三乙醇胺分子内脱水制备吗啉乙醇的研究

第9期三乙醇胺分子内脱水制备吗啉乙醇的研究科研开发三乙醇胺分子内脱水制备吗啉乙醇的研究陈岚曾平2(1长沙环保职业技术学院,湖南长沙410004;2湖南轻工研究院,湖南长沙410015摘要:采用浓盐酸为催化剂,以三乙醇胺为主要原料经催化分子内脱水环合合成了吗啉乙醇。考察了催化剂种类、用量、反应温度和时间对转化率的影响,结果表明浓盐酸对本反应有较高的催化活性,在优化工艺下三乙醇胺转换率可达55%以上,产品经精馏提纯后含量在9%以上。关键词:吗啉乙醇;三乙醇胺;浓盐酸;催化;分子内脱水;合成中图分类号:TQ6126文献标识码:A文章编号:T1672-811402011)1003903吗啉乙醇,又名4-羟乙基吗啉,分子式率可达到55%以上,产品经减压精馏后含量在99%以c6H13NO2,英文名 morpholine ethanol,用于有机及医上。药合成,是一种重要的化工中间体。目前常用的制备方法是由吗啉与环氧乙烷加成而得,即在碱性催化剂1实验部分作用下将环氧乙烷气体通入吗啉中反应,由环氧乙烷1.1仪器和试剂开环与吗啉聚合而成。该工艺为气液两相反应,操作仪器:CC-17A气相色谱仪(日本岛津公司),较复杂,且原材料成本较高,在合成生产上有一定的WQF-410红外光谱仪(北京第二光学仪器厂)。试局限性,使得产品市场价格偏高。专利报道了一种剂:三乙醇胺、浓盐酸、三氯化铝、氯化锌、氯化由三乙醇胺经催化分子内脱水制备吗啉乙醇的工艺路铁、磷酸、浓硫酸等均为分析纯。线,三乙醇胺的转化率达到474%。由于该工艺选用具12合成原理有较大比表面积的固态硅铝复合催化剂,在催化剂的EMBED ISISServer制备上需要较高的成本,且只适用于液固两相固定床本工艺的主要副反应为三乙醇胺的分子间脱水反式反应,反应器设计及操作较复杂。国内有以N-甲基应,经分子间脱水交联聚合可生成高聚物而影响转化二乙醇胺分子内脱水环合制备N-甲基吗啉的相关专利率。另外反应生成的吗啉乙醇如不能及时从反应系统12,目前尚无以三乙醇胺环合合成吗啉乙醇的公开报中分出,可进一步发生双分子间脱水的醚化反应。道。针对目前合成吗啉乙醇在工艺上的不足,本实验13实验步骤以基本化工产品三乙醇胺为原料,设计了一条三乙醇13.1产品的合成胺经液相催化分子内脱水环合制备吗啉乙醇的工艺路在备有电磁搅拌、温度计、滴液漏斗、蒸馏头、线,粗品无需中和洗涤,直接减压精馏,具有原料简冷凝管、接收瓶的500ml三口烧瓶中,加入一定质量单易得,操作简单等优点。优化工艺下三乙醇胺转化的三乙醇胺,加热搅拌,控制在一定温度内滴加催化剂。加完催化剂后逐渐升高料温,启动真空泵,使反应生成的吗啉乙V凵中国煤化工经冷凝管冷凝后入接收瓶中CNMH,馏出液经陈岚(1982-),女,讲师。从事环境监测教学和精细化工科研工作。减压精馏后得产品,取样分析。化工中间体Chenmical Intermediate2011年第9期CHCHOHHOCH2CH2-NSCat.HOCHCH-N b+ HOCH, CH,OH表1不同催化剂对反应的影响催化剂H3P04AlClHCIZnCl2Fecl3H2S04转化率153%27.2%554%165%326%11.4%表2催化剂用量对反应的影响W浓盐酸W三乙醇胺10%15%转化率(%31.655.456.753.349.2表3反应温度和时间对转化率的影响升温反升至反应温度应时间190℃200℃220℃240℃250615226428.536.543.218.32836.148.3498225346h26.1358132产品的分析检测胺转化率的影响,结果见表1反应液以气相色谱测定各组分含量,精馏后所由上表可看出,浓盐酸对三乙醇胺分子内脱水有得产品经红外光谱仪检测分析后与标准图谱对照,各较高的催化活性,浓硫酸的催化性能最差。同时实验特征吸收峰与标准图谱一至,表明合成产品为目标产表明,以浓硫酸为催化剂的反应料液颜色最深,粘度大,副反应严重。物22催化剂用量对产品收率的影响以浓盐酸为催化剂,搅拌下滴加入三乙醇胺中,2结果与讨论在5h内逐渐将料温升至240℃,并维持在该温度直至反做社人《为乙原表的在小内渐1全效数数1生了化测用将料温升至240℃,并维持在该温度直至反应完全,真由上表可看CNMHG8%三乙醇胺空度控在0085Ma左右,考察了不同催化剂对三乙醇质量分数时,反应有较高的转化率,超过8%的用量则第9期三乙醇胺分子内脱水制备吗啉乙醇的研究41对提高转化率的效果不明显,反而使转化率下降。