CN110563591B

CN110563591B - 一种n,n,n′-三甲基乙二胺的绿色环保合成方法

Info

Publication number: CN110563591B
Application number: CN201910859676.9A
Authority: CN
Inventors: 高仁孝; 段迎春; 冯小琼; 杨军义; 曹晓峰; 王磊
Original assignee: Xi'an Manareco New Materials Co ltd
Current assignee: Xi'an Manareco New Materials Co ltd
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: CN110563591A

Abstract

本发明公开了一种N,N,N′‑三甲基乙二胺的绿色环保合成方法，包括以下步骤：往反应容器中加入甲胺或二甲胺的水溶液，且当反应容器中加入甲胺时，往甲胺中滴加N，N‑二甲氨基氯乙烷盐酸盐水溶液，当反应容器中加入二甲胺时，往二甲胺中滴加2‑氯‑N‑甲基乙胺盐酸盐水溶液，反应完毕得到反应液；将反应容器与甲胺吸收装置串联，向反应液中滴加无机碱溶液，分别收集有机相和碱水相；有机相精馏后得到产品；碱水相浓缩至浓缩出的水量为原料所含水量之和后过滤，回收到碱液。本发明将甲胺或取代甲胺气体经稀酸吸收，解决了大量甲胺或者取代甲胺体逸出带来的安全风险，本发明还实现了废水和固体废弃物的零排放，套用回收率趋于100％。

Description

一种N,N,N′-三甲基乙二胺的绿色环保合成方法

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体公开了一种N,N,N′-三甲基乙二胺的绿色环保合成方法。

背景技术

乙二胺衍生物是医药、材料以及助剂等许多精细化工产品的合成原料和中间体，在合成激酶抑制剂、表面活性剂、杀菌剂等方面有广泛的应用。近年来，N,N,N′-三甲基乙二胺作为多种激酶抑制剂的主要中间体，比如治疗肺癌晚期的奥斯替尼(osimertinib)，具有JAK激酶抑制活性的化合物，其市场需求量越来越大，而作为医药中间体，对其纯度和生产过程也有较高的要求。研究其适用于工业化大生产的绿色制备方法具有重要意义。

CN201310415490.7提供了一种以氮丙啶或氮丙啶衍生物与胺类化合物为原料，在催化剂条件下生成乙二胺衍生物的方法：

用该方法合成的N,N,N′-三甲基乙二胺有较高的收率，但是原料氮丙啶衍生物制备过程因产率和选择性太低而导致其价格较高，此外所用的催化剂酸性阳离子树脂或分子筛用量较大，其处理方法和再生操作复杂，最终会产生大量固体废弃物，不适合工艺化大生产。

以取代氯乙烷盐酸盐和取代甲胺为原料制备N,N,N′-三甲基乙二胺方法是目前最成熟，价格最低廉的工艺。Journal of medicinal chemistry,1992,35:38-47中以N,N,-二甲氨基氯乙烷盐酸盐与甲胺水溶液反应，得到N,N,N′-三甲基乙二胺盐酸盐，再通过氢氧化钠固体碱解得到N,N,N′-三甲基乙二胺产品。工艺存在的最大问题是加入固体碱进行碱化时，体系过剩的取代甲胺气体会由于体系剧烈放热而迅速逸出体系，具有很大的安全风险。

CN201510363268.6在关于季铵盐的制备中也涉及到二胺衍生物的制备方法：

该反应以2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐与二甲胺甲醇溶液反应，得到N,N,N′-三甲基乙二胺盐酸盐，再通过氢氧化钠固体碱化得到N,N,N′-三甲基乙二胺产品。此工艺存在的主要问题还是是加入固体碱进行碱化时的安全风险。同时此过程还产生大量高盐，高氨氮废水，处理困难。在国家环保治理力度加大的形势下，生产企业建设环保处理设施的压力和费用增大，只有通过在生产过程中通过合理设计后处理流程，做到零排放，并将副产物变废为宝，提供绿色环保的清洁生产才能解决根本问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种原料廉价易得，易于工业化生产的N,N,N′-三甲基乙二胺的绿色环保合成方法，其是以N，N-二甲氨基氯乙烷盐酸盐或者2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐为原料，与甲胺或取代甲胺水溶液反应得到N,N,N′-三甲基乙二胺，再经过一系列处理得到N,N,N′-三甲基乙二胺，具体合成步骤如下：

