CN106748826A

CN106748826A - N,n,n’‑三甲基‑n’‑羟乙基‑乙二胺的制备法

Info

Publication number: CN106748826A
Application number: CN201710010680.9A
Authority: CN
Inventors: 张琪; 张超; 张华�; 叶小明; 陈新志
Original assignee: SICHUAN ZHIJIANG ADVANCED MATERIALS Co Ltd
Current assignee: SICHUAN ZHIJIANG ADVANCED MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2017-01-06
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2037-01-06
Also published as: CN106748826B

Abstract

本发明公开了一种N,N,N’‑三甲基‑N’‑羟乙基‑乙二胺的制备法，包括以下步骤：在容器中加入羟乙基乙二胺、多聚甲醛，搅拌下滴加甲酸，羟乙基乙二胺：多聚甲醛：甲酸的摩尔比为1：3～3.3：3～3.3，反应温度为50～110℃，反应时间为1～2小时；反应结束后，减压蒸出反应生成的水，得反应液；在所得的反应液中加入醇类物质进行酯交换反应，得除杂后反应液；将所得的反应液进行减压蒸馏，分离出醇类物质和N,N,N’‑三甲基‑N’‑羟乙基‑乙二胺，醇类物质回收套用。

Description

N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法

技术领域

本发明涉及一种有机化合物的合成方法及杂质处理方法，即N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备方法及杂质处理方法。

背景技术

N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺(简称：TMAEEA)，其结构式如S-1所示，是一类重要的有机化工中间体，更是一种通用型聚氨酯泡沫合成的发泡催化剂，适用于各种聚氨酯泡沫的应用。

TMAEEA生产过程中产生的杂质(副产物)为甲酸酯，结构式如S-2所示。

目前文献报道的TMAEEA的合成主要采用以下方法：

1)、Doege Ulrica,Eger Kurt于Pharmazie(Doege,Ulrica.；Eger,Kurt.A simpleHPLC-UV method for the determination of dimenhydrinate and relatedsubstances-identification of an unknown impurity.Pharmazie,2007,62(3),174-178)报道了一种以羟乙基乙二胺为原料，在甲醛、甲酸的作用下发生甲基化反应生成N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺，反应温度约100℃，反应时间为4小时；产品收率为70％左右。该法副产物多，产品含量低。

2)、CN201610228594.0提供了一种以羟乙基乙二胺、多聚甲醛(或甲醛水溶液)、氢气为原料，在催化剂的作用下反应生成TMAEEA，具体为：在高压釜内加入羟乙基乙二胺、甲醛类物质、催化剂及氢气于密封状态下进行反应，羟乙基乙二胺:甲醛(甲醛类物质)的摩尔比为1:3～5，催化剂占羟乙基乙二胺与甲醛类物质这两者质量之和的0.5～15.0％，反应温度为80～120℃，用氢气调节反应压力至1.4～2.2MPa，反应时间为3～7小时。

该方法的最高收率可达92.7％，纯度99.8％。但氢气易燃易爆，对设备要求高。

3)、van der Stelt,C.；Tersteege,H.M.；Nauta,W.Th.于Arzneimittel-Forschung(van der Stelt,C.；Tersteege,H.M.；Nauta,W.Th.The effect of alkylsubstitution in drugs.X.Synthesis and properties of a number of alkyl-substituted diphenylmethyl dialkylaminoethoxyethyl ethers and some relatedsubstances.Arzneimittel-Forschung,1964,14(9),1053-5)报道了一种以N,N-二甲基氯乙胺和N-甲基乙醇胺为原料，在路易斯碱的作用下反应生成TMAEEA，该法引入卤素，产生大量的含氯化钠的废水。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、常压下即可进行的N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法，包括以下步骤：

1)、合成：

在容器(例如三口烧瓶)中加入羟乙基乙二胺、多聚甲醛，搅拌下滴加甲酸，羟乙基乙二胺：多聚甲醛：甲酸的摩尔比为1：3～3.3：3～3.3，反应温度为50～110℃，反应时间为1～2小时；反应结束后，减压(真空度-0.094Mpa)蒸出反应生成的水，得反应液；

