有机实验报告(富马酸二甲酯的制备)
实验二富马酸二甲酯的制取
实验二富马酸二甲酯的制取实验目的：通过酯化反应制备富马酸二甲酯。
实验原理：富马酸二甲酯是一种无色透明的液体，可以作为特定领域的有机溶剂和增塑剂。
制备富马酸二甲酯的方法之一就是酯化反应。
酯化反应是一种将酸和醇或酚反应生成酯的化学反应，反应需要催化剂存在，催化剂可以是浓硫酸、乙酸或碱醇等。
在酯化反应中，酸中含有的羧基和醇或酚中含有的氢氧根离子通过轨道叠加形成新的化学键，形成酯，并形成水。
CH3OH + HOOC(CH3)2 → CH3OOC(CH3)2 + H2O实验仪器和试剂：仪器：恒温水浴装置、滴液漏斗、磁力搅拌器、蒸馏装置。
试剂：甲醇、富马酸，浓硫酸。
实验步骤：1.称取5.00克富马酸，放入干燥瓶内。
2.用滴管向富马酸中滴加5ml浓硫酸，用玻璃棒充分搅拌。
3.将干燥瓶置于恒温水浴中，加热至70℃。
4.向干燥瓶中滴加30ml甲醇，滴加时用玻璃棒搅拌。
5.加热反应，溶液逐渐变为粘稠的无色液体。
6.停止加热，待冷却至室温后再滴加20ml水。
7.将产物倒入蒸馏烧瓶，进行蒸馏。
将收集到40-60℃馏分收集到烧瓶内。
8.将所得的产物用干燥管干燥后即可得到富马酸二甲酯。
实验注意事项：1.反应过程中要避免产生火源，注意安全。
2.滴加浓硫酸时应小心，避免接触皮肤或衣物。
3.蒸馏时要调节温度，收集产品时要切换容器。
4.干燥管中的干燥剂要保持干燥状态。
实验结果：实验操作得到的富马酸二甲酯为无色透明的液体，与商业上购买的富马酸二甲酯相比，色泽、清澈度和性质等均符合质量标准。
在实验条件下，通过酯化反应制备了富马酸二甲酯。
实验操作简单、成本低，得到的产物品质符合要求。
该实验可以作为有机化学实验教学实践之一，帮助学生了解酯化反应的原理、条件和方法，培养实验操作技能和科学精神。
富马酸二甲酯的合成
食品防腐剂——富马酸二甲酯的合成班级：09级应化（2）班姓名：张和、王娟学号： FNS32010004日期： 2012年6月1日富马酸二甲酯（DMF）的合成张和王娟宁夏大学化学化工学院应用化学（2）班摘要：本文采用直接酯化法来探究DMF的合成原理及工艺过程，通过实验探究了合成DMF的最佳工艺条件，以及在反应中影响产物收率的因素。
进一步了解DMF作为食品防腐剂的各种性能。
关键词：防腐剂；富马酸；富马酸二甲酯；酯化1 引言富马酸二甲酯是一种新的食品防腐剂，具有高效、低毒、广谱、pH值应用范围广泛等特点，是一种具有薰蒸作用的气氛型防霉剂。
研究表明[1]，富马酸二甲酯对霉菌的抑杀效果和防霉作用性能均优于丙酸盐、山梨酸及苯甲酸等通用防霉剂。
目前，世界上应用的防腐剂大约50余种，常用的有机防腐剂有苯甲酸钠山梨酸以及盐，对羟基苯黄酸脂，丙酸以及其盐类。
富马酸二甲酯是当今食品工业被世界卫生组织批准公认的新型食品防腐剂。
2实验部分2.1试剂规格及仪器2.1.1试剂规格富马酸（7.5g）；甲醇（30ml）；浓硫酸；氢氧化钠。
2.1.2仪器电子恒速搅拌器；水浴锅；球形冷凝管；三口烧瓶；温度计；100ml烧杯。
2.2实验原理本实验是采用甲醇和富马酸直接酯化的方法合成富马酸二甲酯，反应式如下：2.3实验方法2.3.1 合成方法在装有搅拌器，温度计以及冷凝管的100ml三口烧瓶中，投入7.5g富马酸和30ml甲醇，升温至回流，滴加2ml浓硫酸。
在75℃下反应反应回流2h。
改成蒸馏装置，蒸出大部分甲醇，趁热导入25ml冷水中，立即析出大量晶体。
2.3.2纯化方法将上步所得晶体用30%的氢氧化钠溶液中和至pH=7，冷却、过滤，用水洗涤滤饼2~3次，干燥得DMF粗品，乘凉并计算产率。
