聚乙二醇400相转移催化合成N,N-二乙基苯胺的研究 聚乙二醇400相转移催化合成N,N-二乙基苯胺的研究

聚乙二醇400相转移催化合成N,N-二乙基苯胺的研究

  • 期刊名字:化学世界
  • 文件大小:408kb
  • 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

●654●化学界2004年.聚乙二醇400相转移催化合成N,N-二乙基苯胺的研究田庆伟(大连交通大学环境科学与工程学院,辽宁大连116028)摘要:用聚乙二醇 400作相转移催化剂,在常压下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:苯胺和涣乙烷的摩尔比为1 : 2. 25,催化剂用量0.20g,在45 ml35%(质量分数)的氢氧化钠溶液中,反应温度65°C,常压反应6h,产品收率79. 8%。关键词:聚乙二醇,相转移催化,N,N -二乙基苯胺.中图分类号:TQ 223. 61文献标识码:A文章编号:0367-6358(2004)12-0654-03Study on Phase Transfer Catalytic Synthesis ofN ,N-Diethylaniline with Polyethylene Glycol 400 as CatalystTIAN Qing-wei(Department of Entironmental Science and Enginering .Dalian Railrway Insitute ,Liaoning Dalian 116028.China)Abstract: Using polyethylene glycol 400 as phase transfer catalyst , N, N-diethylaniline is synthesized byreaction of aniline with bromoethane under atmospheric pressure. The factors affecting the yield of the tar-get product have been studied. The optimal reaction conditions are molar ratio of aniline to bromoethane ,1: 2. 25 ;35% sodium hydroxide solution,45 mL ;catalyst ,0. 2 g;reaction temperature ,65°C ;reaction time ,6h;and normal atmosphere. The yield of N ,N-diethylaniline is 79. 8%.Key words :polyethylene glycol ;phase transfer catalysis ;N ,N-diethylanilineN,N-二乙基苯胺是制备优秀染料、药物和彩胺,研究了多种反应因素对目的产物产率的影响,提色显影剂的重要中间体,用途广泛川。传统合成方法出了最佳工艺条件,产品产率为79. 8%,此项工作是将定量的苯胺.氯乙烷压倒装有液碱的高压釜中,鲜见报道。夹套蒸气升温,到温度为120C,压力为1. 2 MPa1实验时,停汽。其后由于反应热产生,温度可升到215~1.1测试仪器和试剂230°C,压力达4.5~5.5 MPa,反应3 h,出料用水汽Perkin - Elmer1730型傅里叶变换红外光谱蒸馏,得粗品,加苯二甲酸酐酯化,再进行一次蒸馏仪:美国PE公司;PFT-NMR BrukerAC- 80型核得成品,产品收率在85%以上1。近年来,常压相转磁共振谱仪:美国Bruker公司;日立AC-80型质移催化合成N,N-二乙基苯胺的方法53.4]引起人们.谱仪:日本日立公司,岛津GC-16型气相色谱仪:关注。在此基础上,本文提出用聚乙二醇400日本岛津公司。(PEG400)作相转移催化剂,在氢氧化钠溶液存在.苯胺、氢氧化钠、乙酸酐均为AR;溴乙烷、.下,使苯胺和溴乙烷作用,合成了N,N-二乙基苯PEG400均为CP收稿日期:2003-10-30:修回日期:2003-12-30中国煤化工作者简介:田庆伟(19683~),男,硕士,副教授,主要从事精细化学品的研究.MYHCNMHG第12期●655●表1 L2s(5*)正 交试验表催化剂反应物配比氢氧化钠溶氯氧化钠溶试号反应时间/h 反应温度/°C产率/%用量/g_ n(苯胺) : n(澳乙烷)/摩尔比液浓度/%液用量/mL51:1.50.32541.120.401: 1.753563.30. 601: 2.00.4(40. 30.801:2.254571.61.00112.50.5(73. 01;2.0047.51 +2. 2555. 11: 2. 503(26.77569.20.20.1: 1.7540050.81:2.50.l053. 41: 1.5058. 5651. 001568. 70.20.1: 2.003063.8891: 2.2550. 65058. 85572. 10. 201 :2. 2579.8191;2.5062.48553. 321221:2.5053. 72:1: 1. 501045.92449.112.00.3:43. 1289. 5248. 5289.2268. 0239.5270.5249. 5302.5269.5290.5308.8254.5295. 0261.4251.0 .267.0259. 5272.5326.4316. 0258.5304. 6295.0294. 0330. 5269. 0296.5307. 957.949.757.853. 647.954.11399. 31/549.960.553.958. 161.850.959.052.350.251.954.5N/565. 