实持该温度直至反应完全(无馏出物止,2h左右),反验表明,滴加入的浓盐酸催化剂先与三乙醇胺形成三应收率可达55%以上。乙醇胺的盐酸盐,随着反应温度的升高,三乙醇胺盐酸盐逐渐溶解,反应温度升高到一定程度后该盐酸盐3结论发生分子内脱水,生成吗啉乙醇和水,将盐酸释放出以三乙醇胺为原料,经浓盐酸催化分子内脱水环完成催化历程。盐酸用量过大,将使最终残余的三乙合制备了吗啉乙醇。该工艺具有所需设备简单,操作醇胺盐酸盐量过多,从而使转化率降低条件温和,原材料易得,成本低廉等优点。经优化获23反应温度和时间对收率的影响得的最佳工艺条件如下:浓盐酸为催化剂,用量为三以浓盐酸为催化剂,用量为8%三乙醇胺质量,搅乙醇胺质量的8%,在-0.085MPa真空下6h内将料温逐渐拌下滴加人三乙醇胺中。升温反应过程中,真空度控升至240℃,并维持该温度反应2h。在该工艺条件下三在-0.085Mpa左右。考察了反应时间及最终维持的反应乙醇胺转化率可达55%以上,经减压精馏后产品纯度可温度对三乙醇胺转化率的影响,结果见表3达99%以上。表3反应温度和时间对转化率的影响实验表明,反应升温速度以及最终反应温度对反参考文献应收率有较大影响。升温速度过快,分子间脱水的副 Michael e. Brennan, Austin, Tex. Production of反应将占主导,如在3小时内以下将反应温度升至预设N-(substituted)morpholine[P]. United States Patent, No温度并维持在该温度下反应,则反应收率都难以达到4117227sp.26,197850%。在5-6小时内将料液升至最终反应温度可获得较2刘弈君,许炯,孙国君.一种N甲基吗啉的制备方法高的反应收率。如在6小时内将料液升至240℃,并维[P]CN101012208A,2007-8-8Study on the Preparation of Morpholine Ethanol by IntramolecularDehydration of triethanolaminehen Lan' Zeng pingChangsha Environment Protection Technique College, Changsha 410004, Hunan, China; 2. Hunnaninstitute of light industry, Changsha 410015, Hunan, China)Abstract: Morpholine ethanol was synthesised with hydrochloric acid as catalyst andtriethanolamine as the main raw materials by catalyzed intramolecular dehydration and cyclization. Theeffects of catalyst type, amount, reaction temperature and time on the conversion rate were discussedThe results showed that the hydrochloric acid has a higher catalytic activity to this reaction, and theconversion rate of triethanolamine was more than 55% under the optimized process. The concentrationof the product purified by distillation can reach more than 99%Key words: morpholine ethanol; triethanolamine; hydrochloric acid; catalyse; intramoleculardehydration: synthesize中国煤化工CNMHG