S1，N,N,N′-三甲基乙二胺盐酸盐的成

所述N,N,N′-三甲基乙二胺的合成路线如下：

具体合成步骤如下：

往反应容器中加入甲胺水溶液或二甲胺的水溶液，且当反应容器中加入甲胺水溶液时，往甲胺水溶液中滴加N，N-二甲氨基氯乙烷盐酸盐水溶液；当反应容器中加入二甲胺水溶液时，往二甲胺水溶液中滴加2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐水溶液；滴加完毕后反应，得到反应液；

其中，N，N-二甲氨基氯乙烷盐酸盐与甲胺的摩尔比为1：1.2～10，2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐与二甲胺的摩尔比为1：1.2～10；

S2，后处理

反应完毕后保持反应容器密闭，再反应完毕后用导气管将S1中反应容器与气体吸收装置连通，然后在搅拌条件下向反应容器内反应液中滴加热的无机碱水溶液进行碱挤，滴加完毕后继续搅拌，静置分层，分别收集上层有机相和下层碱水相；有机相精馏后得到N,N,N′-三甲基乙二胺；

S3，碱水相回收

将S2中收集到的下层碱水相减压浓缩至浓缩出的水量为S1中各原料所含水量之和，然后在70～90℃下热过滤以除去氯化钠，回收碱液，用于下一批次S2的后处理中；其中，除去的氯化钠收集起来应用于冷循环工业。

优选的，S1中N，N-二甲氨基氯乙烷盐酸盐水溶液的质量浓度为40～50％，甲胺水溶液的质量浓度为40％；2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐水溶液中2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐水溶液的质量浓度为50％，二甲胺水溶液的质量浓度为40％。

优选的，S1中反应温度为0～40℃，反应时间为2h～6h。

优选的，S2中气体吸收装置内装有稀酸水溶液。

优选的，所述稀酸水溶液为盐酸溶液，且其质量浓度为20％～25％。

优选的，S2中热的无机碱水溶液质量浓度为64％～70％，温度为80～90℃。

优选的，所述无机碱为氢氧化钠。

优选的，当S1的反应容器中加入甲胺水溶液时，S2中加入的无机碱与N，N-二甲氨基氯乙烷盐酸盐摩尔比为2～4：1；当反应容器中加入二甲胺水溶液时，S2中加入的无机碱与2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐的摩尔比为2～4：1。

优选的，S3中回收的碱液补加所述无机碱配成所述无机碱水溶液后回用于下一批次S2的后处理中；S3中减压浓缩的馏出水用于S1中原料水溶液的配制，或用于S2中气体吸收装置内稀酸水溶液的配制。

优选的，气体吸收装置内稀酸水溶液吸收饱和后过滤，回收甲胺盐或二甲胺盐。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明将现有技术中所使用的固体碱改成热的碱水液，实现了高位槽的滴加，使得甲胺或取代甲胺气体在可控情况下逸出体系，经稀酸吸收，解决了加固体碱进行碱化时，大量甲胺或者取代甲胺体逸出带来的安全风险。

2)本发明中得到的碱水相减压浓缩至馏出水量刚好是反应体系投入水量时停止浓缩，馏出水套用至下一批次反应，得到的浓缩碱液趁热过滤，利用氯化钠在水中的溶解度随温度变化较小，而氢氧化钠等无机碱在水中溶解度随温度升高增加的特点，热过滤除去氯化钠，过滤得到的碱液可直接用于下一批次后处理的热碱挤过程。

3)本发明的合成过程实现了废水和固体废弃物的零排放，套用回收率趋于100％，且氯化钠回收率达到95％，甲胺或者二甲胺尾气吸收装置中得到高纯度的盐酸盐，待其饱和后，过滤，作为副产物出售。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明实施例1制备出的N,N,N′-三甲基乙二胺的GCMS定性图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