363.251.760.958.8V/566.153. 859.3极差17.413.515.97.513.91.2实验方法取,萃取液与油层混合,用无水硫酸镁干燥3h,过在装有电动搅拌、温度计、回流冷凝器的500 .滤,蒸出乙醚。用等体积的乙酸酐处理剩余物并保持mL四颈烧瓶中,加入11 mL(0. 12 mol)苯胺和过夜,以除去游离的仲胺。加人过量10%(质量分20. 25 mL(0.27 mol)溴乙烷,0.20 g(5X 10~* mol)数)的盐酸洗涤至酸性(pH=1~2),分出乙酰N-乙PEG400,35 mL45%(质量分数)的氢氧化钠溶液,基苯胺,用25%(质量分数)氢氧化钠溶液调pH=加热控制反应瓶内温度为65°C,常压下搅拌反应6平层。水层用30mL乙h,冷却至室温,将反应液倒入分液漏斗中,静置分中国煤化工合用无水硫酸镁干层。将油、水两层分离。水层用30 mL乙醚分3次萃:YHCNMHG收集沸点62~66°C/●656.比学世2004年400Pa的馏分,得N,N-二乙基苯胺14. 27 g,收率上难易不同,氯乙烷难,溴乙烷易。在投料操作成本79. 8%。上,传统方法显然要高。在原料价格上,氯乙烷低于1.3产 品分析溴乙烷,传统方法则显得略低。二是反应设备上的差将减压蒸馏得的产品分别通过IR,'H NMR,异。传统方法要求反应设备必须耐高温、高压,反应GC-MS光谱鉴定,证实是N,N-二乙基苯胺。IR值条件较苛刻,对安全生产有很高要求.这无疑对生产(cm ' ):1598,1573, 1505,1449(芳环,C=C骨架振设备的材质、工艺和产品品质均提出很高要求,因此动),3025(芳环,C-H伸缩振动), 1354, 1266(芳环,设备成本昂贵是必然的。本文方法是在常压较低温C-N伸缩振动), 746,693(-元取代苯), 2971,度下进行,反应条件温和,易于控制,使得反应设备2871, 1469, 1375(CH3的C-H伸缩振动), 2930,成本大大降低,可以安全生产,这正是人们所期望1469,717CH2的C-H伸缩振动)。'H NMR的δ值的。三是中间处理过程中,传统方法采用苯二甲酸(CDCls,TMS, 80MHz):0. 94(3H,t,CH),3. 10酐,本文用乙酸酐,二者价格成本相近或相同。在处(2H,q.CH2),6. 59(3H,m,苯环上邻对位的氢),理上使用乙酸酐较方便,污染毒害性小,后处理较易7.11(2H,t,苯环上间位的氢)。MS(m/z, 相对丰符合环保要求。虽然在产品收率上本文方法不如传度):149(M* ,1. 2X 10*),134(M-15,2. 8X10*),106统方法高,但仍有几个传统方法所不具备的优点:(M-1.5X10*),产品经GC检测纯度为99. 96%。(1)生产设备成本低,安全性能好,反应条件温和,宜2结果与讨论于操作,有利于安全生产和减轻工人劳动强度;(2)实验发现,使用PEG400作相转移催化剂时,反反应温度低,有利于节约能源,降低能耗和保护反应应温度、催化剂用量、氢氧化钠溶液浓度.反应物摩设备。(3)催化剂成本低廉,方便易得。综合考虑,采尔比、反应时间、氢氧化钠溶液用量等均对目的产物用安全、温和、简单、直接的反应工艺和最大限度地产率发生影响。为弄清上述各影响因素对收率的影降低生产成本,尽可能地提高产品收率是这一产品响程度,获得优惠工艺条件,进行了表1所示的L2s生产将来的追求方向和发展趋势。(5*)正交试验。可以看出,各影响因素对收率提高的3结论重要性次序依次是:反应时间>催化剂用量>氢氧用苯胺和溴乙烷作反应原料,用PEG400作相化钠溶液百分比浓度>反应温度>氢氧化钠溶液用转移催化剂,在氢氧化钠碱性条件下,可以实现常压量>反应物摩尔比。综合分析,本试验优化工艺条件N,N-二乙基苯胺的合成,优化工艺条件为:在45应为:反应时间6 h,反应温度75°C,催化剂用量1.0mL35% (质量分数)的氢氧化钠溶液中,苯胺和溴乙g,反应物摩尔比1 : 2. 25,氢氧化钠溶液浓度35%烷的摩尔比为1 : 2. 25,PEG400用量0. 20 g,反应(质量分数),氢氧化钠溶液用量45mL。这可以从表温度65°C,常压反应6 h,产品产率为79. 8%。1中看出。 目的产物的最佳制备条件应是各种反 应因素最佳条件的综合。在此条件下,产品收率为参考文献:64. 6% ,此实验结果与表1中的实验结果对比发现,[1] 章思规主编.精细有机化学品技术手册[M].北京:科.学出版社,1991.此实验结果虽不是最佳的,但仍然是比较好的。实验[2] 徐克勋.有机化工原料及中间本便览[R].沈阳:辽宁结果对比后认定:第18号实验所确定的条件为优化省石油化工技术情报总站,1989.工艺条件。本文提出的方法与传统方法比较,有如下3]Dehmlow E v, Thieser R. The mechanism of Nalky-几个特点:一是反应原料的差异。传统方法使用氯乙lation of weak N-H-acids by phase transfer catalysis烷,本文使用溴乙烷,常压下氯乙烷沸点12.3°C,溴[J]. Tetrahedron Letters,1985.26(3):297-300.乙烷沸点38.4C.在-般实验室或工业生产条件下,[4] 田庆伟. 四甲基碘化铵相转移催化合成N,N-二乙基氯乙烷为气态,溴乙烷为液态。因此在反应投料操作苯胺的研究[].染料工业,000,37(3);14-15.mmm.mmmmmmmmmmmmmmmmmm吹mm生物化工学术报告会生物化工专业委员会于10月15日在华东理工大学举行学术报告及在研课题交流会。邀请华东理工大学张元欣教授和上海交通大学王沁教授分别作题为“中国治中国煤化工介素1信号传递研究进展”的专题报告。会上还将就各校在研的课题进行交流Y片CNMH G车间。(生物化工专业委员会)

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