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N,N - 二甲基乙酰胺缩写为DMAc ,是一种强极性非质子化溶剂

发布日期:2018/8/15 10:55:16

【背景及概述】[1][2][3]

DMAc 为N,N - 二甲基乙酰胺缩写,又称乙酰二甲胺,相对分子质量87.12,分子式CH3CON(CH3)2,沸点164-166℃(1×103Pa),熔点-20℃,闪点(开)66℃,燃点490℃,相对密度0.9429(20/4℃),折射率1.4373。它是一种无色透明液体,能与水、醇、醚等有机溶剂混合。是一种强极性非质子化溶剂,其热稳定性好,即使在沸点也稳定不分解,可通过蒸馏精制。不易水解,腐蚀信号低,毒性小等优点。

 N,N-二甲基乙酰胺广泛应用于石油加工和有机合成工业。它对多种树脂,尤其是聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂有良好的溶解性能,常用作耐热纤维、塑料薄膜、涂料、医药、催化剂和丙烯腈纺丝的助剂,也用于从C8馏分分离苯乙烯的萃取蒸馏溶剂。在石油化工过程中,N,N-二甲基乙酰胺是很好的催化剂,它能使环化、卤化、氰化、烷基化和脱氢等反应加速,且能提高主要产物的收率。目前在医药和农药上大量用N,N-二甲基乙酰胺来合成抗菌 素和农药杀虫剂。作为一种非质子性的极性溶剂,N,N-二甲基乙酰胺是许多有机合成反应的优良溶剂。目前,在国内二甲基乙酰胺多用于生产聚酰亚胺薄膜、可溶性聚酰亚胺、聚酰亚胺一聚全氟乙丙烯复合薄膜、聚酰亚胺薄膜等。

【合成】[3][4]

1. 醋酐法

醋酐法采用醋酐和二甲胺反应制取二甲基乙酰胺。其过程是先将二甲胺水溶液加热至汽化,气体二甲胺经脱水净化后,于常温下通入醋酐中进行酰化反应,反应为放热反应,当反应温度不再上升时即为酰化终点,约170℃。然后,控制酰化液在0 - 2 0 ℃,加入碱液中和,反应生成醋酸钠,至pH=8-9 时分离出醋酸钠;再将中和液碱洗涤后,加入醋酸乙酯,共沸脱水;粗蒸后再进行精馏,取164-166.5℃馏分,即得成品二甲基乙酰胺。该生产工艺生产lt 二甲基乙酰胺消耗醋酐(约95%)1.15-1.20t,消耗二甲胺(40%)1.89-1.90t。

2. 乙酰氯法

乙酰氯法采用二甲胺和乙酰氯反应制取二甲基乙酰胺。它采用先进的催化反应和精馏技术,使反应强化,能耗降低,分离效果和产品收率都大大提高。该工艺过程简化,与现行的醋酐法相比,生产成本较低,经济效益较好。该法的工艺过程为在冷却状态下先将二甲胺通入乙醚中,然后再慢慢加入乙酰氯和乙醚的混合液,边加边搅拌,立即可析出二甲胺盐酸盐白色固体,将其滤出。滤液用水浴回收乙醚,干燥后进行蒸馏,收集164-166.5℃馏分,即得成品二甲基乙酰胺。

3. 醋酸法

醋酸法采用醋酸和二甲胺反应制取二甲基乙酰胺,包括催化缩合法和高压缩合法两种,这两种方法同时也是国际上生产二甲基乙酰胺的主要方法。醋酸法生产工艺中,二甲基乙酰胺的收率不是很高,产物中存在大量的醋酸。由于醋酸可与二甲基乙酰胺形成高沸点共沸混合物(含二甲基乙酰胺84.9%,醋酸l5.1%),使得反应结束后产品不能按常规方法精馏提纯,必须经过中和、过滤、蒸馏一系列工序方能完成精制。

此反应是以醋酸为酰化剂的N-酰化反应,酰化是发生在胺基N 原子上的亲电取代反应。醋酸中酰基C 原子上带有部分正电荷,二甲胺中的N 原子上有未共用电子对,二者相互作用形成二甲胺醋酸盐,二甲胺醋酸盐经分解脱水转化成酰胺。反应历程如下:

1)催化培合法:该法以氧化钼作为催化剂,可以提高收率和适当缩短反应时间,加速二甲基乙酰胺的合成。除了氧化钼之外,常用的催化剂还有硅酸钼、三氧化钨、磷钨酸以及偏钒酸钠等。相对于高压缩合法,该法的反应时间没有充分地缩短。

2)高压缩合法:该法通过醋酸和二甲胺在压力下反应,同时除去反应水,以制备二甲基乙酰胺。高压缩合法的优点是反应时间大大缩短,但该法所用的压力装置的材料必须耐酸,而且脱水装置必须连接到压力装置上,所以相对于催化缩合法,该方法的设备投资费用较高。

4. 其他方法

1)三甲胺与一氧化碳羰基化法:国外已研究出用纯三甲胺与一氧化碳经加压催化,使其进行羰基化反应合成二甲基乙酰胺的方法。该法工艺简单,原料廉价易得,其成本大大低于现有的生产工艺。

2)醋酸乙酯法:该法采用醋酸乙酯和二甲胺反应,制取二甲基乙酰胺。该方法收率98 %,反应温度为30 ℃。

3)反应精馏法:在醋酸法中的催化缩合方法的基础上,改进工艺,采用反应精馏技术直接合成二甲基乙酰胺,使反应热得以利用,反应过程中的能耗低。同时也由于反应与精馏于同一系统,使工艺流程大大缩短。该工艺通过调控反应条件及催化剂比例。可使二甲基乙酰胺的平均收率达95%以上,产品纯度大于98%,醋酸转化率接近100%。

【应用】[3][4]

二甲基乙酰胺广泛应用于石油加工和有机合成工业。它对多种树脂,尤其是聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂有良好的溶解性能,常常用作耐热纤维、塑料薄膜、涂料、医药、催化剂和丙烯腈纺丝的助剂,也用于从C8 馏分分离苯乙烯的萃取蒸馏溶剂。在石油化工过程中,二甲基乙酰胺是很好的催化剂,它能使环化、卤化、氰化、烷基化和脱氢等反应加速,且能提高主要产物的收率。目前在医药和农药上大量用二甲基乙酰胺来合成抗菌素和农药杀虫剂。作为一种非质子性的极性溶剂,二甲基乙酰胺是许多有机合成反应的优良溶剂。目前,在国内二甲基乙酰胺多用于生产聚酰亚胺薄膜、可溶性聚酰亚胺、聚酰亚胺一聚全氟乙丙烯复合薄膜、聚酰亚胺薄膜、可溶性聚酰亚胺模塑粉YS-20 等。

【主要参考资料】

[1] 张跃;刘乃青;严生虎;韩铁良;沈介发;曲世宏;马锦国;刘长清;盛光;刘建武;肖建业;吕日红;吴永祥.一种合成高纯度N,N-二甲基乙酰胺的方法. CN200610090011.9,申请日2006-06-23

[2] 孙强;吴建国;万海兵.一种合成N,N?二甲基乙酰胺的工艺. CN201710200756.4,申请日2017-03-30

[3] 肖锦平. N, N-二甲基乙酰胺合成路线与市场前景[J]. 中外医疗, 2006 (2): 28-29.

[4] 李柏春, 范晓燕, 杨瑞岭, 等. N, N-二甲基乙酰胺的合成反应动力学[J]. 化学工程, 2015, 43(6): 51-54.

 

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