聚乙二醇4000相转移催化合成N,N-二乙基苯胺 聚乙二醇4000相转移催化合成N,N-二乙基苯胺

聚乙二醇4000相转移催化合成N,N-二乙基苯胺

  • 期刊名字:上海化工
  • 文件大小:891kb
  • 论文作者:田庆伟
  • 作者单位:大连交通大学环境科学与工程学院
  • 更新时间:2020-07-10
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论文简介

第31卷第6期上海化工2006年6月Shanghai Chemical Industry技术进步聚乙二醇4000相转移催化合成N,N-二乙基苯胺田庆伟大连交通大学环境科学与工程学院(辽宁大连11628)摘要用聚乙二醇4000作相转移催化剂,在常压F由苯胺和溴乙烷合成N,N-二乙基苯胺,研究了多种反应因素对目的产物产率的影响,提出了常压催化合成目的产物的最佳工艺条件是:苯胺和溴乙烷的摩尔比为1 :1.5,催化剂用量0.20 g,在25 mL 40%(质量分数)的氢氧化钠溶液中,反应温度55 C,常压反应6 h,产品:收率89.3%。关键词聚乙二醇相转移催化N,N一二乙基苯胺中图分类号TQ 223.61N,N-二乙基苯胺是制备优质染料、药物和彩色500 mL四颈烧瓶中,加入11 mL (0.12 mol)苯胺,显影剂的重要中间体,用途广泛。传统合成方法是将13.5 mL(0.18 mol)溴乙烷,0.2 g(5 x 10- mol )PEG定量的苯胺、氯乙烷乐进装有液碱的高压釜中,夹套4000、25mL40%(质量分数)的氢氧化钠溶液,加热蒸气升温至120 C,压力为1.2 MPa时,停汽。其后控制反应瓶内温度为55 C,常压下搅拌反应6h,冷由于反应热产生,温度可升到215~230 C,压力达.却至室温,将反应液倒人分液漏斗中,静置分层。将4.5~5.5 MPa,反应3 h,出料用水汽蒸馏,得粗品,加油水两层分离,水层用30 mL乙醚分3次萃取,萃取苯二甲酸酐酯化,再进行一次蒸馏得成品,产品收率液与油层混合,用无水硫酸镁干燥3 h,过滤,蒸出乙在85%以上。近年来,常压相转移催化合成N,N-二醚。用等体积的乙酸酐处理剩余物并保持过夜.以除乙基苯胺的方法引起人们关注。在此基础上,本实验去游离的仲胺。加入过量10%(质量分数)的盐酸洗提出用聚乙二醇4000( PEG 4000)作相转移催化剂,涤至酸性(pH=1~2), 分出乙酰N-乙基苯胺,用在氢氧化钠溶液存在下,使苯胺和溴乙烷作用,合成25%(质量分数)氢氧化钠溶液调pH=11~12,静置分了N,N-二乙基苯胺,研究了多种反应因素对目的层,分离油水两层。水层用30 mL乙醚萃取2次。将产物产率的影响,提出了最佳工艺条件,产品收率为萃取液与油层混合,用无水硫酸镁干燥3h,蒸去乙89.3% ,此项工作鲜见报道。醚后减压蒸馏,收集沸点62~65 C/4 000 Pa的馏分,得N,N-二乙基苯胺12.0g,收率89.3%。1实验1.3 产品分析1.1测试仪 器和试剂将减压蒸馏的产品分别通过IR.HNMR、Perkin-Elmer1730型傅里叶变换红外光谱仪GC- -MS光谱鉴定,证实是N,N-二乙基苯胺,经GC(美国PE公司);PFT-NMR Bruker AC- 80型核磁共检测纯度为99.9%。振谱仪(美国Bruker公司);日立AC-80型质谱仪2结果与讨论(日本日立公司);岛津GC-16型气相色谱仪(日本岛津公司)。实验发现,使用PEG4000作相转移催化剂时,苯胺、氢氧化纳、乙酸酐均为AR;溴乙烷、PEG反应时间反应温度催化剂用量、反应物摩尔比、氢4000均为CP。氧化钠溶液浓度、氢氧化钠溶液用量均对目的产物1.2 实验方法产率中国煤化工响因素对收率的影在装有电动搅拌、温度计、回流冷凝器的响程H;CNMHGI了Lx(59正交试作者简介:田庆伟男1963年生 1992 年获理学硕士副教授 主要从事染料和中 间体的研究工作已发表论文 20余篇●14.上海化工第31卷验。实验发现各影响因素对收率提高的重要性次序80 r是:反应温度>氢氧化钠浓度>反应物摩尔比>反应时间>催化剂用量>氢氧化钠用量。在此基础上,发现了各反应因素对产品产率的影响关系,见图第601~图6。从图1可以看出,随着反应时间的增加,产品产50率逐渐提高。当反应时间达到7h时,产品产率达到4(7最大。从图2中看出,随着反应温度的增加,产品产反应时间/h率呈现上下波动,当反应温度为55 C时,产品产率图1反应时间与产 品产率的关系最大。从图3中看出,随着催化剂用量的增加,产品8(产率呈锯齿状波动,当催化剂用量为0.2 g和0.6 g时,产品产率都是比较好的。从图4看出,随着反应。70物摩尔比的增大,产品产率出现下降后又缓慢上升,当反应物摩尔比为1 : 1.5时,产品产率达到最大。。从图5中看出,随着氢氧化钠溶液质量分数的增加,5(产品产率呈现先降低,再增加,然后再降低的现象,当氢氧化钠溶液质量分数为40%时,产品产率最48556585大。从图6中看出,随着氢氧化钠溶液用量的增加,反应温度/C产品产率呈先下降,又.上升,再下降的趋势。当氢氧图2反应温度与产 品产率的关系化钠溶液用量为45 mL时,产品产率最大。80图1至图6是针对各个单-因素对产品产率影70响的具体体现。在实际反应过程中,产品产率受各因◆素综合作用的影响。按照正交实验的规律,最佳工艺科60条件应是各反应因素最佳条件的综合。