专利名称：N－甲酰吗啉的制备方法
技术领域：
本发明涉及由吗啉和甲酸反应制备N-甲酰吗啉的方法，以及利用相同的方法对在芳烃抽提中使用过的含微量甲酸的N-甲酰吗啉进行再生的技术。
N-甲酰吗啉沸点为243℃比BTX的沸点高近100℃，用MORPHYLANE技术回收的BTX中残留溶剂量在1PPM以下，纯度之高是不言而喻的，所带来的经济效益也是不言而喻的。
到目前为止关于N-甲酰吗啉生产工艺的报道不是很多；有工业价值的报道就更少。现就已报道的方法按化学反应类型分成三大类
1.用一氧化碳或二氧化碳将吗啉甲酰化法 这类方法大都采用过渡金属和贵金属做催化剂，用高温高压的工艺条件来完成反应。如US.2,793,211；JP.42,660(1982)；这些方法的优点是选料合理方便，缺点是工艺复杂，收率低并用昂贵的催化剂。
2.用吗啉烯胺的氧化法 这类方法是将吗啉与带α-氢的醛反应，经缩合，脱水成烯胺，再氧化断裂双键成N-甲酰吗啉。如Ger.Offen.2，832，133；JP.，22,313(1979)，这些方法的优点是工艺比较简单，缺点是收率不高，产品纯度不高。
3.用甲酸或甲酸甲酯甲酰化法，如Fr.，1，580，614；Ger.Offen.，2，445，192 R′＝H，Me1).用甲酸甲酰化法，该工艺要求使用100个理论塔板的精馏塔，从塔身中部进料进行反应，进料口上部塔身保持130-150℃，进料口下部塔身保持220-230℃，反应产生的水由塔顶蒸出，产物落到塔底。优点是反应简便收率高；缺点是设备复杂难以控制，不适合我们的国情。
2).用甲酸甲酯甲酰化法，甲酸甲酯沸点很低(31.8℃)难以控制，反应是将甲酸甲酯通入液面底部，控制通入速度不使甲酸甲酯挥发损失来完成反应。优点与上相同，缺点是反应很难控制，为了不使甲酸甲酯损失反应时间会拖得很长。据说有人为了克服这个缺点使用高压釜反应，这可能造成收率下降。产品外观呈浅黄色。
发明内容
；本发明的目的是提供一种工艺简单、收率高的制备高质量N-甲酰吗啉的方法。并提供一种含有微量甲酸的N-甲酰吗啉的再生方法。
鉴于已报道的方法各有优缺点，我们充分研究了他们的优点和缺点，采用优点的地方克服缺点的地方，制定我们的合成方法，我们采用吗啉与甲酸进行反应制备高质量N-甲酰吗啉，反应式是 本发明选择用甲酸甲酰化吗啉的方法，为了改变已知方法工艺上的缺点，本发明使用了催化剂和脱水剂，这样就不需要很高的反应温度，也不需要很复杂的设备。使反应变得温和容易控制。收到了很好的效果，工艺简便易行，产率高(99％)，质量好(纯度99.5％以上)，外观无色透明。
本发明吗啉与甲酸的摩尔比为0.7-1.5，最好为0.8-1.4 。
本发明的催化剂是酸性催化剂，如硫酸、盐酸、磷酸、三氟化硼乙醚、硫酸锆、离子交换树脂、杂多酸的一种或几种。催化剂可使反应速度大大加快，催化剂的用量为1-5％(wt％)。
本发明在反应体系中加入脱水剂，可降低反应温度并使反应更加完全。脱水剂为环己烷、苯、甲苯、二甲苯、乙腈、氯仿中的一种或几种。脱水剂加入的量为50-200％(wt％)。反应温度为50-200℃，最好在70-170℃。
N-甲酰吗啉主要应用于芳烃抽提，在使用过程中会有部分N-甲酰吗啉水解，生成吗啉和甲酸，影响芳烃产品的质量。因此芳烃抽提过程中N-甲酰吗啉需不定期再生，本发明对在芳烃抽提中使用过的含微量甲酸的N-甲酰吗啉，加入25-50％(wt％)的吗啉，用相同的催化剂及脱水剂可进行再生，可以得到可应用于芳烃抽提的合格的N-甲酰吗啉。
具体实施例方式
权利要求
1.一种N-甲酰吗啉的制备方法，其特征是吗啉与甲酸在催化剂存在下，加入脱水剂进行脱水反应制备N-甲酰吗啉，其具体反应条件如下(1)吗啉与甲酸的摩尔比是0.7-1.5；(2)反应温度是50-200℃；(3)催化剂为硫酸、盐酸、磷酸、三氟化硼乙醚、硫酸锆、离子交换树脂、杂多酸中的一种或几种；(4)脱水剂为环己烷、苯、甲苯、二甲苯、乙腈、氯仿中的一种或几种。(5)对在芳烃抽提中使用过的含微量甲酸的N-甲酰吗啉，加入吗啉，用相同的催化剂及脱水剂可进行再生，可以得到可应用于芳烃抽提的合格的N-甲酰吗啉。
2.根据权利要求1所述的N-甲酰吗啉的制备方法，其特征是吗啉与甲酸的摩尔比是0.8-1.4。
3.根据权利要求1所述的N-甲酰吗啉的制备方法，其特征是反应温度是70-170℃。
4.根据权利要求1所述的N-甲酰吗啉的制备方法，其特征是催化剂为硫酸、盐酸、磷酸、三氟化硼乙醚、硫酸锆、离子交换树脂、杂多酸中的一种或几种，催化剂加入量是1-5％(wt％)。
5.根据权利要求1所述的N-甲酰吗啉的制备方法，其特征是脱水剂为环己烷、苯、甲苯、二甲苯、乙腈、氯仿中的一种或几种，脱水剂加入量是50-200％(wt％)。
6.根据权利要求1所述的N-甲酰吗啉的再生方法，其特征是在使用过的N-甲酰吗啉中加入相同的催化剂及脱水剂，加入吗啉进行反应，可以得到可应用于芳烃抽提的合格的N-甲酰吗啉。吗啉加入量为25-50％(％)。
全文摘要
一种吗啉与甲酸反应制备N－甲酰吗啉的方法,本发明采用酸性催化剂,加入脱水剂进行脱水反应制备N－甲酰吗啉。催化剂为硫酸、盐酸、磷酸、三氟化硼乙醚、硫酸锆、离子交换树脂、杂多酸中的一种或几种,脱水剂为环己烷、苯、甲苯、二甲苯、乙腈、氯仿中的一种或几种,在反应温度50－200℃,吗啉与甲酸的摩尔比为0.7－1.5时,N－甲酰吗啉的收率可达99%。
文档编号C07D295/185GK1356324SQ01131970
公开日2002年7月3日 申请日期2001年10月18日 优先权日2001年10月18日
发明者周景尧, 贾瑜, 奚伟军, 郭柏麟 申请人:复旦大学