二乙氧基甲烷的应用

背景及概述^[1][2]

二乙氧基甲烷(DEM)虽然近些年才开始商品化，但由于其独特的性能而受到了研究者们的关注。其典型的性质有：操作温度范围适宜；粘度低，易于操作和处理；DEM 在水中及水在DEM 中的溶解度小；与水、乙醇分别形成二元共沸物，有利于产品的提纯；与水不相混合，易于与水分离，过程经济性好；具有较好的稳定性，在氢氧化物、氢化钠、格氏试剂等强碱和弱酸性条件下稳定，也不易形成过氧化物。

这些特性使DEM 在有机合成方面具有重要而广泛的应用价值，DEM具有许多优良的性质，其应用领域相当广泛。由于DEM是一种缩醛化合物，具有醚相似的性质，对碱、氧化剂和还原剂都很稳定，因而可作为多种类型的反应溶剂，以提高产物收率。但DEM与醚并不完全相同，在适当的条件下，可作为不同的反应原料，合成许多化工产品。

目前，二乙氧基甲烷的制备以无机酸、杂多酸或固体有机酸(如酸性分子筛、炭载酸等)为催化剂，采用釜式反应或反应精馏制备。采用无机酸催化反应易产生酸性废水，逐渐被有机酸催化反应淘汰。

以有机酸为催化剂，采用釜式反应精馏二乙氧基甲烷，过程简单、操作方便、现象直观，但在制备过程中存在转化率低、选择性差，易产生一乙氧基甲烷，反应过程中生成的产物不能及时移出，易发生二次反应，给精制带来难度，影响产品质量及收率。以固体酸为催化剂，采用釜式反应精馏制备二乙氧基甲烷，存在原料与催化剂分布不易均匀、内部存在温度差及接触时间长等问题，催化剂表明易积碳影响转化率。因此，加强开发DEM的生产和用具有十分重要的意义。

应用^[2][3]

DEM 的应用主要分为两大类：一类是作为有机合成的溶剂，另一类是作为化学反应试剂。

1. DEM 作为溶剂

由于DEM 所具有的良好的性质，使其作为一种较经济的溶剂越来越多地用于有机合成和萃取、稀释、重结晶等，且极可能替代一些常用的溶剂如四氢呋喃(THF)、乙酸乙酯、二氯乙烷、甲苯、环氧乙烷，二甲氧基乙烷、甲基叔丁基醚等。DEM 因其安全、易处理而适合工业应用。

1）有机合成中的溶剂：DEM是一种疏质子溶剂，对水的亲合力很低，具有不溶于水和不吸湿的性质，因此不需要进一步干燥就可直接用于一些对水敏感的反应如有机金属反应中。在有机金属反应中，作为溶剂的DEM 性能与无水级THF 相当甚至优于后者。

如在以氢化钠为碱性条件的3-乙炔-1-醇的苯甲基化反应中，分别用DEM 和无水THF 为溶剂，所得产品的产量相同，但前者产品更易分离。苯甲醛与正丁基锂在DEM 反应比在无水THF 中反应的转化率稍高而且产品的分离更简单。在与格氏试剂的反应中，如甲基氯化镁与苯甲醛分别在DEM 和THF 反应，两者产率相同，但产物从DEM 溶液中更易分离。

甲基氯化镁与异佛乐酮的铜催化加成反应在DEM 中比在THF 中具有更高的选择性，而且产物的产率也更高。此外，DEM 在二烷基铜锂的共轭加成、钯催化烯丙基化、贵金属催化加氢以及酶的酯化等反应中都是一种较好的溶剂。由于DEM 能溶解少量的水，因此在需要少量水的反应中，DEM 也是很理想的，尤其是在相转移反应中。

众所周知，二氯甲烷(DCM)是一种在相转移催化反应中较普遍使用的溶剂，但其毒性使它的应用受到很大限制，而在此反应中以DEM 作为溶剂替代DCM，可得到相同的反应速率、产率和产品纯度；二乙基丙二酸与碘化乙烷分别在DEM 和DCM 中反应，二者的选择性相同，但在DEM 中反应速度快得多；以苯甲醛和苯甲基三苯氯化膦制备1，2-二苯乙烯的反应中，DEM 和DCM 分别作为溶剂，两个反应的速率相同，产率也基本相同，但前者产物更易分离。DEM 不仅是无水铝电池中很有用的溶剂，还是无水锂电池中很有用的溶剂。

2）燃料等助剂

包括DEM 在内的一些二醚添加到燃料中可降低CO 的释放量，增加燃料的辛烷值。DEM 是含氯丁橡胶胶粘剂的溶剂，该胶粘剂粘度小，涂刷性能好，DEM 能使胶粘剂储存更稳定。DEM 可作为共聚甲醛的封端剂，使共聚甲醛的收率提高。此外，DEM 还可用于汽车涂装中常用的涂料助剂，在过氯乙烯漆稀释剂中代替有毒的苯稀释剂。

