CN105503616A - 一种n-取代基乙醇胺类化合物的催化合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种N-取代基乙醇胺类化合物的催化合成方法，所述的合成方法为：将式(II)所示环氧化合物与式(III)所示胺类化合物、金属杂原子改性的MCM-41分子筛介孔催化剂混合，在反应温度为60～190℃、反应压力为1～3.5MPa的条件下反应40～100min，之后反应液滤除催化剂即得产物N-取代基乙醇胺类化合物；本发明所采用的催化剂制备简单，比表面积大，使用寿命长且具有丰富的酸性活性位，其对胺与环氧化合物液相法合成N-取代基乙醇胺具有非常好的催化性能，胺的转化率高，N-取代基乙醇胺的选择性好，且反应条件相对温和，易于工业放大生产。

Description

一种N-取代基乙醇胺类化合物的催化合成方法
(一)技术领域
本发明涉及N-取代基乙醇胺类化合物的催化合成方法，具体涉及一种金属杂原子改性的MCM-41分子筛介孔催化剂催化合成N-取代基乙醇胺类化合物的方法。
(二)背景技术
N-取代基乙醇胺类化合物是一种重要的精细化工产品，被广泛应用于化肥厂、合成氨厂、炼油厂、制药厂的脱硫脱碳剂，生产医药中间体，涂料溶剂，制造非离子型洗涤剂、乳化剂以及活化剂等。它可用于制备聚氨酯泡沫，涂料、油漆、油墨，还可应用于水溶性涂料树脂合成，聚氨酯涂料水处理，气体处理离子交换树脂造纸助剂和皮革、纺织助剂，特别是在油田气和煤气、天然气的脱硫净化方面，N-取代基乙醇胺类化合物有着不可替代的地位，这在能源开发、环境保护等方面具有重大意义。
N-取代基乙醇胺类化合物传统的生产工艺是卤代醇与脂肪胺或芳香胺的溶液反应生成N-取代基乙醇胺类化合物，但是反应收率较低、反应时间长、副反应多等问题亟需解决。从工艺角度来看这些问题直接影响反应产物的提纯、设备费用以及能耗费用，反应加热和最后的精馏产品都需要消耗大量的热能。环氧乙烷法合成N-取代基乙醇胺类化合物是由环氧乙烷或环氧化合物与脂肪胺或芳香胺的溶液反应生成N-取代基乙醇胺类化合物的方法，该方法具有反应原料成本低廉、反应简单、反应副产物较少等特点，因此，环氧乙烷法合成N-取代基乙醇胺类产品具有很好的经济优势和环保优势。欧洲专利EP-A-70978公开了温度在150℃左右，硼氢化钠作为催化剂催化环氧乙烷法合成N-甲基胺醇，其碱性能有效的减少N-甲基醇胺中的季铵盐化合物的生成，且能很好地提高产物的颜色性能和质量，但是产物分离、提纯过程复杂，催化剂重复利用率低，不利于连续化的工业应用。日本专利JP-A-01/160947公开了在水催化作用下，同时加入Ru/C催化剂，可有效减少环氧化合物的季铵化合物的产生和自聚的发生。在蒸馏后得到的产品颜色纯度非常高，但是均相的水易于环氧化合物发生副反应，不利提纯、分离而且催化剂较昂贵，制备成本高。
因此，在现有技术催化剂制备成本高，副反应多，重复利用率低且产物分离、提纯复杂等不利情况下，寻找在无溶剂条件下能够高效催化合成N-取代基乙醇胺类化合物的催化剂具有重要的意义。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种催化合成N-取代基乙醇胺类化合物的方法，该方法以胺(脂肪胺或芳香胺)和环氧化合物为原料，通过液相法合成N-取代基乙醇胺类化合物，本发明方法具有很高的环氧化合物转化率和较高的N-取代基乙醇胺选择性，且反应条件温和，易于工业化放大生产。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种N-取代基乙醇胺类化合物的催化合成方法，所述的合成方法为：
将式(II)所示环氧化合物与式(III)所示胺类化合物、金属杂原子改性的MCM-41分子筛介孔催化剂混合，在反应温度为60～190℃(优选100～145℃)、反应压力为1～3.5MPa(优选1.5～2.2MPa)的条件下反应40～100min，之后反应液滤除催化剂即得产物N-取代基乙醇胺类化合物；所述的产物N-取代基乙醇胺类化合物是式(Ia)和式(Ib)所示化合物的混合物(反应选择性以该两种化合物的总和计)；
所述式(II)所示环氧化合物与式(III)所示胺类化合物的投料物质的量之比为1：1～5.0(优选1：3.5)；
所述金属杂原子改性的MCM-41分子筛介孔催化剂中的金属杂原子为钛、铁或锆；所述催化剂的质量用量以其中所含金属杂原子的质量计为式(II)所示环氧化合物质量的1wt％～10wt％，优选5wt％。
式(Ia)、(Ib)、(II)或(III)中，
R1、R2各自独立为：H、甲基、乙基或苯基；
R3、R4各自独立为：H、甲基或苯基。
本发明中，具体的，所述金属杂原子改性的MCM-41分子筛介孔催化剂按如下方法制备得到：
