本發明涉及一種合成N,N-二異丙基乙胺的方法,特別是采用季銨鹽作為N-乙基化試劑合成N,N-二異丙基乙胺的方法。
背景技術:
N,N-二異丙基乙胺(DIPEA)為無色透明液體,不溶于水,易溶于丙酮等有機溶劑,其結構式如式S-1所示。DIPEA是重要的農藥醫藥中間體,可以用來合成麻醉劑、除草劑,也可作為位阻胺參與各類催化反應。因此,DIEPA的生產工藝研究具有重要的價值。
目前主要通過二異丙胺的乙基化反應來合成DIPEA。文獻報道的乙基化試劑主要采用硫酸二乙酯或者碳酸二乙酯(Chemische Berichte,1958,vol.91,p.380,383,390)、鹵代乙烷(Tetrahedron,1983,vol.39,#2,p.305-308)和乙醛(WO2006/136571A1,2006)。其中,硫酸二乙酯作為乙基化試劑的方法由于毒性大,原子利用率低,已經逐步淘汰;而碳酸二乙酯雖然毒性較小,但是仍存在原子利用率低,使用成本較高等問題;鹵代乙烷作為乙基化試劑的方案效果雖然很好,但是由于碘乙烷的毒性大、價格高,溴乙烷價格高,氯乙烷反應條件較苛刻,并不適用于工業化生產方案;乙醛的催化還原是上述四種方案中最合適的乙基化試劑,文獻報道采用貴金屬作為催化劑,在高壓釜中,氫氣催化加氫合成DIPEA,但是催化劑價格昂貴,高壓反應設備投資高,安全性較差,因此也并不適用于工業化生產。
合成化學,13(5):498-500;2005告知了采用BTEC和二異丙胺或二環己胺為原料,在N-甲基吡咯烷酮溶劑中,合成二異丙基丁胺或二環己基丁胺,收率約為73~74%。
基于以上的分析,本發明認為目前的DIPEA合成方案都有各自的問題,因此,尋找一種收率較高、環境影響小、成本低的合成工藝對DIPEA的生產意義重大。
技術實現要素:
本發明要解決的技術問題是提供一種合成N,N-二異丙基乙胺的方法(DIPEA的合成方法),在本發明中,以二異丙胺為反應原料,季銨鹽作為乙基化試劑,醇作為溶劑;采用本發明的方法合成DIPEA具有操作簡單、收率較高、后處理簡單等優點。
為了解決上述技術問題,本發明提供一種合成N,N-二異丙基乙胺的方法:
以二異丙胺為反應原料,以季銨鹽為乙基化試劑,以醇為溶劑,在縛酸劑存在的情況下合成N,N-二異丙基乙胺;二異丙胺:季銨鹽=1:1~2的摩爾比,回流反應(即,反應溫度約為80℃~115℃)3~7小時;
所得的反應產物經后處理,得高純度(純度≥99.5%,質量%)的N,N-二異丙基乙胺。
作為本發明的合成N,N-二異丙基乙胺的方法的改進:所述縛酸劑為無機堿,所述二異丙胺:無機堿=1:1~2的摩爾比。
作為本發明的合成N,N-二異丙基乙胺的方法的進一步改進:所述無機堿為碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉或氫氧化鉀。
作為本發明的合成N,N-二異丙基乙胺的方法的進一步改進:季銨鹽為四乙基氯化銨或四乙基溴化銨。
作為本發明的合成N,N-二異丙基乙胺的方法的進一步改進:二異丙胺:醇=1:1~2的質量比;所述醇為乙醇、正丙醇、異丙醇或正丁醇。
作為本發明的合成N,N-二異丙基乙胺的方法的進一步改進,所述后處理為:將所得的反應產物(即,反應結束后所得的反應產物)冷卻(冷卻至室溫)后脫除作為溶劑的醇,然后用去離子水進行洗滌,收集油相常壓精餾(直接常壓精餾),收集125~127℃餾分,得N,N-二異丙基乙胺。備注說明:上述脫除作為溶劑的醇的過程中,還脫除了部分的反應生成副產物三乙胺(無需完全脫除,因為此脫除屬于預處理,后面還設置了精餾)。
采用本發明的方法制備DIPEA,采用季銨鹽作為乙基化試劑,在溫和的反應條件下獲得較高的DIPEA收率,后處理簡單,是一種使二異丙胺發生N-乙基化反應制備DIPEA的新方法,反應方程式(以季銨鹽為四乙基氯化銨、縛酸劑氫氧化鈉為例)如S-2所示。本發明具有原料成本低、操作方便、收率高(收率≥94.0%)、后處理簡單、綠色環保等優點。
具體實施方式
實施例1、一種DIPEA的合成方法,依次進行如下步驟:
將101.1g(1.0mol)二異丙胺、332.0g(2.0mol)四乙基氯化銨、101.1g乙醇、60g(1.5mol)氫氧化鈉加至1000ml的三口燒瓶中,加熱至回流,并保持該回流溫度(80℃)反應7小時后結束,冷卻至室溫,將反應混合物在旋轉蒸發儀上脫除溶劑后,用200mL*3的去離子水洗滌,合并收集三次洗滌的油相直接常壓精餾,收集125-127℃餾分124.1g,即為產品DIPEA,收率96.2%,氣相色譜檢測純度為99.5%。
備注說明:反應物脫除低沸物冷卻至室溫后為固液混合物,經洗滌后成為水油兩相。
實施例2:一種DIPEA的合成方法,依次進行如下步驟:
將101.1g(1.0mol)二異丙胺、166.0g(1.0mol)四乙基氯化銨、151.7g正丙醇、106g(1.0mol)碳酸鈉加至1000ml的三口燒瓶中,加熱至回流,并保持該回流溫度(98℃)反應5小時后結束,冷卻至室溫,將反應混合物在旋轉蒸發儀上脫除溶劑后,用200mL*3的去離子水洗滌,合并收集三次洗滌的油相直接常壓精餾,收集125-127℃餾分124.4g,即為產品DIPEA,收率96.4%,氣相色譜檢測純度為99.5%。
備注說明:反應物脫除低沸物冷卻至室溫后為固液混合物,經洗滌后成為水油兩相。
實施例3:一種DIPEA的合成方法,依次進行如下步驟:
將101.1g(1.0mol)二異丙胺、210.2g(1.0mol)四乙基溴化銨、202.2g異丙醇、138g(1.0mol)碳酸鉀加至1000ml的三口燒瓶中,并保持該回流溫度(82℃)反應3小時后結束,冷卻至室溫,將反應混合物在旋轉蒸發儀上脫除低沸物后,用200mL*3的去離子水洗滌,合并收集三次洗滌的油相直接常壓精餾,收集125-127℃餾分121.2g,即為產品DIPEA,收率94.0%,氣相色譜檢測純度為99.6%。
備注說明:反應物脫除低沸物冷卻至室溫后為固液混合物,經洗滌后,固體氯化鈉以及季銨鹽溶于去離子水,混合物即成為水油兩相。
實施例4:一種DIPEA的合成方法,依次進行如下步驟:
將101.1g(1.0mol)二異丙胺、249.0g(1.5mol)四乙基氯化銨、101.1g正丁醇、112g(2.0mol)氫氧化鉀加至1000ml的三口燒瓶中,加熱至回流,并保持該回流溫度(115℃)反應7小時后結束,冷卻至室溫,將反應混合物在旋轉蒸發儀上脫除溶劑后,用200mL*3的去離子水洗滌,合并收集三次洗滌的油相直接常壓精餾,收集125-127℃餾分125.4g,即為產品DIPEA,收率97.2%,氣相色譜檢測純度為99.5%。
對比例1-1、將實施例4中的四乙基氯化銨改為丁基三乙基氯化銨,摩爾量不變;其余等同于實施例4。
最終所得的DIPEA,收率僅25.5%,氣相色譜檢測純度為93.25%。備注說明:該案例的主要產物為二異丙基丁胺。
對比例1-2、將實施例4中的四乙基氯化銨改為乙基三丁基氯化銨,摩爾量不變;其余等同于實施例4。
最終所得的DIPEA,收率僅15.5%,氣相色譜檢測純度為93.2%。
對比例1-3、將實施例4中的四乙基氯化銨改為甲基三乙基氯化銨,摩爾量不變;其余等同于實施例4。
最終所得的DIPEA,收率為82.5%,氣相色譜檢測純度為97.2%。
對比例2-1、將實施例4中的“115℃的回流溫度反應7小時”改成“70℃反應20小時”,其余等同于實施例4。
最終所得的DIPEA,收率45.3%,氣相色譜檢測純度為96.2%。
對比例2-2、將實施例4中的“115℃的回流溫度反應7小時”改成“150℃反應7小時”,其余等同于實施例4。
最終所得的DIPEA,收率83.5%,氣相色譜檢測純度為95.6%。
對比實驗、如果將本發明的“以醇為溶劑”改成“以甲基吡咯烷酮為溶劑”,就沒辦法直接脫除溶劑然后精餾得到產品;而必須和對比文件一樣,采取水洗再精餾的方式。
最后,還需要注意的是,以上列舉的僅是本發明的若干個具體實施例。顯然,本發明不限于以上實施例,還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形,均應認為是本發明的保護范圍。