3实验结果3.1产率计算116 1447.5 x1167.5=144x解得理论产率为7.5144==9.3g116x⨯所得产品实际质量为8.1g。
故产率为8.1==100=87.19.3ω⨯实际产量％％理论产量3.2 产率分析3.2.1 甲醇的量对产率的影响由文献资料[2]查得，富马酸与甲醇的摩尔比为1∶6和1∶7时,产率达到最高值。
富马酸二甲酯制备条件探究
富马酸二甲酯的制备摘要以马来酸酐为原料合成富马酸二甲酯，马来酸酐在酸性条件下异构化，并与甲醇酯化成富马酸二甲酯.采用三因素三水平正交实验法探讨催化剂，反应配比，反应时间对产率的影响.试验得出最优条件为：马来酸酐5g,与甲醇摩尔比1：4，回流1h ，1mL浓HCl作催化剂，产率79.3%.关键词马来酸酐；甲醇；正交法；富马酸二甲酯前言富马酸二甲酯（Dimethyl Fumarate ,DMF），分子式为C6H8O4，又称为反丁烯二酸二甲酯，白色结晶，略有酯香味，熔点103-104℃，沸点193℃，溶于乙醇，乙酸乙酯，氯仿，微溶于水，常温下可以升华，对光和热稳定，在紫外线和阳光照射下72ｈ基本无变化，110℃加热2ｈ不分解.富马酸二甲酯的合成方法主要有以下几种：1、马来酸和甲醇直接酯化合成；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酯化反应合成；[1\2]3、以酸催化马来酸酐水解异构化合成富马酸 ,然后使用催化剂 ,富马酸和甲醇酯化合成.本实验采用以马来酸酐为原料 ,合成富马酸二甲酯的反应，反应如下：通过正交实实验探究催化剂种类、反应时间和反应酸酯的配比对富马酸二甲酯的产率的影响，共设置了9个实验，探究各个因素对反应产率的影响，得出最佳反应条件，并在最佳反应条件下制备富马酸二甲酯.1 实验1.1实验仪器与试剂1.1.1试剂及用量马来酸酐45g；甲醇（Ar）120mL；三氯化铁(Ar) 3g；浓盐酸(Ar)3mL；浓硫酸(Ar)3mL；冰水.1.1.2仪器三颈烧瓶；温度计；蒸馏装置；抽滤瓶；布氏漏斗1.2实验内容与步骤在装有回流装置和温度计的三颈烧瓶中按正交实验表各组反应条件，加入马来酸酐与甲醇 ,以及催化剂 ,加热回流一定时间 ,温度保持在102℃左右.[1]待反应结束后 ,蒸出过量的甲醇 , 在搅拌下，将剩余物倒入5 倍于剩余物的冰水烧杯中 ,外部用冰水冷却至 5 ℃左右 ,继续搅拌结晶 ,待结晶完全后抽滤,经洗涤和干燥得到产品，称重，计算产率[3].根据正交表选出最优反应条件.2 实验现象浓硫酸做催化剂：试验号为1产物为浅棕色粉末，2、3号产物为乳白色粉末，并混有少量白色鳞片状晶体.浓盐酸作催化剂：均为白色粉末，并混有少量白色鳞片状晶体.氯化铁作催化剂：均为浅黄色粉末.3 结果与讨论3.1 通过正交试验选择最佳酯化条件为了综合探讨反应时间，摩尔配比，及催化剂对反应产率的影响，采用L9(34)表进行实验.因素水平表见表1，实验结果分析见表2.[2]表1 酯化反应正交试验因素水平表水平因素催化剂类型A酸酐和醇的摩尔比B反应时间（h）C1 2 3 H2SO4HClFecl31:4（8.3mL）1:6(12.4mL)1:8(16.5mL)0.51.02.0注:马来酸酐用量5g.