色剂和 ５０２ 胶黏剂的原料。

氰乙酸乙酯与甲氧基乙酰丙酮及氨水环合可制得５ － 氰基 － ６ －羟基 －４－ 甲氧甲基 － ２ － 甲基吡啶。经硝化、氯化、催化加氢可得３ － 氨基 － ５ － 氨甲基 － ４ － 甲氧甲基 － ２ － 甲基吡啶。再进一步重氮化、水解、成盐可得微生素 Ｂ６ 。氰乙酸乙酯是制备丙二酸二乙酯的中间体，由此可以制备２ － 氨基 － ４ ， ６ － 二甲氧基嘧啶作为磺酰脲类除草剂的中间体，也是杀虫剂氟虫腈的中间体，还可以作维生素Ｂ的中间体。

别名^【2】

Cyanoacetic acid ethyl ester；Cyanoacetic ester；Ethyl Cyanoethanoate；丙乙酸腈乙酯(Malon{c acid ethyl ester nitrile)。

合成方法^【1】

目前制备氰乙酸乙酯的方法主要有：

（１ ）氯乙酸乙酯氰化法：此方法使用氯乙酸与乙醇进行酯化，先制备氯乙酸乙酯，之后氯乙酸乙酯再与氰化钠进行氰化反应来制备氰乙酸乙酯。此反应过程非常复杂，操作成本非常高，不适合工业化生产。

（2）氰乙酸甲酯酯交换法：此方法通过氰乙酸甲酯与无水乙醇进行酯交换反应来制备氰乙酸乙酯，但由于酯交换催化剂效果都不太理想，且催化剂带来的回收处理成本较高，回收得到的甲醇与乙醇的混合物较难处理，所以此制备方法也很难实现工业化生产。

（３ ）氰乙酸酯化法：此方法以氰乙酸和乙醇为原料，直接进行酯化反应来制备氰乙酸乙酯，传统的工艺都采用无机酸硫酸等作为催化剂来促进酯化反应，但由于硫酸带来腐蚀性和环保问题，目前此制备方法也正在逐步被取代。

 实验过程^【1】

在配有温度计、机械搅拌、滴液漏斗和回流冷凝器的烧瓶中加入树脂、足够量的无水乙醇和一定量的氰乙酸，开始搅拌升温，达到一定温度进行保温反应数小时后，得到氰乙酸乙酯的乙醇溶液。反应料液降至室温，立即抽滤除掉树脂，滤饼为树脂，可以继续使用。

滤液为氰乙酸乙酯乙醇的溶液。上述无色透明的料液进行常压脱醇至料温４０～７５℃ ，之后进行高真空回收醇，真空度在２～８ＫＰａ ，料温在４０～７５℃时停止回收。回收醇完毕后，用饱和氯化钠溶液洗涤料液 ２～３ 次。用分液漏斗进行分液。油相为氰乙酸乙酯。油相用无水硫酸钠干燥，过夜，得到无水的氰乙酸乙酯粗品。粗品在低温高真空下进行精馏得到氰乙酸乙酯成品。

分析方法

气相色谱法：采用日本岛津公司 ＧＣ － １４Ｃ 气象色 谱 仪， ＳＥ － ３０ 毛 细 管 柱（长 ２５ｍ ， 外 径０．２５ μ ｍ ）， 程 序 升 温， １２０℃ 保 持 ３．５ｍｉｎ ， 以４５℃ ／ ｍｉｎ 升温至 ２４０℃ ，在 ２４０℃ 保持 ６ｍｉｎ 。进样器温度 ２５０℃ ，检测器为ＦＩＤ ，温度为２７０℃ 。

影响因素^【1】

影响氰乙酸乙酯产品的收率和质量的关键因素是反应温度，氰乙酸与无水乙醇的摩尔比，精馏前粗品质量和精馏操作条件。这些关键因素在不同的反应阶段影响着氰乙酸乙酯产品的收率和质量。要想得到高收率和高纯度的氰乙酸乙酯产品，不仅要保证各反应阶段的反应条件，还要对精馏前酯的处理把好关，包括最终精馏条件等进行严格控制。

从实验可以得出，氰乙酸直接酯化法得到氰乙酸乙酯的条件为：氰乙酸与无水乙醇的摩尔比１∶１．２０ ，反应温度为８０℃ ，反应时间为 ５ｈ ，过滤除去树脂，滤液回收醇，饱和盐水进行水洗 ２～３ 次，无水硫酸钠干燥彻底后，真空 ３０～３００Ｐａ 下精馏。在该条件下，氰乙酸乙酯的 产 品 纯 度 可 以 达 到 ９９．５％ 以 上， 收 率 在９３．０％ 以上。

参考文献

[1]刘旭,尹国华,王金花,程丽华,陈国雨.一种氰乙酸乙酯合成的新方法[J].精细与专用化学品,2016,24(01):35-37.

[2]江体乾,化工工艺手册,上海科学技术出版社,1992年02月第1版,第529页