CN103012272B - 一种咪唑啉化合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种咪唑啉化合物的制备方法，包括以下步骤：(1)在高压反应釜中加入酯类物质和取代乙二胺，通入氮气置换后，开启搅拌，在温度为100～150℃，压力为0.2～1.0Mpa的条件下进行酰胺化反应，得到含烷基酰胺以及副产物双烷基酰胺的反应液；(2)将步骤(1)得到的反应液转入精馏器中，首先常压脱去步骤(1)反应中产生的醇，然后在温度为50～150℃，绝对压力20±2Kpa梯度减压至1±0.02Kpa的条件下，减压脱水成环；(3)将步骤(2)得到的产物精馏纯化分离双烷基酰胺，得到咪唑啉化合物。上述的制备方法，无需使用催化剂、工艺简单；制备的咪唑啉化合物纯度高，水份含量低、杂质含量少，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及到咪唑啉化合物的合成方法。
背景技术
本发明所述的咪唑啉化合物具有如下结构式：
其中，R1、R2、R3分别独立地选自氢、或C1～C20的饱和直链、支链烷烃或者环烷烃。
咪唑啉化合物及其衍生物具有广泛的应用领域，可应用于表面活性剂、抗静电剂、缓蚀剂等领域，并且表现出优异的性能。咪唑啉化合物也是咪唑啉型季铵盐合成的基础。因此采用低成本、环保、简便的方法来合成高纯度咪唑啉化合物具有较高的经济价值。
目前，咪唑啉化合物主要有以下二种合成方法：(1)利用脂肪酸或脂肪酯与胺在催化剂作用下发生酰胺化反应，形成烷基酰胺；再经过负压脱水成环，得到咪唑啉化合物。(2)利用烷基腈与胺在催化剂作用下发生酰胺化反应，形成烷基酰胺；再经过负压脱水成环，得到咪唑啉化合物。
上述合成方法存在的缺点是：反应中均需使用催化剂，增加了产品的成本；同时烷基腈毒性较大，不利于工业化生产；所制备的咪唑啉化合物含有较多的双酰胺化合物，由于双酰胺不能成环，也不能与烷基化试剂反应，对咪唑啉化合物的应用性能会产生不利影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、无需使用催化剂、制备的咪唑啉化合物纯度高，并且利于工业化生产的一种咪唑啉化合物的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
一种咪唑啉化合物的制备方法，包括以下步骤：(1)在带搅拌的反应釜中加入通式(I)的酯类物质和通式(II)的取代乙二胺，所述酯类物质和取代乙二胺的摩尔比为1∶(0.5～5)，通入氮气置换后，开启搅拌装置，在温度为100～150℃，压力为0.2～1.0Mpa的条件下进行酰胺化反应，得到含烷基酰胺的反应液；(2)将步骤(1)得到的反应液转入精馏釜中，首先常压脱去步骤(1)反应中产生的醇，然后进行梯度减压脱水成环工艺，控制精馏釜内压力从绝对压力20±2Kpa梯度减压至1±0.02Kpa，控制釜内温度为50～150℃；(3)步骤(2)脱水结束后，直接进行精馏纯化，得到通式(III)的咪唑啉化合物；
其中，R1、R2、R3、R4分别独立地选自氢、或C1～C20的饱和直链、支链烷烃或者环烷烃。
进一步地，前述的一种咪唑啉化合物的制备方法，其中，步骤(1)酰胺化反应时间为2～10h。
进一步地，前述的一种咪唑啉化合物的制备方法，其中，步骤(2)梯度减压的减压梯度为10～100pa/min，脱水时间为4～10h。
进一步地，前述的一种咪唑啉化合物的制备方法，其中，步骤(1)酰胺化反应结束后反应液降至室温。
