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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710047276.9 (22)申请日 2017.01.22 (71)申请人 绍兴兴欣化工有限公司 地址 312369 浙江省绍兴市杭州湾上虞工 业园区 (72)发明人 叶汀刘帅袁斌炜 (74)专利代理机构 杭州天勤知识产权代理有限 公司 33224 代理人 朱朦琪 (51)Int.Cl. C07D 295/088(2006.01) (54)发明名称 一种二 (2-羟乙基) 哌嗪的制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种二(2-羟乙基)哌嗪的制 备方法, 步骤为: (1)环。
2、氧乙烷和乙二胺按摩尔比 为34:1混合, 反应后得到混合液; (2)将混合液 与氢气混合, 在催化剂作用下发生分子内醇的催 化胺化反应, 分离后得到所述的二(2-羟乙基)哌 嗪; 催化剂由载体及负载在载体上的活性组分组 成, 载体为碱性Al2O3; 活性组分为铜、 铜的氧化 物、 钴或钴的氧化物中的至少一种。 本发明以环 氧乙烷和乙二胺为起始原料, 经反应后得到由三 (2-羟乙基)乙二胺和四(2-羟乙基)乙二胺组成 的混合物, 在特定催化剂的作用下发生催化胺化 反应, 从而得到高纯度的二(2-羟乙基)哌嗪, 该 工艺生产成本低廉, 可实现工业化连续生产。 权利要求书1页 说明书4页 CN 10。
3、6866583 A 2017.06.20 CN 106866583 A 1.一种二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法, 其特征在于, 步骤如下: (1)环氧乙烷和乙二胺按摩尔比为34:1混合, 反应后得到混合液, 再将混合液与溶剂 混合, 得到原料液; (2)催化剂作用下, 原料液在氢气氛围下发生分子内醇的催化胺化反应, 分离后得到所 述的二(2-羟乙基)哌嗪; 所述的催化剂由载体及负载在载体上的活性组分组成, 所述载体为碱性Al2O3; 所述的 活性组分为铜、 铜的氧化物、 钴或钴的氧化物中的至少一种。 2.根据权利要求1所述的二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法, 其特征在于, 步骤(1)中, 室温 。
4、下, 将环氧乙烷滴加到乙二胺中反应34h, 控制反应温度不高于50。 3.根据权利要求2所述的二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法, 其特征在于, 步骤(1)中, 环氧 乙烷和乙二胺的摩尔比为3.2:1。 4.根据权利要求1所述的二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法, 其特征在于, 步骤(1)中, 所述 的溶剂选自甲醇、 乙醇、 四氢呋喃、 1, 4-二氧六环、 三乙胺、 甲基叔丁基醚、 乙醚、 异丙醚、 水、 正己烷、 环己烷中的至少一种。 5.根据权利要求4所述的二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法, 其特征在于, 所述原料液的浓 度为1050wt。 6.根据权利要求1所述的二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法,。
5、 其特征在于, 步骤(2)中, 以重 量百分比计, 所述催化剂的组成包括: 活性组分1530, 载体7085。 7.根据权利要求6所述的二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法, 其特征在于, 所述的活性组分 为Cu或Co。 8.根据权利要求7所述的二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法, 其特征在于, 所述催化剂的组 成包括: 活性组分2030, 载体7080。 9.根据权利要求1所述的二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法, 其特征在于, 步骤(2)中, 将原 料液通入装填有催化剂的固定化床反应器发生分子内醇的催化胺化反应; 所述固定化床反应器中的温度为100250, 氢气压力为0.55.0MPa, 反应液的空速 。
