专利名称：高纯度n-乙基甲基胺和用于制备它的方法
高纯度N-乙基甲基胺和用于制备它的方法本发明涉及具有很高纯度的N-乙基甲基胺，即非常低的在传统工业过程中通常 遇到的杂质的含量，以及涉及用于在工业规模上制备高纯度的N-乙基甲基胺的方法。N-乙基甲基胺(其缩写“EMA”用于本公开的剩余部分中)是在各种应用领域中越 来越多使用的特殊胺，特别地作为合成中间体。例如，在药学中，EMA被用到用于治疗神经系统的变性疾病的活性分子的制备中。 还观察到在电子学中的应用中的发展，特别地用于合成金属盐，如，例如四(乙基甲基氨 基)铪或四(乙基甲基氨基)锆。这些金属盐是选择用于制备在半导体的制备中的金属膜 沉积物的挥发性前体。上面列出的两个应用领域，和许多其它应用领域是说明对能够在工业规模上提供 高纯度EMA的需求的例子。为了获得高纯度EMA，实际上可以设想通过一种甚至多种过滤、蒸馏、结晶及其它 通常用于纯化有机化合物的方法来纯化工业级的EMA。这种操作，虽然它们可以在实验室规模上进行，但是绝对不适合于工业生产，特别 地由于能源成本、洗脱液体积、基础设施等等，它们将产生从经济的观点看不是非常有利的 高纯度EMA。当前，EMA可以通过使用甲基卤(例如甲基碘)使乙胺烷基化获得。这种方法然 而不是非常选择性的，因为它不能避免某些副反应，如二烷基化；而且这种方法产生难以回 收和难以除去的含盐流出液。其它用于合成EMA的已知方法是气相催化方法，例如从乙胺和甲醇开始或者从一 甲基胺和乙醇开始。然而所使用的苛刻合成条件由于二甲基乙基胺或者二乙基甲基胺副产 物而导致低产率。另一可能的途径，在更温和条件下，在于经由从乙胺和甲醛开始的还原性胺化的 传统反应形成EMA。但是这种合成途径不可以获得具有优良纯度的EMA，这是由于寄生形成 二甲基乙基胺，其沸点(37°C )是非常接近于EMA的沸点(33°C )。该二甲基乙基胺副产品因此是很难于通过传统的纯化方法(如分馏)和EMA分 离，因此不能考虑通过这种途径的高工业合成纯度EMA。因此，仍然有对具有高产率的选择性合成EMA方法的需求，其产生很少或不产生 副产品，并且从工业观点来看容易实施，如此能够获得高纯度EMA，具有与所关心的工作领 域的需要相容的生产量和成本。本申请人现在已经发现可以根据选择性的并且可容易工业化的方法获得高纯度 EMA。根据本发明获得的EMA的纯度大于或等于99重量％，优选地大于99. 5重量％。因此，根据第一方面，本发明涉及包含大于或等于99重量％，优选地大于或等于 99. 5重量％，更优选地大于或等于99. 8重量％的量的N-乙基甲基胺(EMA)，和低于0. 1重 量％，优选地低于0. 05重量％，更优选地低于0. 02重量％，有利地低于IOOppm按重量计的量 的N，N-二甲基乙基胺(DMEA)的组合物。更特别地，本发明涉及组合物，其包含a)大于或等于99%，优选地大于或等于99. 5%，更优选地大于或等于99. 8%按重量 计的量的N-乙基甲基胺(EMA)；
b)0-0. 05%,优选地0-0. 02%按重量计的二甲胺(DMA)；
c)0-0. 05%,优选地0-0. 02%按重量计的二乙胺(DEA)；
d)0-0. 05%,优选地0-0. 02%,更优选地O-IOOppm按重量计的二甲基乙基胺 (DMEA)；
e)0-0. 2%，优选地0-0. 1%按重量计的二乙基甲基胺(DEMA)；
f)0-0. 2%，优选地0-0. 1%按重量计的未反应的原料化合物，其它副产品(如，例 如三甲胺)；和
