APP下载

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
关键词:苄基丁基苯胺

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)

表4 保温温度对N-氰乙基-N-苄基苯胺纯度的影响

2.5 母液水套用对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,保温温度为105℃,考察反应中的母液水套用对N-氰乙基-N-苄基苯胺纯度的影响。

表5 母液水套用对N-氰乙基-N-苄基苯胺纯度的影响

实验中母液水的套用仅只能部分套用,若小试中全部套用,会造成溶液中盐分过高,氯化钠析出,搅拌无法进行。实验中清水与母液水按质量比1:1套用。

从表5 的实验结果来看,使用清水作为底水,N-氰乙基-N-苄基苯胺的合成速率要快于套用母液水的情况。随着继续保温,两种情况下,N-氰乙基-N-苄基苯胺的纯度变化不明显。因此,可以选择套用部分母液水,减少废水的排放,提高经济效益。

3 结语

通过以上实验可以得出:催化剂四丁基溴化铵的使用,不仅提高了产品的质量,缩短了保温时间,同时降低了该工艺的安全风险等级。该反应四丁基溴化铵催化剂使用量为N-氰乙基苯胺摩尔量的2%,氯化苄与N-氰乙基苯胺摩尔比为1.03:1,保温温度在95℃下,保温时间5.5h,得到纯度97%以上的产品。

猜你喜欢

苄基丁基苯胺
一种降低苯胺系统焦油的方法
一株高效降解苯胺菌Q6 的分离鉴定及其降解特性
基于羧苄基紫精配体构筑的三种多重响应配合物
6-苄基腺嘌呤对大豆内部水分分布及其生长状态的影响
苄基甲苯的合成与应用
2-丁基-1,2-辛二醇的合成研究
一种有效回收苯胺废水中苯胺的装置
欧盟批准增加玩具安全指令2009/48/EC中的苯胺限用
氮掺杂碳纳米管活化过硫酸盐降解丁基黄药
花生芽中6-苄基腺嘌呤的测定方法研究