[發(fā)明專利]一種N－甲基哌嗪的合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810019736.8
• 申請日: 2008-03-13
• 公開（公告）號: CN101239957A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 仲高華
• 申請（專利權(quán)）人: 江都市新華化工有限公司
• 主分類號: C07D295/03
• 分類號: C07D295/03
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所
• 代理人: 江平

技術領域

本發(fā)明涉及一種化工產(chǎn)品的化學合成方法，特別是以哌嗪和甲醛、氫氣為原料的N-甲基哌嗪的合成工藝。

背景技術

N-甲基哌嗪是哌嗪的衍生產(chǎn)品之一，是一種重要的精細化工產(chǎn)品，在醫(yī)藥上可用于合成氧氟沙星、左旋氧氟沙星、氟羅沙星等抗菌類藥物以及氯氮平、奧氮平等精神類藥物；在橡膠、塑料等高分子化工行業(yè)也有廣泛的應用。

目前該產(chǎn)品在國內(nèi)還處于開發(fā)發(fā)展階段，文獻記載的國內(nèi)開發(fā)的合成方法主要有兩種：

方法一：將哌嗪和鹽酸在無水乙醇中先反應生成哌嗪鹽酸鹽，蒸去乙醇分離出哌嗪鹽酸鹽后再與甲醛、甲酸反應得N-甲基哌嗪鹽酸鹽，然后以氫氧化鈉中和，分離氯化鈉后，再經(jīng)過精餾得產(chǎn)品。該方法工藝過程長，生產(chǎn)中要使用腐蝕性很強的鹽酸和甲酸，污染嚴重，作業(yè)環(huán)境差，收率僅49％。

方法二：以甲醇作甲基化試劑和溶劑，將哌嗪和甲醇汽化后通過固定床催化劑層反應，部分原料生成N-甲基哌嗪，高溫氣態(tài)反應混合物經(jīng)冷凝收集，再經(jīng)精餾后得到產(chǎn)品。該方法反應溫度高達300℃，能源消耗大，且單程轉(zhuǎn)化率也只能達到50％，副產(chǎn)物多，產(chǎn)品純度低；該生產(chǎn)方法使用的固定層催化劑不易更換，隨著催化劑活性下降，轉(zhuǎn)化率越來越低，能耗越來越高，到一定時候只能徹底更換，更換費用很高，生產(chǎn)成本難以下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服以上不足，提供一種對環(huán)境友好、原料轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)品選擇性好、流程簡單，適合工業(yè)化的N-甲基哌嗪的合成方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)縮合反應：以甲醇為溶劑，哌嗪和甲醛以摩爾比1∶0.8～1.6投料，在反應釜內(nèi)進行縮合反應；

2)縮合完成后，向同一反應釜內(nèi)加入催化劑，并用氮氣和氫氣進行置換后，氫氣升壓至1～6Mpa，控制反應釜內(nèi)物料溫度為70～100℃，保持攪拌直至氫化反應結(jié)束；其中，催化劑的加入量為哌嗪質(zhì)量的4～12％；

3)冷卻物料至常溫，停止攪拌后，出料過濾，回收催化劑；

4)將濾液精餾，回收甲醇和未反應的哌嗪后，收取137℃餾分，得N-甲基哌嗪。

本發(fā)明單程收率可高達73～83％，較現(xiàn)有兩種方法能源消耗大幅度下降，因此生產(chǎn)成本也大幅度下降；現(xiàn)行方法工藝中需經(jīng)數(shù)次分離操作、設備數(shù)量多、流程長，本發(fā)明全部反應在一個反應器內(nèi)完成，設備投資、維護量小，具有十分明顯的工藝先進性；另，現(xiàn)行的方法一中產(chǎn)生大量廢水，對環(huán)境有一定影響，本發(fā)明生產(chǎn)過程基本無三廢產(chǎn)生；現(xiàn)行方法制成N-甲基哌嗪的純度只能達99.0％，本發(fā)明可使產(chǎn)品純度達99.95％。

本發(fā)明所述催化劑可以選自雷尼鎳或含鈀5％的鈀/炭。

本發(fā)明所述甲醛采用分批加入的方法加入反應釜內(nèi)。其優(yōu)點是使縮合放熱過程易于控制。

另，本發(fā)明反應在帶高速攪拌器的高壓反應釜中進行，攪拌轉(zhuǎn)速為80～800轉(zhuǎn)/分，有利于氣液分布。

具體實施方式

實施例1：

向容量為2升的高壓反應釜中加入86克哌嗪(1mol)、800克甲醇，開動攪拌器，從加料孔分批加入81克濃度37％的甲醛(1mol)，然后加入4克雷尼鎳催化劑，封閉高壓釜。

先后用氮氣、氫氣置換合格后，然后，將釜內(nèi)氫壓升至2.0Mpa，關閉加氫閥，保持攪拌，并緩緩將料溫升至70-80℃，維持該溫度，保持釜壓2.0Mpa，進行氫化反應，直至氫化反應完成(不吸氫)。對反應釜降溫、卸壓，取出反應物。

過濾，濾去催化劑雷尼鎳用于下批反應。取濾液，蒸餾回收溶劑甲醇和未反應哌嗪后，收取137℃餾分，得純度≥99.95％的N-甲基哌嗪。

實施例2：

分批加入97.3克37％甲醛(1.2mol)，其余條件同例1。

實施例3：

分批加入113.5克37％甲醛(1.6mol)，其余條件同例1。

實施例4：

分批加入64.9克37％甲醛(0.8mol)，其余條件同例1。

實施例5

氫化壓力3.0Mpa，其余條件同例1。

實施例6：

氫化壓力6.0Mpa，其余條件同例1。

實施例7：

氫化溫度90-100℃，其余條件同例1。

實施例8：

氫化溫度60-70℃，其余條件同例1。

實施例9：

催化劑用量8克，其余條件同例1。

實施例10：

催化劑用量12克，其余條件同例1。

以上各例有關數(shù)據(jù)見下表：