(1)将模板剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、碱加到水中混合均匀，再加入硅酸四乙酯(TEOS)搅拌5～10h，然后用0.1～1.0mol/L(优选0.5～1.0mol/L)硫酸调节pH＝8～13(优选为9～10)，得到混合液；
所述的碱为NaOH或KOH；
所述硅酸四乙酯与十六烷基三甲基溴化铵、碱的投料质量比为1：0.1～0.5：0.05～0.2；
所述水的体积用量以硅酸四乙酯的质量计为5.0～15.0mL/g；
(2)将金属源改性溶液滴加到步骤(1)所得混合液中，在温度为20～50℃下搅拌1～10h，得到凝胶，将所得凝胶置于不锈钢水热反应釜中，在80～120℃(优选100～120℃)下晶化24～48h，之后经过滤，去离子水洗涤，并于60～100℃(优选80～100℃)条件下干燥，干燥完毕送入马弗炉中，以3～15℃/min(优选5～8℃/min)的速度升至300～700℃(优选500～550℃)，并在该温度下煅烧3～8h(优选5～6h)，即得所述金属杂原子改性的MCM-41分子筛介孔催化剂(可记作X-MCM-41，X表示Ti、Zr或Fe)；
所述的金属源改性溶液为：[(CH3(CH2)2O]4Ti溶液、ZrOCl2·8H2O溶液或Fe(NO3)3·9H2O溶液；优选所述金属源改性溶液的浓度为0.1～8.0mol/L，特别优选0.1～2.0mol/L；所述硅酸四乙酯中的硅元素与金属源改性溶液中的金属元素的物质的量之比为1：0.025～1(优选1：0.05～0.2)。
推荐本发明制得的催化剂先通过压片、研磨、过筛成20～60目(优选30～50目)，再用于催化合成所述的N-取代基乙醇胺类化合物。
本发明的有益效果在于：
本发明所采用的催化剂制备简单，比表面积大，使用寿命长且具有丰富的酸性活性位。本发明所提供的催化剂对胺(脂肪胺与芳香胺)与环氧化合物液相法合成N-取代基乙醇胺具有非常好的催化性能，胺的转化率高，N-取代基乙醇胺的选择性好，且反应条件相对温和，易于工业放大生产。
(四)附图说明
图1是反应装置图；
图2是实施例1制备的Ti-MCM-41的XRD广角图谱；
图3是实施例1制备的Ti-MCM-41的XRD小角图谱；
图4是实施例1制备的Ti-MCM-41的N2吸附-脱附曲线。
(五)具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
Ti-MCM-41分子筛的制备：
称取2.67g氢氧化钠，5.94g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到147g的去离子水中，剧烈搅拌，得到无色透明溶液。再称取14.45g硅酸四乙酯(TEOS)滴加到上述溶液中，边滴加边搅拌。剧烈搅拌5h后，用1.0mol/L的硫酸调节溶液的pH＝9.0，此时反应液中有大量的白色沉淀产生；然后称取0.657g钛酸异丙酯加入15mL水配成溶液，在15min内逐滴滴加到上述反应液中，在温度为20℃时，剧烈搅拌5h，得到凝胶，然后将所得的凝胶转移到不锈钢水热反应釜中，在100℃时晶化48h，之后经过滤，去离子水洗涤，在80℃条件下干燥。干燥完毕将块状白色固体研磨至20～60目。再将研磨好的固体颗粒送入马弗炉中，以8℃/min升温速率升至550℃，并在该温度下煅烧6h。得到Ti-MCM-41分子筛催化剂2.0g，所得催化剂经XRD检测具有介孔结构，如图2、图3所示。其中，Si：Ti的摩尔比为1：0.025，比表面积经氮气吸附脱附检测为810.46m2/g，如图4所示。
Ti-MCM-41分子筛催化剂催化一甲胺与环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将一甲胺(54.43g，1.75mol)与环氧乙烷(22.03g，0.5mol)、上述制备的催化剂1.2g混合，在反应温度为190℃、反应压力为3.5MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物70g，产率90.12％；催化效果见表1。
实施例2
Ti-MCM-41分子筛的制备：
将实施例1中的钛酸异丙酯的用量改为0.9865g，硫酸浓度改为0.8mol/l，晶化时间改为24h，升温速率改为10℃/min，煅烧温度改为600℃，煅烧时间改为5h。其他同实施例1。制得Ti-MCM-41分子筛催化剂2.2g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Ti的摩尔比为1：0.05，比表面积经氮气吸附脱附检测为869.03m2/g。
Ti-MCM-41分子筛催化剂催化二甲胺与环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将二甲胺(78.89g，1.75mol与环氧乙烷(22.03g，0.5mol)、上述制备的催化剂1.0g混合，在反应温度为140℃、反应压力为2.2MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物90g，产率85.27％％；催化效果见表1。
