[發明專利]一種合成N-乙酰嗎啉的方法

有效

• 申請號: 201510043196.7
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104610196A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 張曉杰;蘇宏;李小剛;王鳳霞
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: C07D295/185
• 分類號: C07D295/185
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 王澎

技術領域

本發明涉及一種合成N-乙酰嗎啉的方法，屬于化學領域。

背景技術

N-乙酰嗎啉是一種氧氮雜環化合物，主要用于合成醫用、農用殺菌劑、芳烴抽提劑和氣體脫硫劑。N-乙酰嗎啉的制備方法是以嗎啉為原料，與乙酰化劑如乙烯酮(CN102295623)、乙酰氯(GB2223492)、乙酸異丙烯酯(US2472633)、乙酸酐(CN200410069308、CN01128158)和乙酸(US?3558619)、乙酸甲酯CA103641797)等反應而得，乙酸相對其它酰化劑安全性最好，價格最低，因此，乙酸與嗎啉反應合成N-乙酰嗎啉方法倍受關注。

乙酸與嗎啉反應合成N-乙酰嗎啉，第一步生成嗎啉鹽，為強放熱反應，常溫下既可進行，生成的嗎啉鹽為固體；第二步嗎啉鹽脫水生成N-乙酰嗎啉，為吸熱反應，需要在高溫下進行，且反應速度緩慢。顯而易見，乙酸與嗎啉反應合成N-乙酰嗎啉的控制步驟是嗎啉鹽脫水，且高溫和及時脫水對提高反應速度有利。US3558619公開了一種乙酸與嗎啉合成N-乙酰嗎啉的方法，在100塊理論板的反應精餾塔中乙酸與嗎啉反應，塔頂不斷采出反應生成的水，塔釜采出N-乙酰嗎啉粗產品，釜溫210-230℃。王評等以嗎啉和乙酸為原料、甲苯為帶水劑、在40-145℃下采用間歇法合成了N-乙酰嗎啉，收率91.5％；喬永峰等以嗎啉和乙酸為原料、環己烷和甲苯混合物為帶水劑、在115℃、微波作用下合成了N-乙酰嗎啉，收率86.6％。上述方法中，反應精餾實現了過程的連續化，但是溫度高，能耗大，而且塔板數很多，設備投資大；上述使用帶水劑的方法降低了溫度，但是間歇操作，反應時間長，收率低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種合成N-乙酰嗎啉的方法，解決現有技術以嗎啉和乙酸為原料合成N-乙酰嗎啉連續法溫度高、能耗大、設備投資大和間歇法反應時間長、收率低的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種合成N-乙酰嗎啉的方法，包括：

1)精餾塔包括塔釜和塔柱，塔柱分成三段，從上至下依次為精餾段、反應段和脫水段，塔釜上端與脫水段相連，脫水段與反應段相連，反應段與精餾段相連，反應段上部和下部各設有一個進料口，分別為反應段上進料口和反應段下進料口，脫水段上部和下部各設有一個進料口，分別為脫水段上進料口和脫水段下進料口，精餾段上部設有一個進料口，為精餾段上進料口，

將N-乙酰嗎啉、乙酸共沸劑、脫水劑和水加入到塔釜中，加入量為塔釜液位的50％，塔釜加熱至釜液沸騰，蒸汽上升經冷凝器冷凝，冷凝液經分層器分成油相和水相，水相在分層器內積累，油相從精餾段上進料口回流，

2)當塔柱頂部溫度達到84.6℃時，從反應段上進料口加入嗎啉，從反應段下進料口加入乙酸，從脫水段上進料口加入乙酸共沸劑，乙酸在乙酸共沸劑的帶動下，沿反應段下部向反應段上部流動，嗎啉沿反應段上部向反應段下部流動，嗎啉與乙酸反應生成嗎啉鹽，

3)嗎啉鹽和乙酸共沸劑沿反應段向下進入脫水段，嗎啉鹽邊流動邊脫水，生成N-乙酰嗎啉和水，水與脫水劑共沸，經脫水段、反應段和精餾段進入冷凝器冷凝，冷凝液經分層器分為油相和水相，水相采出，油相回流，N-乙酰嗎啉進入塔釜，作為合成粗產品從塔釜采出。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，在1)中，所述脫水段內填裝不銹鋼三角填料，所述反應段內填裝Φ2*2mm瓷環，所述精餾段內填裝不銹鋼三角填料。

進一步，在1)中，所述N-乙酰嗎啉與乙酸共沸劑的質量比為(0-4)：(1-1.5)，所述乙酸共沸劑與脫水劑的質量比為1:(0.1-0.5)，所述脫水劑與水的質量比為(1-2)：1，

進一步，在1)中，所述乙酸共沸劑為烷烴化合物、芳烴化合物中的一種或幾種的混合物，如環己烷、甲基環己烷、1、3-二甲基環己烷、2、5-二甲基己烷、辛烷、2、7-二甲基辛烷，甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、二甲苯、乙苯中的一種或幾種的混合物，優選二甲苯。

進一步，在1)中，所述脫水劑為烷烴化合物、芳烴化合物中的一種或幾種的混合物，如環己烷、甲苯、二甲苯中的一種或幾種的混合物，優選甲苯。

進一步，在2)中，所述嗎啉與乙酸的摩爾比為(1-1.3)：1，

進一步，在2)中，所述乙酸共沸劑的用量為乙酸用量的20-40％(wt)。

進一步，在3)中，塔釜溫度130-170℃。