CN112851519B - 一种n-甲基异丙胺的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及属于农药、医药中间体制备领域，尤其涉及一种N‑甲基异丙胺制备方法，包括如下步骤：以异丙胺为原料，以碳酸二甲酯为反应溶剂，在碱性催化剂的催化下保温反应；反应结束后过滤除去催化剂，滤液经精馏分离，将溶剂碳酸二甲酯、与产物分离。本发明有效控制副产二取代的N,N‑二甲基异丙胺的产生，有效控制原料的转换率与选择性，与现有技术相比，本发明具有以下有效效果：本发明提供的N‑甲基异丙胺新的合成方法，原料易得，反应温和，反应步骤简易，原料成本较低，选用的溶剂碳酸二甲酯毒性较小，且能够循环使用，是一种具有发展前景的“绿色”化工产品，本发明三废量极少、具有较大的工业化应用前景。

Description

一种N-甲基异丙胺的合成方法
技术领域
本发明属于农药、医药中间体制备领域，具体涉及一种N-甲基异丙胺的合成方法。
背景技术
N-甲基异丙胺，也叫N-甲基异丙胺或N-异丙基甲胺，无色液体，是一种重要的医药中间体，是合成匹拉米董(可用做退烧剂、减痛剂)对主要原料。
具体而言，N-甲基异丙胺的合成方法有很多种，根据不同的反应路线，可分为以下几种：
①专利号CN102070461A公开了一种异丙胺合成N-甲基异丙胺的制备方法，该专利通过曼尼希反应、分解反应两步制的N-甲基异丙胺，根据该专利公开的内容，第一步曼尼希反应的收率为85.9％，第二步分解反应以及后续精馏，收率较低仅为50％-60％，该发明合成工艺较为复杂，第一步曼尼希反应，反应条件苛刻，有效含量、收率较低，合成第二步分解反应，反应产生大量对盐酸废水，且使用锌粉价格较贵，废酸用含有大量对氯化锌产生，三废处理较为复杂，设备腐蚀性较大。反应式如下：
Figure BDA0002294438240000011
②专利号CN106866424A一种N-甲基异丙胺的间歇式制备方法，该专利采用将丙酮和雷尼镍投入不锈钢氢化釜中，通入一甲胺气体加压反应，然后再通入氢气加压反应，反应结束后再过滤、滤液经常压精馏得到N-甲基异丙胺。该发明合成工艺采用该工艺采用5％-20％的雷尼镍为催化剂，使用量太大，两次通气均采用高温高压反应釜，该工艺存在相对风险，且通甲胺气反应后大量的甲胺气残留难以除尽，由于原料丙酮和N-甲基异丙胺沸点非常接近，给后分离提纯带来难度。反应式如下：
Figure BDA0002294438240000012
③德国巴斯夫专利技术，用二氧化锆、0.1-5％钯和0.1-5％铂为催化剂，采用一定比例对丙酮，与一甲胺和氢气，经预热通过装有上蜀催化剂对管式反应器，经高温高压反应后，经精馏得到产品。该方法设备投入较大，该工艺采用高温高压反应，工艺相对危险，且物料总收率在87％。反应式如下：
Figure BDA0002294438240000013
④方法三：采用以水做溶剂，一甲胺和丙酮在催化剂亚铬酸铜或磷酸二氢钾和氢氧化钾下，氢气条件下反应，虽然物料反应条件变温和了，但物料总收率仅为60％，且生产生大量高盐废水，反应式如下：
Figure BDA0002294438240000021
以上四种路线都属于甲基化反应，有着各自的弊端，但有一个共同的缺点，就是产生二取代的N,N-二甲基异丙胺及少量聚合物，无法同时满足原料的转换率与选择性，由于产生的副产N,N-二甲基异丙胺由于性质与产物极其相似，使其分离非常困难，因此，目前需一种能够选择性的合成N-甲基异丙胺，避免二甲基取代的N-甲基异丙胺的合成方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种具有高选择性，且高效绿色环保的N-甲基异丙胺绿色合成工艺。
在本发明的第一方面，提供了一种N-甲基异丙胺的合成方法，包括如下步骤：
以异丙胺为原料，以碳酸二甲酯为反应原料及反应溶剂，加入碱性催化剂，保温反应，反应结束后过滤除去催化剂，滤液经精馏提纯得到N-甲基异丙胺；
上述反应的反应式如下：
Figure BDA0002294438240000022
优选的，所述步骤(1)中，所述碱性催化剂包括碱性蒙脱土、碱性高岭土、碱性沸石、碱性分子筛等。进一步的，所述分子筛选自碱性蒙脱土、碱性高岭土和碱性分子筛。
优选的，所述步骤(1)中，所述碱性催化剂的添加质量为异丙胺质量的1～30％；进一步的，所述碱性催化剂的添加质量为异丙胺质量的1～20％；更进一步的，所述碱性催化剂的添加质量为异丙胺质量的2～15％。
优选的，所述步骤(1)中异丙胺与碳酸二甲酯的质量比为1:1～20；进一步的，所述步骤(1)中异丙胺与碳酸二甲酯的质量比为1:5～20；更进一步的，所述步骤(1)中异丙胺与碳酸二甲酯的质量比为1:6～15。
优选的，所述步骤(1)中保温反应的温度为80～120℃，保温反应时间为5～20h；反应可以在常压下进行，也可以在加压反应釜中进行。
优选的，所述步骤(2)中过滤的催化剂经无机碱处理后，经水洗涤、干燥后再次循环使用；进一步的，所述步骤(2)中过滤的催化剂搅拌下在质量浓度为5～40％的氢氧化钠水溶液中反应1～24h，经水洗涤、80～120℃干燥2～10h后再次循环使用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的N-甲基异丙胺新的合成方法，原料易得，反应温和，反应步骤简易，有效控制副产二取代的N,N-二甲基异丙胺的产生，有效控制原料的转换率与选择性，原料成本较低，提纯后收率较高，选用的溶剂碳酸二甲酯低毒，绿色安全，三废产出低，是一种极具竞争力的“绿色”化学工艺。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中合成的N-甲基异丙胺的氢谱图。
