[发明专利]一种1;4-二甲基哌嗪的制备方法

说明书

本发明一种1,4‑二甲基哌嗪的制备方法，将N‑甲基二乙醇胺、氢气和一甲胺按照一定的比例混合后通入装填有催化剂的管式固定床反应器中；原料在反应器中高温气化；原料的混合气体与反应器中的催化剂接触、反应得到含有1,4‑二甲基哌嗪的反应混合物；然后对冷凝、收集的含有1,4‑二甲基哌嗪的反应混合物进行精馏提纯得到高纯度的1,4‑二甲基哌嗪产品。本发明1,4‑二甲基哌嗪的制备方法，是以稀土元素改性铜基复合催化剂作为N‑甲基二乙醇胺、氢气和一甲胺为原料制备1,4‑二甲基哌嗪的催化剂，反应步骤简单，反应条件温和，从而降低了对反应设备的要求，降低了安全生产隐患，具有较高的工业化推广价值。

技术领域

本发明涉及化学技术领域，尤其涉及一种1,4-二甲基哌嗪的制备方法。

背景技术

1,4-二甲基哌嗪，英文名称1,4-dimethyl piperazine，又叫N,N-二甲基哌嗪。分子式C₆H₁₄N₂，结构式分子量114.2，闪点22℃，沸点130～133℃；是一种无色挥发性液体，易溶于水、乙醇和乙醚。主要用于聚氨酯的固化剂、催化剂及医药和表面活性剂中间体，该物质易燃、低毒、有一定的腐蚀性。

在1-甲基哌嗪的常用合成方法中，在以哌嗪为原料，经选择甲基化得到1-甲基哌嗪的过程中；或以哌嗪为原料，经选择性还原胺化合成1-甲基哌嗪的过程中，其产生的副产物之一为1,4-二甲基哌嗪，因此可以借此获得少量的1,4-二甲基哌嗪。

以哌嗪和甲醛为原料，于水溶液中反应，经过锌和盐酸还原制取1,4-二甲基哌嗪；或以哌嗪和甲醇为原料于160～220℃通过由SiO₂和H₃PO₄(90:10)组成的催化剂，哌嗪的转化率49.3％，所得1-甲基哌嗪和1,4-二甲基哌嗪的重量比为81:15。采用Ni-Mo/Al₂O₃等氢化脱硫催化剂，常压高温反应，亦可获得产物。亦可采用Rh、Ir、Ru等过渡金属催化剂，如将哌嗪和甲醇通过IrCl₃·3H₂O和Pph₃组成的催化剂，温度低于100℃，反应160h，经分离得到1-甲基哌嗪和1,4-二甲基哌嗪，收率分别为52％和13％(中国医药工业杂志，1992,23(6),284～285)。因此现有的工艺存在工艺流程复杂，或使用较多重金属催化剂，或反应压力较高，或反应时间长等缺点。

综上所述，目前制备1,4-二甲基哌嗪的方法较少，可工业化生产的方法也较少。

发明内容

本发明目的是提供一种1,4-二甲基哌嗪的制备方法，以稀土元素改性铜基复合催化剂作为N-甲基二乙醇胺、氢气和一甲胺为原料制备1,4-二甲基哌嗪的催化剂，反应步骤简单，反应条件温和，从而降低了对反应设备的要求，降低了安全生产隐患，具有较高的工业化推广价值。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种1,4-二甲基哌嗪的制备方法，将原料N-甲基二乙醇胺、氢气和一甲胺按照一定的比例混合后通入装填有催化剂的管式固定床反应器中；原料在所述管式固定床反应器中高温气化，形成原料混合气体；所述原料混合气体与所述管式固定床反应器中的催化剂充分接触并在其催化作用下反应得到含有1,4-二甲基哌嗪的反应混合物；冷凝、收集含有1,4-二甲基哌嗪的反应混合物，然后对经过冷凝、收集的含有1,4-二甲基哌嗪的反应混合物进行精馏提纯得到高纯度的1,4-二甲基哌嗪产品；其中，原料N-甲基二乙醇胺与一甲胺摩尔比为1:2.05～1:7.5，原料N-甲基二乙醇胺与氢气摩尔比为1:3～1:9，液时空速为0.5～5.0h^-1；管式固定床反应器内的反应温度为220～290℃，反应压力为2.0～5.0Mpa。