实施例3
Ti-MCM-41分子筛的制备：
将实施例1中的钛酸异丙酯的质量改为1.973g，硫酸浓度改为0.6mol/l，晶化时间改为36h，升温速率改为12℃/min，煅烧温度改为650℃，煅烧时间改为7h。其他同实施例1，制得Ti-MCM-41分子筛催化剂2.1g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Ti的摩尔比为1：0.1，比表面积经氮气吸附脱附检测为681.95m2/g。
Ti-MCM-41分子筛催化剂催化苯胺与苯基环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将苯胺(162.98g，1.75molmol)与苯基环氧乙烷(60.08g，0.5mol)、上述制备的催化剂0.2g混合，在反应温度为160℃、反应压力为3.0MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物212gg，产率91.55％；催化效果见表1。
实施例4
Ti-MCM-41分子筛的制备：
将实施例1中的钛酸异丙酯的质量改为3.946g，硫酸浓度改为0.4mol/l，晶化时间改为24h，升温速率改为15℃/min，煅烧温度改为700℃，煅烧时间改为3h。其他同实施例1。制得Ti-MCM-41分子筛催化剂2.0g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Ti的摩尔比为1：0.2，比表面积经氮气吸附脱附检测为443.79m2/g。
Ti-MCM-41分子筛催化剂催化苯胺与1,2-环氧丁烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将苯胺(162.98g，1.75molmol)与1,2-环氧丁烷(36.06g，0.5mol)、上述制备的催化剂0.4g混合，在反应温度为100℃、反应压力为1.5MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物180g，产率89.95％；催化效果见表1。
实施例5
Ti-MCM-41分子筛的制备：
将实施例1中的钛酸异丙酯的质量改为19.73g，硫酸浓度改为0.2mol/l，煅烧温度改为300℃，煅烧时间改为8h。其他同实施例1。制得Ti-MCM-41分子筛催化剂2.1g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Ti的摩尔比为1：1，比表面积经氮气吸附脱附检测为253.65m2/g。
Ti-MCM-41分子筛催化剂催化苯胺与1,2-二甲基环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将苯胺(162.98g，1.75molmol)与1,2-二甲基环氧乙烷(36.06g，0.5mol)、上述制备的催化剂0.6g混合，在反应温度为60℃、反应压力为1.0MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物178g，产率88.01％；催化效果见表1。
实施例6
将实施例2中使用过的催化剂用20ml的甲醇洗涤3次，洗涤完毕放入鼓风干燥箱中在60℃条件下烘60min，然后在550℃活化3h除去溶剂分子；将重新活化的催化剂在与实施例2相同的工艺条件下催化二甲胺与环氧乙烷反应，如此重复3次，催化效果见表4。
表1Si：Ti不同摩尔比下环氧化合物的转化率和N-取代基乙醇胺的选择性
实施例7
Fe-MCM-41分子筛的制备：
称取3.01g氢氧化钠和5.54g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到145g的去离子水中，剧烈搅拌，得到无色透明溶液。再称取14.45g硅酸四乙酯(TEOS)滴加到上述溶液中，边滴加边搅拌。搅拌5h后，用0.5mol/l的硫酸调节溶液的pH＝10.0，此时反应液中有大量的红褐色沉淀产生；然后称取0.7001gFe(NO3)3·9H2O加入15mL水配成溶液，在15min内逐滴滴加到上述反应液中，在温度为25℃时，剧烈搅拌6h，得到凝胶，然后将所得的凝胶转移到不锈钢水热反应釜中，在100℃时晶化24h，之后经过滤，去离子水洗涤，在80℃条件下干燥。干燥完毕将块状褐色固体研磨至20～60目。再将研磨好的固体颗粒送入马弗炉中，以8℃/min的升温速率升至550℃，并在该温度下煅烧5.5h。得到Fe-MCM-41分子筛催化剂1.9g，经XRD检测具有介孔结构。其中，Si：Fe的摩尔比为1：0.025，比表面积经氮气吸附脱附检测为783.46m2/g。