表2 酯化反应正交试验结果分析表实验号水平组合 催化剂类型 摩尔比 时间A B C产率 (%)负责人1 A1B1C1 H2SO4 1:4 0.5 2.73 陈玉玲2 A1B2C2 H2SO4 1:6 1.0 5.47 陈玉玲3 A1B3C3 H2SO4 1:8 2.0 5.47 陈玉玲 4 A2B1C2 HCl 1:4 1.0 65.66 杨诗妮5 A2B2C3 HCl 1:6 2.0 56.09 杨诗妮 6 A2B3C1 HCl 1:8 0.5 53.35 杨诗妮7 A3B1C3 Fecl3 1:4 2.0 4.10 黄沛敏8 A3B2C1 Fecl3 1:6 0.5 0.00 黄沛敏9 A3B3C2Fecl3 1:8 1.0 9.58黄沛敏Ⅰ 13.67 72.49 56.08 最优条件Ⅱ 175.1 61.56 80.78 A2B1C2Ⅲ 13.68 68.4 65.66 K1 4.56 24.16 18.69 K2 58.37 20.52 26.93 K3 4.56 22.8 21.89 R53.813.648.24经极差分析，各因素对反应产率影响因素顺序为：催化剂类型>反应时间>摩尔配比.[4]此反应最优条件为A2B1C2，既是浓盐酸催化、1h 回流、摩尔配比1:4时反应最优.按最优条件进行实验，取5g 马来酸酐，制的干燥的富马酸二甲酯5.8g,产率为79.3%，为全部试验中产率最高的.3.2 催化剂对反应产率的影响表3 催化剂类型对反应产率的影响催化剂 H2SO4 HCl Fecl3K 值 4.56 58.37 4.56由表3可知，HCl 作催化剂催化时产率最高，不易形成油状物，且蒸出甲醇时温度要求不高，且产品外观好，白色粉末，并混有少量白色鳞片状晶体.H2SO4催化产率低，蒸出甲醇时，温度过高极易碳化，造成产品颜色加深，故需严格控制温度，此部分实验较麻烦且耗时多，易形成油状物而得不到固体.Fecl3催化产物颜色偏黄，杂质较多，FeCl3易水解形成胶状物，极易形成油状物而得不到晶体.故实验得出结论，浓HCl为最优催化剂.3.3 摩尔配比对反应产率影响图1 摩尔配比对反应产率影响由图1可知酸酐、醇摩尔配比1:4时，K值最大，既产率最大，1:6时产率较低，而1:8时产率与1:4时相当，但蒸出甲醇时需要蒸出大量甲醇，造成药品浪费，三个配比均为醇过量，故选用1:4时产率较高且成本较低.3.4 回流时间对反应产率的影响图2 回流时间对反应产率影响由图2可知，回流1小时产率最大，回流0.5小时反应尚未完全，产率较低，而回流2小时产率变化不大，但耗时较长，故最优条件为回流1小时.3.5 综合讨论3.5.1实验步骤设计回流温度为102℃，但实验时回流温度只有80-90℃，原因是甲醇与马来酸形成共沸物而导致回流温度上升不去，对实验探讨最优条件影响不大，控制全部反应温度基本一致即可.3.5.2在用冰水冷却产品时应将热的溶液倒入装有5倍冰水的烧杯中，而不可把冰水倒入热的溶液中，把冰水倒入热的溶液中会导致产品结块，产品粘在烧杯底部，造成产品损失. 3.5.3实验过程蒸出甲醇应尽可能蒸的干净，且用浓硫酸作催化剂蒸出甲醇的过程要小心控制温度，甲醇是有机溶剂，甲醇残留过多会溶解部分产物，导致产率降低.3.5.4第8号实验产物为红棕色油状，得不到白色粉末，用力震荡后油状物消失，加入富马酸二甲酯晶体促进结晶也得不到固体产物，原因可能是FeCl3水解形成胶体导致无法形成固体产物.经讨论，可尝试将热的溶液直接静置冷却结晶，不用冰水进行冷却.4 结果通过正交试验得出数据进行极差分析，各因素对反应产率影响因素顺序为：催化剂类型>反应时间>摩尔配比，进行分析得出此反应最优条件为：浓盐酸催化、1h回流、摩尔配比1:4时反应最优.按最优条件进行实验，制取富马酸二甲产率为79.3%，与理论最佳条件相符.参考文献:[1] 石辉文,蔡峰.富马酸二甲酯的合成[J].应用化工,2003(32):36-37[2] 苏秋芳,陈少华.富马酸二甲酯的合成工艺研究[J].化学工程师,1999(71):9-11[3] 范国枝. 富马酸二甲酯的合成工艺研究[J].应用化工,2004(33):44-46[4] 马鸿飞. 富马酸二甲酯的合成研究[J].化工时刊,2005(19):18-19[5] 岳志超,伍洲,宋维峰. 富马酸二甲酯的合成与应用[J].化工之友,2001(3):30[6] 新型食品防腐剂富马酸二甲酯的合成[J].化学工程与装备,2008(7):27-28富马酸二甲酯的制备学生姓名：陈玉玲学号：20082401215组员姓名：杨诗妮黄沛敏专业：化学教育年级班级：2008级化教5班指导老师：陶敬奇。
