本發明屬于化學工業合成技術。

富馬酸二甲酯的結構如下：

它又名反丁烯二酸二甲酯，延胡索酸二甲酯。它為脂肪族不飽和二羧酸酯，是同系物中分子量最小者。具有較好的防霉性能，對食品、飼料、化裝品及其它工業品均有防霉作用。

目前國內外都在積極尋找高效、低毒、價廉的防霉劑。富馬酸二甲酯能滿足上述要求。

國外所報導的富馬酸二甲酯的合成方法主要是以甲醇和馬來酐（或馬來酸）為原料，在酯化催化劑的作用下進行縮合生成馬來酸二甲酯，然后在轉位劑的作用下將馬來酸二甲酯轉化為富馬酸二甲酯。（即二步法）一般采用的酯化催化劑為濃硫酸，陽離子交換樹脂等;采用的轉位劑為有機胺類化合物，三苯基膦等。這條路線的反應式為：

上述合成方法的主要缺點是：

1.中間體為馬來酸二甲酯需在反應后中和、水洗、干燥、蒸餾分離處理后獲得，不純的馬來酸二甲酯不能用于下一步轉位。

2.轉位生成的富馬酸二甲酯需用有機溶劑（如丙酮）結晶純化。

3.整個反應周期較長，操作復雜，收率不夠理想（75～80%）。

本發明的目的是尋找一條操作簡便、成本低、收率高的路線，使富馬酸二甲酯便于實現工業化生產，為食品、飼料、化裝品等工業服務。

馬來酸的二酯生成實際上是分兩個階段：

發明人發現，第一分子的甲醇反應比第二分子快的多，這里決定速度的一步是第二分子甲醇與馬來酸一甲酯的反應。根據實驗，第一分子甲醇室溫下1小時后即反應完全，而第二分子甲醇需回流溫度下12小時以上才能達到平衡。

但富馬酸一甲酯的酯化速度快于馬來酸一甲酯，除了經實驗證明外，由馬來酸及富馬酸二者的pka相比也可看出：

pkα₁pkα₂

馬來酸????1.03????6.27

富馬酸????3.03????4.54

因此，對縮短反應時間來講，本發明試圖把中間體改變，即第二個階段采用富馬酸一甲酯與甲醇反應。

此外，由于上面提到的酯化催化劑（濃硫酸，陽離子交換樹酯等）沒有轉位作用，而轉位劑（有機胺類，三苯基膦等）沒有酯化催化作用，即酯化催化劑與轉位劑不相同，但中間體馬來酸二甲酯中含有的酯化催化劑如不除去，它能與有機胺或三苯基膦反應，從而阻礙了轉位。

氫鹵酸能催化馬來酸轉位為富馬酸這一事實已廣為人知，Kenzie Klozaki等人提出的轉位機制如下^〔1〕：

氯化氫也能采用作為酯化催化劑是Fischer等人提出的^〔2〕，用含有氯化氫的醇溶液進行酯化稱為Fischer酯化法。

根據富馬酸一甲酯的酯化速度快于馬來酸一甲酯和氯化氫能催化酯化并有使馬來酸轉化為富馬酸的事實，本發明設計了以下合成路線并實施成功：

本發明的要點是以馬來酐（或馬來酸）和甲醇為原料，在濃鹽酸的存在下進行反應得到產品富馬酸二甲酯。制造過程為：

1.馬來酐、甲醇、濃鹽酸（以Hcl計）按1∶1.5～2∶0.09～0.18摩爾比混和，在回流溫度下反應0.5～3小時，得富馬酸一甲酯和富馬酸二甲酯的混合物。

2.向上面的反應混合物中繼續加入5～5.5摩爾的甲醇，在回流溫度下反應5～8小時后冷卻，室溫下過濾得富馬酸二甲酯。

3.過濾后的母液蒸餾回收甲醇，剩余物冷卻后加水，室溫下過濾得富馬酸一甲酯和富馬酸二甲酯的混合物（二次結晶物），此結晶可用于進一步酯化。

本發明的主要優點是：

1.馬來酐、甲醇和濃鹽酸均是大宗化工產品，原料來源容易。

2.主要反應及產品結晶在同一容器中實施。（即一步法）

3.反應器中結晶得到的產品富馬酸二甲酯純度≥99%，不需進一步純化。

4.反應周期明顯短于二步法。

5.酯化催化劑與轉位劑合并為同一個化合物濃鹽酸（Hcl）。

6.過量的甲醇起到反應物、反應溶液及結晶溶劑三者的作用。

實施例1

馬來酐200克，甲醇96克及37%鹽酸18克加入配有機械攪拌，回流冷凝器和溫度計的1000毫升玻璃反應器中，攪拌加熱至100-105℃，維持反應1小時后慢慢加入甲醇344克，在70-73℃下攪拌回流6小時。停止加熱后繼續攪拌至反應液冷至30℃以下過濾，得到富馬酸二甲酯的白色磷片結晶，干燥后為255克，熔點100-102℃，氣相色譜分析含量≥99%，收率86.8%。