本发明的有益效果：本发明所述的制备方法，无需使用催化剂、工艺简单，酰胺化反应完全；制备的咪唑啉化合物纯度高达99％以上，水份含量低、杂质含量少，适合工业化生产；与传统使用原料酸、氰类物质相比，具有成本低、低毒、环保的优点。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但这些实施例并不对本发明构成任何限制。
实施例1。2-甲基咪唑啉的合成。
(1)在5L不锈钢高压反应釜中加入甲酸乙酯740g，乙二胺720g，通入氮气置换后，开启搅拌，升温至100℃，控制反应压力为0.2Mpa，进行酰胺化反应，保温反应2h结束后，得到含烷基酰胺以及副产物双烷基酰胺的反应液，降至室温；(2)将步骤(1)得到的反应液转入5L精馏釜，首先常压脱去步骤(1)反应中产生的醇，然后启动真空泵，调整真空压力为20Kpa，开启加热装置，开始计时同时调整减压速度，减压梯度约为55Pa/min，用6h将体系压力降至真空压力1Kpa，逐步脱除反应产生的水。脱水终了，物料温度为140℃；(3)在1Kpa的条件下将步骤(2)得到的反应液精馏纯化，分离除去双烷基酰胺，至无馏分馏出。得到2-甲基咪唑啉660g。经气相色谱检测2-甲基咪唑啉纯度99.3％，水份800ppm，双烷基酰胺含量0.43％。
实施例2。4-甲基-5-乙基咪唑啉的合成。
(1)在5L不锈钢高压反应釜中加入甲酸甲酯600g，1-甲基-2-乙基乙二胺1000g，通入氮气置换后，开启搅拌，升温至130℃，控制反应压力为0.5Mpa，进行酰胺化反应，保温反应3.5h结束后，得到含烷基酰胺以及副产物双烷基酰胺的反应液，降至室温；(2)将步骤(1)得到的反应液转入5L精馏釜，首先常压脱去步骤(1)反应中产生的醇，然后启动真空泵，调整真空压力为20Kpa，开启加热装置，开始计时同时调整减压速度，减压梯度约为80Pa/min，用4h将体系压力降至真空压力1Kpa，逐步脱除反应产生的水，脱水终了，物料温度为145℃；(3)在1Kpa的条件下将步骤(2)得到的反应液精馏纯化，分离双烷基酰胺，至无馏分馏出。得到4-甲基-5-乙基咪唑啉850g。经气相色谱检测4-甲基-5-乙基咪唑啉的纯度99.2％，水份700ppm，双烷基酰胺含量0.40％。
实施例3。2-丙基-4-甲基咪唑啉的合成。
(1)在5L不锈钢高压反应釜中加入丁酸甲酯1020g，1-甲基-乙二胺740g，通入氮气置换后，开启搅拌，升温至130℃，控制反应压力为0.5Mpa，进行酰胺化反应，保温反应4h结束后，得到含烷基酰胺以及副产物双烷基酰胺的反应液，降至室温；(2)将步骤(1)得到的反应液转入5L精馏釜，首先常压脱去步骤(1)反应中产生的醇，然后启动真空泵，调整真空压力为20Kpa，开启加热装置，开始计时同时调整减压速度，减压梯度约为100Pa/min，用3h将体系压力降至真空压力1Kpa，逐步脱除反应产生的水，脱水终了，物料温度为145℃；(3)在1Kpa的条件下将步骤(2)得到的反应液精馏纯化，分离双烷基酰胺，至无馏分馏出。得到2-丙基-4-甲基咪唑啉1000g。经气相色谱检测2-丙基-4-甲基咪唑啉纯度99.5％，水份800ppm，双烷基酰胺含量0.35％。
实施例4。2，4，5-三甲基咪唑啉的合成。
(1)在5L不锈钢高压反应釜中加入乙酸甲酯740g，1.2-二甲基乙二胺1000g，通入氮气置换后，开启搅拌，升温至140℃，控制反应压力为0.6Mpa，进行酰胺化反应，保温反应4h结束后，得到含烷基酰胺以及副产物双烷基酰胺的反应液，降至室温；(2)将步骤(1)得到的反应液转入5L精馏釜，首先常压脱去步骤(1)反应中产生的醇，然后启动真空泵，调整真空压力为20Kpa，开启加热装置，开始计时同时调整减压速度，减压梯度约为50Pa/min，用约6h将体系真空压力降至真空压力1Kpa，逐步脱除反应产生的水，脱水终了，物料温度为145℃；(3)在1Kpa的条件下将步骤(2)得到的反应液精馏纯化，分离双烷基酰胺，至无馏分馏出，得到2，4，5-三甲基咪唑啉850g。经气相色谱检测2，4，5-三甲基咪唑啉纯度99.3％，水份800ppm，双烷基酰胺含量0.37％。