富马酸二甲酯的合成
实验四 富马酸二甲酯的合成一、实验目的和要求1.了解一种低毒，高效的食品防腐剂的合成方法。
2. 复习并掌握固体物质熔点的测定方法。
二、实验原理富马酸二甲酯简称DMF. 是一种很有发展前途的食品防腐剂，它具有低毒，高效以及广谱抗菌的特点，对霉菌有特殊的抑制功效。
可用于面包、饮料、鱼、肉、水果等食品防霉。
DMF 可由糠醛氧化或由马来酸酐水解，在浓盐酸中异构化制得富马酸，然后与甲醇进行酯化而得。
本实验采用方法“2”和下列反应制得DMF:此种方法操作简便，原料易得，反应条件易掌握，成本低，收率高。
满足工业化生产的要求。
三、实验仪器及药品OCHOHC CHHOOCCOOHHC HCC CO OHC COOHCOOH HC HOOCCOOHHC HOOCCOOHCH 3OH2HCCOOCH 3H 3COOC250 ml 四颈瓶，球型冷凝管，恒压滴液漏斗，温度计，量筒（10ml, 20ml, 50ml各一个），天平，抽滤瓶，布氏漏斗，直型冷凝管，玻璃棒，水环真空泵，恒温磁力搅拌器，搅拌子。
马来酸酐，浓盐酸，甲醇，浓硫酸，蒸馏水，乙醇。
四、实验方法1.马来酸酐水解为马来酸再转化成富马酸。
在装有回流冷凝管及恒温磁力搅拌器的250ml四颈瓶中，加入9.8 g马来酸酐和15 ml水，恒温使马来酸酐完全溶解（一般在50-55℃），保温5分钟，再逐渐升温至78℃，保持10分钟，然后用恒压滴液漏斗分4次慢慢滴入20ml浓盐酸，在80—90℃保温30分钟，反应过程中有富马酸从热溶液中结晶析出，反应完全后冷却，抽滤得富马酸。
2.富马酸二甲酯的制备将上述得到的富马酸及30ml甲醇加入上述反应器，使反应温度逐渐升至78℃，保温10—15分钟，然后将0.6ml浓硫酸分次滴入反应器中，然后保温回流3小时左右，待反应完全后，蒸出大部分甲醇，趁热将反应产物倒入盛有50 ml 冷水的100 ml 烧杯中，此时有大量固体析出，然后用10%NaHCO3中和未反应的H+，直到没有气泡产生为止，抽滤，用蒸馏水洗涤得粗产品。
有机实验报告(富马酸二甲酯的制备)
有机实验报告(富马酸二甲酯的制备)一、实验目的2.了解了解酯化反应的基本原理和反应条件。
3.学会使用相关实验仪器和设备。
二、实验原理富马酸二甲酯是甲酯的其中一种，通过酯化反应得到。
反应中，甲酸和富马酸缩合成含有羧酸功能基团的二元羧酸，然后与甲醇反应生成甲酯。
反应需要使用一定量的酸催化剂，例如硫酸、磷酸等。
反应式：CH3OH + HOOC(CH2)2COOH → CH3OOC(CH2)2COOH + H2OCH3OOC(CH2)2COOH + CH3OH → CH3COOCH3 + HOOC(CH2)2COOH三、实验步骤1. 在滴加漏斗中加入富马酸（0.021 mol）和甲酸（0.018 mol），加入少量丙酮混合。
将混合物转移到容量为50ml的圆底烧瓶中，在磁力搅拌下加热至70℃。
2. 在加热过程中，将硫酸（催化剂）加入到滴加漏斗中。
3. 一旦反应混合物达到了70℃，立刻开始缓慢地将硫酸滴加到反应体系中，并保持反应体系在温度为70℃。
4. 滴加约15分钟后，将滴加漏斗中的硫酸完全滴入反应体系中。
然后反应体系保持70℃反应，直到反应完成。
5. 至此，反应已经完成，得到的产物为一种无色液态物质。
