N-氰乙基-N-苄基苯胺合成工艺研究

2020-07-15和西彬陈伟兴章美忠宋龙锋浙江闰土股份有限公司浙江绍兴312369

化工管理 2020年18期

和西彬陈伟兴章美忠宋龙锋（浙江闰土股份有限公司，浙江绍兴312369）

N-氰乙基-N-苄基苯胺是一个重要的的有机中间体，广泛应用于农药、染料的合成，传统工艺是由N-氰乙基苯胺和氯化苄在碳酸钠的作用下，于100-110℃下长时间保温制得[1]，此方法耗时，耗能，产品纯度不高。利用相转移催化的方法，能够使得反应速度慢的反应，其反应速度大大提高而顺利进行，在实际生产中越来越受到重视，应用范围不断增大[2]。

本研究以水作为溶剂，以四丁基溴化铵作为相转移催化剂，大大缩短了反应时间，提高了产品的质量，同时降低了安全风险等级，并且对母液水部分套用，减少了废水的排放，提高了经济效益。

1 实验部分

1.1 主要试剂和仪器

实验试剂：氯化苄（纯度＞99%）；氰乙基苯胺（纯度≥98%），车间自制；四丁基溴化铵（分析纯）；碳酸钠（纯度≥99%），车间取用。

仪器设备：岛津LC-10AT 液相色谱仪；苏州威尔实验用品有限公司JJ-1 精密电动搅拌器；上海予华仪器设备有限公司恒温油浴控制器。

1.2 实验过程

在500mL 四口烧瓶中加入清水100g，氰乙基苯胺131g，开启搅拌，投入纯碱55g，四丁基溴化铵1.8g，缓慢升温至85℃，慢慢滴加氯化苄119g，滴完后85℃下保温2小时，升温至95℃，保温5.5小时，反应终点到达后，缓慢滴加200g 水慢慢降温析料，40℃析料完成，过滤，得到N-氰乙基-N-苄基苯胺，纯度97%以上。

2 结果与讨论

2.1 四丁基溴化铵催化剂对N-氰乙基-N-苄基苯胺合成速率的影响

固定氯化苄与N-氰乙基苯胺摩尔比1.03：1，保温温度控制在105℃，考察四丁基溴化铵对反应的影响。

表1 四丁基溴化铵催化剂对N-氰乙基-N-苄基苯胺合成速率的影响

图1 催化剂使用量对N-氰乙基-N-苄基苯胺纯度的影响

从表1 的结果来看，使用四丁基溴化铵催化剂可以大大提高反应的速度，缩短反应时间，而且产品的纯度优于空白实验的结果。

2.2 相转移催化剂使用量对N-氰乙基-N-苄基苯胺合成效率的影响

固定氯化苄与N-氰乙基苯胺摩尔比1.03：1，保温温度控制在105℃，考察四丁基溴化铵使用量对反应的影响。

表2 相转移催化剂使用量对N-氰乙基-N-苄基苯胺合成速率的影响

从表2的实验结果来看，随着催化剂使用量的增加，反应速率大大加快。从图1可以看出，当催化剂使用量高于2%时，N-氰乙基-N-苄基苯胺的合成速率增长不明显，纯度提高也不明显，考虑到产品的纯度以及节约资源，初步选则四丁基溴化铵使用量为2%。

2.3 氯化苄与N-氰乙基苯胺摩尔比对N-氰乙基-N-苄基苯胺纯度的影响

固定四丁基溴化铵使用量为2%，保温温度控制在105℃，考察氯化苄与N-氰乙基苯胺摩尔比对N-氰乙基-N-苄基苯胺纯度的影响。

表3 N-氰乙基苯胺与氯化苄摩尔比对N-氰乙基-N-苄基苯胺纯度的影响

从表2的实验结果来看，随着氯化苄与N-氰乙基苯胺摩尔比的提高，在相同反应时间条件下，摩尔比1.03：1 较1：1 条件，N-氰乙基-N-苄基苯胺纯度明显提高，但随着摩尔比继续增大，纯度提高不明显，同时考虑到节约资源，初步选择氰乙基苯胺与氯化苄摩尔比为1.03：1。

2.4 保温温度对N-氰乙基-N-苄基苯胺纯度的影响

固定四丁基溴化铵使用量为2%，氯化苄与N-氰乙基苯胺摩尔比为1.03：1，考察保温温度对N-氰乙基-N-苄基苯胺纯度的影响。

从表4 的实验结果来看，催化剂四丁基溴化铵使用量2%时，随着反应温度的升高，N-氰乙基-N-苄基苯胺合成速率有所提高，但随着继续保温，合成速率增长不明显。通过安全实验分析我们知道，保温温度为105℃时，TP≤MTT＜MTSR＜TD24，该反应存在冲料和分解的风险，危险度等级为3级；保温温度为95℃时，TP＜MTSR＜MTT＜TD24，该反应危险性较低，危险度等级为1级。因此，就实验的安全性而言，95℃是一个比较适宜的保温温度。（其中工艺操作温度为TP，技术最高温度为MTT，失控体系最大反应速率到达时间TMRad为24 小时对应的温度TD24，以及失控体系可能达到的最高温度MTSR）