实施例5。2-正丁基咪唑啉的合成。
(1)在5L不锈钢高压反应釜中加入戊酸甲酯1160g，乙二胺660g，通入氮气置换后，开启搅拌，升温至120℃，控制反应压力为0.3Mpa，进行酰胺化反应，保温反应10h结束后，得到含烷基酰胺以及副产物双烷基酰胺的反应液，降至室温；(2)将步骤(1)得到的反应液转入5L精馏釜，首先常压脱去步骤(1)反应中产生的醇，然后启动真空泵，调整真空压力为20Kpa，开启加热装置，开始计时同时调整减压速度，减压梯度约为30Pa/min，用10h将体系真空压力降至真空压力1Kpa，逐步脱除反应产生的水，脱水终了，物料温度为140℃；(3)在1Kpa的条件下将步骤(2)得到的反应液精馏纯化，分离双烷基酰胺，至无馏分馏出，得到2-正丁基咪唑啉1000g。经气相色谱检测2-正丁基咪唑啉纯度99.5％，水份600ppm，双烷基酰胺含量0.38％。
实施例6。1-甲基-2-乙基咪唑啉的合成。
(1)在5L不锈钢高压反应釜中加入丙酸甲酯880g，1-甲基乙二胺840g，通入氮气置换后，开启搅拌，升温至150℃，控制反应压力为1.0Mpa，进行酰胺化反应，保温反应6h结束后，得到含烷基酰胺以及副产物双烷基酰胺的反应液，降至室温；(2)将步骤(1)得到的反应液转入5L精馏釜，首先常压脱去步骤(1)反应中产生的醇，然后启动真空泵，调整真空压力为20Kpa，开启加热装置，开始计时同时调整减压速度，减压梯度约为50Pa/min，用约6h将体系真空压力降至真空压力1Kpa，逐步脱除反应产生的水，脱水终了，物料温度为140℃；(3)在1Kpa的条件下将步骤(2)得到的反应液精馏纯化，分离双烷基酰胺，至无馏分馏出，得到1-甲基-2-乙基咪唑啉900g。经气相色谱检测1-甲基-2-乙基咪唑啉纯度99.6％，水份500ppm，双烷基酰胺含量0.33％。
Claims (4)
1.一种咪唑啉化合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：⑴在带搅拌的反应釜中加入通式（Ⅰ）的酯类物质和通式（Ⅱ）的取代乙二胺，所述酯类物质和取代乙二胺的摩尔比为1∶（0.5～5），通入氮气置换后，开启搅拌装置，在温度为100～150℃，压力为0.2～1.0Mpa的条件下进行酰胺化反应，得到含烷基酰胺的反应液；⑵将步骤⑴得到的反应液转入精馏釜中，首先常压脱去步骤⑴反应中产生的醇，然后进行梯度减压脱水成环工艺，控制精馏釜内压力从绝对压力20±2Kpa梯度减压至1±0.02Kpa，控制釜内温度为50～150℃；⑶步骤⑵脱水结束后，直接进行精馏纯化，得到通式（Ⅲ）的咪唑啉化合物；
（Ⅲ） （Ⅱ） （Ⅰ）
其中，R1、R2、R3分别独立地选自氢、或C1～C20的饱和直链、支链烷烃或者环烷烃，R4选自C1～C20的饱和直链、支链烷烃或者环烷烃。
2.根据权利要求1所述的一种咪唑啉化合物的制备方法，其特征在于：步骤⑴酰胺化反应时间为2～10h。
3.根据权利要求1所述的一种咪唑啉化合物的制备方法，其特征在于：步骤⑵梯度减压的减压梯度为10～100pa/min，脱水时间为4～10h。
4.根据权利要求1或2所述的一种咪唑啉化合物的制备方法，其特征在于：步骤⑴酰胺化反应结束后反应液降至室温。
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