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浅谈N-甲基吗啉合成工艺及原材料!

2022-10-22 16:31:37

N-甲基吗啉是一种重要的精细化工产品。它是一种优良的溶剂、乳化剂、缓蚀剂、聚氨酯泡沫催化剂,也可以作为农药中间体。也用于表面活性剂、润滑油冷却剂、金属防锈剂、纤维处理剂等精细化工产品的合成。根据其使用原料不同主要有以下几种合成工艺:吗啉法;N-甲基二乙醇胺法;二乙醇胺法;二甘醇法;二氯乙醚法。接下来,甲基吗啉生产厂家来为您详细介绍一下吧!

一、吗啉法,吗啉含有仲胺基团,很容易发生N原子上的取代反应,直接选用不同的甲基化试剂进行N-甲基化反应生成N-甲基吗啉

1.利用碳酸二甲酯和吗啉为原料合成了N-甲基吗啉。

制备方法:将一定量的吗啉和碳酸二甲酯加入到带有温度计、回流冷凝管、电动搅拌器的四口瓶中,加热到一定温度进行反应。反应一定时间后。将回流冷凝管换成蒸馏装置蒸馏出反应生成物甲醇,直到反应不再出液体时停止反应。用色质联用仪测得所生成产品的收率。用萃取方法将碳酸二甲酯从蒸出混合物中萃取出来回收利用。

该工艺条件收率高,工艺简单,所用原料为绿色试剂,有利于环境保护。

2.吗啉与氯甲烷,吗啉与氯甲烷按照摩尔配比为11:1,氢氧化钠为水溶液,35℃下反应5h,合成的N-甲基吗啉纯度达到98%,收率85%。但是一氯甲烷在强碱性介质中易发生水解反应,副产物多,不易分离,该工艺目前已被淘汰。

3.采用吗啉、甲醛和甲酸在室温下,以N-甲基哌啶锌硼氢为催化剂,反应6min,收率达到80%,但反应过程对pH值控制十分严格,仅限于实验室研究,同时该催化剂制备过程繁琐且不好回收,对环境不友好。

4.在非金属催化剂DBU或DBU盐的催化作用下,以吗啉和甲醇为起始原料合成N-甲基吗啉,该反应为常温常压反应,催化剂可循环套用,副产物为水,后处理简单,对环境友好,产品纯度达到98%,收率90%。

5.将87g吗啉加入带回流冷凝管、电动搅拌器的250mL三口瓶中,加热至100℃时,边搅拌边加入亚磷酸二氢钠57.7g和多聚甲醛36g的混合物,温度达到115℃时出现回流,保持该温度反应20min,然后冷却,磷酸氢钠以水和物的形式结晶析出,过滤分离出固体,得滤液为产物,不经干燥直接进行蒸馏,收集114~117℃的馏分得N-甲基吗啉95g,经气相色谱分析纯度98%。

二、N-甲基二乙醇胺法

N-甲基二乙醇胺两端含有羟基,在酸的催化作用下易脱水缩合成醚,生成N-甲基吗啉。

1.在Fe-SiO2-Al2O3-Ni型负载催化剂下,N-甲基二乙醇胺200℃脱水环化,生成N-甲基吗啉,收率90%。虽然N-甲基二乙醇胺法副产物少,收率高,但该法不仅采用贵金属催化剂,成本较高,而且原料价格昂贵、来源较为困难,难以实现工业化生产。

2.合成:在500ml的四口烧瓶中,将110g浓硫酸(1.1mol,98%)缓慢滴加(控制温度不超过60℃,约30分钟内滴加结束)至119.16g的N-甲基二乙醇胺(1mol)中,升温至160~170℃回流反应7小时,反应过程中有水蒸出。反应结束后,冷却至室温,得合成反应液。

铵盐转移:在室温搅拌条件下,将119.16gN-甲基二乙醇胺(1mol)滴入(滴加时间约为30分钟)合成反应液中,然后再加入1.19g的PEG-8000(约为N-甲基二乙醇胺质量的1%),接着升温至60~70℃搅拌30分钟。

蒸馏:将步骤铵盐转移所得的铵盐转移反应液进行减压蒸馏,在-0.95MPa压力下收集55~60℃下的馏分,得到N-甲基吗啡啉98.72g。产品纯度为99.9%;以消耗的N-甲基二乙醇胺为基准,收率为97.5%。

N-甲基吗啉

三、二乙醇胺法

二乙醇胺法制备N-甲基吗啉,实则分为两步完成,首步是二乙醇胺两端的羟基在Cu、Ni、Cr等贵金属催化剂下脱水环化成吗啉,第二步是中间产物吗啉再与甲基化试剂反应生成N-甲基吗啉。

在105~200℃条件下,二乙醇胺与硫酸二甲酯反应,得到的N-甲基吗啉,收率达81%~95%。

四、二甘醇法

二甘醇法制备N-甲基吗啉分三步完成,首先二甘醇需要在加氢催化剂和H2存在下,高温高压,与液氨或氨水作用,同时完成氨解和环化反应得到中间体吗啉,接着吗啉再与甲基化试剂反应生成N-甲基吗啉。

在氢气和Ni-Cu-Al2O3-MgO、Ni-Cu-Al2O3-BaO等催化剂存在下,二甘醇、液氨、一甲胺反应生成N-甲基吗啉,反应压力为1.0~2.5MPa,反应温度为190~260℃。

五、二氯乙醚法

二氯乙醚法合成N-甲基吗啉,分两步完成,初步二氯乙醚与伯胺发生胺化反应,第二步在碱催化剂下,发生环化反应生成目标产物。报道二氯乙醚与甲胺在85°C及碱的存在下反应,产品收率约为94%。


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