6、为0.56h-1。 权利要求书 1/1 页 2 CN 106866583 A 2 一种二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及有机合成技术领域, 尤其涉及一种二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法。 背景技术 0002 二(2-羟乙基)哌嗪, 又称N,N -双(2-羟乙基)哌嗪, 分子式为C8H18N2O2, 结构式如下 式( )所示: 0003 0004 二(2-羟乙基)哌嗪是一种重要的化工原料, 主要用来脱硫、 处理温室气体二氧 化碳等, 具有广阔的市场。 0005 二(2-羟乙基)哌嗪由哌嗪与2-氯乙醇反应而首次制备得到(J.Chem.Soc.93,第 1802页(1908。
7、)。 目前, 生产二(2-羟乙基)哌嗪的主要方法是由哌嗪和环氧乙烷反应得到 (DE1954546A(1971), BASF AG)。 还包括公开文献(Journal of the American Chemical Society,1954,76:1126-37)、 (Reaction Kinetics and Catalysis Letters,2004, 82(2): 339-346)中也提到了上述工艺。 但该制备方法采用哌嗪为原料, 成本高且不易得。 0006 可知, 目前可实现工业化生产二(2-羟乙基)哌嗪的方法还沿用几十年前的传统工 艺, 因此, 亟待开发一种新的工艺路线。 发明内容。
8、 0007 本发明提供了一种二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法, 该工艺以环氧乙烷和乙二胺为 起始原料, 经反应后得到由三(2-羟乙基)乙二胺和四(2-羟乙基)乙二胺组成的原料液, 在 特定催化剂的作用下发生催化胺化反应, 从而得到高纯度的二(2-羟乙基)哌嗪, 该工艺生 产成本低廉, 可实现工业化连续生产。 0008 具体实施方案如下: 0009 一种二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法, 步骤如下: 0010 (1)环氧乙烷和乙二胺按摩尔比为34:1混合, 反应后得到混合液, 再将混合液与 溶剂混合, 得到原料液; 0011 (2)催化剂作用下, 原料液在氢气氛围下发生分子内醇的催化胺化反应, 分离。
9、后得 到所述的二(2-羟乙基)哌嗪; 0012 所述的催化剂由载体及负载在载体上的活性组分组成, 所述载体为碱性Al2O3; 所 述的活性组分为铜、 铜的氧化物、 钴或钴的氧化物中的至少一种。 0013 作为优选, 步骤(1)的具体工艺过程为: 0014 室温下, 将环氧乙烷滴加到乙二胺中反应34h, 控制反应温度不高于50。 0015 步骤(1)中, 经反应后得到的混合液由三(2-羟乙基)乙二胺和四羟基乙二胺组成。 进一步优选, 环氧乙烷和乙二胺的摩尔比为3.2:1。 经试验发现, 在该特定摩尔比下获得的 混合液中, 三(2-羟乙基)乙二胺与四羟基乙二胺在一个合适的比例范围内, 在特定的催化。
10、 说明书 1/4 页 3 CN 106866583 A 3 剂作用下, 产物二(2-羟乙基)哌嗪的选择性最高。 0016 作为优选, 步骤(1)中, 所述的溶剂选自甲醇、 乙醇、 四氢呋喃、 1, 4-二氧六环、 三乙 胺、 甲基叔丁基醚、 乙醚、 异丙醚、 水、 正己烷、 环己烷中的至少一种。 进一步优选, 所述原料 液的最优浓度为1050wt, 溶剂选自1, 4-二氧六环、 甲基叔丁基醚、 甲醇、 乙醇或水。 0017 作为优选, 步骤(2)中, 以重量百分比计, 所述催化剂的组成包括: 活性组分15 30, 载体7085。 进一步优选, 活性组分为Cu或Co; 更优选, 活性组分为203。
