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N-乙基乙二胺的合成方法有哪些? 1

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本文综述了N-乙基乙二胺的经典合成方法,通过对比不同方法的优缺点,旨在为研究人员提供全面的合成策略选择参考。


背景:N-乙基乙二胺(NEED)是重要的有机合成原料和医药中间体,主要用于生产高效、广谱、低毒的抗菌素药物氧哌嗪青霉素、哌拉西林、头孢拉腙、头孢哌酮等,此外,还广泛用于农药和表面活性剂的合成。


合成:

1. Russell合成法

Russell C O gee等在1951年提出以下合成法。反应回流12 h,目的产物收率为40%左右,原料RNH2BrCH 2CH 2NH 2.HBr 的摩尔比为51,该合成法产品分离比较困难,反应中需要消耗大量的氢氧化钠、溴化氢,还需使用工业上属于甲级防爆的乙醚萃取。因此,该法在工业上难以推广使用。


2. 高压法


1983年,JP5846041JP58105954两篇专利提出了如下的合成方法:

据报道,该法N-乙基乙二胺的收率高达93%,但原料来源不易,毒性大,反应条件苛刻。


3. 氨乙基硫酸酯法

乙醇胺与硫酸反应生成的氨乙基硫酸酯与乙胺氨解生成N-乙基乙二胺。具体方法为:首先将乙胺水溶液冷却至0℃左右,然后将116克研磨细致的氨乙基硫酸和冷却好的400毫升乙胺溶液加入高压反应釜中,密封后开始搅拌,控制温度在90℃左右,压力为0.4 MPa,反应13小时后冷却至室温取出反应液。将反应液置于带冷凝器的烧瓶中蒸馏,回收过量的乙胺。然后向烧瓶中加入一定浓度的氢氧化钠溶液,振荡并静置分层。将油状物分离,其余液体用乙醚多次萃取。将萃取液和油状物合并,用过量片状氢氧化钠干燥4小时。然后将液体倒出并蒸发乙醚后进行分馏,收集126-132℃馏分,即得产物NEED

该法收率不高,仅44%左右,并且反应条件也较为苛刻,蒸馏物中含有乙醚操作较为危险,在温度较高时易发生安全事故,不利于大规模生产。


4. 丙烯腈法

丙烯腈先水解生成丙烯酰胺,后乙胺与丙烯酰胺加成生成β-乙胺基丙酰胺, 最后β-乙胺基丙酰胺经Hoffmann降解反应生成N-乙基乙二胺。具体合成路线为:

实验方法:在一个带有温度计和搅拌器的500毫升四口烧瓶中,加入4870%乙胺水溶液。将体系温度控制在3~5℃,缓慢滴加89.550%丙烯酰胺水溶液,滴加完毕后将温度控制在10℃左右继续搅拌2小时,得到无色粘稠液体β-乙胺基丙酰胺,收率高达94.8%。随后将58β-氨乙基丙酰胺加入到5℃以下的一定浓度氢氧化钠溶液中,边搅拌边用冷冻的盐水将温度控制在3~10℃,慢慢滴加200毫升次氯酸钠溶液,进行Hoffmann降解反应,滴加完毕后保温并搅拌30分钟,随后将温度升至50℃左右搅拌1小时后加入亚硫酸氢钠中和过量的次氯酸钠。然后蒸馏,收集的上层油层用无水硫酸镁干燥即可得N-乙基乙二胺粗品,NEED粗品再经蒸馏收集125℃-130℃的馏分即为NEED成品,收率达68.5%


此外还有(1)乙醇胺法:该路线合成N-乙基乙 二胺的产率低,仅为60%70%,且所用原料二氯亚砜有毒。(2)乙酸法:该路线中乙二胺的转化率为409%N-乙基乙二胺的选择性为78.9%。该法要使用昂贵的金属催化剂,且还要在高压环境中操作,反应条件苛刻。

(3)卤代烷氨解法:这是工业上合成N-乙基乙二胺的主要方法;但该路线在生产和分离过程中要消耗大量的氢氧化钠和能量,且所原料溴乙烷毒性大、污染环境、严重腐蚀设备;此外,卤代烷氨解法制备N-乙基乙二胺的产率也不高,仅有70%左右。卤代烷氨解法实验方法为:将乙二胺加入反应瓶中,在25 ℃条件下逐滴滴加溴乙烷,滴加 完毕后保温搅拌2 h。后于残留液中加入氢氧化钠,继续搅拌30 min后将有机层分出,采用环己烷萃取水层,将萃取液与有机层合并,倒入装有分水器的反应瓶中加热回流,分出水和乙二胺。在常压下蒸馏回收环己烷,128-130 ℃的馏分即为目的产物N-乙基乙二胺。


参考文献:

[1]方旺旺. N-乙基乙二胺和紫外线吸收剂UV-P的催化合成研究[D]. 天津大学, 2016.

[2]高杰锋,栾春晖,高晟等. 碳酸二乙酯气固相催化合成N-乙基乙二胺 [J]. 精细化工, 2013, 30 (03): 357-360. DOI:10.13550/j.jxhg.2013.03.022

[3]张中华. N-乙基乙二胺分析方法探索 [J]. 天津化工, 2012, 26 (03): 44-46.

[4]袁招莲. 乙酸与乙二胺两步法制备N-乙基乙二胺[D]. 浙江工业大学, 2012.

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