g)补充至100%按重量计的量的水，优选地0-0. 2%，更优选地0-0. 1%按重量计的水。在一优选实施方案中，本发明涉及组合物，其包含
a)大于或等于99%，优选地大于或等于99. 5%，更优选地大于或等于99. 8%按重量 计的量的N-乙基甲基胺(EMA)；
和以下化合物b)-f)的一种或多种
b)0. 0005% (5ppm) -0. 05%，优选地 5ppm_0. 02% 按重量计的二甲胺(DMA)；
c)0. 0005% (5ppm) -0. 05%,优选地 5ppm_0· 02% 按重量计的二乙胺(DEA)；
d)0. 0005% (5ppm) -0. 05%,优选地 0. 0005%-0. 02%,更优选地 5ppm_100ppm 按重量 计的二甲基乙基胺(DMEA)；
e)0. 0005%(5ppm) -0. 2%,优选地5ppm_0· 1%按重量计的二乙基甲基胺(DEMA)；
f)0. 0005%(5ppm) -0. 2%，优选地5ppm_0. 1%按重量计的未反应的原料化合物，其 它副产品(如，例如三甲胺)；和
g)补充至100%按重量计的量的水，优选地5ppm-0. 2%，更优选地5ppm-0. 1%按重量 计的水。根据另一优选的实施方案，本发明涉及包含大于或等于99%，优选地大于 或等于99.5%，更优选地大于或等于99. 8%按重量计的量的N-乙基甲基胺(EMA)， 0. 0005% (5ppm) -0. 05%,优选地 0. 0005%-0. 02%,更优选地 5ppm-100ppm 按重量计的二 甲基 乙基胺(DMEA)，和补充至100%的余量的水，优选地从5ppm-0. 2%，更优选地5ppm_0. 1%按重 量计的水的组合物。根据另一优选的实施方案，本发明涉及组合物，其包含
a)大于或等于99%，优选地大于或等于99. 5%，更优选地大于或等于99. 8%按重量 计的量的N-乙基甲基胺(EMA)；
b)0. 0005% (5ppm) -0. 05%，优选地 5ppm_0. 02% 按重量计的二甲胺(DMA)；
c)0. 0005% (5ppm) -0. 05%,优选地 5ppm_0· 02% 按重量计的二乙胺(DEA)；
d)0. 0005% (5ppm) -0. 05%,优选地 0. 0005%-0. 02 重量 ％，更优选地 5ppm_100ppm 重 量的二甲基乙基胺(DMEA)；
e)0. 0005%(5ppm) -0. 2%,优选地5ppm_0· 1%按重量计的二乙基甲基胺(DEMA)；
f)0. 0005%(5ppm) -0. 2%，优选地5ppm_0. 1%按重量计的未反应的原料化合物，其 它副产品(如，例如三甲胺)；和g) 补充至100%按重量计的余量的水，优选地5ppm-0. 2%，更优选地5ppm_0. 1%按重 量计的水。根据另一优选的实施方案，本发明涉及组合物，其包含
a)大于或等于99. 5%，更优选地大于或等于99. 8%按重量计的量的N-乙基甲基胺 (EMA)；
b)0. 0005%(5ppm) -0. 02%,优选地 5ppm_0. 01% 按重量计的二甲胺(DMA)；
c)0. 0005% (5ppm) -0. 02%,优选地 5ppm_0. 01% 按重量计的二乙胺(DEA)；
d)0. 0005%(5ppm) -0. 02%，优选地 5ppm_100ppm 按重量计的二甲基乙基胺(DMEA)；
e)0. 0005%(5ppm) -0. 2%,优选地5ppm_0· 1%按重量计的二乙基甲基胺(DEMA)；
