本发明属于有机化学品合成领域，具体涉及一种在低温环境中制备四甲基乙二胺的方法。
背景技术：
1、四甲基乙二胺简称tmeda，是一种特殊的叔胺类有机物，外光呈现一种无色透明状，略带有氨味，能与水、乙醇和乙醚等多种溶剂互溶。四甲基乙二胺是一种重要的有机合成材料，在医药、染料中间体、农药等领域有重要的应用，例如在食品和化妆品行业中用于乳化剂和防腐剂，在塑料制品中用于润滑剂、颜料和防冻剂，在化工生产中用于生化试剂、环氧树脂交联剂和制备季铵化合物中间体。
2、现有技术中对于四甲基乙二胺的合成方法主要包括以下几种：专利cn1962606a公开了一种利用管道反应器合成四甲基乙二胺的方法，该发明以1,2-二氯乙烷、氢氧化钠和二甲胺为原料，在管道反应器中一步合成四甲基乙二胺，该方法的原理是利用卤代烷与胺基的取代反应，反应会产生大量的盐酸产物，需要使用大量的碱进行中和，最终虽然能制备得到四甲基乙二胺，但是产生的无机盐废水量大，废水的处理成本过高。针对此种方法存在无机盐废水的问题，又开发了胺化氢化和甲基化氢化的制备方法。专利cn104557562a公开了一种二甲基乙醇胺直接催化胺化生产四甲基乙二胺的方法，该发明以二甲基乙醇胺和二甲胺为原料，在自制催化剂的条件下，于100～250℃下胺化并通入氢气进行加氢得到目的产物；专利cn110317138b公开了一种四甲基乙二胺的制备方法，该发明以多聚甲醛和乙二胺为原料，在催化剂的催化下，于高温(120～130℃)和高压(2.8～3.2mpa)中通入氢气进行甲基化加氢反应，制备得到目的产物。这种胺基氢化和甲基化氢化都是在高温环境下进行反应，生产成本高，且利用氢气进行加氢还原存在的问题是：氢气属于易燃气体，易与空气混合成为爆炸性混合物，且加氢反应都属于高温放热反应，高温高压下氢气会对反应容器产生腐蚀(氢脆现象)，从而导致设备使用寿命的大幅减少，并且被腐蚀的设备容易导致氢气泄露，进一步加剧氢气爆炸的危险。
3、因此，设计一种在低温下制备四甲基乙二胺且避免使用氢气对设备产生腐蚀而导致泄露的方法，具有实际生产应用的意义。
技术实现思路
1、根据现有技术的不足，本发明以二胺类化合物和甲醇作为合成原料，通过自制的催化剂，低温环境下对甲醇进行夺氢氧化成反应活性较高的醛，然后二胺类化合物与醛反应生成具有亚胺结构的化合物，夺氢后的催化剂对亚胺结构的化合物进行催化加氢还原，制备得到四甲基乙二胺，用以解决背景技术中提出的问题。具体地，本发明的技术方案包括以下内容：
2、一种低温制备四甲基乙二胺的方法，所述方法包括以下步骤:
3、甲醇置于反应釜中，向所述反应釜中加入二胺类化合物并搅拌混合；
4、待所述二胺类化合物添加完毕后，将锰离子改性催化剂加入至所述反应釜与所述甲醇和二胺类化合物进行混合；
5、待所述锰离子改性催化剂添加完毕后用惰性气体对所述反应釜进行置换，置换结束后，对所述反应釜进行升温反应得到反应液；
6、所述反应液经过滤收集滤液，将所述滤液依次经过蒸馏和精馏处理后得到四甲基乙二胺。
7、进一步地，所述二胺类化合物包括n,n’-二甲基乙二胺、n,n-二甲基乙二胺或乙二胺，优选为n,n-二甲基乙二胺。
8、进一步地，所述甲醇与所述二胺类化合物的摩尔比为2～4:1。
9、进一步地，向所述反应釜中加入二胺类化合物时的温度为0～50℃。
10、进一步地，所述锰离子改性催化剂的用量为所述甲醇与所述二胺类化合物总质量的1％～5％。
11、进一步地，所述锰离子改性催化剂的制备方法包括以下步骤：
