采用微通道反應(yīng)器合成巰基乙酸甲酯，考察通道管徑、催化劑用量、停留時間、反應(yīng)溫度和醇酸初始摩爾比對酯合成反應(yīng)的影響。結(jié)果表明:通道尺寸對產(chǎn)品收率影響較大，減小微通道的管徑能顯著提高酯的收率;使用內(nèi)徑 0. 6 mm 的不銹鋼毛細管反應(yīng)器，在適宜的工藝條件下，僅需 14. 3 min 的反應(yīng)時間，巰基乙酸甲酯收率達 94% 以上，與常規(guī)間歇釜式反應(yīng)器相比，反應(yīng)時間大大縮短，酯收率明顯提高。

巰基乙酸甲酯，又名硫代乙醇酸甲酯，是一種在醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品和煙用香料等合成中有廣泛用途的中間體。目前，巰基乙酸甲酯生產(chǎn)合成方法主要為以巰基乙酸和甲醇為原料，以 H 2 SO 4 為催化劑的間歇合成法存在著收率低、反應(yīng)時間長、設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴重等多方面的問題。因此，尋找一種高效巰基乙酸甲酯合成工藝成為必要。本文進行微通道反應(yīng)器中快速合成巰基乙酸甲酯的研究。

1 實驗

1.1反應(yīng)原理：

主原理：HSCH2COOH +CH 3OH→ 催化劑HSC2COOCH3+H2O

1.2實驗裝置與方法

在帶有不銹鋼微混合器和不銹鋼毛細管構(gòu)成的微通道反應(yīng)器中進行巰基乙酸與甲醇的酯化反應(yīng)，實驗裝置見圖 1。預(yù)先將一定量的催化劑對甲苯磺酸溶解在巰基乙酸中，用高壓液相色譜泵將甲醇與巰基乙酸溶液按一定比例注入 HPIMM 型不銹鋼微混合器充分混合后進入毛細管微通道反應(yīng)器中進行應(yīng)。不銹鋼微混合器和毛細管浸入恒溫水浴中以控制反應(yīng)溫度，出口保持一定長度的毛細管浸沒在冰水中以終止反應(yīng)。通過改變毛細管長度或泵的流速來控制反應(yīng)停留時間。采用液相色譜分析產(chǎn)物中巰基乙酸甲酯的含量。

1.3產(chǎn)品分析

使用高效液相色譜(HPLC)對合成產(chǎn)物中的巰基乙酸甲酯進行定量檢測。色譜條件:C18 型液相柱，柱長 15 cm，檢測波長 210 nm。流動相中乙腈和水的體積比為 70∶ 30，使用磷酸將其 pH 調(diào)為 3，流速 1. 0 mL/min，柱溫為 30 ℃，進樣量 20 μL。采用峰面積外標標準曲線法定量，計算產(chǎn)物巰基乙酸甲酯的收率:酯收率 = HPLC 分析的巰基乙酸轉(zhuǎn)化率 × HPLC 分析的巰基乙酸甲酯選擇性。

2 結(jié)果與討論

2.1微通道反應(yīng)器管徑對酯收率的影響

對微通道反應(yīng)器而言，通道尺寸越小，則通道內(nèi)部流體擴散路程越短，對流換熱速度也越快。為此，首先考察了通道尺寸大小對巰基乙酸甲酯收率的影響，結(jié)果見圖 2。實驗的其他工藝條件為:反應(yīng)時間30 min、使用占巰基乙酸質(zhì)量1%的對甲基苯磺酸作催化劑、甲醇與巰基乙酸的摩爾比值(醇酸摩爾比值)為

結(jié)論

以巰基乙酸和甲醇為原料，對甲基苯磺酸為催化劑，在微通道反應(yīng)器中進行了巰基乙酸甲酯的合成工藝優(yōu)化研究，結(jié)果顯示:使用內(nèi)徑 0. 6 mm 的不銹鋼毛細管，在催化劑用量為巰基乙酸質(zhì)量的1. 0%、反應(yīng)溫度為 60 ℃、甲醇與巰基乙酸的摩爾比值為 4 的條件下，僅需 14. 3 min，酯收率穩(wěn)定在94%以上。與間歇釜式反應(yīng)器相比，反應(yīng)時間顯著縮短，巰基乙酸甲酯收率明顯提高。