[发明专利]一种三乙烯二胺的合成方法

说明书

本发明涉及一种三乙烯二胺的合成方法，解决了现有生产工艺成本高或原料有一定的危险性、不环保、合成工艺繁琐、产物收率低等技术问题。其包括以下步骤：(1)反应瓶中加入草酸二酯，将哌嗪提前用溶剂溶解后加入，加入催化剂，30～80℃的反应温度下滴加用溶剂溶解的哌嗪，滴加后搅拌1～2小时后过滤，所得滤饼用溶剂洗涤，干燥，得中间产物双氧三乙烯二胺；(2)向高压反应釜内加入步骤(1)制得的双氧三乙烯二胺，加入溶剂至完全溶解，加入催化剂，将釜盖盖紧密封，升温至150～200℃，向高压阀内充入氢气至压力达到2～10MPa，反应过程中持续充入氢气保持压力，得三乙烯二胺粗品；(3)后处理得最终产物三乙烯二胺。本发明应用于三乙烯二胺的合成。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种三乙烯二胺的合成方法。

背景技术

三乙烯二胺是一种重要的化工原料，用作聚氨酯的催化剂，亦用于油添加剂；在锅炉水处理中用作缓蚀剂，还用作聚氨酯发泡和聚合的催化剂，环氧树脂固化的促进剂，丙烯腈、乙烯和烷乙烯氧化物的催化剂；作为非亲核碱，分裂β一酮酸醋和偕二醋及脱卤化氢反应的试剂，与有机镁、锂、锌的化合物形成络合物，以增大活性并参与许多反应。

目前，工业上合成三乙烯二胺按不同的原料路线主要有2种方法：由哌嗪衍生物合成、由乙二胺为原料合成。

由哌嗪衍生物合成，天津大学以哌嗪为原料采用两步合成法对三乙烯二胺的合成反应进行了研究，反应过程是首先用环氧乙烷与哌嗪合成得到粗的N-羟乙基哌嗪，然后在固定床反应器中使N-羟乙基哌嗪环合得到三乙烯二胺，收率82％左右。

由乙二胺为原料合成，西北大学现主要以乙二胺为原料，改性沸石分子筛为催化剂合成三乙烯二胺，同时联产哌嗪，通过对反应条件的控制及对催化剂的改性制备，可使乙二胺转化率达97％以上，三乙烯二胺的选择性55％以上，但尚未有工业化案例。

从目前的制备工艺来看，以哌嗪衍生物为原料制备三乙烯二胺的工艺路线比较成熟，而且有比较高的收率，已有小规模的产业化装置。但哌嗪衍生物产量小、价格高，因此，该方法受到一定的限制。而以环氧乙烷为原料合成，虽原料廉价易得，然而环氧乙烷为易燃易爆有毒气体，在使用时有一定危险性，反应时须与哌嗪水溶液共进料反应，反应温度较高，产物收率较低。

发明内容

本发明就是针对上述技术问题，提供一种原料成本低、安全性好且合成工艺简单、选择性好、总收率高、纯度高、后处理简单，环保友好的三乙烯二胺的合成方法。

为此，本发明包括以下步骤：

(1)将哌嗪提前用溶剂A溶解，向反应容器内加入草酸二酯，加入溶剂A至完全溶解，加入催化剂A，然后在30～80℃的反应温度下滴加用溶剂A溶解的哌嗪，滴加后搅拌1～2小时后过滤，所得滤饼用溶剂A洗涤，干燥，得中间产物双氧三乙烯二胺；

化学方程式如下所示：

其中R为CH₃或CH₃CH₂，即草酸二酯为草酸二甲酯或草酸二乙酯；

(2)向高压反应釜内加入步骤(1)制得的双氧三乙烯二胺，加入溶剂B至完全溶解，加入催化剂B，将釜盖盖紧密封，升温至150～200℃，向高压阀内充入氢气至压力达到2～10MPa，反应过程中持续充入氢气保持压力，直至压力不再明显下降，得三乙烯二胺粗品；

化学方程式如下所示：

(3)打开高压反应釜的排气阀排气，打开釜盖，降至室温，将步骤(2)制得的三乙烯二胺粗品过滤除去催化剂，精馏掉溶剂B后加入乙醇打浆，过滤，将所得滤饼干燥，得最终产物三乙烯二胺。