N,N-乙基苄基苯胺合成新工艺

2022-09-12

N, N-乙基苄基苯胺是用于制造酸性淡绿SF以及其他蓝色染料的重要中间体[1]。目前工业上主要工艺为:在反应釜中, 投入N-乙基苯胺, 一边冷却一边加入氯化苄, 然后于100℃下保温反应12h。用氢氧化钠溶液中和洗涤后, 经真空蒸馏即得成品。我们通过加入适量催化剂, 采用合成与分离一步进行的方法, 对该产品进行了工艺改进, 得到高收率、高纯度的N, N-乙基苄基苯胺[2~4]。按照此方法可以缩短反应时间, 减少原料消耗, 同时简化工业单元操作, 具有可观的经济效益。

一、实验部分

1. 试剂及投料表:

2. 仪器:

JJ-1增力电动搅拌器, 智能数显控温仪, GC-14C型高效气相色谱仪。

3. 实验原理:

N-乙基苯胺和氯化苄在纯碱溶液下进行反应, 反应生成的盐酸与纯碱反应吸收, 从而使反应正向进行。再通过添加少量催化剂, 加快反应速度, 同时提高反应产物的纯度和收率[5,6,7]。反应的方程式如下:

4. 实验方法:

将水及纯碱溶解好后加入装有回流冷凝管的500ml三口烧瓶中, 再加入N-乙基苯胺, 氯化苄, 催化剂, 搅拌均匀, 升温至适当温度后反应。取样, 进行HPGC分析, 合格后鼓泡吹出多余氯化苄, 静置分层, 上层油相液体即为产品。

5. 分析条件及方法:

柱温190℃, 气化室280℃, 检测室280℃, 柱前压100MPa。此分析条件下得到了理想的高效气相色谱图, 如图1和图2所示。主要峰是: (1) 氯化苄, (2) N-乙基苯胺, (3) N, N-乙基苄基苯胺。其具体位置通过标准样得到证实。

二、结果与讨论

为了探索最佳反应条件, 我们改变反应温度、反应时间以及催化剂的加入等因素, 考察了这些因素的改变对于反应的影响。

1. 反应温度对反应的影响

反应时间10h, 加催化剂, 在不同反应温度下原料与产物浓度的变化的结果如表1所示, 趋势如图3所示。

结果表明, 在70~100℃, 随着反应温度的提高, 原料浓度呈现下降趋势, 而产物浓度呈现上升趋势;该反应与普通化学反应一样, 随着温度的上升, 分子活化能提高, 原料分子之间更容易碰撞, 反应速度加快, 因此产物浓度随温度的升高而上升。而反应温度超过100℃后, 原料浓度并未呈现显著下降趋势, 而产物浓度也并未呈现出显著上升趋势;其主要原因在于分子活化能对产物浓度的影响达到极限, 分子间碰撞程度的加强不足以再提高产物的浓度。综上所述, 反应温度为100℃, 既可以达到较高的收率, 又可以节约能源。因此, 选择反应温度为100℃为最佳。

2. 反应时间对反应的影响

反应温度100℃、加催化剂, 在不同反应时间下的原料及产物浓度随反应时间变化的结果如表2所示, 趋势如图4所示。

结果表明, 在10h之前, 随着反应时间的增加, 产物浓度呈现增加趋势, 而原料浓度呈现下降趋势。而10h之后产物浓度几乎不再增加, 主要原因在于10h产物产率几乎达到极限, 因此随着反应时间的延长, 产物浓度几乎不再增加。因此选择反应时间10小时较为理想。

3. 催化剂对反应的影响

反应温度100℃, 催化剂对产物产率的影响结果如表3所示, 趋势如图5所示

由图5可知, 催化剂的加入, 不仅可以大大缩短反应时间, 提前达到终点, 并且在相同的反应时间内, 产物浓度也获得较高的提高, 这是由于本反应为有机相和无机相两液相间反应, 催化剂的加入于两相间反应有利。采用加入较少的催化剂而获得较快的反应速度, 不仅可以大大缩短反应时间, 提高单位生产效率, 而且有利于降低劳动成本, 显著提高经济效益。