12、将金属锰离子、配体化合物和二甲基甲酰胺混合后，经超声处理后于70～90℃下反应30～60min，再经冷却析出晶体，所述晶体经真空干燥得到固体，所述固体经煅烧后得到所述锰离子改性催化剂，所述超声处理的条件为超声功率100～140w和超声时间10～30min，所述真空干燥的温度为140～160℃，所述煅烧的温度为400～500℃。
13、进一步地，所述金属锰离子包括氯化锰、硝酸锰或碳酸锰。
14、进一步地，所述配体化合物包括乙酰丙酮、乙二胺四乙酸或三氟乙酰三氟甲磺酸酯，优选为三氟乙酰三氟甲磺酸酯。
15、进一步地，所述金属锰离子与所述配位化合物的质量比为1:1～5。
16、进一步地，所述惰性气体包括氮气、氦气或氩气。
17、进一步地，所述惰性气体对反应釜进行气体置换后的反应釜内部含氧量为≤0.2％。
18、进一步地，所述反应釜进行升温反应的温度为60～90℃。
19、进一步地，所述蒸馏的温度为63～67℃，所述精馏包括经100～110℃精馏除水和经115℃～130℃精馏收集四甲基乙二胺。
20、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
21、(1)本发明通过将廉价金属锰离子与具有多给电子基团的配体化合物进行桥联配位，利用多给电子效应结合锰离子，协同提高锰离子催化剂的稳定性和催化活性，实现在低温环境下的催化反应。
22、(2)由于甲醇的反应活性低，难以与二胺类化合物进行反应，高活性的锰离子改性催化剂通过将甲醇脱氢氧化成反应活性较高的甲醛，二胺类化合物对甲醛进行亲核进攻生成亚胺结构的化合物，随后在结合氢原子的改性锰离子催化剂的催化下进行加氢还原，得到四甲基乙二胺，实现了将甲醇中的质子氢作为氢源，无需额外通入氢气进行反应，避免了氢气在高温环境下带来的氢脆现象和操作不当导致泄露爆炸的不利影响，且过量生成的甲醛也可以在结合氢原子的改性锰离子催化剂的催化下重新生成甲醇，进行回收套用。
23、(3)本发明采用脱氢-胺化缩合-氢化“一锅法”制备方式，副产物只有水，污染小，原子经济性高。
1.一种低温制备四甲基乙二胺的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述一种低温制备四甲基乙二胺的方法，其特征在于，所述二胺类化合物包括n,n’-二甲基乙二胺、n,n-二甲基乙二胺或乙二胺。
3.根据权利要求1所述一种低温制备四甲基乙二胺的方法，其特征在于，所述甲醇与所述二胺类化合物的摩尔比为2～4:1。
4.根据权利要求1所述一种低温制备四甲基乙二胺的方法，其特征在于，向所述反应釜中加入二胺类化合物时的温度为0～50℃。
5.根据权利要求1所述一种低温制备四甲基乙二胺的方法，其特征在于，所述锰离子改性催化剂的用量为所述甲醇与所述二胺类化合物总质量的1％～5％。
6.根据权利要求1所述一种低温制备四甲基乙二胺的方法，其特征在于，所述锰离子改性催化剂的制备方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述一种低温制备四甲基乙二胺的方法，其特征在于，所述金属锰离子包括氯化锰、硝酸锰或碳酸锰，所述配体化合物包括乙酰丙酮、乙二胺四乙酸或三氟乙酰三氟甲磺酸酯。
8.根据权利要求6所述一种低温制备四甲基乙二胺的方法，其特征在于，所述金属锰离子与所述配位化合物的质量比为1:1～5。
9.根据权利要求1所述一种低温制备四甲基乙二胺的方法，其特征在于，所述惰性气体包括氮气、氦气或氩气。
10.根据权利要求1所述一种低温制备四甲基乙二胺的方法，其特征在于，所述反应釜进行升温反应的温度为60～90℃。