背景

丙二酸二甲酯（Dimethylmalonate）又稱二甲基丙二酸鹽、胡蘿卜酸二甲酯，是一種通用有機試劑。丙二酸二甲酯作為一種重要的有機合成原料，可以參與多種類型的化學(xué)反應(yīng)，包括：水解、脫羧、烷基化、Michael反應(yīng)、Knoevenagel反應(yīng)、亞硝基化反應(yīng)等多種反應(yīng)類型，這也決定了其在有機合成領(lǐng)域的廣泛用途。它可以用來合成香料、染料、抗氧劑、光穩(wěn)定劑等諸多精細化學(xué)品，世界需求量非常大，年需萬噸級別。

目前，國外丙二酸二甲酯主要用作非乙氧甲叉工藝生產(chǎn)吡哌酸的原料，與原甲酸酯和尿素反應(yīng)生產(chǎn)吡哌酸。我國相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)的丙二酸二甲酯除出口外，絕大部分用來生產(chǎn)吡哌酸。

氰化水解法

該法以氯乙酸為起始原料，經(jīng)碳酸鈉中和后，生成的氯乙酸鈉用氰化鈉氰化可得氰乙酸鈉。氰乙酸鈉在堿性條件下水解為丙二酸鈉，丙二酸鈉與甲醇在硫酸催化下酯化可得丙二酸二甲酯粗品。將粗品洗滌，再經(jīng)蒸餾即得成品。

氰化酯化法

該法與氰化水解法類似，所不同的是，氯乙酸鈉氰化產(chǎn)物氰乙酸鈉不經(jīng)堿性條件下水解步驟而在酸性條件下直接與甲醇進行酯化生成丙二酸二甲酯。

氰化酯化法是有機合成中增長碳鏈的常用方法，是目前國內(nèi)丙二酸二甲酯生產(chǎn)主要應(yīng)用的路線，技術(shù)相對成熟，可實現(xiàn)較為穩(wěn)定的生產(chǎn)；但其中所用到的CN-是相當危險的物種，氰化鈉的劇毒[LD50(rat oral) 6.4 mg/kg]極易造成嚴重的環(huán)境污染，加之反應(yīng)過程會產(chǎn)生大量鹽，后處理復(fù)雜。此外也具有生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品收率低等劣勢。

催化羰基化法

國外開發(fā)的丙二酸二甲酯制備工藝主要以催化羰基化法為主，即以氯乙酸酯、一氧化碳、甲醇為原料，在催化劑存在下，一步反應(yīng)直接合成丙二酸二甲酯。相比之下，催化羰基化法工藝技術(shù)先進，但工藝復(fù)雜，反應(yīng)條件苛刻，工業(yè)化實現(xiàn)有一定的困難。

展望

丙二酸二甲酯主要用于生產(chǎn)喹諾酮類抗菌藥吡哌酸，可治療由葡萄球菌和革蘭陰性桿菌引起的中耳炎、尿道炎、腸炎、膀胱炎等疾病。近年來，我國吡哌酸產(chǎn)量呈不斷增長趨勢，隨著下游需求日益旺盛，丙二酸二甲酯行業(yè)發(fā)展前景將不斷向好。與海外發(fā)達國家相比，我國丙二酸二甲酯生產(chǎn)技術(shù)較為落后，伴隨本土企業(yè)自主研發(fā)能力不斷提高，我國丙二酸二甲酯產(chǎn)量及質(zhì)量將獲大幅提升。