f)0. 0005%(5ppm) -0. 2%，优选地5ppm_0. 1%按重量计的未反应的原料化合物，其 它副产品(如，例如三甲胺)；和
g)补充至100%的余量的水，优选地5ppm-0. 1%，更优选地5ppm_0. 05%按重量计的水。本发明的N-乙基甲基胺，具有上面定义的纯度和可能的杂质(即上面定义的组合 物)，其通过用一甲基胺使乙醛还原性胺化的选择性方法获得。因此，根据另一方面，本发明涉及制备高纯度EMA，特别地先前定义的组合物的方 法，所述组合物包含大于或等于99%，优选地大于99. 5%按重量计的量的EMA，该方法为其以 用于实施该反应步骤的特定条件为特征，可以改善该合成的选择性和产率的方法。更确切地说，本发明方法特征在于它包括至少以下步骤
a)制备包含一甲基胺、至少一种氢化催化剂和催化量的至少一种强碱的混合物；
b)在氢气压力下搅拌该混合物并且加热至20°C -120°C，优选地50°C -80°C，更优 选地60°C -75°C的反应温度；
c)在该保持温度的并在氢气压力下的混合物中加入乙醛；
d)在分离该催化剂后回收该反应介质；和
e)纯化EMA，优选地通过分馏纯化EMA以获得根据本发明的高纯度EMA。根据一个优选的实施方案，本发明方法是半连续方法，但是使其适合于连续方法 是可容易达到的并且在本领域的技术人员的能力范围之内。原料一甲基胺(MMA)可以原样使用(在温度和压力正常条件下为气态，以名称“无 水” MMA进行销售)，或者以水溶液形式使用。然而，优选以水溶液形式使用它，例如以相对 于该溶液总重量的10%-90%按重量计，优选地20%-60%按重量计，特别地约40%按重量计的 MMA的稀释度使用。当该反应从无水MMA为原料来进行时，其在压力下以液态进行使用并且该反应一 般地在没有任何溶剂时进行。当该反应在液相中进行时，优选的溶剂是水(一甲基胺溶解 在其中)。然而，可以使用其它溶剂，其性质可以是非常可变的，只要该溶剂相对于所讨论的 反应是惰性的并且能与水混溶。溶剂的实例非限制性地是醇，特别地乙醇、异丙醇等等。在本发明的方法中可以使用的氢化催化剂是本领域的技术人员已知的专用于使 有机化合物氢化的领域中的任何类型。优选使用通常用于在非均勻介质中的催化氢化反应 的任何类型催化剂。这种催化剂的非限制性实例可以选自基于来自元素周期表(IUPAC)的第8、9、10和11族的金属的氢化催化剂，优选基于Ni、Co或者Cu以及Pd(Pd/C类型)的阮内催化剂， 更特别地阮内镍催化剂(catalyseurs Nickel de Raney)。相似地，如本领域的技术人员已 知地，根据催化剂类型、反应条件等等选择催化剂的量。通常，使用的催化剂的量使得相对 于无水MMA的催化剂浓度为0. 1-50重量％，优选地1%-25%，更特别地5%_20%。将催化量的至少一种强碱加到一甲基胺和催化剂中。措辞“催化量”理解为表示 为相对于无水 MMA 的 0. 15mol%-4mol%,优选地 0. 4mol%-2mol% 更特别地 0. 75mol%-l. 5mol% 的强碱量。强碱可以是任何类型无机或者有机强碱。而且，水溶性碱是优选的。无机碱也是 优选的，尤其碱金属和/或碱土金属氢氧化物，更确切地说氢氧化钾和/或氢氧化钠。氢氧化钠和/或氢氧化钾的使用能够使该非常选择性的方法以优良产率而进行 并且能够获得很高纯度的EMA。在氢气压力下搅拌该混合物，并且使其至20°C -120°C，优选地40°C _100°C，更特 别地50°C -80°C，典型地60°C -75°C的温度。在预先确定温度下，通过加入氢气调节压力使得在该反应器中的压力为大气压力 至 15MPa，优选地 0. 