CN102796061B - N，n’-二烷基哌嗪的合成方法 - Google Patents

N，n’-二烷基哌嗪的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种N，N’-二烷基哌嗪的合成方法，包括以下步骤：式（II）所示的N,N-二烷基乙醇胺经预热汽化，通入装填有碱性分子筛作为催化剂的固定床反应器中，在压力为常压、温度为250~350℃的条件下进行缩合胺化，式（II）所示的N,N-二烷基乙醇胺在固定床反应器中的停留时间为30~150秒，所得的液态物经冷凝后分离，得到式（I）所示的N,N’-二烷基哌嗪；

Description

N,N’-二烷基哌嗪的合成方法
技术领域
本发明涉及一种N,N’-二烷基哌嗪的合成方法。
背景技术
N,N’-二烷基哌嗪，其结构如下式Ⅰ所示，是一种重要的医药工业中间体。
Figure BDA0000205722971
综合文献报道，目前N,N’-二烷基哌嗪的合成主要采用以下方法：
1. US4727143报道了一种以哌嗪与甲醇为原料，以负载二氧化钛的催化剂下，经氢化胺化催化下反应得到相应的N,N’-二甲基哌嗪的方法；该反应会生成N-甲基哌嗪等副产物。其主要的缺点在于原料成本高，催化剂昂贵，限制了其应用。
2.专利US2012157679报道了一种以羟乙基乙二胺与相应烷基醇为原料，在Cu及Ti、Ni、Mn等负载催化剂催化下，制备N,N’-二烷基哌嗪的方法。该方法存在原料成本高，副反应较多，影响产物收率等缺陷。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种原料易得、成本低、产物收率高的N，N’-二烷基哌嗪的合成方法。
为解决上述问题，本发明提供了一种N，N’-二烷基哌嗪的合成方法，包括以下步骤：式（II）所示的N,N-二烷基乙醇胺经预热汽化，通入装填有碱性分子筛作为催化剂的固定床反应器中，在压力为常压、温度为250~350℃的条件下进行缩合胺化，式（II）所示的N,N-二烷基乙醇胺在固定床反应器中的停留时间（即代表空速的倒数）为30~150秒，所得的液态物经冷凝后分离，得到式（I）所示的N,N’-二烷基哌嗪；
Figure BDA0000205722972
 。
作为本发明的N，N’-二烷基哌嗪的合成方法的改进：
式（II）所示的N,N-二烷基乙醇胺为N,N-二甲基乙醇胺，所得的式（I）所示的N,N’-二烷基哌嗪为N,N’-二甲基哌嗪；
式（II）所示的N,N-二烷基乙醇胺为N,N-二乙基乙醇胺，所得的式（I）所示的N,N’-二烷基哌嗪为N,N’-二乙基哌嗪（即，1,4-二乙基哌嗪）；
式（II）所示的N,N-二烷基乙醇胺为N,N-二异丙基乙醇胺，所得的式（I）所示的N,N’-二烷基哌嗪为N,N’-二异丙基哌嗪。
作为本发明的N，N’-二烷基哌嗪的合成方法的进一步改进：碱性分子筛为NaX型分子筛，或者为采用碱金属盐改性的X型分子筛。碱金属盐为K、Rb或Cs的醋酸盐。
因此，在本发明中，采用的碱性分子筛为NaX型分子筛、KX型分子筛、RbX型分子筛或CsX型分子筛；上述碱性分子筛的粒径为18~35目。
本发明是一种以N,N’-二烷基乙醇胺为原料，以碱性分子筛作为催化剂合成N,N’-二烷基哌嗪的方法。主要反应式如下：
Figure BDA0000205722973
。
在本发明中，作为催化剂的碱性分子筛可选用NaX型分子筛，也可选用以K、Rb、Cs的醋酸盐改性的X型分子筛。
本发明优选的N,N’-二烷基哌嗪的合成方法，包括以下3种方式：
a.将N,N’-二甲基乙醇胺经预热汽化，通入装填有NaX分子筛的固定床反应器中，常压下，温度280℃下进行缩合胺化，停留时间为45秒，物流经冷凝后分离，得到N,N’-二甲基哌嗪。
b. 将N,N’-二乙基乙醇胺经预热汽化，通入装填有KX分子筛的固定床反应器中，常压下，温度300℃下进行缩合胺化，停留时间为60秒，物流经冷凝后分离，得到N,N’-二乙基哌嗪。
c. 将N,N’-二异丙基乙醇胺经预热汽化，通入装填有KX分子筛的固定床反应器中，常压下，温度330℃下进行缩合胺化，停留时间为80秒，物流经冷凝后分离，得到N,N’-二异丙基哌嗪。
在本发明中，NaX型分子筛为常规的市购产品，例如可选用国药集团有限公司的13X分子筛。
采用碱金属盐改性的X型分子筛的制备方法可采用常见的浸渍法制备改性分子筛的方法，例如按照《氟化钾负载改性法制备碱性NaY 沸石》告知的方法。
与现有方法相比，本发明的优点在以N,N’-二烷基乙醇胺为原料，原料易得，成本低；在碱性分子筛催化下，转化率高，副产物较少，提高了产物收率。
具体实施例：
实施例1、 NaX型分子筛的制备
市售NaX型分子筛，成型、粉碎后筛分得到18-35目范围的颗粒。
实施例2、KX型分子筛的制备
取50g的NaX型分子筛，90℃浸置在3mol/L的醋酸钾溶液（500ml）中16小时。冷却至室温后，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤（直至洗涤液的pH为7），在110℃下干燥2小时。送入马弗炉500℃下焙烧4小时。成型，粉碎后得到18-35目范围的颗粒，此KX型分子筛中K的质量含量为19.1%。
实施例3、RbX型分子筛的制备
取50g的NaX型分子筛，90℃浸置在3mol/L的醋酸铷溶液（500ml）中16小时。冷却至室温后，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤（直至洗涤液的pH为7），在110℃下干燥2小时。送入马弗炉500℃下焙烧4小时。成型，粉碎后得到18-35目范围的颗粒。此RbX型分子筛中Rb的质量含量为25.8%。
实施例4、CsX型分子筛的制备
取50g的NaX型分子筛，90℃下浸置在3mol/L的醋酸铯溶液（500ml）中16小时。冷却至室温后，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤（直至洗涤液的pH为7），在110℃下干燥2小时。送入马弗炉500℃下焙烧4小时。成型，粉碎后得到18-35目范围的颗粒。此CsX型分子筛中Cs的质量含量为31.9%。
实施例5-1、一种N,N’-二甲基哌嗪的合成方法，将N,N-二甲基乙醇胺（作为原料）经预热汽化（汽化温度只需使作为原料的N,N-二甲基乙醇胺汽化即可），通入装填有NaX分子筛作为催化剂的固定床反应器中，于常压，温度280℃下进行缩合胺化，N,N-二甲基乙醇胺的停留时间为45秒，原料的流速约为66.7g/min。
所得的液态物经冷凝至室温后分离（减压蒸馏），分离得到N,N’-二烷基哌嗪，收率为71.1%。
实施例5-2~5-12，改变所用的原料、催化剂，其余同实施例5-1，所得的产物及收率具体如表1所示。
表1
Figure BDA0000205722974
实施例6-1~实施例6-12，对应的改变实施例5-1~5-12中的以下反应条件：
将反应温度由280℃改成300℃，将停留时间由45秒改成60秒，原料的流速改成约为50.0g/min；其余对应的等同于实施例5-1~5-12。
所得产物及收率如表2所示。
表2
Figure BDA0000205722975
实施例7-1~实施例7-12，对应的改变实施例5-1~5-12中的以下反应条件：
将反应温度由280℃改成330℃，将停留时间由45秒改成80秒，原料的流速约为37.5g/min；其余对应的等同于实施例5-1~5-12。
所得产物及收率如表3所示。
表3
Figure BDA0000205722976
对比例1-1~实施例1-12，对应的改变实施例5-1~5-12中的以下反应条件：
将反应温度由280℃改成200℃，将停留时间由45秒改成200秒，原料的流速约为15.0g/min；其余对应的等同于实施例5-1~5-12。
所得产物及收率如表4所示。
表4
Figure BDA0000205722977
对比例2-1~实施例2-12，对应的改变实施例5-1~5-12中的以下反应条件：
将反应温度由280℃改成400℃，将停留时间由45秒改成20秒；原料的流速约为150g/min；其余对应的等同于实施例5-1~5-12。
所得产物及收率如表5所示。
表5
Figure BDA0000205722978
最后，还需注意的是，以上例举的仅是本发明的若干具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还有很许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (2)

