[发明专利]合成1;4-二甲基哌嗪的方法及所用催化剂

说明书

本发明公开了一种用于合成1,4‑二甲基哌嗪的负载型催化剂：以焙烧后球状γ‑Al₂O₃为载体，在载体上负载活性组分铜和镍。本发明还同时提供了利用上述负载型催化剂合成1,4‑二甲基哌嗪的方法：将负载型催化剂放置于固定床反应器中，在氢气的作用下活化；将原料N‑甲基乙醇胺经进样泵打入汽化室中汽化，调节进样泵流速，使得体积空速在0.1～0.5h^‑1；调节氢压使得反应压力为0.2～2.0MPa，反应温度在200～300℃，产物从固定床反应器底部流出，经冷凝器冷凝后收集；常压精馏，得1,4‑二甲基哌嗪。本发明方法工艺简单、反应条件适宜、生产成本低、收率较高；所选用的催化剂成本低、活性好、寿命长。

技术领域

本发明涉及一种有机化合物1,4-二甲基哌嗪的合成及其催化剂的制备方法。

背景技术

1,4-二甲基哌嗪，其分子式为C₆H₁₄N₂，分子量为114，结构式如式1所示，可用来合成医药中间体、阳离子表面活性剂和聚氨酯泡沫催化剂等。

文献(Beilstein Journal of Organic Chemistry,13,329-337；2017)报道了一种制备1,4-二甲基哌嗪的方法，以羟乙基乙二胺和甲醇为原料，以超临界二氧化碳为溶剂，γ-Al₂O₃为催化剂，合成了1,4-二甲基哌嗪，收率为68％。同时，他也报道了用相同的方法，用乙醇胺和甲醇制备1,4-二甲基哌嗪，收率为13％，大部分转化为甲基吗啉，另外副产2-甲氧基-N,N-二甲基乙胺，该工艺需要高温高压，能耗较大。

文献(Chemical Communications(Cambridge,United Kingdom),53(44),5962-5965；2017)报道了利用N-甲基哌嗪和甲醇反应制1,4-二甲基哌嗪的方法，其收率达94％。该法使用了较为昂贵的N-甲基哌嗪，经济价值受到影响。

文献(RSC Advances,5(19),14514-14521；2015)报道了利用哌嗪和甲醇反应制备1,4-二甲基哌嗪，收率为90％。同时也利用哌嗪和甲醛反应制备1,4-二甲基哌嗪，收率为95％，但是这两个方法都会副产甲基哌嗪，而且哌嗪的价值比1,4-二甲基哌嗪更高，因此此法经济价值不高。

专利(CN102796061)报道了使用N,N-二甲基乙醇胺为原料制备1,4-二甲基哌嗪的工艺，收率为71.1％，但是该法原子利用率不高。

现有的制备1,4-二甲基哌嗪的工艺存在三废多、生产成本大的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备1,4-二甲基哌嗪的方法及其所用的催化剂。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于合成1,4-二甲基哌嗪的负载型催化剂：以焙烧后球状γ-Al₂O₃为载体，在载体上负载活性组分，活性组分由铜(Cu)和镍(Ni)组成；铜、镍和焙烧后球状γ-Al₂O₃的重量之和称为总量，铜占总量的17.0～19.0％(较佳为17.0～17.8％)，镍占总量的13.0～15.0％(较佳为13.0～14.5％)。

本发明还同时提供了上述用于合成1,4-二甲基哌嗪的负载型催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)、焙烧：将球状γ-Al₂O₃于700～800℃焙烧6～10h；

2)、溶液配置：将硝酸铜和硝酸镍溶解于水中，得到混合溶液；