[發明專利]一種N-乙酰嗎啉的制備方法

有效

• 申請號: 201310410147.3
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103641797A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 黃超明;朱林;姚雄生;李毅
• 申請（專利權）人: 西南化工研究設計院有限公司
• 主分類號: C07D295/185
• 分類號: C07D295/185
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 吳彥峰

技術領域

本發明屬于嗎啉產品領域，尤其涉及一種N-乙酰嗎啉的制備方法。?

背景技術

N-乙酰嗎啉是一種重要有機化工產品，主要用于芳烴抽提、農藥和醫藥合成等領域。國外已經開始使用N-乙酰嗎啉和N-甲酰嗎啉的混合物作為芳烴抽提的專用抽提劑。在農藥合成方面，是用于合成農用殺菌劑烯酰嗎啉、氟嗎啉等的主要原料之一。在醫藥合成方面，可以用于合成殺菌劑或做為提取生物質的溶劑。近年來，N-乙酰嗎啉在氣體凈化領域，特別是高硫化氫天然氣氣體凈化領域也得到了應用。隨著全球已開采氣田氣體質量的下降和新的高含硫氣田的開采，N-乙酰嗎啉在氣體凈化技術中的應用具有較好的發展前景。?

合成制備N-乙酰嗎啉的方法主要包括有乙酸法（US3558619?=?FR1580614=GB12289?

06），醋酸酐法（CN1721415A，CN1403449A），氯乙酰法（GB2223492），乙烯酮法（CN102295623A）等。上述方法最主要的不同之處在于：使用了不同的反應原料與嗎啉反應而獲得N-乙酰嗎啉，由此造成了工藝的不同。

乙烯酮法制備N-乙酰嗎啉具有反應條件溫和（5～30℃）、無副產物的優點、單程反應收率高（以嗎啉計，98%）。但是其缺點也顯而易見：純的乙烯酮極不穩定，要在低溫下保存，不易運輸；乙烯酮為有毒氣體；乙烯酮與嗎啉反應使用了酰化催化劑和有機溶劑，由此增加了催化劑處理和溶劑回收的成本。?

采用氯乙酰法也可以在相對溫和的溫度條件下（90～115℃）制備N-乙酰嗎啉。其單程收率可以達到89%（以嗎啉計）。但是，采用這種方法會生成HCl氣體，設備腐蝕嚴重又污染環境；氯乙酰蒸汽有強烈的刺激性氣味，不易運輸；使用有機溶劑。?

美國專利USP2472633說明書中公開了使用乙酸異丙烯酯為原料與嗎啉反應而制備N-乙酰嗎啉的方法。該反應利用了H₂SO₄為催化劑，反應16h。該工藝較為復雜，原料不常見，成本較高，同時還存后處理H₂SO₄的問題。?

醋酸酐法是指利用醋酸酐與嗎啉反應生成N-乙酰嗎啉，副產乙酸或水。醋酐法與嗎啉反應其第一步較快，反應放熱明顯，無需加熱。但是第二步實質為乙酸與嗎啉反應，第一步的反應條件已經不適用。文獻報道為促使反應的繼續進行，多使用帶水劑帶出反應生成的水，以促使反應繼續向N-乙酰嗎啉生成方向進行。同時，在反應中也使用了催化劑。中國專利CN1721415A中說明書公開了使用無機堿或無機鹽的脫水、脫酸劑處理反應粗產品，但由此增加了過濾的單元操作，造成工藝更繁瑣。?

乙酸與嗎啉反應合成N-乙酰嗎啉的方法主要見于美國專利US3558619中，該專利公開了一種使用塔式反應器、通過反應精餾脫水的方法獲得N-乙酰嗎啉產品。乙酸和嗎啉在反應器中，邊反應邊脫水，有利的推動了反應向N-乙酰嗎啉生成方向移動，提高了反應的轉換率。該反應采用的脫水反應溫度是210～230℃。反應可以連續進行。但是，該種連續精餾反應的方法使用了高達100塊的理論塔板。如此高的理論塔板意味著，在工業化實施過程中，即使使用高效規整填料，塔的填料段設計高度也要高達25m以上。同時為塔器設計的加熱設備也很復雜。整個工藝的設備投資會增加，由此造成綜合經濟性能會下降，不太適合于精細化學品的生產模式。?

國內報道N-乙酰嗎啉合成方法使用了乙酸和嗎啉在微波催化的條件下間歇式反應。反應使用了環己烷和甲苯的混合帶水劑。反應溫度115℃，對嗎啉收率為86.6%。?

還有采用了甲苯帶水劑合成N-乙酰嗎啉，反應溫度40～145℃，對嗎啉的收率最高可達91.5%。?

間歇式乙酸法反應的主要缺點是：普遍使用有機帶水劑，由此會增加溶劑回收的成本，同時帶水劑會將部分N-乙酰嗎啉產品和原料帶出，降低收率；乙酸法要副產水，N-乙酰嗎啉精制過程中必須涉及到脫水處理，該過程處理復雜。同時，由于反應時一般乙酸過量，回收的水中含有少量乙酸，對這種低濃度乙酸水溶液的處理——無論是做廢水處理還是提儂乙酸再利用——都是不經濟的；N-乙酰嗎啉中的游離酸（主要為醋酸）和水的含量相對其它方法較高，如果要精制則會在脫水精制過程中消耗大量的能量。?

另外一類可以與嗎啉反應生成N-乙酰嗎啉的物質是乙酸甲酯、乙酸乙酯等。但目前還未見到使用這類物質與嗎啉反應生成N-乙酰嗎啉的報道。?