1. N，N’-二烷基哌嗪的合成方法，其特征是包括以下步骤：式II所示的N,N-二烷基乙醇胺经预热汽化，通入装填有碱性分子筛作为催化剂的固定床反应器中，在压力为常压、温度为250~350℃的条件下进行缩合胺化，式II所示的N,N-二烷基乙醇胺在固定床反应器中的停留时间为30~150秒，所得的液态物经冷凝后分离，得到式I所示的N,N’-二烷基哌嗪；                                               
Figure 2012103067748100001DEST_PATH_IMAGE002
 ；
所述碱性分子筛为NaX型分子筛；或者为采用碱金属盐改性的X型分子筛，所述碱金属盐为K、Rb或Cs的醋酸盐。
2.根据权利要求1所述的N，N’-二烷基哌嗪的合成方法，其特征是：
所述式II所示的N,N-二烷基乙醇胺为N,N-二甲基乙醇胺，所得的式I所示的N,N’-二烷基哌嗪为N,N’-二甲基哌嗪；
所述式II所示的N,N-二烷基乙醇胺为N,N-二乙基乙醇胺，所得的式I所示的N,N’-二烷基哌嗪为N,N’-二乙基哌嗪；
所述式II所示的N,N-二烷基乙醇胺为N,N-二异丙基乙醇胺，所得的式I所示的N,N’-二烷基哌嗪为N,N’-二异丙基哌嗪。
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