将产物抽取到干燥的烧杯中，并进行蒸馏。
蒸馏温度为125~128℃，收集温度在125~128℃之间的产物。
四、实验结果1. 实验中，滴加了硫酸催化剂之后，反应混合物的温度逐渐上升。
当温度达到70℃时，滴加漏斗中的硫酸开始滴入反应体系，继续加热，直到反应完全完成。
整个反应体系看起来类似于透明的液体。
2. 经过蒸馏，得到的产物为透明的液体，物质相对分子质量为174.2g/mol，收集率约为82%。
五、实验讨论1. 在本次实验中使用的是硫酸作为催化剂，其催化效果足以加速酯化反应，但应注意不要加入过多的催化剂，否则将导致物质结构的变形。
2. 在反应过程中，反应液的温度应控制在70℃左右。
过高的温度会导致反应失效，而过低的温度则会降低反应速度。
富马酸二甲酯的合成工艺研究
催产素对新鲜分离大鼠DRG神经元膜电流的影响·1·富马酸二甲酯的合成工艺研究吾满江·艾力努尔买买提陶敏芳刘远风中国科学院新疆理化研究所，乌鲁木齐830011关键词：富马酸二甲酯合成应用前景1 前言目前国内外使用于食品和饲料的防腐防霉剂主要有苯甲酸、山梨脱氢醋酸、丙酸、柠檬酸、乳酸及它们的盐类等。
这些产品有的抗菌谱较窄、效果较差、应用pH值范围也较窄，有的价格较高。
如丙酸钙和山梨酸及其盐的使用，在酸性条件下效果交好，使用范围受到了限制，苯甲酸及其钠盐因对人体有害在美国及其他发达国家已提出进用。
富马酸二甲酯简称DMF是一种新的食品防腐剂，它克服了上述产品的缺点，具有高效、毒性低、价廉、耐热性能好、pH值应用范围广泛等优点，是一种具有熏蒸作用的气氛型防霉剂。
不仅可用于食品饲料、水果、蔬菜、粮食的防霉杀虫，而且还可用于皮革、化妆品、纺织品、制药等行业中。
国内研究表明〔1〕，富马酸二甲酯具有较好的抗菌能力，对于饲料防腐防霉效果优于山梨酸、苯甲酸、丙酸及其盐类的防腐剂。
富马酸二甲酯的毒性底，属于敌蓄积性的物质，无致畸突变作用，进入人体后很快转变成正常代谢产物富马酸，无富马酸二甲酯残留物，因此应用的安全性很高，由于富马酸二甲酯的成本底、价格便宜、用途广泛，因而它是一个很有发展前途的防腐防霉剂。
由于马来酸酐廉价易得且成本低，本文中以马来酸酐作主要原料，先合成富马酸，然后富马酸和甲醇直接进行酯化反应合成富马酸并对反应条件进行了研究。
2 富马酸的生产方法富马酸的来源我国目前两中途径：糠醛氧化和顺丁二酸酐的水解、异构化法。
2.1 糠醛氧化合成富马酸糠醛在NaCIO3或KCIO3作用下，加入少量V2O5在95℃～105℃反应3～5h可以得到富马酸〔2-5〕。
王存德等在利用KCIO3氧化糠醛合成富马酸过程中，加入少量的十六烷基三甲基溴化铵，在超声波作用下于60℃反应几个h，得到富马酸〔5〕。
富马酸及其二甲酯的制备
2、实验装置（示意图）
四、实验步骤
1、富马酸（Fumaric acid)
锥形 瓶（2g马来 酐） 15mL水 温热溶解 0.05g硫脲 在80℃水浴搅 拌1h
冷却至室温 抽滤
烘干 称重
2、富马酸二甲酯（ Dimethyl fumarate）
沸石 梨形烧瓶 加热回流2h 冷却
结晶
抽滤
少量甲醇洗 涤、晾干
计算 称重
测定产品熔 。味苦。密度1.405。熔点180～182℃。 更热时分解。溶于水，加热时能溶于乙醇，极微溶于乙醚。 熔融时部分地起异构化作用而形成硫氰比铵。用于制造药 物、染料、树脂、压塑粉等的原料，制邻苯二甲酸酐和富 马酸的催化剂也用作橡胶的硫化促进剂、金属矿物的浮选 剂等。由硫化氢与石灰浆作用成硫氢化钙，再与氰氨（基） 化钙作用而成。也可将硫氰化铵熔融制取，或将氨基氰与 硫化氢作用制得
富马酸结构 式
（2）富马酸二甲酯 ： 分子式 C6H8O4 ,是
