文章编号:1003-2843(2009)01-0116-N-甲基吗啉的合成研究廖戎(西南民族大学化学与环境保护工程学院,成都610041)摘要:利用吗啉和碳酸二甲酯为原料研究N-甲基吗啉的合成.通过实验探索讨论了原料配比、反应时间、反应温度对收率的影响,并得出了最佳反应工艺条件为:物料配比n(C4H9NO)∶n(C3H6O3)=1:1.2,反应时间3h,反应温度100℃.在此条件下产物收率可达95%以上,纯度可达97.50%.实验结果表明:此方法具有原料价廉易得、反应条件温和、操作容易控制、不污染环境等优点,是一条简单易行的重要的绿色合成途径.关键词：N-甲基吗啉;碳酸二甲酯;绿色合成中图分类号:O62文献标识码:A1前言N-甲基吗啉是一种杂环叔胺,是一种重要的精细化工原料,它可用作聚氨酯泡沫生产的催化剂、医药合成和有机合成的催化剂,还可用于合成医药、农药、表面活性剂、乳化剂、腐蚀抑制剂等精细化工产品,也可作为溶剂、萃取剂和聚氨酯涂料固化剂[1-7].因此研究开发N-甲基吗啉合成新工艺非常重要,具有良好的市场前景.目前世界N-甲基吗啉生产装置主要集中在美国、日本、德国等几个国家.N-甲基吗啉的生产方法主要有四种合成工艺:(1)吗啉甲基化法(2)二乙二醇法(3)二乙二醇胺法(4)二氯乙醚法.前三种方法要求高温、高压并使用催化剂,工艺条件苛刻,对设备要求高,工业生产难于推广.并且,以上四种合成方法采用大量碱液和有毒试剂为原料,对设备腐蚀严重、对人体造成巨大危害、对环境造成严重污染.随着环保、经济和社会要求的日益提高,以采用无毒无害原料、绿色溶剂为代表的绿色合成化学已成为国内外研究的焦点.碳酸二甲酯是一种绿色试剂、价廉易得,对环境和人体都没有危害[1-7].我们进行了利用吗啉和碳酸二甲酯为原料合成N-甲基吗啉的研究,实验结果表明:此法具有生产工艺简单、反应条件温和、操作容易控制、产品质量好、纯度高、原料价廉易得,且不对2实验部分2.1制备N-甲基吗啉的实验原料和仪器吗琳：中国医药公司北京公司,分析纯；碳酸二甲酯:中国石油锦西炼油化工总厂,分析纯；W-O恒温油水浴锅,上海申顺生物科技有限公司；调温恒温电热套HDM500,河南巩义电器公司；JJ-精密增力电动搅拌器,河南巩义电器有限公司；高效液相色谱仪.2.2制备N-甲基吗啉的实验原理2.3制备N-甲基吗啉的实验过程将一定量的吗啉和碳酸二甲酯(n(C4H9NO)∶n(C3H6O3)=1:1.2)放入带有温度计、回流冷凝管、电动搅拌器的四口瓶中,加热到一定温度(100℃)进行反应.当反应达一定时间后(3h),将回流冷凝管换成蒸馏装置蒸馏出反收稿日期：2008-11-24作者简介：廖戎(1956-),女,西南民族大学化学与环境保护工程学院教授,主要从事应用化学的教学与科研工作._第1_期廖_戎:N_-甲基_吗_啉_的_合成_研_究11_7_生成物甲醇,直到反应不再馏出液体停止反应.用薄层板测得产物N-甲基吗啉的收率,高效液相色谱仪测得产物N-甲基吗啉的纯度.3结果讨论3.1反应工艺条件的探索根据实验条件探索得知,影响产物收率的主要因素是物料配比、反应时间、反应温度.甲基吗啉收率最显著的因素是温度,其次是物料配比,反应时间影响不大.3.1.1反应温度对收率的影响实验得出：影响N-11.11.21.31.41.51.6图1温度对收率的影响图2物料比对收率的影响由图1可知:温度在100℃时产物收率最高.反应温度低于或高于100℃对产物的收率都有很大影响,控制在100℃为佳.若改变反应温度将引起反应速率的显著改变,N-甲基吗啉的收率呈现升高的趋势,当温度达到85℃之后,吗琳收率基本趋于平稳.这是因为反应温度偏低,生成的N-甲基吗啉与碳酸二甲酯共处液相,易进一步生成其他的副产物;而反应温度过高,易发生碳一碳键断裂生成裂解产物,使N-甲基吗啉的收率下降.3.1.2反应物料比对收率的影响由图2可看出当物料配比为n(C4H9NO)∶n(C3H6O3)=1∶1.5时收率最高,但也消耗了过多的碳酸二甲酯.虽然n(C4H9NO)∶n(C3H6O3)=1∶1.2收率稍低,但相差甚少,所以选择n(C4H9NO)∶n(C3H6O3)=1∶1.2最佳条件,此时收率为95%(文献值为43.7%),产物纯度>97%.3.1.3反应时间对收率的影响图3时间对收率的影响由图3可知：随着反应时间的加快,反应物混合充分,使反应速率加快,在1~2h内显著加快,在3h时收率最大,且可以看出影响不大,3h以后再延长时间对产物收率提高...