5MPa-8MPa，更特别地 l_5MPa。在30分钟至10小时，优选地2小时至5小时的时间内将乙醛(AcH)加入到该反 应介质中，同时通过根据氢气的消耗加入氢气保持该压力恒定。加入的乙醛量使得MMA/AcH 摩尔比为约0. 5至约1. 25，优选地0. 75-1. 0，更特别地0. 85-0. 95。该反应时间可以根据使用的反应剂的量、反应温度、氢气压力在很大范围内改变， 但是通常地还原性胺化反应进行30分钟至10小时，优选地2小时-5小时。在给定的温度下，当该反应不再需要向该反应器加入氢气以保持压力恒定时，该 反应被认为完成。在该反应结束时，通过本领域的技术人员已知的任何方法(例如通过沉降、过滤 等等，优选沉降)除去催化剂。在除去催化剂之后，该液体用于纯化步骤中，优选地经受分 馏，优选地在大气压力的分馏以回收根据本发明的高纯度N-乙基甲基胺。如上所指出地，该催化剂因此能通过与MMA、强碱、氢气和AcH —起再装料该反应 器而再用于该高纯度EMA的合成的一系列多次循环，例如2至几十次，典型地10至100次 循环。该蒸馏优选地在大气压下进行，但是在加压下或者在真空下操作将不会脱离本发 明的范围。而且，该蒸馏有利地使用塔侧馏分取出(soutirage lat6ral)来进行，典型地在该 塔的上部四分之一处，理想地在该塔高度的75%-95%处。而且，必要时，根据应用，水含量可以通过提高在蒸馏期间使用的回流比和/或通 过本领域的技术人员已知的任何附加的萃取水的处理(如在分子筛之上的干燥或者通过 膜全蒸发)进一步地被减少。本发明现在通过随后的实施例进行说明，该实施例没有任何限制性特征，其因此 不能被理解为可限制如要求保护的本发明的范围。实施例1:(根据本发明)
连续地将89. 5kg 一甲基胺(销售的40. 5重量％水溶液，即36. 2kg无水MMA)，约5. 5kg阮内镍(在该催化剂中镍的重量浓度大于82%)和约0.65kg氢氧化钠(其以具有450g/l 滴定度的水溶液形式被引入)引入到配备有搅拌系统和加热/冷却系统的250升氢化高压釜中。将整体放置在氢气压力下并且加热至约65-67°C的温度下。然后在约3. 3小时期 间内将乙醛(56.3kg)引入到高压釜中。该氢气压力在反应期间被维持在约3MPa。在添加 全部乙醛之后，使该反应维持在温度和在氢气压力下直至氢的消耗停止(即约1小时)。在该反应结束时，N-乙基甲基胺相对于乙醛的选择性是85. 6md%，和EMA的摩尔 产率相对于原料一甲基胺是93%。停止搅拌，使该高压釜脱气并且使催化剂沉降。然后取出上清液并且使其在包括 约15-20个理论板的塔中经受常压分馏。在除去轻馏分之后，通过在约90%的塔高度处的 塔侧馏分取出回收高纯度EMA，具有95%的蒸馏收率(EMA相对于在粗反应介质中的EMA的 回收率)。该高纯度EMA的有机组分的组成通过气相色谱法定量地和定性地进行测定(使用 内标)。在EMA中的残余水的浓度通过电势滴定根据所谓卡尔.费歇尔水分测定法进行测定。因此，获得具有99. 86重量％纯度的EMA，其组成在以下表中给出
组分的性质按重量计的量(%)EMA99. 87MMA0. 008DMA0. 011三甲胺0. 007DMEA0. 010DEA0. 004DEMA0. 050不确定成分0. 010水0. 030
实施例2 (对比)
根据上面实施例1进行用于合成EMA的反应，其中使用相对于引入的无水MMA的仅仅 0. 05mol%的氢氧化钠量。 在粗反应介质中获得N-乙基甲基胺，相对于乙醛的选择性为仅仅67. 6mol%,这是 由于形成大量DEMA(17.洲的相对于乙醛的选择性)和重化合物(13%的相对于乙醛的选择 性)。
