[发明专利]N-甲酰基哌啶及其同系物的制备方法

说明书

本发明提供了一种N-甲酰基哌啶及其同系物的制备方法。

N-甲酰基哌啶及其同系物是多种高分子材料的优良的溶剂，它在高分子材料如聚丙烯腈、尼龙及聚砜等的加工及有机合成方面有很多用处。目前制备N-甲酰基哌啶的方法主要有三种：

1.哌啶与一氧化碳的反应，该方法温度压力较高，其产率只有85％左右：

2.哌啶与氯仿在相转移催化剂存在下的反应，其产率为11-89％；

3.哌啶与二甲基甲酰胺等含酰基化合物的酰基交换反应，这一方法反应条件缓和，是一个比较好的方法。但存在的主要问题是溶剂用量大，三废多，其最高产率为87.6％。上述这些方法，工艺条件较苛刻、时空产率低，分离难度较大，生产成本高，产率又不太高。

本发明的目的是提供一种N-甲酰基哌啶及其同系物的制备方法。利用该方法制备N-甲酰基哌啶及其同系物，其反应产物中除水外没有其它付产物，与产品易于分离，对环境无污染，且反应产率高。

本发明的制备N-甲酰基哌啶及其同系物的方法，其特征是用哌啶与甲酸等有机酸反应生成相应盐、盐脱水后就可得到N-甲酰基哌啶及其同系物。其反应由下式(1)表示：

上述反应物有机酸为C₁～C₁₂脂肪酸或苯甲酸、苯乙酸等芳香族酸。其反应的脱水过程可用直接加热蒸出水的方法，也可以用苯、甲苯、正已烷、环已烷、丁醇或戊醇等共沸剂采用共沸脱水法进行。脱水可按常规技术进行，脱水装置可用普通的蒸馏瓶，也可用精馏柱。

下面通过实例对本发明的技术作进一步地说明。实施例1N-甲酰基哌啶的制备1

在带有加料装置的250毫升普通蒸馏瓶内加人94克哌啶与58克(含量为87.7％)甲酸，用电热套加热至100～200℃，蒸出水之后冷却，得到反应产物126克，经色谱分析，其中N-甲酰基哌啶含量为97.16％，以哌啶为基准计算，其摩尔产率为98％，气相色谱分析用上海分析仪器厂产103气相色谱仪，色谱条件：PEG2万填充柱，柱长2米，内径3毫米，柱温140℃，氢炎焰离子化检测器，汽化室检测温度150℃，载气为高纯氮气，流速为15ml/min，氢气80ml/min，空气200ml/min，用归一化法定量，以下实例和比较例使用的分析法相同。

实施例2N-甲酰基哌啶的制备2

在带有加料装置与精馏柱(内径20毫米，柱高500毫米)的250毫升蒸馏瓶内加入94克哌啶、20克甲苯和58克(含量87.7％)甲酸，用电热套加热至80-200℃，其沸脱完水之后冷却，在蒸馏瓶中得到145克产物，用气相色谱分析，其中的N-甲酰基哌啶的含量为85.29％，以哌啶为基准计算，其摩尔产率为99％。

实施例3N-乙酰基哌啶的制备

用实施例2的装置进行反应，加入94克哌啶，20克甲苯及67克冰醋酸，和实施例2相同的条件反应得到165克产物，用气相色谱分析，其中的N-乙酰基哌啶的含量为82.24％，以哌啶为基准计算，其摩尔产率为99％。

比较例1利用常规法制备N-甲酰基哌啶

在带有回流冷凝器，温度计管及加料器的500毫升三口烧瓶里加入47克哌啶，206克二甲基甲酰胺和27.5克浓硫酸，回流反应6小时，反应结束后，反应产物用分液漏半分层，分出下层，用20毫升乙醚萃取两次，萃取后的含酸层为付产物硫酸二(二甲铵)盐，其余的合并在一起得230克，用气相色谱分析，N-甲酰基哌啶含量为23.9％，以哌啶为基准计算，其摩尔产率为88％。

由上述实施例和比较例的结果可以看到，利用本发明的方法，其反应条件缓和，方法简单，产率高。反应产物中除了少量水没有其它三废，产物分离简单。