【背景及概述】[1][2][3]
N，N，N'，N'-四甲基乙二胺為無色透明液體，稍有氨氣味，與水混溶，可混溶于乙醇等多數(shù)有機溶劑，是一種重要的有機中間體，主要用作生化試劑、環(huán)氧樹脂交聯(lián)劑，季胺類化合物的合成中間體。工業(yè)上最傳統(tǒng)的制備N，N，N'，N'-四甲基乙二胺的方法是以甲酸、甲醛為甲基化試劑與乙二胺進行反應(yīng)，甲醛提供甲基，甲酸提供氫質(zhì)子以及用作還原劑，此種方法反應(yīng)條件溫和，可以在常溫常壓下生產(chǎn)，轉(zhuǎn)化率高，但問題在于反應(yīng)過程中甲酸被氧化脫羧，放出大量的二氧化碳氣體，同時多聚甲醛解聚也會放出甲醛氣體，并且反應(yīng)結(jié)束后過量的酸要用大量的堿處理，不符合綠色化學對原子經(jīng)濟性的要求。
還有報道利用管道反應(yīng)器合成N，N，N'，N'-四甲基乙二胺的方法。該專利涉及到的N，N，N'，N'－四甲基乙二胺的合成方法是以1,2－二氯乙烷、氫氧化鈉溶液和過量二甲胺水溶液為原料，在溶劑存在條件下，在管道反應(yīng)器中進行一步反應(yīng)制得含有產(chǎn)物N，N，N'，N'－四甲基乙二胺的反應(yīng)液。然后對所得反應(yīng)液進行二甲胺回收，精餾，將二甲胺和溶劑分割出來，溶劑循環(huán)使用，再次精餾即得N，N，N'，N'-四甲基乙二胺產(chǎn)品，收率達到85%左右。德國報道了一種在較高溫度和壓力，有水存在的條件下利用1,2-二氯乙烷和過量的氫氧化鈉，二甲胺一起進行連續(xù)反應(yīng)用來制備N，N，N'，N'-四甲基乙二胺，反應(yīng)液中過量二甲胺可以通過加堿的方式回收循環(huán)使用，從而可以節(jié)約成本。上述工藝簡單，容易實現(xiàn)連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)，收率較高，但主要問題是在反應(yīng)液加堿回收過量二甲胺過程中有大量含有無機鹽的廢水生成，處理較為困難，排放污染環(huán)境，完全處理又增加了生產(chǎn)成本。因此需要研發(fā)原料易得，生產(chǎn)成本低，工藝簡單且三廢排放少，反應(yīng)過程轉(zhuǎn)化率和選擇性高的N，N，N'，N'-四甲基乙二胺制備方法。
【合成】[1]
一種二甲基乙醇胺直接催化胺化生產(chǎn)N，N，N'，N'-四甲基乙二胺的方法，其生產(chǎn)過程中污染排放少，生產(chǎn)成本低，收率高，工藝容易實施。方法如下：以二甲基乙醇胺和二甲胺為原料并輸入氫氣，在自制催化劑存在條件下，在100～250℃通過間歇或者連續(xù)反應(yīng)一步反應(yīng)制得N，N，N'，N'－四甲基乙二胺，其中催化劑包括含量為15～55重量%的催化劑活性組分和45～85重量%的催化劑載體，催化劑活性組分為鎳或/和銅或/和鉻或/和鋅或/和鋯或/和鐵或/和錳，催化劑載體為鋁元素硅或/和鋁的氧化物；二甲基乙醇胺與二甲胺的摩爾比為1：0.5～1：20；二甲基乙醇胺與氫氣的摩爾比為1：10～1：100；反應(yīng)為連續(xù)反應(yīng)時，該反應(yīng)是在固定床反應(yīng)器中進行催化胺化，反應(yīng)壓力0.1～5Mpa，二甲基乙醇胺體積空速0.1～3h-1；反應(yīng)為間歇反應(yīng)時，催化劑用量占二甲基乙醇胺投料量的0.5～5重量%，攪拌反應(yīng)時間為5～10小時。
【應(yīng)用】[1]
N，N，N'，N'-四甲基乙二胺是一種重要的有機中間體，主要用作生化試劑、環(huán)氧樹脂交聯(lián)劑，季胺類化合物的合成中間體。應(yīng)用舉例如下：
由N，N，N'，N'-四甲基乙二胺制備一種含苯基陽離子型低聚表面活性劑，低聚表面活性劑或多聚表面活性劑，是將兩個或兩個以上的兩親成分，在其頭基或靠近頭基處由聯(lián)接基團通過化學鍵連接在一起而形成的一類新型表面活性劑。與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，它具有臨界膠束濃度更低，潤濕性好，表面張力、Krafft點更低，聚集形態(tài)特殊等更高的表面活性，故相對較低的施加量即能獲得較高的效果，所以研制低聚表面活性劑對于研究表面活性劑的性質(zhì)以及其本身的自組裝能力具有 重要的意義。從當前來看，低聚表面活性劑在世界范圍內(nèi)都作為一項很有發(fā)展前景的開發(fā)項目來看待，開發(fā)性能更優(yōu)越的表面活性劑更是備受關(guān)注的熱門話題。其結(jié)構(gòu)如下：
6Br-指親水陽離子所帶的溴反離子。
制備方法步驟如下：
1）將過量的溶于有機溶劑中的四甲基乙二胺與溶于有機溶劑的溴代十四烷混合后，加熱回流條件下進行四甲基二胺的單邊季銨化反應(yīng)40～60小時，經(jīng)純化，制得中間產(chǎn)物；
2）將步驟1）制得的中間產(chǎn)物溶解于有機溶劑中，然后加入溶于有機溶劑的2,4,6- 三溴甲基三甲基苯，中間產(chǎn)物與2,4,6-三溴甲基三甲基苯的摩爾比為（3～4）:1，經(jīng)加熱回流 反應(yīng)24～48小時，純化，制得含苯基陽離子型低聚表面活性劑。
【主要參考資料】
[1] 楊平鋒;錢俊峰;何明陽;陳群;季演東;孫富安.二甲基乙醇胺直接催化胺化生產(chǎn)N，N，N，，N，-四甲基乙二胺的方法. CN201510041978.7，申請日2015-01-28
[2] 韓書華;高萌;邱曉勇;王慧.一種由四甲基乙二胺制備的低聚表面活性劑及其制備方法. CN201310633217.1，申請日2013-11-29
[3] 梁勝彪, 錢俊峰, 吳軍. Mn 助劑對催化胺化制備四甲基乙二胺催化劑性能的影響[J]. 現(xiàn)代化工, 2017 (10): 143-147.