11、0, 载体 7080。 0018 上述催化剂可以通过下述两种方法制备: 0019 (1)浸渍法, 将活性组分的金属硝酸盐水溶液均分为两次与载体浸渍; 第一次浸渍 618小时后过滤, 将担载有金属硝酸盐的载体在110130干燥1224小时, 之后在300 400焙烧36小时; 待载体冷却后第二次浸渍618小时, 过滤后于110130干燥12 24小时, 之后在350650焙烧36小时。 0020 (2)挤条法, 将活性组分的金属硝酸盐水溶液和共沉淀剂的水溶液机械搅拌至沉 淀完全; 水浴温度保持5090, 调节pH值为7.08.0; 保持温度继续搅拌3090分钟后, 过滤洗涤至中性, 并检测至无N。
12、O3-为止; 滤饼在110130烘干1224小时; 滤饼粉碎后加 入到稀硝酸水溶液与拟薄水铝石的均匀混合物中, 搅拌、 研磨, 用挤条器挤成条状, 置于烘 箱中110130烘干1224小时, 然后在马弗炉内缓慢程序升温至350650焙烧36小 时。 0021 所述的共沉淀剂为氢氧化钾、 氢氧化钠、 氨水、 碳酸铵、 碳酸钾、 碳酸钠、 醋酸钠或 草酸钠。 0022 作为优选, 步骤(2)中, 0023 将原料液通入装填有催化剂的固定化床反应器发生分子内醇的催化胺化反应; 0024 所述固定化床反应器中的温度为100250, 氢气压力为0.55.0MPa, 反应液的 空速为0.56h-1。 进一。
13、步优选, 氢气压力为34MPa, 反应液的空速为0.92.3h-1。 0025 作为优选, 步骤(2)中, 所述的分离过程包括: 将反应产物冷却后进行气液分离, 分 离所得液体转入精馏釜, 蒸除溶剂后减压精馏, 得到二(2-羟乙基)哌嗪, 再经过重结晶得到 精品二(2-羟乙基)哌嗪, 纯度在99.5以上。 0026 与现有技术相比较, 本发明的有益效果在于: 0027 1、 本发明以环氧乙烷和乙二胺为起始原料, 上述原料来源广泛, 成本低廉, 保证了 整个工艺路线具有很好的经济效益; 0028 2、 本发明采用特定的负载型催化剂, 可以高效地催化三(2-羟乙基)乙二胺和四 (2-羟乙基)乙二胺。
14、的催化胺化反应, 制得的粗品二(2-羟乙基)哌嗪再通过精馏后, 质量符 合工业品一级品标准, 纯度不低于99.0, 且该负载型催化剂寿命长; 0029 3、 利用固定化床生产, 工艺简单, 适用于工业化连续生产。 具体实施方式 0030 实施例1 0031 (1)在室温下, 将140g环氧乙烷缓慢滴加到60g乙二胺中, 反应放热, 控制温度不要 超过50摄氏度, 滴加完毕后反应4h得到混合液, 。 然后取60g混合液加入到140g1, 4-环氧乙 说明书 2/4 页 4 CN 106866583 A 4 烷中, 配成30wt的反应液。 0032 (2)将50克氧化型固体负载催化胺化催化剂填装在。
15、直径15mm, 长度为1.0m的单管 固定床反应器内, 催化剂层的填装高度约0.3m。 反应器内催化剂保持临氢状态并有氢气流 通过, 温度维持在250还原5小时, 使催化剂具有活性。 还原结束后降温至160, 氢气压力 升至3.0MPa, 反应液经预热器从上端进入催化胺化反应器中, 流速为60毫升每小时, 此时空 速为1.13h-1。 催化胺化反应产物从固定床反应器下端流出, 流出物经冷却、 气液分离后得产 物混合液。 产物混合液经气相色谱分析, 转化率为97.4, 选择性为96.9。 减压精馏后得 产品二(2-羟乙基)哌嗪, 气相色谱分析纯度为99.0以上。 上述催化剂是按照挤条法来制 备的。
16、, 所用催化剂为Cu/碱性Al2O330/70。 0033 对比例1 0034 (1)在室温下, 将140g环氧乙烷缓慢滴加到60g乙二胺中, 反应放热, 控制温度不要 超过50摄氏度, 滴加完毕后反应4h得到混合液。 然后取60g混合液加入到120g甲基叔丁基醚 中, 配成50wt的反应液。 0035 (2)将50克氧化型固体负载催化胺化催化剂填装在直径15mm, 长度为1.0m的单管 固定床反应器内, 催化剂层的填装高度约0.3m。 反应器内催化剂保持临氢状态并有氢气流 通过, 温度维持在250还原5小时, 使催化剂具有活性。 还原结束后降温至220, 氢气压力 升至3.0MPa, 反应液。
