N-甲基嗎啉是一種重要的精細化工產品。它是一種優良的溶劑、乳化劑、緩蝕劑、聚氨酯泡沫催化劑,也可以作為農藥中間體。也用于表面活性劑、潤滑油冷卻劑、金屬防銹劑、纖維處理劑等精細化工產品的合成。根據其使用原料不同主要有以下幾種合成工藝:嗎啉法;N-甲基二乙醇胺法;二乙醇胺法;二甘醇法;二氯乙醚法。接下來,甲基嗎啉生產廠家來為您詳細介紹一下吧!
一、嗎啉法,嗎啉含有仲胺基團,很容易發生N原子上的取代反應,直接選用不同的甲基化試劑進行N-甲基化反應生成N-甲基嗎啉。
1.利用碳酸二甲酯和嗎啉為原料合成了N-甲基嗎啉。
制備方法:將一定量的嗎啉和碳酸二甲酯加入到帶有溫度計、回流冷凝管、電動攪拌器的四口瓶中,加熱到一定溫度進行反應。反應一定時間后。將回流冷凝管換成蒸餾裝置蒸餾出反應生成物甲醇,直到反應不再出液體時停止反應。用色質聯用儀測得所生成產品的收率。用萃取方法將碳酸二甲酯從蒸出混合物中萃取出來回收利用。
該工藝條件收率高,工藝簡單,所用原料為綠色試劑,有利于環境保護。
2.嗎啉與氯甲烷,嗎啉與氯甲烷按照摩爾配比為11:1,氫氧化鈉為水溶液,35℃下反應5h,合成的N-甲基嗎啉純度達到98%,收率85%。但是一氯甲烷在強堿性介質中易發生水解反應,副產物多,不易分離,該工藝目前已被淘汰。
3.采用嗎啉、甲醛和甲酸在室溫下,以N-甲基哌啶鋅硼氫為催化劑,反應6min,收率達到80%,但反應過程對pH值控制十分嚴格,僅限于實驗室研究,同時該催化劑制備過程繁瑣且不好回收,對環境不友好。
4.在非金屬催化劑DBU或DBU鹽的催化作用下,以嗎啉和甲醇為起始原料合成N-甲基嗎啉,該反應為常溫常壓反應,催化劑可循環套用,副產物為水,后處理簡單,對環境友好,產品純度達到98%,收率90%。
5.將87g嗎啉加入帶回流冷凝管、電動攪拌器的250mL三口瓶中,加熱至100℃時,邊攪拌邊加入亞磷酸二氫鈉57.7g和多聚甲醛36g的混合物,溫度達到115℃時出現回流,保持該溫度反應20min,然后冷卻,磷酸氫鈉以水和物的形式結晶析出,過濾分離出固體,得濾液為產物,不經干燥直接進行蒸餾,收集114~117℃的餾分得N-甲基嗎啉95g,經氣相色譜分析純度98%。
二、N-甲基二乙醇胺法
N-甲基二乙醇胺兩端含有羥基,在酸的催化作用下易脫水縮合成醚,生成N-甲基嗎啉。
1.在Fe-SiO2-Al2O3-Ni型負載催化劑下,N-甲基二乙醇胺200℃脫水環化,生成N-甲基嗎啉,收率90%。雖然N-甲基二乙醇胺法副產物少,收率高,但該法不僅采用貴金屬催化劑,成本較高,而且原料價格昂貴、來源較為困難,難以實現工業化生產。
2.合成:在500ml的四口燒瓶中,將110g濃硫酸(1.1mol,98%)緩慢滴加(控制溫度不超過60℃,約30分鐘內滴加結束)至119.16g的N-甲基二乙醇胺(1mol)中,升溫至160~170℃回流反應7小時,反應過程中有水蒸出。反應結束后,冷卻至室溫,得合成反應液。
銨鹽轉移:在室溫攪拌條件下,將119.16gN-甲基二乙醇胺(1mol)滴入(滴加時間約為30分鐘)合成反應液中,然后再加入1.19g的PEG-8000(約為N-甲基二乙醇胺質量的1%),接著升溫至60~70℃攪拌30分鐘。
蒸餾:將步驟銨鹽轉移所得的銨鹽轉移反應液進行減壓蒸餾,在-0.95MPa壓力下收集55~60℃下的餾分,得到N-甲基嗎啡啉98.72g。產品純度為99.9%;以消耗的N-甲基二乙醇胺為基準,收率為97.5%。
三、二乙醇胺法
二乙醇胺法制備N-甲基嗎啉,實則分為兩步完成,首步是二乙醇胺兩端的羥基在Cu、Ni、Cr等貴金屬催化劑下脫水環化成嗎啉,第二步是中間產物嗎啉再與甲基化試劑反應生成N-甲基嗎啉。
在105~200℃條件下,二乙醇胺與硫酸二甲酯反應,得到的N-甲基嗎啉,收率達81%~95%。
四、二甘醇法
二甘醇法制備N-甲基嗎啉分三步完成,首先二甘醇需要在加氫催化劑和H2存在下,高溫高壓,與液氨或氨水作用,同時完成氨解和環化反應得到中間體嗎啉,接著嗎啉再與甲基化試劑反應生成N-甲基嗎啉。
在氫氣和Ni-Cu-Al2O3-MgO、Ni-Cu-Al2O3-BaO等催化劑存在下,二甘醇、液氨、一甲胺反應生成N-甲基嗎啉,反應壓力為1.0~2.5MPa,反應溫度為190~260℃。
五、二氯乙醚法
二氯乙醚法合成N-甲基嗎啉,分兩步完成,初步二氯乙醚與伯胺發生胺化反應,第二步在堿催化劑下,發生環化反應生成目標產物。報道二氯乙醚與甲胺在85°C及堿的存在下反應,產品收率約為94%。