Способ получения n, n, n', n'-тетраметил-1,2- и -1,3-пропилендиаминов

Способ получения n, n, n', n'-тетраметил-1,2- и -1,3-пропилендиаминов

Реферат

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения N,N,N',N'-тетраметил-1,2- и 1,3-пропилендиаминов (N,N,N',N'-тетраметил-1,2- и 1,3-диаминопропанов), которые могут найти применение при получении четвертичных аммониевых соединений, аминных катализаторов и стабилизаторов в производстве полимеров.

Известен способ получения N,N,N',N'-тетраметил-1,2-диаминопропана метилированием 1,2-диаминопропана 90%-ным водным раствором муравьиной кислоты и 97%-ным раствором формальдегида [Ross W Moshier and L/ Spualter? 'Amines. 1 N,N,N',N'-tetramethil-1.2-propanediamine and Jts characterization,' J. org. chem. (1956), 21, №9, с.1050-1051].

Целевой продукт получают с выходом 70%, температура кипения 138-139°С.

Недостатком известного способа является использование дефицитного сырья - 1,2-диаминопропана, избытка муравьиной кислоты и формальдегида, процесс длительный - кипячение реакционной смеси в течение 48 часов. Кроме того, процесс связан с образованием большого количества сильно минерализованных сточных вод, образуемых в результате подкисления, нейтрализации и отпарки большого количества воды. Выход целевого продукта 70 мас.%.

Наиболее близком к заявляемому изобретению по сущности является способ получения N,N',N'-тетраметил-1,2-диаминопропана путем взаимодействия 1,2-дихлорпропана водным раствором диметиламина при 140-150°С и давлении 5-20 атм. [А.С. 632687 СССР, Бюл №42 (1978)].

Недостатком известного способа является сложность технологии, обусловленная периодичностью проведения процесса, длительность процесса (5-6 часов) и повышенное содержание влаги в продукте (1,3-2 мас.%), которое ограничивает область использования целевого продукта, например, в каталитических процессах.

Задача изобретения - повышение качества целевого продукта и интенсификации процесса получения N,N,N',N'-тетраметил-1,2- и 1,3-пропилендиаминов.

Технический результат при использовании изобретения выражается в повышении качества целевого продукта и интенсификации процесса (сокращение времени реакции). Вышеуказанный результат получения N,N,N',N'-тетраметил-1,2 - и 1,3-пропилендиаминов достигается особенностью, заключающейся в том, что в реактор загружают 36-38%-ные водные растворы диметиламина (ДМА), и при интенсивном перемешивании, с числом оборотов перемешивающего устройства 600-2800 об/мин, реакционную смесь нагревают до температуры 105-110°С и дозируют(дозированная подача) расчетное количество 1,2- или 1,3-дихлорпропанов (ДХП). Температура и давление в конце синтеза поднимается до 120-125°С и 0,5-1,1 МПа соответственно. Мольное соотношение ДХП:NH₃ берут равным 1:2,1÷2,9. Время синтеза составляет 2,5-3 часа.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. В реактор загружают 283,5 (6,3 моль) диметиламина в виде 36%-ного водного раствора (787,5 мл), перемешивают, со скоростью мешалки 600 об/мин, температуру поднимают до 105°С и при этой температуре дозируют 339 г (3 моль) 1,2 дихлорпропана (1,2-ДХП), мольное соотношение 1,2 ДХП:ДМА=1:2,1. Температура реакционной смеси поднимается до 120°С и при этой температуре и давлении 0,5-1,0 МПа реакционную массу выдерживают в течение 3 часов. Реакционную смесь охлаждают, обрабатывают 44-46%-ным водным раствором NaOH, верхний слой отделяют, обезвоживают твердым едким натром, дистиллируют. Получают 375 г (выход 96,2 мас.%) N,N,N',N'-тетраметил-1,2-пропилендиамина, температура кипения 140-140,5°С, показатель преломления - 1,4248, плотность - 0,7946. Состав целевого продукта определяют методом газожидкостной хроматографии. ГЖХ состав продукта: N,N,N',N'-тетраметил-1,2-пропилендиамина - 98,3 мас.%, влага - 1,0 мас.%, примеси 0,7 мас.%.