具体实施方式
以下结合实例说明本发明，但不限制本发明。在本领域内，技术人员对本发明所做的简单替换或改进均属于本发明所保护的技术方案内。
实施例1：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯100g、异丙胺15g(0.254mol)、催化剂碱性高岭土0.3g，常压下搅拌升温至回流，回流时间为16小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱，常压精馏，收集42～45℃主馏分，得到N-甲基异丙胺17.95g、物料外观无色透明GC纯度99.21％、经精馏后收率96.69％，副产物N,N-二甲基异丙胺0.43％。
实施例2：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯100g、异丙胺15g(0.254mol)、催化剂碱性蒙脱土0.75g，常压下搅拌升温至回流，回流时间为16小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱，常压精馏，收集42～45℃主馏分，得到N-甲基异丙胺18.10g、物料外观无色透明GC纯度99.10％、经精馏后收率97.51％，副产物N,N-二甲基异丙胺0.56％。
实施例3：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯100g、异丙胺15g(0.254mol)、碱性高岭土0.75g，常压下搅拌升温至回流，回流时间为18小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱，常压精馏，收集42～45℃主馏分，得到N-甲基异丙胺18.27g、物料外观无色透明GC纯度98.63％、经精馏后收率98.43％，副产物N,N-二甲基异丙胺1.04％。
实施例4：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯150g、异丙胺15g(0.254mol)、催化剂碱性蒙脱土2.25g，常压下搅拌升温至回流，回流时间为10小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱，常压精馏，收集42～45℃主馏分，即得到N-甲基异丙胺18.30g、物料外观无色透明，GC纯度98.63％、经精馏后摩尔收率96.6％，副产物N,N-二甲基异丙胺1.05％。
实施例5：
在250ml反应瓶中加入碳酸二甲酯220g、异丙胺15g(0.254mol)、催化剂碱性分子筛NaY 1.5g，搅拌升温至回流，回流时间为15小时。反应过程跟踪GC至原料消失，视为反应结束。后将物料冷却至室温过滤除去催化剂，滤液经20～30cm精馏柱，常压精馏，收集42～45℃主馏分，即得到N-甲基异丙胺18.32g、物料外观无色透明，GC纯度99.12％、经精馏后摩尔收率97.9％，副产物N,N-二甲基异丙胺0.27％。
本发明各实施例的产物均经过氢谱和质谱确认。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，本发明中使用的碱性沸石分子筛的选择，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种N-甲基异丙胺的合成方法，其特征在于包括如下步骤：
以异丙胺为原料，以碳酸二甲酯为反应原料及反应溶剂，加入碱性催化剂，保温反应，反应结束后过滤除去催化剂，滤液经精馏提纯得到N-甲基异丙胺；
上述反应的反应式如下：
Figure FDA0003898332240000011
所述碱性催化剂包括碱性蒙脱土或碱性分子筛NaY；
所述过滤的催化剂经无机碱处理后，经水洗涤、干燥后再次循环使用。
2.如权利要求1所述的N-甲基异丙胺的合成方法，其特征在于，所述碱性催化剂的添加质量为异丙胺质量的1～30％。
3.如权利要求2所述的N-甲基异丙胺的合成方法，其特征在于，所述碱性催化剂的添加质量为异丙胺质量的1～20％。
4.如权利要求3所述的N-甲基异丙胺的合成方法，其特征在于，所述碱性催化剂的添加质量为异丙胺质量的2～15％。
5.如权利要求1所述的N-甲基异丙胺的合成方法，其特征在于，所述异丙胺与碳酸二甲酯的质量比为1:1～20。
6.如权利要求5所述的N-甲基异丙胺的合成方法，其特征在于，所述异丙胺与碳酸二甲酯的质量比为1:5～20。
7.如权利要求1所述的N-甲基异丙胺的合成方法，其特征在于，所述保温反应的温度为80～120℃，反应时间为5～20h。
8.如权利要求7所述的N-甲基异丙胺的合成方法，其特征在于，所述过滤的催化剂搅拌下在质量浓度为5～40％的氢氧化钠水溶液中反应1～24h，经水洗涤、80～120℃干燥2～10h后再次循环使用。
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