二丁基氨基乙醇的合成研究

孫添源

（南京美思德新材料有限公司，江蘇南京 210046）

二丁基氨基乙醇是一類具有重要商業價值的精細化工品，主要用作溶劑、萃取劑、聚氨酯的催化劑、纖維助劑及乳化劑等，國內主要生產廠家為一些制藥廠，國外主要是巴斯夫等。

有關二丁基氨基乙醇的合成方法國內外資料不多。其合成方法有以下幾種：一種是用甲醇、甲醛與二正丁胺反應[1]。此法產率低，只有10%，不適合工業化生產。另一種是用環氧乙烷和二正丁胺反應[2-3]。因為環氧乙烷是一種易得且活性高的精細化工原料，而且反應產物易分離并實現工業化，所以采用這種方法進行合成研究。本文參照現有資料，根據環氧乙烷與胺的合成路線（圖1），進行了正交試驗，優化了工藝條件。

圖1 環氧乙烷法路線

1 實驗

1.1 儀器與原料

所用儀器及試劑見表1和表2。

表1 實驗所用試劑

表2 實驗所用儀器

1.2 二丁基氨基乙醇的合成

按照圖2將催化劑，二正丁胺按比例依次投到高壓反應釜中，然后用氮氣置換反應釜內的空氣三次，經便攜式測氧儀測得氧含量低于0.02%后，設定溫度，開動攪拌和加熱。到達預設溫度后，用氮氣將定量的環氧乙烷壓入到反應釜中，控制加料速度、釜內溫度和壓力。環氧乙烷通完后，進行保溫反應，直到釜內壓力基本不變，通冷卻水進行降溫，溫度低于40℃出料。

圖2 實驗流程圖

反應液采用先減壓蒸餾再精餾的方式進行分離。首先減壓蒸出未反應的二正丁胺，然后在395Pa 的真空度下精餾，120℃得到無色透明二丁基氨基乙醇純品。

氣相檢測條件為氫氣柱前壓0.1MPa，載氣氮氣的柱前壓0.1MPa，空氣柱前壓0.03MPa，進樣器和檢測器的溫度為250℃，起始溫度為110℃，升溫速率20℃/min。保留時間5.583min 的為二丁基氨基乙醇，其純度用氣相色譜分析為99.5%。氣相色譜圖見圖3。

圖3 氣相色譜圖

1.3 正交設計

根據資料選擇三水平四因素的正交試驗方案，選擇L9（34）正交試驗表來實驗，因素水平表如表3 所示。

表3 因素與水平

2 結果與討論

2.1 極差分析

從正交表4和圖4分析可以得出，反應過程中保持胺的適當過量對于主反應的進行是有利的，但胺過量太多會增加回收時間與成本，所以不宜過量太多；提高反應溫度和增加催化劑的量雖然能提高反應速率，但繼續提高會增加物料成本和安全風險；而氫氧化鈉相對于其他兩個催化劑活性低，可能降低了副反應的發生，使得產率相對提高；所以最佳反應條件為A3B3C2D1：反應溫度為115℃；催化劑的量為總質量的0.3%；二正丁胺與環氧乙烷的物質的量比為1.25 ∶1；催化劑選氫氧化鈉。

表4 結果和極差分析

圖4 影響因素圖

2.2 驗證實驗

按照正交試驗的最佳條件A3B3C2D1進行驗證，實驗結果如表5所示。

表5 平行實驗結果

從表5得出，3次收率的平均值為92.28%，得到的結果比較理想。

2.3 產物的質譜分析

質譜檢測條件為采用電子轟擊離子化法，載氣為高純氦氣。圖5所示的MS 譜圖主要碎片m/Z=173（M+），142（M+- CH2OH），100[C4H9（CH3）N+=CH2]，88[HOC2H4（CH3）N+= CH2]，56（C4H8+），29（C2H5+），與文獻[4]報道一致。

圖5 產物的質譜圖

3 結論

1）結合現有工藝，經過優化后的最佳工藝條件為：n（n- C8H19N）∶n（C2H4O）=1.25 ∶1；反應溫度為115℃；氫氧化鈉用量0.3%；收率可以達到92.28%。

2）分離后的產物經氣相色譜分析純度為99.5%。

3）最終產物通過質譜分析，確認為二丁基氨基乙醇。