丙二酸二甲酯的几种制备工艺比较

背景

丙二酸二甲酯（Dimethylmalonate）又称二甲基丙二酸盐、胡萝卜酸二甲酯，是一种通用有机试剂。丙二酸二甲酯作为一种重要的有机合成原料，可以参与多种类型的化学反应，包括：水解、脱羧、烷基化、Michael反应、Knoevenagel反应、亚硝基化反应等多种反应类型，这也决定了其在有机合成领域的广泛用途。它可以用来合成香料、染料、抗氧剂、光稳定剂等诸多精细化学品，世界需求量非常大，年需万吨级别。

目前，国外丙二酸二甲酯主要用作非乙氧甲叉工艺生产吡哌酸的原料，与原甲酸酯和尿素反应生产吡哌酸。我国相关企业生产的丙二酸二甲酯除出口外，绝大部分用来生产吡哌酸。

氰化水解法

该法以氯乙酸为起始原料，经碳酸钠中和后，生成的氯乙酸钠用氰化钠氰化可得氰乙酸钠。氰乙酸钠在碱性条件下水解为丙二酸钠，丙二酸钠与甲醇在硫酸催化下酯化可得丙二酸二甲酯粗品。将粗品洗涤，再经蒸馏即得成品。

氰化酯化法

该法与氰化水解法类似，所不同的是，氯乙酸钠氰化产物氰乙酸钠不经碱性条件下水解步骤而在酸性条件下直接与甲醇进行酯化生成丙二酸二甲酯。

氰化酯化法是有机合成中增长碳链的常用方法，是目前国内丙二酸二甲酯生产主要应用的路线，技术相对成熟，可实现较为稳定的生产；但其中所用到的CN-是相当危险的物种，氰化钠的剧毒[LD50(rat oral) 6.4 mg/kg]极易造成严重的环境污染，加之反应过程会产生大量盐，后处理复杂。此外也具有生产成本高、产品收率低等劣势。

催化羰基化法

国外开发的丙二酸二甲酯制备工艺主要以催化羰基化法为主，即以氯乙酸酯、一氧化碳、甲醇为原料，在催化剂存在下，一步反应直接合成丙二酸二甲酯。相比之下，催化羰基化法工艺技术先进，但工艺复杂，反应条件苛刻，工业化实现有一定的困难。

展望

丙二酸二甲酯主要用于生产喹诺酮类抗菌药吡哌酸，可治疗由葡萄球菌和革兰阴性杆菌引起的中耳炎、尿道炎、肠炎、膀胱炎等疾病。近年来，我国吡哌酸产量呈不断增长趋势，随着下游需求日益旺盛，丙二酸二甲酯行业发展前景将不断向好。与海外发达国家相比，我国丙二酸二甲酯生产技术较为落后，伴随本土企业自主研发能力不断提高，我国丙二酸二甲酯产量及质量将获大幅提升。