STUDY ON PROCESSING CONDITION OF THE
SYNTHESIS OF DIMETHYL FUMARATE

苏秋芳　陈少华　刘炳全　邝健钦　梁扬眉

　　Dimethyl fumarate was prepared from maleic anhydride by two reaction steps .First,fumaric acid was yielded by hydrolysis and isomerization from maleic anhydride with a new catalyst .The yield of fumaric acid was 93.2% on the optimum condition of 15g of maleic anhydride ,25mL of water,0.1g of catalyst and reaction time being 1h.With the second step,dimethyl fumarate was yielded by meth-esterification from fumaric acid .The catalyst of this reaction was p-toluene sulfonic acid .The optimum reaction condition obtained by means of orthogonal test was 15g of fumaric acid ,3.0g of p-toluene sulfonic acid,the mole ratio of methane alcohol to fumaric acid being 12 to 1 and reaction time being 4h .The yield of dimethy1 fumarate was 67.5% .The total yield of the two steps was 62.9%.
　　以马来酸酐为原料二步法合成富马酸二甲酯。首先，马来酸酐水解异构化合成富马酸，采用一种新的异构化催化剂，反应的最优条件为15g马来酸酐和25ml水反应，加入0.1g催化剂，回流1h，产率为93.2%。然后，富马酸酯化合成富马酸二甲酯，采用对甲苯磺酸作催化剂，通过正交实验得到反应的最佳条件为：富马酸15g，对甲苯磺酸3g，醇酸摩尔比12∶1，回流4h，产率67.5%。二步法的总产率可达62.9%。

1　前言
　　富马酸二甲酯(Dimethyl fumarate，简称DMF)是一种80年代新开发的低毒高效的新型防腐剂，它具有广谱高效的特性，对30多种霉菌、酵母菌和细菌都有很好的抑制效果。它的毒性很低(LD₅₀＝2240mg/Kg)，进入人体后很快变成人体正常的新陈代谢成分富马酸，所以安全性极高^［1］。它具有很强的生物活性，而且有升华性，因此具有接触杀菌和熏蒸杀菌的双重作用，这是一般的防腐剂少有的特性。它耐热性能好，使用的pH值范围宽，能在pH3～8范围内使用。与传统的食品防腐剂如甲酯、苯甲酸、山梨酸等相比，富马酸二甲酯具有明显的优点^［2］。
　　富马酸二甲酯的合成方法主要有以下几种：①富马酸和甲醇直接酯化合成DMF，通常以浓硫酸作催化剂^［3］；②经盐酸 - 硫酸或盐酸 - 磷酸为催化剂，在马来酸(或马来酸酐)甲醇体系中进行异构化酯化反应合成DMF^［4］；③以盐酸为催化剂，马来酸酐水解异构化合成富马酸，然后以硫酸为催化剂，富马酸和甲醇酯化合成DMF^［1］。这几种方法所使用的催化剂均为强腐蚀性的矿物酸，存在设备腐蚀严重，三废处理困难等缺点。本文研究了以马来酸酐为原料，二步法合成富马酸二甲酯的反应。第一步，马来酸酐水解异构化合成富马酸，采用一种新的异构化催化剂，考察了催化剂的用量，反应所需水量，反应时间，反应温度等因素对富马酸产率的影响；第二步，富马酸酯化合成富马酸二甲酯，采用对甲苯磺酸作催化剂，通过正交实验考察了催化剂用量，醇酸摩尔比，反应时间对DMF收率的影响。

2　实验
2.1　马来酸酐水解异构化合成富马酸
　　在250mL的三口烧瓶中加入15g马来酸酐、一定量的水及催化剂后，加热到沸腾(102±2℃)，微沸回流一段时间。然后冷却至室温，放置6h～8h，抽滤水洗两次，在105℃下干燥后得富马酸产品。产品外观为白色粉末，其熔点为286℃～287℃，与文献值^［5］相符，其红外光谱图与Sadtler标准红外光谱图一致。
2.2　富马酸酯化合成富马酸二甲酯
　　在250mL的三口烧瓶中加入15g富马酸，一定量的甲醇及对甲苯磺酸，加热到沸腾(72±2℃)，微沸回流一段时间。然后冷却至室温，放置6h～8h，抽滤，滤饼用100mL0.5mol/L NaOH溶液洗涤，然后水洗至中性得粗产品。粗产品用甲醇重结晶，真空干燥后得富马酸二甲酯精品。产品外观为白色鳞片状结晶，其熔点为102℃～103℃，与文献值^［5］相符，其红外光谱图与Sadtler标准红外光谱图一致。

3　结果与讨论
3.1　马来酸酐水解异构化合成富马酸
3.1.1　反应温度对产率的影响
　　反应结果如表1。由表1可知，产率随温度的升高而升高。在回流温度(102±2℃)下反应，反应条件容易控制，产率也高，所以确定反应温度为回流温度(102±2℃)。

表1　异构化反应温度对产率的影响