17、经预热器从上端进入催化胺化反应器中, 流速为48毫升每小时, 此时空 速为0.904h-1。 催化胺化反应产物从固定床反应器下端流出, 流出物经冷却、 气液分离后得 产物混合液。 反应混合液经气相色谱分析分析转化率99, 选择性78.3。 减压精馏后得产 品二(2-羟乙基)哌嗪, 气相色谱分析纯度为99.0以上。 0036 上述催化剂是按照浸渍法来制备的, 所用催化剂为Cu/-Al2O320/80。 0037 实施例2 0038 (1)在室温下, 将140g环氧乙烷缓慢滴加到60g乙二胺中, 反应放热, 控制温度不要 超过50摄氏度, 滴加完毕后反应4h得到混合液。 然后取60g混合液加入到6。
18、00g甲醇中, 配成 10wt的反应液。 0039 将50克氧化型固体负载催化胺化催化剂填装在直径15mm, 长度为1.0m的单管固定 床反应器内, 催化剂层的填装高度约0.3m。 反应器内催化剂保持临氢状态并有氢气流通过, 温度维持在250还原5小时, 使催化剂具有活性。 还原结束后降温至220, 氢气压力升至 3.0MPa, 反应液经预热器从上端进入催化胺化反应器中, 流速为120毫升每小时, 此时空速 为2.26h-1。 催化胺化反应产物从固定床反应器下端流出, 流出物经冷却、 气液分离后得产物 混合液。 反应混合液经气相色谱分析分析转化率97.6, 选择性95.3。 减压精馏后得产品 。
19、2-羟乙基哌嗪, 气相色谱分析纯度为99.0以上。 0040 上述催化剂是按照挤条法来制备的, 所用催化剂为Co/碱性Al2O320/80。 0041 实施例3 0042 (1)在室温下, 将140g环氧乙烷缓慢滴加到60g乙二胺中, 反应放热, 控制温度不要 超过50摄氏度, 滴加完毕后反应4h得混合液。 然后取60g混合液加入到300g乙醇中, 配成 20wt的反应液。 0043 将30克氧化型固体负载催化胺化催化剂填装在直径15mm, 长度为1.0m的单管固定 床反应器内, 催化剂层的填装高度约0.6m。 反应器内催化剂保持临氢状态并有氢气流通过, 说明书 3/4 页 5 CN 1068。
20、66583 A 5 温度维持在250还原5小时, 使催化剂具有活性。 还原结束后降温至200, 氢气压力升至 3.0MPa, 反应液经预热器从上端进入催化胺化反应器中, 流速为90毫升每小时, 此时空速为 1.7h-1。 催化胺化反应产物从固定床反应器下端流出, 流出物经冷却、 气液分离后得产物混 合液。 反应混合液经气相色谱分析分析转化率98.9, 选择性96.7。 减压精馏后得产品2- 羟乙基哌嗪, 气相色谱分析纯度为99.0以上。 0044 上述催化剂是按照浸渍法来制备的, 所用催化剂为Co/碱性Al2O330/70。 0045 对比例2 0046 (1)在室温下, 将140g环氧乙烷缓。
21、慢滴加到60g乙二胺中, 反应放热, 控制温度不要 超过50摄氏度, 滴加完毕后反应4h得混合液。 然后取60g混合液加入到300g水中, 配成 20wt的反应液。 0047 (2)将30克氧化型固体负载催化胺化催化剂填装在直径15mm, 长度为1.0m的单管 固定床反应器内, 催化剂层的填装高度约0.6m。 反应器内催化剂保持临氢状态并有氢气流 通过, 温度维持在250还原5小时, 使催化剂具有活性。 还原结束后降温至200, 氢气压力 升至3.0MPa, 反应液经预热器从上端进入催化胺化反应器中, 流速为60毫升每小时, 此时空 速为1.13h-1。 催化胺化反应产物从固定床反应器下端流出, 流出物经冷却、 气液分离后得产 物混合液。 反应混合液经气相色谱分析分析转化率98.9, 选择性66.7。 减压精馏后得产 品2-羟乙基哌嗪, 气相色谱分析纯度为99.0以上。 0048 上述催化剂是按照浸渍法来制备的, 所用催化剂为Co/-Al2O330/70。 说明书 4/4 页 6 CN 106866583 A 6 。