权利要求
1.组合物，其包含大于或等于99%，优选地大于或等于99.5%，更优选地大于或等于 99. 8%按重量计的量的N-乙基甲基胺(EMA)，和低于0. 1%按重量计，优选地低于0. 05%按 重量计，更优选地低于0. 0 按重量计，有利地低于IOOppm按重量计的量的N，N-二甲基乙 基胺(DMEA)。
2.根据权利要求1的组合物，其包含a)大于或等于99%，优选地大于或等于99. 5%，更优选地大于或等于99. 8%按重量计 的量的N-乙基甲基胺(EMA)；b)0-0. 05%,优选地0-0. 02%按重量计的二甲胺(DMA)；c)0-0. 05%,优选地0-0. 02%按重量计的二乙胺(DEA)；d)0-0. 05%,优选地0-0. 02%,更优选地O-IOOppm按重量计的二甲基乙基胺(DMEA)；e)0-0. 2%，优选地0-0. 1%按重量计的二乙基甲基胺(DEMA)；f)0-0. 2%，优选地0-0. 1%按重量计的未反应的原料化合物，其它副产品(如，例如三 甲胺)；和g)补充至100%按重量计的余量的水，优选地0-0. 2%，更优选地0-0. 1%按重量计的水。
3.根据权利要求1的组合物，其包含a)大于或等于99%，优选地大于或等于99. 5%，更优选地大于或等于99. 8%按重量计 的量的N-乙基甲基胺(EMA)；和以下化合物b)-f)的一种或多种b)0. 0005%(5ppm) -0. 05%,优选地 5ppm_0· 02% 按重量计的二甲胺(DMA)；c)0. 0005% (5ppm) -0. 05%,优选地 5ppm_0· 02% 按重量计的二乙胺(DEA)；d)0. 0005% (5ppm) -0. 05%,优选地 0. 0005%-0. 02%,更优选地 5ppm_100ppm 按重量计 的二甲基乙基胺(DMEA)；e)0. 0005%(5ppm) -0. 2%,优选地5ppm_0. 1%按重量计的二乙基甲基胺(DEMA)；f)0. 0005%(5ppm) -0. 2%，优选地5ppm_0. 1%按重量计的未反应的原料化合物，其它 副产品(如，例如三甲胺)；和g)补充至100%按重量计的余量的水，优选地5ppm-0. 2%，更优选地5ppm-0. 1%按重量 计的水。
4.根据权利要求1的组合物，其包含大于或等于99%，优选地大于或等于99.5%，更优选 地大于或等于99. 8%按重量计的量的N-乙基甲基胺(EMA)，从0. 0005% (5ppm) -0. 05%,优选 地0. 0005%-0. 02%，更优选地5ppm-100ppm按重量计的二甲基乙基胺(DMEA)和补充至100% 的余量的水，优选地从5ppm-0. 2%，更优选地5ppm-0. 1%按重量计的水。
5.根据权利要求1的组合物，其包含a)大于或等于99%，优选地大于或等于99. 5%，更优选地大于或等于99. 8%按重量计 的量的N-乙基甲基胺(EMA)；b)0. 0005% (5ppm) -0. 05%，优选地 5ppm_0. 02% 按重量计的二甲胺(DMA)；c)0. 0005% (5ppm) -0. 05%,优选地 5ppm_0· 02% 按重量计的二乙胺(DEA)；d)0. 0005% (5ppm) -0. 05%,优选地 0. 0005%-0. 02%,更优选地 5ppm_100ppm 按重量计 的二甲基乙基胺(DMEA)；e)0. 0005%(5ppm) -0. 2%,优选地5ppm_0. 1%按重量计的二乙基甲基胺(DEMA)；f)0. 0005%(5ppm) -0. 2%，优选地5ppm_0. 1%按重量计的未反应的原料化合物，其它 副产品(如，例如三甲胺)；和g)补充至100%的余量的水，优选地5ppm-0. 2%，更优选地5ppm_0. 1%按重量计的水。