经过对正交实验数据的计算分析,得出本试验最佳工艺条件为:反应时间6h、反应温度55 C、反应物摩尔比1 :1.5、氢氧化钠溶液质量分数40%、氢氧化钠溶液用0.40.60.8催化剂用量/g量25mL。在此基础上,继续进行了两次实验,结果见表1。图3催化剂用量 与产品产率的关系表1对比实验表催化反应物5氢氧化钠氢氧化反应产品摩尔比溶液质量A钠溶液号时间温度剂用。n(苯胺): 分数x用量产率福60心量/gn(澳乙烷) 102/mL(%)26 6 55 0.201:1.525 89.3276550.601:1.525 85.6l0 L1:1.25 1:1.50 1:1.751:2.00 1:2.25 1:2.50将表1的结果和正交实验结果进行对比后,我反应物摩尔比们发现本实验所确定最佳工艺条件为:在25 mL中国煤化工产率的关系40%(质量分数)的氢氧化钠溶液中,苯胺和溴乙烷MHCNM H G,比较,有如下几个的摩尔比为1 : 1.5,PEG 4000用量0.2g,反应温度特点一是义应原科的左开,1统方法使用氯乙烷,本实验使用溴乙烷。常压下氯乙烷沸点12.3 C,溴55 C,常压反应6 h,产品收率89.3%。第6期田庆伟:聚乙二醇40000相转移催化合成N,N-二乙基苯胺●15.80产设备的材质、工艺和产品品质均提出很高要求,因此设备成本昂贵是必然的。70本实验方法是在常压较低温度下进行,反应条F 60件温和,易于控制,使得反应设备成本大大降低,可礼以安全生产。三是中间处理过程中,传统方法采用苯50二甲酸酐,本实验用乙酸酐,两者价格成本相近或相40当。在处理上使用乙酸酐较方便、污染毒害性小、后3(31015处理较易、符合环保要求,虽然在产品收率上与传统氢氧化钠溶液质量分数1(x 107方法接近和略高,但仍有几个传统方法所不具备的图5氢氧化钠溶液质量分数与产 品产率的关系优点:(1)生产设备成本低、安全性能好、反应条件温8和、宜于操作,有利于安全生产和减轻工人劳动强度;(2)反应温度低,有利于节约能源,降低能耗和保护反应设备;(3)催化剂成本低廉,方便易得。综合考E60虑,采用安全,温和简单、直接的反应工艺和最大限5度地降低生产成本,尽可能地提高产品收率是这一产品生产将来的追求方向和发展趋势。4(453结论氢氧化钠溶液用量/mL用苯胺和溴乙烷作反应原料,用PEC 4000作.图6氢氧化钠溶液用量 与产品产率的关系乙烷沸点38.4 C。在- -般实验室或工业生产条件相转移催化剂, 在氢氧化钠碱性条件下,可以实现常下,氯乙烷为气态,溴乙烷为液态,因此在反应投料压N,N-二乙基苯胺的合成,优化工艺条件为:在25操作上难易不同,氯乙烷难,溴乙烷易,在投料操作mL 40%(质量分数)的氢氧化钠溶液中,苯胺和溴乙成本上传统方法显然要高。在原料价格上,氣乙烷低烷的摩尔比为1 : 1.5,PEG 4000用量0.2g,反应温于溴乙烷,传统方法则显得略低。二是反应设备上的度55 C,常压反应6 h,产品收率89.3%。差异,传统方法要求反应设备必须耐高温、高压,反.应条件较苛刻,对安全生产有很高要求。这无疑对生参考文献(略)收稿日期:2006年3月Study on Phase Transfer catalytic synthesis ofN,N-Diethylaniline with Polyethylene Glycol 4000 as CatalystTian Qingrvei ;Abstract: Using polyethylene glycol 4000 as phase transfer catalyst.N,N-diethylaniline is synthesized by reaction of ani-line with bromoethane under atmospheric pressure . The factors afeting the yield of the target product have been studied .Theoptimal reaction conditions are molar ratio of aniling to bromoethane ,1:1.5; 40% sodium hydroxide solution , 25 mL; catalyst ,0.2 g; reaction temperature,55 C; reation time,6 h and normal atmosphere. The yield of N,N diethylanilie is 89.3%.Keywords: Polyethylene glycol; Phase transfer catalysis; N,N-diethlaniline陶氏在张家港建立新的P-系列醇醚生产工厂证明我们致力服务区内客户及世界醇醚产品的领先制造能力为12万吨。陶氏化学希望通与客户共同成长的计划。”商一陶氏化学公司最近宣布将过该生产 基地来满足日益增长的.现时,陶氏在张家港一共有3在中国江苏省张家港市建立一座中国、日本、韩国等地区 白中国煤化工活优质环氧树脂、新的环氧丙烷基醇醚生产工厂。求。 陶氏亚太区总裁麦健|YHCN M H G烯树脂工厂。新这座拥有最新技术的生产设施计示,“这项投资再次体现了 陶氏对的醇醚工厂 将会是陶氏在该生产划在2008年底投入生产,年生产中国市场的重视及承诺 ,亦进一步点的第四所世界水平工厂。

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