101～ 无色或白色鳞片晶体 ,熔点 101～105 ℃, 沸点193℃常温会升华 ,无味 ,略具酯的香 沸点 ℃常温会升华 易溶于氯仿、 丙酮、 味 ,易溶于氯仿、醇、丙酮、乙酸乙酯 ,可 溶于苯、甲苯、 溶于苯、甲苯、CCl4 ,微溶于水及热水中 , 对光稳定 ,在紫外线及阳光下 72 h 基本无 对热、 变化 ,110 ℃热 1 h 不分解 ,对热、碱、 盐也有一定的稳定性。但其水溶液对热的酸、 盐也有一定的稳定性。但其水溶液对热的酸、 对氧化剂、还原剂、蛋白质、 碱稳定性较差 ,对氧化剂、还原剂、蛋白质、 纤维、脂肪、 纤维、脂肪、糖等有好的稳定性 ,对金属无 7～ 腐蚀性 ,其水溶液 pH 值为 6. 7～7. 3 , 性质稳定。 所以 DMF 性质稳定
富马酸及其二甲酯实验报告
富马酸及其二甲酯实验报告实验目的：了解富马酸及其二甲酯的性质和反应特点，掌握其制备方法及检测方法。
实验原理：1.富马酸是一种含羧酸的有机化合物，其化学式为HO2CCH=CHCO2H。
由于具有不对称性，因此其有两种异构构型：顺式富马酸和反式富马酸。
富马酸在水中会形成环状分子，称为内酰亚胺。
2.富马酸二甲酯是一种有机酯类，其化学式为(CH3O2CCH=CHCO2CH3)。
在甲苯和丙酮的混合溶剂中可得到两种异构体：顺式富马酸二甲酯和反式富马酸二甲酯。
富马酸二甲酯可用于合成多种化学物质，如涂料、塑料、树脂等。
实验步骤：1.富马酸制备：取适量顺式富马酸二甲酯，加入1mol/L的乙醇钠溶液中，搅拌30分钟，过滤固体，用乙酸酐水解，得到富马酸。
2.富马酸二甲酯制备：取适量富马酸、甲醇和稀硫酸加入三口瓶中，插入冷却器和磁力搅拌器，在冰水浴中搅拌反应15分钟，过滤得到去除残留硫酸的混合物。
加入适量NaHCO3溶液，使反应停止，并得到富马酸二甲酯。
反应式为：HO2CCH=CHCO2H + CH3OH → CH3O2CCH=CHCO2CH3 + H2O3.检测方法：用红色酚酞-盐酸溶液滴定，可以检测富马酸在酸性溶液中的酸量。
用氢氧化钠-乙酸酐溶液滴定，可检测富马酸二甲酯中羧酸酯的含量。
实验分析：富马酸属于无色晶体，具有酸味，容易溶于水和乙醇，不溶于乙醚和丙酮。
富马酸二甲酯为无色液体，具有水果香味，密度为1.13g/ml，沸点为174℃。
通过本次实验，我们成功制备了富马酸和其二甲酯，并通过滴定法检测到它们的性质和含量。
实验结论：富马酸和其二甲酯是重要的有机化合物，具有广泛的应用前景。
本次实验通过制备和检测，使我们更深入地了解了它们的化学性质和反应特点。
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探究不同催化剂对合成富马酸二甲酯
反应的影响
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（华南师范大学化学与环境学院510006）
摘要：顺丁烯二酸酐（马来酸酐）与甲醇在混合催化剂的作用下，一步合成了富马酸二甲酯。
本文从催化剂种类，通过设定对比性实验，从而确定了合成富马酸二甲酯的工艺催化条件。
该法具有操作简便、反应时间短的特点。
Abstract: The dimethyl fumarate is synthesized by one-step from maleic anhydride and methanol in the presence of mixed catalyst. This paper, by setting catalyst type, determines catalytic conditions of the synthesis of dimethyl fumarate..
