孫添源

（南京美思德新材料有限公司，江蘇南京 210046）

二丁基氨基乙醇是一類具有重要商業(yè)價(jià)值的精細(xì)化工品，主要用作溶劑、萃取劑、聚氨酯的催化劑、纖維助劑及乳化劑等，國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家為一些制藥廠，國外主要是巴斯夫等。

有關(guān)二丁基氨基乙醇的合成方法國內(nèi)外資料不多。其合成方法有以下幾種：一種是用甲醇、甲醛與二正丁胺反應(yīng)[1]。此法產(chǎn)率低，只有10%，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。另一種是用環(huán)氧乙烷和二正丁胺反應(yīng)[2-3]。因?yàn)榄h(huán)氧乙烷是一種易得且活性高的精細(xì)化工原料，而且反應(yīng)產(chǎn)物易分離并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，所以采用這種方法進(jìn)行合成研究。本文參照現(xiàn)有資料，根據(jù)環(huán)氧乙烷與胺的合成路線（圖1），進(jìn)行了正交試驗(yàn)，優(yōu)化了工藝條件。

圖1 環(huán)氧乙烷法路線

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器與原料

所用儀器及試劑見表1和表2。

表1 實(shí)驗(yàn)所用試劑

表2 實(shí)驗(yàn)所用儀器

1.2 二丁基氨基乙醇的合成

按照圖2將催化劑，二正丁胺按比例依次投到高壓反應(yīng)釜中，然后用氮?dú)庵脫Q反應(yīng)釜內(nèi)的空氣三次，經(jīng)便攜式測氧儀測得氧含量低于0.02%后，設(shè)定溫度，開動(dòng)攪拌和加熱。到達(dá)預(yù)設(shè)溫度后，用氮?dú)鈱⒍康沫h(huán)氧乙烷壓入到反應(yīng)釜中，控制加料速度、釜內(nèi)溫度和壓力。環(huán)氧乙烷通完后，進(jìn)行保溫反應(yīng)，直到釜內(nèi)壓力基本不變，通冷卻水進(jìn)行降溫，溫度低于40℃出料。

圖2 實(shí)驗(yàn)流程圖

反應(yīng)液采用先減壓蒸餾再精餾的方式進(jìn)行分離。首先減壓蒸出未反應(yīng)的二正丁胺，然后在395Pa 的真空度下精餾，120℃得到無色透明二丁基氨基乙醇純品。

氣相檢測條件為氫氣柱前壓0.1MPa，載氣氮?dú)獾闹皦?.1MPa，空氣柱前壓0.03MPa，進(jìn)樣器和檢測器的溫度為250℃，起始溫度為110℃，升溫速率20℃/min。保留時(shí)間5.583min 的為二丁基氨基乙醇，其純度用氣相色譜分析為99.5%。氣相色譜圖見圖3。

圖3 氣相色譜圖

1.3 正交設(shè)計(jì)

根據(jù)資料選擇三水平四因素的正交試驗(yàn)方案，選擇L9（34）正交試驗(yàn)表來實(shí)驗(yàn)，因素水平表如表3 所示。

表3 因素與水平

2 結(jié)果與討論

2.1 極差分析

從正交表4和圖4分析可以得出，反應(yīng)過程中保持胺的適當(dāng)過量對于主反應(yīng)的進(jìn)行是有利的，但胺過量太多會(huì)增加回收時(shí)間與成本，所以不宜過量太多；提高反應(yīng)溫度和增加催化劑的量雖然能提高反應(yīng)速率，但繼續(xù)提高會(huì)增加物料成本和安全風(fēng)險(xiǎn)；而氫氧化鈉相對于其他兩個(gè)催化劑活性低，可能降低了副反應(yīng)的發(fā)生，使得產(chǎn)率相對提高；所以最佳反應(yīng)條件為A3B3C2D1：反應(yīng)溫度為115℃；催化劑的量為總質(zhì)量的0.3%；二正丁胺與環(huán)氧乙烷的物質(zhì)的量比為1.25 ∶1；催化劑選氫氧化鈉。

表4 結(jié)果和極差分析

圖4 影響因素圖

2.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

按照正交試驗(yàn)的最佳條件A3B3C2D1進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表5得出，3次收率的平均值為92.28%，得到的結(jié)果比較理想。

2.3 產(chǎn)物的質(zhì)譜分析

質(zhì)譜檢測條件為采用電子轟擊離子化法，載氣為高純氦氣。圖5所示的MS 譜圖主要碎片m/Z=173（M+），142（M+- CH2OH），100[C4H9（CH3）N+=CH2]，88[HOC2H4（CH3）N+= CH2]，56（C4H8+），29（C2H5+），與文獻(xiàn)[4]報(bào)道一致。

圖5 產(chǎn)物的質(zhì)譜圖

3 結(jié)論

1）結(jié)合現(xiàn)有工藝，經(jīng)過優(yōu)化后的最佳工藝條件為：n（n- C8H19N）∶n（C2H4O）=1.25 ∶1；反應(yīng)溫度為115℃；氫氧化鈉用量0.3%；收率可以達(dá)到92.28%。

2）分離后的產(chǎn)物經(jīng)氣相色譜分析純度為99.5%。

3）最終產(chǎn)物通過質(zhì)譜分析，確認(rèn)為二丁基氨基乙醇。