[发明专利]N,N-二甲基甲酰胺的制备方法

说明书

本发明涉及一种N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)的制备方法。该方法采用二甲胺和一氧化碳(CO)作为反应物，在催化作用下，通过CO插入的羰基化反应制备DMF。其反应条件如下：该反应在固定床反应器中进行，反应压力1.0～8.0MPa，反应温度150～250℃，二甲胺进料空速50～800h^‑1,原料CO的流速为5mL·min^‑1～25mL·min^‑1。该方法的特征是(1)该反应具有100％的原子经济性，无副产物的生成(2)以Ru负载的HAP为催化剂，催化剂制备简单且高效率催化该反应，DMF的最佳收率可达到95％，催化剂稳定性高，可500h连续运行。

技术领域

本发明涉及N,N-二甲基甲酰胺的制备方法，具体涉及以二甲胺与CO作为反应物，催化羰基化制备N,N-二甲基甲酰胺。

背景技术

N,N-二甲基甲酰胺对多种高聚物如聚乙烯、聚酰胺等均为良好的溶剂，可用于聚丙烯腈纤维等合成纤维的湿纺丝、聚氨酯的合成；用于塑料制膜；也可作去除油漆的脱漆剂；它还能溶解某些低溶解度的颜料，使颜料带有染料的特点。在有机反应中，二甲基甲酰胺不但广泛用作反应的溶剂，也是有机合成的重要中间体。

Liu等人(Chemical Communication,2010,46,5770–5772)以铜负载的氧化锌为催化剂催化二甲胺与二氧化碳、氢气反应制备DMF；Pathare等人(Tetrahedron Letters,2012,53,3259–3263)以磺化的钨酸盐为催化剂催化胺与甲酸N-甲酰化反应制备DMF；

虽然目前N,N-二甲基甲酰胺的制备方法研究比较多，但是却存在着一些缺点：例如催化剂制备过程复杂，反应路径生成副产物，原子经济性低，反应后催化剂易失活等。因此，开发一种催化剂制备简单高效率催化该反应，原子经济性高，无副产物的生成的反应途径具有重要的意义。

发明内容

本发明的意义在于克服了目前制备N,N-二甲基甲酰胺过程中存在的缺点。该制备方法反应过程简单，N,N-二甲基甲酰胺收率高，无副产物产生。

本发明涉及的N，N-二甲基甲酰胺通过以下方案制备。以二甲胺与CO为原料，于固定床反应器进行反应，在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中，反应温度为150～250℃。所述催化剂为氧化物-钌金属-羟基磷灰石复合催化剂(MO-Ru-HAP)，其中所述氧化物为氧化铈、氧化锡、氧化铌、氧化铜、氧化铁、氧化钴、氧化锆、氧化铟中的一种或两种以上；氧化物的含量为0.5wt％～5wt％；金属Ru负载量为0.5wt％～10wt％；所述MO-Ru-HAP复合催化剂的制备采用浸渍法或是沉淀法。所述反应管中装填催化剂床层厚度为5mm～30mm，反应压力1.0～8.0MPa，反应温度为150～250℃，二甲胺进料空速50～800h^-1。原料CO的流速为5mL·min^-1～25mL·min^-1；所述较佳的反应条件为：反应管中装填催化剂床层厚度为10mm～25mm，反应压力2.0～6.5MPa，反应温度160～220℃，二甲胺进料空速80～600h^-1。原料CO的流速为5mL·min^-1～15mL·min^-1；所述最佳的反应条件为：反应压力3.5～5.0MPa，反应温度180～200℃，二甲胺进料空速100～350h^-1。原料CO的流速为5mL·min^-1～10mL·min^-1；