Fe-MCM-41分子筛催化剂催化一甲胺与环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将一甲胺(54.43g，1.75mol)与环氧乙烷(22.03g，0.5mol)、上述制备的催化剂1.2g混合，在反应温度为190℃、反应压力为3.5MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物74g，产率86.09％；催化效果见表2。
实施例8
将实施例7中的Fe(NO3)3·9H2O的质量改为1.401g，硫酸浓度改为0.8mol/l，晶化时间改为24h，升温速率改为10℃/min，煅烧温度改为600℃，煅烧时间改为5h。其他同实施例7。制得Fe-MCM-41分子筛催化剂2.3g，经XRD检测具有介孔结构其中，Si：Fe的摩尔比为1：0.05，比表面积经氮气吸附脱附检测为734.37m2/g。
Fe-MCM-41分子筛催化剂催化二甲胺与环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将二甲胺(78.89g，1.75mol与环氧乙烷(22.03g，0.5mol)、上述制备的催化剂1.0g混合，在反应温度为140℃、反应压力为2.2MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物92g，产率84.37％；催化效果见表2。
实施例9
将实施例7中的Fe(NO3)3·9H2O的质量改为2.802g，硫酸浓度改为0.6mol/l，晶化时间改为36h，升温速率改为12℃/min，煅烧温度改为650℃，煅烧时间改为7h。其他同实施例7。制得Fe-MCM-41分子筛催化剂2.1g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Fe的摩尔比为1：0.1，比表面积经氮气吸附脱附检测为673.27m2/g。
Fe-MCM-41分子筛催化剂催化苯胺与苯基环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将苯胺(162.98g，1.75molmol)与苯基环氧乙烷(60.08g，0.5mol)、上述制备的催化剂0.2g混合，在反应温度为160℃、反应压力为3.0MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物215g，产率87.88％；催化效果见表2。
实施例10
将实施例7中的Fe(NO3)3·9H2O的质量改为5.604g，硫酸浓度改为0.4mol/l，晶化时间改为24h，升温速率改为15℃/min，煅烧温度改为700℃，煅烧时间改为3h。其他同实施例7。制得Fe-MCM-41分子筛催化剂2.2g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Fe的摩尔比为1：0.2，比表面积经氮气吸附脱附检测为461.28m2/g。
Fe-MCM-41分子筛催化剂催化苯胺与1,2-环氧丁烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将苯胺(162.98g，1.75molmol)与1,2-环氧丁烷(36.06g，0.5mol)、上述制备的催化剂0.4g混合，在反应温度为100℃、反应压力为1.5MPa条件下反45min，之后反应液滤除催化剂即得产物181g，产率88.75％；催化效果见表2。
实施例11
将实施例7中的Fe(NO3)3·9H2O的质量改为28.02g，硫酸浓度改为0.2mol/l，煅烧温度改为300℃，煅烧时间改为7h。其他同实施例7。制得Fe-MCM-41分子筛催化剂1.8g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Fe的摩尔比为1：1，比表面积经氮气吸附脱附检测为281.65m2/g。
Fe-MCM-41分子筛催化剂催化苯胺与1,2-二甲基环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将苯胺(162.98g，1.75molmol)与1,2-二甲基环氧乙烷(36.06g，0.5mol)、上述制备的催化剂0.6g混合，在反应温度为60℃、反应压力为1.0MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物176g，产率90.03％；催化效果见表2。
实施例12
将实施例8中使用过的催化剂用25ml的甲醇洗涤3次，洗涤完毕放入鼓风干燥箱中在70℃条件下烘60min，然后在550℃活化3h除去溶剂分子；将重新活化的催化剂在与实施例8相同的工艺条件下催化二甲胺与环氧乙烷反应，如此重复3次，催化效果见表4。
