二丁基氨基乙醇的合成研究

孙添源

（南京美思德新材料有限公司，江苏南京 210046）

二丁基氨基乙醇是一类具有重要商业价值的精细化工品，主要用作溶剂、萃取剂、聚氨酯的催化剂、纤维助剂及乳化剂等，国内主要生产厂家为一些制药厂，国外主要是巴斯夫等。

有关二丁基氨基乙醇的合成方法国内外资料不多。其合成方法有以下几种：一种是用甲醇、甲醛与二正丁胺反应[1]。此法产率低，只有10%，不适合工业化生产。另一种是用环氧乙烷和二正丁胺反应[2-3]。因为环氧乙烷是一种易得且活性高的精细化工原料，而且反应产物易分离并实现工业化，所以采用这种方法进行合成研究。本文参照现有资料，根据环氧乙烷与胺的合成路线（图1），进行了正交试验，优化了工艺条件。

图1 环氧乙烷法路线

1 实验

1.1 仪器与原料

所用仪器及试剂见表1和表2。

表1 实验所用试剂

表2 实验所用仪器

1.2 二丁基氨基乙醇的合成

按照图2将催化剂，二正丁胺按比例依次投到高压反应釜中，然后用氮气置换反应釜内的空气三次，经便携式测氧仪测得氧含量低于0.02%后，设定温度，开动搅拌和加热。到达预设温度后，用氮气将定量的环氧乙烷压入到反应釜中，控制加料速度、釜内温度和压力。环氧乙烷通完后，进行保温反应，直到釜内压力基本不变，通冷却水进行降温，温度低于40℃出料。

图2 实验流程图

反应液采用先减压蒸馏再精馏的方式进行分离。首先减压蒸出未反应的二正丁胺，然后在395Pa 的真空度下精馏，120℃得到无色透明二丁基氨基乙醇纯品。

气相检测条件为氢气柱前压0.1MPa，载气氮气的柱前压0.1MPa，空气柱前压0.03MPa，进样器和检测器的温度为250℃，起始温度为110℃，升温速率20℃/min。保留时间5.583min 的为二丁基氨基乙醇，其纯度用气相色谱分析为99.5%。气相色谱图见图3。

图3 气相色谱图

1.3 正交设计

根据资料选择三水平四因素的正交试验方案，选择L9（34）正交试验表来实验，因素水平表如表3 所示。

表3 因素与水平

2 结果与讨论

2.1 极差分析

从正交表4和图4分析可以得出，反应过程中保持胺的适当过量对于主反应的进行是有利的，但胺过量太多会增加回收时间与成本，所以不宜过量太多；提高反应温度和增加催化剂的量虽然能提高反应速率，但继续提高会增加物料成本和安全风险；而氢氧化钠相对于其他两个催化剂活性低，可能降低了副反应的发生，使得产率相对提高；所以最佳反应条件为A3B3C2D1：反应温度为115℃；催化剂的量为总质量的0.3%；二正丁胺与环氧乙烷的物质的量比为1.25 ∶1；催化剂选氢氧化钠。

表4 结果和极差分析

图4 影响因素图

2.2 验证实验

按照正交试验的最佳条件A3B3C2D1进行验证，实验结果如表5所示。

表5 平行实验结果

从表5得出，3次收率的平均值为92.28%，得到的结果比较理想。

2.3 产物的质谱分析

质谱检测条件为采用电子轰击离子化法，载气为高纯氦气。图5所示的MS 谱图主要碎片m/Z=173（M+），142（M+- CH2OH），100[C4H9（CH3）N+=CH2]，88[HOC2H4（CH3）N+= CH2]，56（C4H8+），29（C2H5+），与文献[4]报道一致。

图5 产物的质谱图

3 结论

1）结合现有工艺，经过优化后的最佳工艺条件为：n（n- C8H19N）∶n（C2H4O）=1.25 ∶1；反应温度为115℃；氢氧化钠用量0.3%；收率可以达到92.28%。

2）分离后的产物经气相色谱分析纯度为99.5%。

3）最终产物通过质谱分析，确认为二丁基氨基乙醇。