6.根据权利要求1的组合物，其包含a)大于或等于99. 5%，更优选地大于或等于99. 8%按重量计的量的N-乙基甲基胺 (EMA)；b)0. 0005%(5ppm) -0. 02%,优选地 5ppm_0. 01% 按重量计的二甲胺(DMA)；c)0. 0005% (5ppm) -0. 02%,优选地 5ppm_0. 01% 按重量计的二乙胺(DEA)；d)0. 0005%(5ppm)-0.02%，优选地 5ppm-100ppm 按重量计的二甲基乙基胺(DMEA)；e)0. 0005%(5ppm) -0. 2%,优选地5ppm_0. 1%按重量计的二乙基甲基胺(DEMA)；f)0. 0005%(5ppm) -0. 2%，优选地5ppm_0. 1%按重量计的未反应的原料化合物，其它 副产品(如，例如三甲胺)；和g)补充至100%的余量的水，优选地5ppm-0. 1%，更优选地5ppm_0. 05%按重量计的水。
7.根据权利要求1-6任一项的组合物的制备方法，特征在于其包括至少以下步骤a)制备包含一甲基胺、至少一种加氢催化剂和催化量的至少一种强碱的混合物；b)在氢气压力下搅拌该混合物并且加热至20°C -120°C，优选地50°C -80°C，更优选 地60°C -75°C的反应温度；c)在该保持温度的并在氢气压力下的混合物中加入乙醛；d)在分离该催化剂后回收该反应介质；和e)纯化该高纯度EMA，优选地通过分馏纯化该高纯度EMA。
8.根据权利要求7的方法，特征在于其是半连续方法。
9.根据权利要求7的方法，其中一甲基胺以相对于该溶液总重量的10%-90%按重量计， 优选地20%-60%按重量计，特别地约40%按重量计的MMA的稀释度的水溶液形式被引入。
10.根据权利要求7的方法，其中所述催化剂选自基于元素周期表的第8、9、10和11族 的金属的加氢催化剂，优选基于Ni、Co或者Cu以及Pd(Pd/C类型)的阮内催化剂，更特别 地阮内镍催化剂。
11.根据权利要求7的方法，其中将强碱以相对于无水MMA的0.15m0l%-4m0l%，优选地 0. 4mol%-2mol%更特别地0. 75mol%-l. 5mol%的量加到反应介质中。
12.根据权利要求11的方法，其中该强碱是氢氧化钠。
13.根据权利要求7的方法，其中一甲基胺/乙醛的摩尔比为约0.5至约1. 25，优选地 0. 75-1. 0，更特别地 0. 85-0. 95。
14.根据权利要求7的方法，其中在除去催化剂之后，该反应介质通过分馏，优选地常 压分馏进行纯化。
15.根据权利要求14的方法，其中该蒸馏使用塔侧馏分取出而进行，典型地在该塔的 上部四分之一处，理想地在该塔高度的75%-95%处。
全文摘要
本发明涉及具有很高纯度的N-乙基甲基-胺，即非常低的在传统工业过程中通常遇到的杂质的含量，以及涉及用于在工业规模上制备高纯度的N-乙基甲基胺的方法。
文档编号C07C209/44GK102076652SQ200980125223
公开日2011年5月25日 申请日期2009年7月2日 优先权日2008年7月4日
发明者C·吕潘, J·迪富尔 申请人:阿肯马法国公司