关键词：富马酸二甲酯；合成；催化剂；顺丁烯二酸酐；甲醇；对比。
Key words:dimethyl fumarate; synthesize;catalyst;maleic anhydride; methanol; contrast.
富马酸二甲酯的化学名称为反丁烯二酸二甲酯,简称DMF, 分子式C6H8O4外观为白色粉状结晶,熔点102~104℃,密度1.37, 无味,略具酯的香味,易溶于氯仿、醇、丙酮、乙酸乙酯,可溶于苯、甲苯、CCl4 ,微溶于水及热水中,对光稳定,在紫外线及阳光下72 h 基本无变化,110 ℃热1 h 不分解,对热、碱、盐也有一定的稳定性。
在常温下能够缓慢升华。
但其水溶液对热的酸、碱稳定性较差,对氧化剂、
还原剂、蛋白质、纤维、脂肪、糖等有好的稳定性,对金属无腐蚀性,其水溶液pH 值为6. 7～7. 3 ,所以DMF 性质稳定。
DMF是80年代国内外研究开发的新型防腐防霉剂,它具有很强的生物活性,因升华而具有熏蒸性,故具有接触杀菌和熏蒸杀菌的双重作用,这是一般防霉剂难有的特性,其具有广谱、高效的抑菌、杀菌作用，并具有杀虫作用，毒性低，化学稳定性好，适用的pH值范围较宽，抑菌效果优于防腐剂苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸、丙酸以及其它盐类，可应用于食品、饲料、粮食、水果、蔬菜、纺织品、化妆品及药物的防霉、防虫。
DMF的合成一般是以马来酸或富马酸为原料来合成，工艺线路有3条：（1）以马来酸或富马酸为原料,马来酸在催化剂和辅助剂作用下,经异构化反应转变为富马酸,再与甲醇酯化反应制得,反应收率约83%[2]。
（2）以马来酸或富马酸为原料,经酰氯化反应得到丁烯二酸二酰氯,后者再与甲醇醇解反应而得富马酸二甲酯[3]。
（3）以马来酸酐为原料,马来酸酐在催化剂和辅助剂作用下水解异构化反应,得到富马酸,再与甲醇发生酯化反应[4]。
以上三种制备方法中，以马来酸酐价廉易得，且反应条件易于掌握。
本文通过不同催化剂的种类的对比性实验，比较哪种催化剂的催化作用，从而得出催化效果较好的催化剂。
实验原理
实验装置图
1实验部分
1.1原料与试剂
顺丁烯二酸酐，甲醇，Al2O3.6H2O,FeCl3.6H2O,钼酸钠，对甲苯磺酸，浓磷酸，浓盐酸，浓硫酸，硫酸氢钠，冰水
1.2主要设备和仪器
搅拌器，回流冷凝管，三口烧瓶，酒精灯，铁架台，温度计，锥形瓶，直型冷凝管，弯管，接液管，铁夹，抽滤瓶，布氏漏斗，玻璃棒
1.3富马酸二甲酯的合成
（1）在三个装有有搅拌器、温度计、回流装置的150mL三口烧瓶中加入顺丁烯二酸酐4.0g(定量)与10ml甲醇（定量），分别加入几种不同的催化剂，用量均为1mol, 加热回流反应1.5h（定量）, 待反应结束后, 剩余物倒入烧杯中,在搅拌下,将5 倍于剩余物的冰水
加入烧杯中,外部用冰水冷却至5 ℃左右,继续搅拌结晶,待结晶完全后抽滤分离出结晶,用冰水洗涤、重结晶（溶解于适量水中，并用冰水冷却）和干燥得到纯品DMF。
（2）将顺丁烯二酸酐换为反丁烯二酸酐作为原料，进行同样的反应。
1.4实验结果
（1）顺丁烯二酸酐和甲醇反应的结果
催化剂种类浓盐酸/g
磷酸/ml 浓硫酸/g
对甲苯磺
酸/g
结晶氯化
铁/g
水合氯化铝
/g