Пример 2. В условиях примера 1 в реактор загружают 326 г (7,25 моль) диметиламина (38% водный раствор, 857,8 мл), включают мешалку (2800 об/мин) и поднимают температуру до 110°С и при этой температуре дозируют 282,5 г (2,5 моль) 1,2-дихлорпропана. Мольное соотношение 1,2 ДХП:ДМА=1:2,9. Температура реакционной смеси поднимается до 125°С. Реакционную смесь при 125°С и давлении 0,6-1,1 МПа выдерживают в течении 2,5 часов. Получают 314,6 г (96,8 мас.%) продукта, температура кипения 141-141,5°С, ГЖХ состав продукта: N,N,N',N'-тетраметил-1,2-диаминопропана - 98,6 мас.%, влага 0,6 мас.%, примеси 0,8 мас.%.

Пример 3. В условиях примера 1 в реактор загружают 281,2 г (6,25 моль) диметиламина (38% водный раствор, 740 мл), включают мешалку (1200 об/мин) и поднимают температуру до 107°С и при этой температуре дозируют 282,5 г (2,5 моль) 1,3-дихлорпропана. Мольное соотношение 1,3 ДХП:ДМА=1:2,5. Температура реакционной смеси поднимается до 122°С. Реакционную смесь при 122°С и давлении 0,7-1,06 МПа выдерживают в течение 3 часов. Получают 316,8 г (97,6 мас.%) продукта, ГЖХ состав продукта: N,N,N',N'-тетраметил-1,3-пропилендиамина-98,2 мас.%, влага 0,8 мас.%, примеси 1,0 мас.%.

Пример 4. В условиях примера 1 в реактор загружают 281,2 г (6,25 моль) диметиламина (38% водный раствор, 740 мл), включают мешалку (1200 об/мин) и поднимают температуру до 90°С и при этой температуре дозируют 282,5 г (2,5 моль) 1,2-дихлорпропана. Мольное соотношение 1,2 ДХП:ДМА=1:2,5. Температура реакционной смеси поднимается до 115°С. Реакционную смесь при 115°С и давлении 0,6-0,8 МПа выдерживают в течение 2 часов. Получают 242,45 г (74,6 мас.%) продукта, ГЖХ состав продукта: N,N,N',N'-тетраметил-1,2-диаминопропана - 90,2 мас.%, влага 1,5 мас.%, примеси 8,3 мас.%.

Примечание: После разгрузки реактора отделяются 50 г слоя 1,2-дихлорпропана.

Пример 5. В условиях примера 1 в реактор загружают 216 г (4,8 моль) диметиламина (25% водный раствор, 864 мл), включают мешалку (1200 об/мин) и поднимают температуру до 105°С и при этой температуре дозируют 271,2 г (2,4 моль) 1,2-дихлорпропана. Мольное соотношение 1,2 ДХП:ДМА=1:2,5. Температура реакционной смеси поднимается до 120°С. Реакционную смесь при 120°С и давлении 0,4-0,8 МПа выдерживают в течение 3,5 часов. Получают 243,3 г (28 мас.%) продукта, ГЖХ состав продукта: N,N,N',N'-тетраметил-1,2-диаминопропана - 92,4 мас.%, влага 1,8 мас.%, примеси 1,8 мас.%. До нейтрализации хлоргидрата N,N,N',N'-тетраметил-1,2-диаминопропана отделяют 35 г непрореагировавшего 1,2-дихлорпропана.

Пример 1-3 при условии выдерживания заявляемых параметров процесса получения N,N,N',N'-тетраметил-1,2 и 1,3-пропилендиаминов подтверждают высокий выход 96,2-97,6 мас.%, значительное сокращение влаги в целевом продукте и сокращение продолжительности синтеза.

Пример 4-5 при условии отклонения от заявляемых параметров процесса получения N,N,N',N'-тетраметил-1,2- и 1,3-пропилендиаминов выход и качество падают, т.е. конверсия дихлорпропанов неполная.

1. Способ получения N,N,N',N'-тетраметил-1,2- и -1,3-пропилендиаминов взаимодействием 1,2-дихлорпропана и 1,3-дихлорпропана с водным раствором диметиламина при повышенных температуре и давлении, отличающийся тем, что в предварительно нагретому до 105-110°С 36-38%-ному водному раствору диметиламина при перемешивании дозируют 1,2-дихлорпропан или 1,3-дихлорпропан, синтез проводят при температуре 120-125°С и давлении 0,5-1,1 МПа при мольном соотношении реагентов ДХП:ДМА, равном 1:2,1-2,9.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтез ведут при интенсивном перемешивании с числом оборотов перемешивающего устройства 600-2800 об/мин мешалки.