合成富马酸二甲酯的最佳反应时间探究

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1、富马酸二甲酯的最佳合成反应时间探究（华南师范大学化学与环境学院09化四20092401015）摘要：本实验以甲醇和富马酸为原料（醇酸比为7:1），浓硫酸为催化剂（浓硫酸用量为富马酸用量的10%），在80℃左右的条件下，在不同反应时间下制得富马酸二甲酯。通过对比的实验方法探讨反应时间对产率的影响，从而获得最佳反应时间。关键词：富马酸二甲酯甲醇富马酸反应时间引言：富马酸二甲酯简称DMF，学名反丁烯二酸二甲酯，俗名延胡索酸二甲酯，是20世纪80年代发展起来的一种优良的防腐保鲜剂，克服了苯甲酸、丙酸、对羟基苯甲酸酯类、山梨酸等的不足，具有广谱、高效、低毒、经济实用等特点，对许多霉菌有

2、特殊的抑制效果，并且具有抗真菌能力。在食品工业中，富马酸二甲酯用于饮料、面包、蛋糕、饼干、月饼等食品，对常见的黄曲霉素、黑曲霉素等多种霉菌均有较强的抑制作用，其抑制效果为其他同类保鲜剂的10倍以上，而成本仅为50%-80%。富马酸二甲酯用于粮食的防霉保鲜，可直接添加到大米、面粉、玉米中，保鲜期可达200天以上，并能杀死多种害虫。在畜禽饲料中加入0.03%-0.5%的富马酸二甲酯，可使饲料在室温下贮存2个月不变质发霉，且香味浓郁，适口性好，无毒无害，饲喂效果也很显著。此外，富马酸二甲酯在蔬菜、水果、中草药、烟草、化妆品、纺织品、胶卷、磁带、软盘、皮革、纸张、图书资料的防腐、防霉

3、、防虫方面也有广泛的应用。它具有很强的生物活性，因升华而具有熏蒸性，因而具有接触杀菌与熏蒸杀菌双重作用，其毒性低，该物质进入人体后很快变成人体代谢的正常成分“富马酸”，其应用重复性好，具有广阔的应用前景。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富马酸二甲酯（DMF），通常以浓硫酸作催化剂；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；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。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

4、难等缺点。51、实验部分1.1仪器和试剂试剂：反丁烯二酸9.2mL（15g,0.127moL），甲醇30mL(23.73g,)，浓硫酸4mL(d=1.84)，10%碳酸氢钠溶液，无水乙醇仪器：250mL三口烧瓶（1个）、回流冷凝管、温度计（100℃）、量筒（10mL,50mL）、玻璃棒（1支）、烧杯（250mL,1个）、锥形瓶、抽滤装置、表面皿、电子天平、酒精灯、开口橡皮塞、乳胶管1.2富马酸二甲酯的合成原理：富马酸二甲酯较经济的生产方法，是反丁烯二酸（TransButenedioidAcid）与甲醇在酸催化剂作用下发生酯化反应，其反应方程式如下：HOOC-CH=CH-COO

5、H+2CH3OH→CH3OO-CH=CH-OOCH3+2H2O分子量144.12，能溶于乙酸乙酯、丙酮、醇、醚、氯仿等溶剂中，微溶于水。。熔点101-104℃，沸点193℃。副反应：(CH3)2SO4硫酸二甲酯在18℃易迅速水解成硫酸和甲醇。1.3富马酸二甲酯的合成步骤：①向装有温度计和回流冷凝管的250mL三颈烧瓶中依次加入15g反丁烯二酸和30mL甲醇，在缓慢搅拌下加入4mL浓硫酸。②将反应置于约80℃的水浴中回流。③当达到所测反应时间时，趁热将反应物倒入装有100mL冷水的烧杯中，冷却后倾去水，加入10%碳酸氢钠溶液中和，再用布氏漏斗过滤，用适量的水洗涤2到3次，得到粗

6、产品。④将粗品溶在50mL无水乙醇溶剂中，水浴加热5制成沸腾的饱和溶液；将热溶液过滤以除去机械杂质和不溶物（加活性炭煮沸脱色）；将溶液冷却以使物质结晶；减压过滤，将结晶从母液中分离出来；洗涤晶体以除去吸附在晶体表面上的母液。于60~80℃干燥得白色富马酸二甲酯精品。⑤以回流时间为1h、2h、3h重复实验3次，并记录产品质量。1、结果与讨论2.1观察现象①进行步骤①②后，加热到半小时左右即可看到有无色透明晶体附在烧瓶壁，随着反应时间的过去，晶体越来越多。②达到回流的时间后，解下装置，发现烧瓶有大量的白色晶体，几乎不见有液滴出现，因此免去了“100℃蒸去残余甲醇”的步骤。③加入1

7、0%碳酸氢钠溶液中和时溶液中产生大量的气泡，猜想产生大量的二氧化碳气体，因此，可以知道溶液中仍残余大量的酸性物质，不妨用浓度较大的碳酸氢钠溶液中和。④粗品溶于无水乙醇溶剂时，刚开始只需加入少量的无水乙醇即可，随着加热的进行，粗品会逐渐溶解，若加入过多的乙醇，会造成后面重结晶时产品的损失。⑤无水乙醇加热制成饱和溶液后静止结晶，刚开始看到的是无色透明溶液，一段时间后从烧杯侧面看到有少量的无色针状小晶片出现，随和析出的速度越来越快，聚集在烧杯底成白色针状固体。⑥经分离，洗涤，干燥后得到的精品产物为白色针状固体