下述各实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。

实施例1

一种N,N,N′-三甲基乙二胺的绿色环保合成方法，具体制备工艺流程图如图1所示，包括如下步骤：

S1，N,N,N′-三甲基乙二胺盐酸盐的制备

向带有机械搅拌和温度计的封闭三口烧瓶中加入质量浓度为40％二甲胺水溶液311.5g，在0℃下，往二甲胺水溶液中滴加600g浓度为50％的2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐水的溶液进行反应，反应2h后得到反应液；

S2，后处理

用导气管将S1中三口烧瓶与二甲胺吸收装置串联，二甲胺吸收装置内装有3500g质量浓度为25％盐酸溶液，在搅拌条件下往三口烧瓶中滴加576.9g质量浓度为64％的氢氧化钠水溶液，且氢氧化钠水溶液的温度为80℃，滴加完毕后搅拌，静置分层，分液得上层有机相224g，下层碱水相保存待处理。有机相精馏，得到GC＞98.0％的产品190.9g，收率81.0％；GC-MS(EI):m/z 102(M⁺)。

S3，碱水相回收

将碱水相在70℃，-0.08Mpa下减压浓缩，当蒸出水量约为486.9g时停止浓缩，浓缩出的水用于下一批次反应用水，浓缩液在70℃下过滤，除去氯化钠，滤液为氢氧化钠碱残液，往氢氧化钠碱残液中补加184g氢氧化钠后加热溶解，得到热碱液，热碱液保存直接用于下一批次后处理过程中。

实施例2实施例1中碱液以及水套用

一种N,N,N′-三甲基乙二胺的绿色环保合成方法，包括如下步骤：

S1，N,N,N′-三甲基乙二胺盐酸盐的制备

向带有机械搅拌和温度计的封闭三口烧瓶中加入质量浓度为40％的二甲胺水溶液2596.1g，在40℃下，往二甲胺水溶液中滴加600g的浓度为50％的2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐(用实施例1浓缩回收的水配制)，反应4h后得到反应液；

S2，后处理

用导气管在三口瓶上连接二甲胺吸收装置(内装实施例1的吸收盐酸继续使用)，在搅拌条件下往三口烧瓶中滴加加热到90℃的实施例1的S3中碱残液补加184g氢氧化钠后配成的无机碱水溶液，滴加完毕后搅拌，静置分层，分液得上层有机相226g，下层碱水相保存待处理。有机相通过精馏，得到GC＞98.0％产品200.2g，收率84.9％；GC-MS(EI):m/z 102(M⁺)。

S3，碱水相回收

将碱水相在80℃，-0.09Mpa下减压浓缩，当蒸出水量约为1857g时停止浓缩，80℃过滤除掉体系中的氯化钠，滤液为氢氧化钠碱残液，往氢氧化钠碱残液中补加184g氢氧化钠后加热溶解，得到热碱液，热碱液保存直接用于下一批次后处理过程中。

实施例3

S1，N,N,N′-三甲基乙二胺盐酸盐的制备

向带有机械搅拌和温度计的封闭三口烧瓶中加入质量浓度为40％的甲胺水溶液1617.2g，在40℃下，往甲胺水溶液中滴加750g的浓度为40％的N，N-二甲氨基氯乙烷盐酸盐水溶液进行反应，滴加完毕后反应6h，得到反应液；

S2，后处理

用导气管在三口烧瓶上连接甲胺吸收装置，甲胺吸收装置内装有4000g质量浓度为20％盐酸溶液，在搅拌条件下往三口烧瓶中滴加238.0g质量浓度为70％的氢氧化钠水溶液，且氢氧化钠水溶液的温度为80℃，滴加完毕后搅拌，静置分层，分液得上层有机相224.20g，下层碱水相保存待处理。有机相通过精馏，得到GC＞98.0％产品169.4g，收率79.0％；GC-MS(EI):m/z 102(M⁺)。