表2Si：Fe不同摩尔比下环氧化合物的转化率和N-取代基乙醇胺的选择性
实施例13
Zr-MCM-41分子筛的制备：
称取3.10g氢氧化钠，5.28g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到146g的去离子水中，剧烈搅拌，得到无色透明溶液。再称取14.45g硅酸四乙酯(TEOS)滴加到上述溶液中，边滴加边搅拌。剧烈搅拌5h后，用0.8mol/l的硫酸调节溶液的pH＝10.0，此时反应液中有大量的白色沉淀产生；然后称取0.5588gZrOCl2·8H2O加入15mL水配成溶液，在15min内逐滴滴加到上述反应液中，在温度为25℃时，剧烈搅拌5h，得到凝胶，然后将所得的凝胶转移到不锈钢水热反应釜中，在100℃时晶化36h，之后经过滤，去离子水洗涤，在80℃条件下干燥。干燥完毕将块状白色固体研磨至20～60目。将研磨好的固体颗粒送入马弗炉中，以10℃/min的升温速率升至550℃，并在该温度下煅烧6h。得到Zr-MCM-41分子筛催化剂2.1g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Zr的摩尔比为1：0.025，比表面积经氮气吸附脱附检测为917.36m2/g。
Zr-MCM-41分子筛催化剂催化一甲胺与环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将一甲胺(54.43g，1.75mol)与环氧乙烷(22.03g，0.5mol)、上述制备的催化剂1.2g混合，在反应温度为190℃、反应压力为3.5MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物66g，产率89.46％；催化效果见表3。
实施例14
将实施例13中的ZrOCl2·8H2O的质量改为1.118g，硫酸浓度改为0.8mol/l，晶化时间改为24h，升温速率改为10℃/min，煅烧温度改为600℃，煅烧时间为5h。其他同实施例13。制得Zr-MCM-41分子筛催化剂1.8g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Zr的摩尔比为1：0.05，比表面积经氮气吸附脱附检测为891.91m2/g。
Zr-MCM-41分子筛催化剂催化二甲胺与环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将二甲胺(78.89g，1.75mol与环氧乙烷(22.03g，0.5mol)、上述制备的催化剂1.0g混合，在反应温度为140℃、反应压力为2.2MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物87g，产率85.74％；催化效果见表3。
实施例15
将实施例13中的ZrOCl2·8H2O的质量改为2.235g，硫酸浓度改为0.6mol/l，晶化时间改为36h，升温速率改为12℃/min，煅烧温度改为650℃，煅烧时间改为7h。其他同实施例13。制得Zr-MCM-41分子筛催化剂1.7g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Zr的摩尔比为1：0.1，比表面积经氮气吸附脱附检测为712.81m2/g。
Zr-MCM-41分子筛催化剂催化苯胺与苯基环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将苯胺(162.98g，1.75molmol)与苯基环氧乙烷(60.08g，0.5mol)、上述制备的催化剂0.2g混合，在反应温度为160℃、反应压力为3.0MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物217g，产率90.46％；催化效果见表3。
实施例16
将实施例13中的ZrOCl2·8H2O的质量改为4.470g，硫酸浓度改为0.4mol/l，晶化时间改为24h，升温速率改为15℃/min，煅烧温度改为700℃，煅烧时间改为3h。其他同实施例13。制得Zr-MCM-41分子筛催化剂1.9g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Zr的摩尔比为1：0.2，比表面积经氮气吸附脱附检测为674.62m2/g。
Zr-MCM-41分子筛催化剂催化苯胺与1,2-环氧丁烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将苯胺(162.98g，1.75molmol)与1,2-环氧丁烷(36.06g，0.5mol)、上述制备的催化剂0.4g混合，在反应温度为100℃、反应压力为1.5MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物179g，产率89.44％；催化效果见表3。
