一种n-甲基哌嗪的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种N-甲基哌嗪的制备方法。
【背景技术】
[0002] N-甲基哌嗪是哌嗪的衍生产品之一，是一种重要的精细化工产品，主要用作氧氟 沙星、氯氮平、西地那非、吐立抗、佐匹克隆等药物的中间体，亦可用于农药、染料、塑料等行 业。
[0003] 目前N-甲基哌嗪的合成方法主要有两种：
[0004] 方法一：将哌嗪和盐酸反应生成哌嗪盐酸盐，分离出该盐后再与甲酸和甲醛的混 合液反应得到N-甲基哌嗪盐酸盐，然后加氢氧化钠中和，蒸馏，得含水N-甲基哌嗪。加苯 加热回流带水，分馏，收集132-140°C馏分，得无水N-甲基哌嗪，收率仅为50%。该工艺还 存在工艺过程长，生产中设备腐蚀严重，废水较多，作业环境差等缺点。
[0005] 方法二：以甲醇作为甲基化试剂和溶剂，将哌嗪和甲醇气化后通过固定床催化剂 层反应，部分原料生成N-甲基哌嗪。该方法反应温度高达300°C以上，能耗大，单程转化率 低，只有50%，且副产多，产品品质差等。
[0006] CN200810019736. 8提供了一种采用哌嗪和甲醛、氢气为原料制备N-甲基哌嗪的 工艺。先将哌嗪和甲醛在常温下生成缩合物，然后在同一反应器内催化加氢生成N-甲基哌 嗪。该专利中存在各种哌嗪衍生物含量高，哌嗪转化不完全等缺点。
[0007] 上述N-甲基哌嗪的制备均采用哌嗪为原料，普遍存在原料哌嗪价格高、哌嗪转化 率低，N-甲基哌嗪收率不高，副产多等缺点。
【发明内容】
[0008] 本发明目的在于克服以上不足，提供一种原料廉价易得，产品的选择性好，流程简 单，设备投资少，适合于工业化的N-甲基哌嗪的制备方法。
[0009] 为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0010] 一种N-甲基哌嗪的制备方法，包括以下步骤：
[0011] (1)亚氨基二乙腈（以下简称IDAN)与甲醛在酸性条件下反应制备N-甲基亚氨基
【主权项】
1. 一种N-甲基哌嗪的制备方法，包括以下步骤： (1) 亚氨基二乙腈与甲醛在酸性条件下反应制备N-甲基亚氨基二乙腈； (2) 步骤⑴得到的N-甲基亚氨基二乙腈，在加氢催化剂的催化下和氢气进行加氢反 应得到N-甲基哌嗪。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1)中所述的亚氨基二乙腈与甲醛的 摩尔比为1 :1?I :1. 2 ;所述酸性条件为在反应体系中使用酸，反应体系的pH值为1?6， 优选2?3,所述酸选自有机酸和无机酸中的一种或两种或多种，优选硫酸、盐酸、硝酸、磷 酸、甲酸、乙酸、草酸、磺酸和对甲苯磺酸中的一种或两种或多种，更优选硫酸、盐酸和磷酸 中的一种或两种或多种。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述加氢催化剂包括活性金属氧化 物和载体，所述活性金属为Fe、Co、Ni、Ru和Rh中的一种或两种或多种，优选Co和/或 Ni ;所述载体为分子筛改性的锆系超强酸；所述活性金属氧化物的质量占载体质量的8? 55wt %，优选 20 ?50wt %，更优选 25 ?40wt %。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分子筛改性的锆系超强酸的表面的 酸强度H/-12. 14。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分子筛改性的锆系超强酸的布朗斯 特酸与路易斯酸的摩尔量比在1:100?1:10,优选1:80?1:30。
6. -种制备权利要求3-5任一项所述的分子筛改性的锆系超强酸的方法，包括以下步 骤：将ZrOCl 2 · SH2O溶于水中，待水解完全后加入分子筛，所述分子筛选自3A型分子筛、4A 型分子筛、5A型分子筛、13X型分子筛、玻璃中空分子筛和MCM-41型分子筛中的一种或两种 或多种，优选MCM-41型分子筛，所述分子筛的用量为ZrOCl 2 · 8H20质量的2. 5?3倍，浸 渍0. 5?2小时后，在搅拌条件下滴加质量分数为20wt %的氨水调节pH值至8?10,分离 沉淀物并洗涤至无氯离子，在100?120°C烘干，后用硫酸浸渍1?3h，所述硫酸的浓度为 0. 1?4mol/L，优选0. 5?2mol/L，干燥后于500?700°C焙烧2?4h，得到分子筛改性的 错系超强fe。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2)在有机溶剂存在下进行，所 述有机溶剂选自低级醇类、醚类和有机胺的一种或两种或多种，优选甲醇、四氢呋喃和二氧 六环中的一种或两种或多种。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤（2)中N-甲基亚氨基二乙腈的 含量为1?50wt%，优选10?25wt%，以N-甲基亚氨基二乙腈占 N-甲基亚氨基二乙腈和 有机溶剂的总质量的百分含量计。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2)的反应器为连续式搅拌釜或固定 床或流化床，优选固定床；所述反应温度为50?180°C，优选70?140°C ;所述反应压力为 1?8Mpa，优选为2?4Mpa。
10. 根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，步骤（2)中所述氢气与N-甲基亚氨 基二乙腈的摩尔比为10?150 :1，优选为20?50 :1 ;所述N-甲基亚氨基二乙腈的质量空 速为 0· 05 ?2g/ml (cat) /h，优选为 0· 1 ?lg/ml (cat) /h。
【专利摘要】本发明涉及一种N-甲基哌嗪的制备方法。包括以下步骤：(1)亚氨基二乙腈(IDAN)与甲醛在酸性条件下制备N-甲基亚氨基二乙腈；(2)将N-甲基亚氨基二乙腈在70～140℃，2～8MPa下，在以分子筛改性的锆系超强酸为载体，Fe、Co、Ni、Ru和Rh中的一种或两种或多种为活性金属的加氢催化剂下进行加氢反应得到N-甲基哌嗪。与现有工艺相比，采用本发明的催化剂有N-甲基哌嗪的收率高，且原料廉价易得，设备投资少的优点。
【IPC分类】C07D295-03, B01J29-03, B01J29-04, C07D295-023
【公开号】CN104557777
【申请号】CN201510010487
【发明人】丁可, 陈长生, 李付国, 李昂, 信勇, 崔兵, 胡江林, 刘运海, 舒磊, 曾伟, 王坤, 曹善健, 黎源
【申请人】万华化学集团股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月9日