试剂用量 1.0
0.58 1.1
1.9
2.7 2.4
理论产量/g 5.9
实际产量/g 0.1
0 0
0.3
0 0.2
产率% 1.6%
0 0
5.0%
0 3.3%
催化剂种类
钼酸钠/g 硫酸氢钠/g磷酸+硫酸硫酸+盐酸盐酸+磷酸
试剂用量 2.4
1.4 0.58ml+1.1g
1.1g+1.0g
1.0g+0.58ml
理论产量/g 5.9
实际产量/g 0.2
0 0.0
0.5
产率% 3.3%
0 0%8.5% 0（2）反丁烯二酸酐与甲醇反应的结果
催化剂种类浓盐酸/g
对甲苯磺
酸/g 水合氯化铝
/g
钼酸钠/g盐酸+硫酸
试剂用量 1.0
1.9
2.4 2.4 1.0g+0.58ml 理论产量/g 5.9
实际产量/g 2.7
5.0 0.9
2.9
4.4
产率% 45.7%
84.7% 15.2%
49.4%
74.5%
2分析与讨论
本实验采用控制变量法，在相同的实验条件下，选用了11种不同的催化剂对反应进行催化，其中包括单一催化剂和混合催化剂。
但是实验结果发现，无论是单一催化剂还是混合催化剂，得到的产物都是极少的，甚至大部分都是零产率的。
进行相关文献的查阅，对实验的反应机理进行进一步了解，发现富马酸二甲酯的合成是以顺丁烯二酸酐和甲醇为原料，在催化剂作用下，通过酯化反应而制成。
其过程分3 步：首先是马来酸酐先发生醇解反应生成马来酸单甲酯, 然后是顺式结构的单酯异构化为反式结构的富马酸单甲酯, 最后再酯化为双酯。
但是在反应进行到第二步的时候，需要加入三氯化铁、硫脲、溴化钠才能实现单脂的异构化。
由于实验中并没有加入这几种物质，使异构化几乎无法进行，所以得到的产物极少，产率极低。
或者直接以反丁烯二酸酐原料进行反应，可以免去异构化这一步骤。
此外，从顺丁烯二酸酐与甲醇为原料进行反应中我们也可以初步推测对甲苯磺酸、盐酸+硫酸、钼酸钠、浓盐酸、水合氯化铝.的催化作比其他催化剂更好。
选用以顺丁烯二酸酐和甲醇为原料时能够得到产物所用的催化剂进行催化反应。
当采用反丁烯二酸酐和甲醇为原料，上述物质作为催化剂进行反应时，均得到了产物为白色鳞片状结晶体。
比较产物和产率，可以得出，催化剂的催化效果有好到坏分别
为对甲苯磺酸、盐酸+硫酸、钼酸钠、浓盐酸、水合氯化铝.
本实验存在一定程度上的缺陷，由于实验条件的限制，并没有采用同样的催化剂同时进行顺丁烯二酸酐和甲醇反丁烯二酸酐与甲醇的催化效果探究，而是采用对顺丁烯二酸酐催化效果较好的催化剂来对反丁烯二酸酐和甲醇的反应进行催化，并不能完全保证对顺丁烯二酸酐反应催化效果好的对烯二酸酐的反应催化效果就是最佳的。
3结论
以顺丁烯二酸酐和甲醇为原料制备富马酸二甲酯时，必须经过三个反应步骤，首先是马来酸酐先发生醇解反应生成马来酸单甲酯, 然后是顺式结构的单酯异构化为反式结构的富马酸单甲酯, 最后再酯化为双酯。
其中顺式结构的异构化必须通过加入三氯化铁、硫脲、溴化钠才能实现，否则反应几乎无法完成。
若以反丁烯二酸酐和甲醇为原料制备富马酸二甲酯，则不需要通过异构化这一步骤。
在此条件下探究催化剂的效能，可以得到，对甲苯磺酸的催化作用是最佳的，产率可达到84.7%。
4参考文献
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