所述反应液包括产物TMAEEA(N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺)及副产物(即杂质，S-2)N,N,N’-三甲基-N’-亚乙基甲酸酯-乙二胺；

该步骤中，甲酸参与反应(起到还原作用)，生成二氧化碳溢出；

2)、酯交换：

在步骤1)所得的反应液中加入醇类物质进行酯交换反应(实现除杂)，得除杂后反应液；

该步骤中，将副产物N,N,N’-三甲基-N’-亚乙基甲酸酯-乙二胺经酯交换反应生成TMAEEA；

3)、精馏：

将步骤2)所得的反应液进行减压(真空度-0.094Mpa)蒸馏，分离出醇类物质和N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺(TMAEEA)，醇类物质回收套用。

作为本发明的N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法的改进：

所述步骤2)的酯交换反应中：醇类物质与步骤1)中的羟乙基乙二胺的用量比为：80～120g醇类物质/1.0mol羟乙基乙二胺；

于回流温度下进行酯交换反应，反应时间为3～5小时。

作为本发明的N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法的进一步改进：所述醇类物质为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇。

作为本发明的N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法的进一步改进：

所述步骤1)为：于室温下将羟乙基乙二胺、多聚甲醛进行混合(混合时间为30±10min)，然后升温至50～110℃于搅拌条件下滴加甲酸，甲酸的滴加时间为60±10min；甲酸滴加完毕后保温反应，反应时间为1～2小时。

作为本发明的N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法的进一步改进：所述多聚甲醛：甲酸的摩尔比为1:1。

作为本发明的N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法的进一步改进：反应温度为70～100℃。

本发明以羟乙基乙二胺(AEEA)、多聚甲醛、甲酸为原料，反应生成N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺，同时提供了去除副产(杂质)N,N,N’-三甲基-N’-亚乙基甲酸酯-乙二胺(即：S-2)的方法。

在本发明的酯交换步骤中，N,N,N’-三甲基-N’-亚乙基甲酸酯-乙二胺(S-2)与醇进行酯交换反应，将S-2转变生成TMAEEA，同时生成相应的甲酸醇酯(具体为：甲酸甲醇酯、甲酸乙醇酯、甲酸异丙醇酯、甲酸正丁醇酯)。在本发明的精馏步骤中，上述甲酸醇酯溶于醇类物质中被一起分离，由于甲酸醇酯的含量很少，因此，醇类物质能被回收套用；但是，甲酸醇酯的浓度随着反应批次的增加而逐渐增加，因此套用次数一般不超过5次。超过5次，则应对回收的醇类物质进行精馏分离，从而去除相应的甲酸醇酯。

本发明的反应式为：

本发明将副产物S-2转化成产品，从而使收率和含量得到很大的提升。

本发明的TMAEEA的制备方法，具有如下技术优势：

1)、反应为常压反应，设备要求简单；

2)、原料来源广，工艺简单；

3)、提供了一种酯交换反应除去杂质的方法，得到的产品纯度高。

具体实施方式

实施例1、一种TMAEEA合成及杂质处理方法，以羟乙基乙二胺、多聚甲醛和甲酸为起始原料，依次进行以下步骤：

1)、合成：

在500ml三口烧瓶中加入104g羟乙基乙二胺(1.0mol)、94.7g多聚甲醛(3mol,95％)、搅拌30分钟，控温80-90℃滴加156.8g甲酸(3mol，88％)，约1小时滴加结束，继续控温80-90℃反应1小时。减压蒸出水70g(真空度-0.094MPa，釜温80℃)。蒸水结束，进行气相色谱分析，产品含量91.8％，杂质S-2(即副产物N,N,N’-三甲基-N’-亚乙基甲酸酯-乙二胺)8％。