实施例17
将实施例13中的ZrOCl2·8H2O的质量改为22.35g，硫酸浓度改为0.2mol/l，煅烧温度改为300℃，煅烧时间改为7h。其他同实施例13。制得Zr-MCM-41分子筛催化剂1.8g，经XRD检测具有介孔结构，其中，Si：Zr的摩尔比为1：1，比表面积经氮气吸附脱附检测为437.58m2/g。
Zr-MCM-41分子筛催化剂催化苯胺与1,2-二甲基环氧乙烷反应：
反应采用高压反应釜反应器，将苯胺(162.98g，1.75molmol)与1,2-二甲基环氧乙烷(36.06g，0.5mol)、上述制备的催化剂0.6g混合，在反应温度为60℃、反应压力为1.0MPa条件下反应45min，之后反应液滤除催化剂即得产物176g，产率92.01％；催化效果见表3。
实施例18
将实施例14中使用过的催化剂用35ml的甲醇洗涤3次，洗涤完毕放入鼓风干燥箱中在65℃条件下烘60min，然后在550℃活化3h除去溶剂分子；将重新活化的催化剂在与实施例14相同的工艺条件下催化二甲胺与环氧乙烷反应，如此重复3次，催化效果见表4。
表3Si：Zr不同摩尔比下环氧化合物的转化率和N-取代基乙醇胺的选择性
表4不同催化剂重复催化二甲胺与环氧乙烷反应的环氧乙烷转化率和产物选择性

Claims (7)

1.一种N-取代基乙醇胺类化合物的催化合成方法，其特征在于，所述的合成方法为：
将式(II)所示环氧化合物与式(III)所示胺类化合物、金属杂原子改性的MCM-41分子筛介孔催化剂混合，在反应温度为60～190℃、反应压力为1～3.5MPa的条件下反应40～100min，之后反应液滤除催化剂即得产物N-取代基乙醇胺类化合物；所述的产物N-取代基乙醇胺类化合物是式(Ia)和式(Ib)所示化合物的混合物；
所述式(II)所示环氧化合物与式(III)所示胺类化合物的投料物质的量之比为1：1～5.0；
所述金属杂原子改性的MCM-41分子筛介孔催化剂中的金属杂原子为钛、铁或锆；所述催化剂的质量用量以其中所含金属杂原子的质量计为式(II)所示环氧化合物质量的1wt％～10wt％；
式(Ia)、(Ib)、(II)或(III)中，
R1、R2各自独立为：H、甲基、乙基或苯基；
R3、R4各自独立为：H、甲基或苯基。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述式(II)所示环氧化合物与式(III)所示胺类化合物的投料物质的量之比为1：3.5。
3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述催化剂的质量用量以其中所含金属杂原子的质量计为式(II)所示环氧化合物质量的5wt％。
4.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的反应温度为100～145℃、反应压力为1.5～2.2MPa。
5.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述金属杂原子改性的MCM-41分子筛介孔催化剂按如下方法制备得到：
(1)将模板剂十六烷基三甲基溴化铵、碱加到水中混合均匀，再加入硅酸四乙酯搅拌5～10h，然后用0.1～1.0mol/L硫酸调节pH＝8～13，得到混合液；
所述的碱为NaOH或KOH；
所述硅酸四乙酯与十六烷基三甲基溴化铵、碱的投料质量比为1：0.1～0.5：0.05～0.2；
所述水的体积用量以硅酸四乙酯的质量计为5.0～15.0mL/g；
(2)将金属源改性溶液滴加到步骤(1)所得混合液中，在温度为20～50℃下搅拌1～10h，得到凝胶，将所得凝胶置于不锈钢水热反应釜中，在80～120℃下晶化24～48h，之后经过滤，去离子水洗涤，并于60～100℃条件下干燥，干燥完毕送入马弗炉中，以3～15℃/min的速度升至300～700℃，并在该温度下煅烧3～8h，即得所述金属杂原子改性的MCM-41分子筛介孔催化剂；
所述的金属源改性溶液为：[(CH3(CH2)2O]4Ti溶液、ZrOCl2·8H2O溶液或Fe(NO3)3·9H2O溶液；所述硅酸四乙酯中的硅元素与金属源改性溶液中的金属元素的物质的量之比为1：0.025～1。
6.如权利要求5所述的合成方法，其特征在于，所述金属源改性溶液的浓度为0.1～8.0mol/L。
7.如权利要求5所述的合成方法，其特征在于，所述硅酸四乙酯中的硅元素与金属源改性溶液中的金属元素的物质的量之比为1：0.05～0.2。
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