甲基丙烯酸环氧丙醇酯是一种重要的功能性精细化工产品和有机合成中间体。理论上,可以由甲基丙烯酸与环氧丙醇直接酯化反应或甲基丙烯酸甲酯与环氧丙醇进行交换反应得到甲基丙烯酸环氧丙醇酯。由于环氧丙醇不易制备,价格昂贵。同时,环氧丙醇分子中含环氧基,在放置时易发生开环聚合反应,不易长途运输和长期保存。所以,至今尚未见到由环氧丙醇与甲基丙烯酸进行酯化反应或环氧丙醇与甲基丙烯酸甲酯进行酯交换反应合成甲基丙烯酸环氧丙醇酯的有价值报道。工业上,主要以甲基丙烯酸和环氧氯丙烷为原料,采用两步法合成甲基丙烯酸环氧丙醇酯。在反应过程中,有氯化氢或氯化钠产生,污染环境,不是绿色生产工艺。随着工业上天然脂肪酸、天然脂肪醇以及生物柴油的大量生产和应用,副产的生物丙三醇量越来越多,已出现过剩现象。丙三醇是一种可再生、价廉、无毒、无害的多元醇,可以发生酯化、醚化、氧化等反应,是一种绿色的化学品和基本的化工原料。因此,利用生物丙三醇生产高附加值精细化工产品及其新方法、新工艺的研究,已成为当前化工行业的研究热点之一。本研究,首先由绿色的丙三醇、碳酸二甲酯反应制取环氧丙醇,然后由环氧丙醇分别与甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯进行酯化反应或酯交换反应制取甲基丙烯酸环氧丙醇酯,其合成路线是一条具有应用价值的产业链。采用Benson基团加和法分别对合成环氧丙醇和合成甲基丙烯酸环氧丙醇酯进行了热力学分析,计算了反应的焓变、熵变、吉布斯自由能、平衡速率常数。经热力学计算得出,由丙三醇与碳酸二甲酯反应制取环氧丙醇和由环氧丙醇进行酯化反应、酯交换反应合成甲基丙烯酸环氧丙醇酯在热力学上是可行的。丙三醇与碳酸二甲酯反应合成环氧丙醇时,采用偏铝酸钠作催化剂,良好的反应条件为:反应物的摩尔配比为1:3、催化剂用量为4%、反应温度为72℃、反应时间为2.5 h,环氧丙醇收率达82.00%;丙三醇与碳酸二甲酯、甲醇共同反应合成环氧丙醇时,采用有机J碱作催化剂,理想的反应条件为:反应摩尔配比为1:3、催化剂用量为3%、反应温度为65℃、反应时间为1.5 h,环氧丙醇收率达88.20%。以对甲苯磺酸作为催化剂、环己烷为带水剂,环氧丙醇与甲基丙烯酸进行酯化反应合成甲基丙烯酸环氧丙醇酯的适宜反应条件为:催化剂用量为2%、复配阻聚剂用量为0.5%、反应物的摩尔配比为1:2、反应温度为75℃、反应时间为4 h、搅拌速度为300 rpm,酯化率为66.07%。采用J碱作为催化剂,催化剂与反应体系完全相溶、催化活性高,甲基丙烯酸环氧丙醇酯收率高。环氧丙醇与甲基丙烯酸甲酯进行酯交换反应合成甲基丙烯酸环氧丙醇酯的理想反应条件为:催化剂用量为1%、阻聚剂用量为0.15%、反应物摩尔配比为1:3、反应温度为95℃、反应时间为2.5 h,甲基丙烯酸环氧丙醇酯收率达到98.84%。实验得出,采用丙三醇与碳酸二甲酯、甲醇共同作用合成环氧丙醇时,反应温度低、反应时间短,环氧丙醇收率高;采用甲基丙烯酸甲酯与环氧丙醇进行酯交换反应合成甲基丙烯酸环氧丙醇酯时,操作容易,反应平稳,甲基丙烯酸环氧丙醇酯收率高,副产的甲醇可以分离利用。