2)、酯交换：

向步骤1)的三口烧瓶中加入100g正丁醇，升温至120℃回流4小时，从而实现将副产物N,N,N’-三甲基-N’-亚乙基甲酸酯-乙二胺经酯交换反应生成TMAEEA，经气相色谱分析，杂质S-2含量为0.05％，降温后备用。

3)、精馏提纯：

将步骤2)的液体转移至500ml精馏烧瓶中在真空度为-0.094MPa下进行减压蒸馏，62℃的组分为正丁醇及酯交换下来的甲酸正丁醇酯，118℃组分即产品TMAEEA。收集118℃组分139g，收率95.2％，含量99.9％。

蒸馏结束后，将62℃的组分正丁醇(包含微量的甲酸正丁醇酯)回收套用。

实施例2～实施例7、改变实施例1的步骤1)中的反应条件，即反应温度、投料比例，其余等同于实施例1，具体内容及最终所得数据见表1。

表1

对比例1、将实施例1中羟乙基乙二胺：多聚甲醛：甲酸的投料比(摩尔比)由1:3:3改成1:4:3；其余等同于实施例1。

对比例2、将实施例1中羟乙基乙二胺：多聚甲醛：甲酸的投料比(摩尔比)由1:3:3改成1:4:4；其余等同于实施例1。

对比例3、将实施例1中羟乙基乙二胺：多聚甲醛：甲酸的投料比(摩尔比)由1:3:3改成1:1:1；其余等同于实施例1。该案例无法获得产物。

对比例4、将实施例1中羟乙基乙二胺：多聚甲醛：甲酸的投料比(摩尔比)由1:3:3改成1:2:3；其余等同于实施例1。该案例无法获得产物。

上述对比例的收率、纯度如表1所示。

对比例5、将实施例1中羟乙基乙二胺：多聚甲醛：甲酸的投料比(摩尔比)由1:3:3改成1:3:4；其余等同于实施例1。

该案例，需要在步骤2)使用200g的正丁醇，才能基本达到实施例1所述的收率和纯度；因此，相对于实施例1而言，该案例存在正丁醇使用量大，生成甲酸正丁醇酯多，从而造成甲酸和正丁醇消耗量大的技术缺陷。

实施例1-1～实施例1-5、改变实施例1的步骤2)中的正丁醇循环使用次数，其余等同于实施例1，具体内容及最终所得数据见表2。

表2

实施例8～实施例10、将实施例1的步骤2)中的正丁醇改成其它醇类，其余等同于实施例1，具体内容及最终所得数据见表3。

表3

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

1.N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法，其特征是包括以下步骤：

1)、合成：

在容器中加入羟乙基乙二胺、多聚甲醛，搅拌下滴加甲酸，羟乙基乙二胺：多聚甲醛：甲酸的摩尔比为1：3～3.3：3～3.3，反应温度为50～110℃，反应时间为1～2小时；反应结束后，减压蒸出反应生成的水，得反应液；

2)、酯交换：

在步骤1)所得的反应液中加入醇类物质进行酯交换反应，得除杂后反应液；

3)、精馏：

将步骤2)所得的反应液进行减压蒸馏，分离出醇类物质和N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺，醇类物质回收套用。

2.根据权利要求1所述的N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法，其特征是：

于回流温度下进行酯交换反应，反应时间为3～5小时。

3.根据权利要求2所述的N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法，其特征是：所述醇类物质为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇。

4.根据权利要求1～3所述的N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法，其特征是：

所述步骤1)为：于室温下将羟乙基乙二胺、多聚甲醛进行混合，然后升温至50～110℃于搅拌条件下滴加甲酸，甲酸的滴加时间为60±10min；甲酸滴加完毕后保温反应，反应时间为1～2小时。

5.根据权利要求1～3所述的N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法，其特征是：所述多聚甲醛：甲酸的摩尔比为1:1。

6.根据权利要求1～3所述的N,N,N’-三甲基-N’-羟乙基-乙二胺的制备法，其特征是：

反应温度为70～100℃。