3,3-二甲基丙烯酸甲酯的合成

理化性质

3,3-二甲基丙烯酸甲酯是是重要的有机中间体，别名异戊烯酸甲酯、 3-甲基-2-丁烯酸甲酯，分子式是C₆H₁₀O₂，分子量114.1424，密度比水小，为0.917 g/cm³，表现为无色液体。

合成

3,3-二甲基丙烯酸甲酯是重要的有机中间体，常用于医药、农药、香料和表面活性剂等化工产品的合成。目前国内外对于直接用异戊烯酸和甲醇进行酯化反应获取3,3-二甲基丙烯酸甲酯的研究还很少，而现有的以浓硫酸、对甲苯磺酸、三氯氧磷和氯化亚砜为催化剂合成3,3-二甲基丙烯酸甲酯的工艺路线存在催化剂不易分离回收、环境污染严重、后处理步骤繁多，有害物质残存难以除去等方面的问题，极大限制了该化合物在医药合成和香精、香料等领域的应用。

众所周知，强酸性阳离子交换树脂具有体积受溶剂作用小、易于实现连续化生产等优点，而且还易于保存和运输；虽然其热稳定性较差，但3,3-二甲基丙烯酸甲酯反应所需温度不高，通过调节醇酸比，可以使反应在较低的温度下进行，以保证树脂的使用寿命。因此，可以通过交换树脂工艺在较为温和条件下催化异戊烯酸和甲醇的反应，大幅提高目标产物收率[1]。

相关合成步骤如下：

步骤1：在室温条件下，取等摩尔量的1,3-丙磺酸内酯与甲基咪唑反应，反应完成后抽滤，无水乙醚洗涤后再真空干燥2h，逐滴滴加等摩尔的浓硫酸，在100℃条件下反应8h后，得到无色至淡黄色液体；

步骤2：将上述黄色液体真空干燥除水，甲苯、无水乙醚反复洗涤除去未反应的原料，100℃真空干燥4h得到甲基咪唑阳离子型酸性离子液体，即为强酸性阳离子交换树脂为催化剂；

步骤3：在装有冷凝管、温度计、搅拌器和50ml恒压滴液漏斗的100mL四口烧瓶中加入52g异戊烯酸，48g甲醇和0.1mol离子液体[mimps][HSO₄^-]，加热回流条件下加入1.0g催化剂反应3h，气相色谱跟踪反应进程；

步骤4：反应结束后，整个有机反应体系与离子液体催化剂清晰分层，分出来的有机液体用饱和碳酸钠溶液中和，分液除去水层，有机酯层用饱和食盐水洗涤，并用无水硫酸镁干燥，蒸馏除去未反应的醇，减压蒸馏得到无色透明的液体，即为3,3-二甲基丙烯酸甲酯[2]。

用途

1）3,3-二甲基丙烯酸甲酯是Martel法制备菊酸的重要中间体；

2）用于合成阻燃耐热塑胶[3]；

3）合成精细化合物，譬如以3,5,5三甲基己酰氯，3,3-二甲基丙烯酸甲酯为原料，三氯化铝做催化剂条件下进行付克酰基化反应得到3,7,9,9-四甲基-2-癸烯-5-酮酸甲酯，再经环化反应合成4-甲基-6-(2,4,4-三甲基戊基)-2吡喃酮，与盐酸羟胺进行羟胺化合成1-羟基-4-甲基-6-(2,4,4-三甲戊基)-2-吡啶酮[4]。

参考文献

[1]李国浩.异戊烯酸甲酯催化合成新工艺[J].精细石油化工(06).DOI:10.3969/j.issn.1003-9384.2009.06.013.

[2]王蒙;王明.徐州得铸生物科技有限公司.一种异戊烯酸甲酯的合成方法与流程.

[3]张卫,蒋学功,张美英.一种含有3,3-二甲基丙烯酸甲酯的阻燃耐热塑胶:CN201310252572.4[P].CN103304747A.

[4]孙光敏.一种吡罗克酮乙醇胺盐制备工艺.CN202211631939.9.