2. DEM 作为反应试剂

1）作乙氧甲基化试剂：由于含有两个氧，DEM 对醇、酚和胺的乙氧甲基化是非常有利的。典型的乙氧甲基化试剂还有氯甲基乙基醚，但它在碱性条件下是有害的，而DEM在酸性催化剂条件下，作为乙氧甲基化试剂是无毒无害的。例如薄荷醇用固体酸作催化剂发生乙氧甲基化反应，然后通过共沸精馏移出乙醇，反应产率很高。

2）作为甲醛的等价物：DEM 是甲醛的保护形式，可作为较理想的甲醛

的来源(代替甲醛水溶液)，尤其是在无水条件下，可使反应更安全、不含水且易处理。以DEM 作为亚甲基化试剂，在POCl₃ 存在的条件下，可制得有望将来作为抗癌剂的6-亚甲基取代的甾体衍生物，且合成产率较高。具有空间位阻的二烃基酚或三烃基酚在酸性条件下与甲缩醛如DEM 缩合，可生成无毒、无色的二聚物(二苯酚)和低聚物(多聚苯酚)，可作为橡胶、塑料的低挥发性抗氧化剂。另外，还可用DEM 一步合成二氢异黄酮衍生物。

3）羰基化反应底物：由于有两个氧和一个易起反应的亚甲基基团，DEM 是一种很好的羰基化反应底物。如以Amberlyst 15或Co2 (CO)8 γ-甲基吡啶为催化剂，DEM 可与CO 作用制得2-乙氧基乙酸乙酯。DEM 与乙烯酮作用制得3-乙氧基丙酸酯。

4）制备苯甘氨酸衍生物和其他氨基酸：DEM 与苯胺在CO 和钴催化剂存在下反应可制备苯甘氨酸衍生物和其他氨基酸。

5）作为乙醇的来源：DEM 在酸性条件下是较理想的乙醇的来源。

制备^[2]

1. 合成法

合成法是由不同的原料在一定的条件下反应合成DEM。合成法又分为二氯甲烷法、二甲亚砜法、氯化钙法、酸催化法以及阳离子交换树脂法等。

1）二氯甲烷法：是由二氯甲烷与乙醇钠反应制备DEM。反应不仅需要乙醇钠作试剂，还要求无水操作，而且收率低。

2）二甲亚砜法：是二甲亚砜在酸性介质作用下加热分解为甲醛然后与乙醇反应生成DEM 。此法中二甲亚砜的用量多且产量不高，不利于大规模生产。氯化钙法是乙醇与甲醛在氯化钙作用下反应合成DEM。该法反应收率较好，但反应时间长，后处理不便。

3）酸催化法：乙醇与甲醛在以酸为催化剂下反应可制备DEM。酸催化法操作简单，反应时间短，收率高，是较理想的制备方法。也是目前研究者最关注的

方法。

2. 氯霉素副产品法

在氯霉素的生产过程中，有对硝基-2-溴代苯乙酮的乌洛托品溶液生成，在此溶液中加入盐酸的乙醇溶液，得到副产品DEM。许多氯霉素厂家利用此法得到DEM。

从原料的成本、操作条件及收率等因素比较DEM 的制备方法，较为理想的是酸催化法以及生产氯霉素厂家的氯霉素副产品法。无论是酸催化法还是氯霉素副产品法，得到的DEM 都是粗产品，需进一步分离精制。

粗品分离^[2]

DEM 的粗品中一般都含有乙醇、水，由于DEM 、乙醇、水体系中二元、三元组成之间形成共沸物且沸点接近，因此分离困难，采用一般的蒸馏方法不能得到高纯度的DEM 。这也是目前高纯度DEM 价格居高不下的主要原因。有研究提出用共沸精馏的方法提纯DEM 。

方法是先蒸馏出乙醇与DEM 的共沸物，然后加入能与乙醇形成共沸物的溶剂如环己胺进行共沸精馏可制得纯度高于99 %的DEM。还有实验研究了乙醇水溶液中DEM 的分离方法。在被分离体系中加入水、DEM 或适当比例的两者的混合物可提纯DEM。有实验对连续反应精制二乙氧基甲烷进行了研究，液液萃取法提纯DEM并确定了丙三醇是萃取分离DEM 和乙醇的良好溶剂。

主要参考资料

[1] CN201711476409.0 一种制备二乙氧基甲烷的方法

[2] 王春梅, 顾正桂, 王延儒. 二乙氧基甲烷的应用及分离研究进展[J]. 化学世界, 2006, 47(12): 759-761.

[3] 张士英, 吴达俊. 二乙氧基甲烷的制备和应用[J]. 合成化学, 1997, 5(4): 344-348.