背景技术
N,N-二甲基丁胺,即N,N-dimethyl-n-butylamine,分子式为C6H15N,沸点为94.5℃.它具有一般低级脂肪叔胺的性质,作为一个良好的质子受体,常被报道用于有机防腐剂的制造。由于其结构的特殊性,也常用于各种非均相反应的催化剂。
N,N-二甲基丁胺的合成主要有如下方法:
1)以正丁胺、甲醛和甲酸为原料进行反应，该反应是一个经典的N,N-二甲基化合成方法,机理为Leuckart-Wallach反应，甲基来自于甲醛,利用了甲酸的酸性和还原性，也有以草酸作还原剂,机理为Eschweiler-Clarke反应。这类方法的优点是工艺成熟、反应条件温和,但是使用甲酸或草酸做还原剂,放出大量的二氧化碳气体,原子利用率低,造成了温室效应。Byung等改用硼氢化物作为还原剂,很大程度地提高了反应的成本。
2)以二甲胺和丁醇或丁醛为原料催化胺化，此类反应可以使用均相催化体系,也可以采用非均相催化体系,原料易得，而且收率较高。Zot-to等采用Ru配合物催化剂,但反应须在氩气保护下反应11h,不适宜连续操作，非均相反应所使用的催化剂一般是Ir.Ru.Pt.Pd等贵金属,不利于工业化。毛筱媛等采用非贵金属催化剂,但二甲胺的气味大,环保处理困难,不利于清洁生产。
针对上述问题,本文采用一条较为绿色的合成路线，即以正丁胺和甲醇为原料进行催化胺化反应，合成目标产物N,N-二甲基丁胺。
制备方法[1]
1、催化剂的制备
将市售活性γ-AlO3(柱状，颗粒直径为2~3mm,比表面积为220 ~250m2/g,孔的质量体积为0.6~0.7cm3/g,平均孔径为10nm)用质量分数为12%的H3PO4溶液在40~60℃下处理载体30min,滤出干燥后,在450℃焙烧3.5h,700℃下焙烧5h后备用。
用蒸馏水按比例配制铜、钴、镍的硝酸盐溶液，浸泡载体8h,并不时搅拌,随后在60℃下干燥,放入马弗炉中在120℃下干燥3h，再在400 ~450℃下焙烧6h,即成可用的催化剂。
2、N,N-二甲基丁胺的制备
采用管式固定床反应器，在反应器中装填负载型催化剂颗粒,原料经气化后进入催化剂床层在临氢条件下进行反应,得到的产物N,N-二甲基丁胺经冷凝液化后以液态形式收集。反应装置如图所示。
夹套加热使催化剂床层的温度保持在250℃,同时通入氢气对催化剂进行活化,待没有水流出后继续通氢气30min后降温至反应温度。加热汽化室使汽化温度达到200℃,乙醇、正丁胺开始进料,使得正丁胺、甲醇气化后和氢气混合均匀进入催化剂床层进行反应,同时调整体系压力达到反应所需，调整出口阀门开度以保持一定的空速。在反应过程中对流出的含目标产物N,N-二甲基丁胺的液体取样进行气相色谱检测。
参考文献
[1]张旭,张涛,陈小祥,等.管式反应器合成N,N-二甲基正丁胺[J].浙江大学学报(工学版),2009,43(09):1684-1686+1738.