丙酮酸乙酯是一种极其重要的有机合成中间体,广泛地应用于生物、医药、农药、香料,食品以及化妆品等领域。本论文主要围绕乳酸乙酯的催化氧化制备丙酮酸乙酯工艺研究展开了相关工作。工艺中采用廉价易得的乳酸乙酯和氧气为原料制备丙酮酸乙酯,所开发的催化反应工艺路线简单,高效,环保,具有良好的工业应用前景。(1)催化氧化体系的筛选。分别从钒化合物,铜盐、催化剂用量、反应时间、反应温度、氧气压强、溶剂以及溶剂用量等方面对催化氧化反应进行了考察。结果表明,结果表明,在硝酸铜和硫酸氧钒混合物的催化氧化体系中,以乳酸乙酯为原料,分子氧作为氧化剂,乙腈作溶剂,在反应温度为80℃时反应1.5h,乳酸乙酯的转化率及丙酮酸乙酯的选择性均达到了99%。(2)丙酮酸乙酯合成工艺研究。开展了乳酸乙酯放大10倍时的催化氧化反应工艺研究。利用自行设计的气体分布器,增强氧气与液相体系的传质效果,在室温下反应6h,可实现乳酸乙酯的高效催化氧化,乳酸乙酯的转化率达97%,丙酮酸乙酯的选择性也达到了96%。(3)丙酮酸乙酯的分离纯化工艺研究。乳酸乙酯催化氧化后得到的丙酮酸乙酯,由于其沸点基本接近,采用常规精馏(精馏)方法很难得到高纯度的丙酮酸乙酯。我们开展了催化反应后体系的分离提纯过程研究,依次经过滤、蒸馏除溶剂乙腈、水洗、酸洗、水洗、碱洗、最后再水洗、干燥、减压蒸馏得最终产品,收率为69%,产品的纯度达到了96%。