S3，碱水相回收

将碱水相在100℃，-0.09Mpa下减压浓缩，当蒸出水量约为1420g时停止浓缩，90℃过滤除掉体系中的氯化钠，滤液为氢氧化钠碱残液，往氢氧化钠碱残液中补加166.6g氢氧化钠后加热溶解，得到热碱液，热碱液保存直接用于下一批次后处理过程中。

实施例4实施例3中碱液以及水套用

S1，N,N,N′-三甲基乙二胺盐酸盐的制备

向带有机械搅拌和温度计的封闭三口烧瓶中加入质量浓度为40％的甲胺水溶液194.0g，在0℃下，往甲胺水溶液中滴加600g的浓度为50％的N，N-二甲氨基氯乙烷盐酸盐水溶液(用实施例3浓缩回收的水配制)进行反应；

S2，后处理

用导气管在三口瓶上连接甲胺吸收装置(内装实施例3的吸收盐酸继续使用)，在搅拌条件下往三口烧瓶中滴加加热到90℃的实施例3的S3中碱残液补加166.6g氢氧化钠后配成的无机碱水溶液，滴加完毕后搅拌，静置分层，分液得上层有机相224.20g，下层碱水相保存待处理。有机相通过精馏，得到GC＞98.0％产品172.3g，收率81.0％；GC-MS(EI):m/z102(M⁺)。

S3，碱水相回收

将碱水相在100℃，-0.09Mpa下减压浓缩，当蒸出水量约约为416g时停止浓缩，80℃过滤除掉体系中的氯化钠，滤液为氢氧化钠碱残液，往氢氧化钠碱残液中补加166.6g氢氧化钠后加热溶解，得到热碱液，热碱液保存直接用于下一批次后处理过程中。

为了验证本发明制备出的产品属性，本发明还对产品进行了GC-MS定性分析，由于实施例1-4制备出的产品基本相同，因此仅以实施例1作为说明。

图2是本发明实施例1制备出的N,N,N′-三甲基乙二胺的GCMS定性图，图2中m/z：102(M⁺),72,59,44,30,即M-(-NH)＝72,

由此可见，实施例1制备出了N,N,N′-三甲基乙二胺。

本发明描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种N,N,N′-三甲基乙二胺的绿色环保合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，N,N,N′-三甲基乙二胺盐酸盐的合成

S2，后处理

反应完毕后保持反应容器密闭，再用导气管将S1中反应容器与气体吸收装置连通，然后在搅拌条件下向反应容器内反应液中滴加热的无机碱水溶液进行碱挤，滴加完毕后继续搅拌、静置分层，分别收集上层有机相和下层碱水相；有机相精馏后得到N,N,N′-三甲基乙二胺；

S3，碱水相回收

将S2中收集到的下层碱水相减压浓缩至浓缩出的水量为S1中各原料所含水量之和，然后在70～90℃下热过滤以除去氯化钠，回收碱液，用于下一批次S2的后处理中；

S2中气体吸收装置内装有稀酸水溶液；

S2中热的无机碱水溶液质量浓度为64％～70％，温度为80～90℃；

所述无机碱为氢氧化钠。

2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，S1中N，N-二甲氨基氯乙烷盐酸盐水溶液的质量浓度为40～50％，甲胺水溶液的质量浓度为40％；2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐水溶液中2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐水溶液的质量浓度为50％，二甲胺水溶液的质量浓度为40％。

3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，S1中反应温度为0～40℃，反应时间为2h～6h。

4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述稀酸水溶液为盐酸溶液，且其质量浓度为20％～25％。

5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，当S1的反应容器中加入甲胺水溶液时，S2中加入的无机碱与N，N-二甲氨基氯乙烷盐酸盐摩尔比为2～4：1；当反应容器中加入二甲胺水溶液时，S2中加入的无机碱与2-氯-N-甲基乙胺盐酸盐的摩尔比为2～4：1。

6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，S3中回收碱液补加所述无机碱配成所述无机碱水溶液后回用于下一批次S2的后处理中；S3中减压浓缩的馏出水用于S1中原料水溶液的配制，或用于S2中气体吸收装置内稀酸水溶液的配制。

7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，气体吸收装置内稀酸水溶液吸收饱和后过滤，回收甲胺盐或二甲胺盐。