專利名稱：一種n－乙基哌嗪的合成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化學合成方法，特別是以乙醇和哌嗪為原料的N-乙基哌嗪的合成方法。
背景技術：
N-乙基哌嗪是哌嗪系列產品之一，是一種重要的精細化學品，是合成醫(yī)藥和合成農藥的中間體，主要用于合成乙基環(huán)丙沙星類抗菌藥物，同時也用作染料和植物保護劑等產品的合成原料，另外在殺菌劑和表面活性劑等方面也具有廣泛用途。該產品目前在國內還處在開發(fā)階段，用量主要依靠進口。已知文獻記載的合成方法主要有兩種方法一以哌嗪為原料合成哌嗪與乙腈、乙醛或溴乙烷反應制備。以哌嗪與溴乙烷反應合成N-乙基哌嗪的方法具有生產工藝簡便與副產物少等特點，是目前國內研究較多的新工藝，但該反應存在著生產成本高、利潤空間低的致命缺點，嚴重制約了該工藝的工業(yè)化，同時哌嗪與溴乙烷反應過程中，不可避免有較多副產物N，N-二乙基哌嗪的生成。
方法二以乙胺為原料合成乙胺與環(huán)氧乙烷經加成、環(huán)合制備。該方法缺點是反應溫度高，造成設備要求高；反應步驟多，設備儀表多，導致工藝控制、三廢處理難度大；催化劑選擇性差，轉化率低，副產物多。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服上述不足，而提供一種轉化率高、選擇性好、流程簡單、生產成本低、三廢污染小、投資少、利潤高，適合工業(yè)化生產的N-乙基哌嗪的合成方法。
本發(fā)明實現上述目的所采用的技術方案。這種N-乙基哌嗪合成方法，主要步驟如下以乙醇和哌嗪為原料，以Cu-Co-Mo/Al2O3為催化劑，其中催化劑的組成(wt％)Cu1-70％、Co1-90％、Mo1-30％、Ni0.1-10％、Mn0.05-10％、Mg0.01-5.0％、Cr0.01-5.0％，其余為Al2O3；該反應在哌嗪過量的條件下進行，采用間歇式過程，在液相條件下進行，其具體操作條件為壓力0.1-10.0MPa，溫度80-350℃，哌嗪和乙醇摩爾比0.5-10.0，催化裂化用量0.1-5.0％(加入反應物總重量)。
本發(fā)明具體步驟向用氮氣置換好的反應釜中加入經計量的無水哌嗪，將已經還原好的催化劑經計量加入無水酒精中(酒精量為實際該加量的50％)，邊攪拌邊加入反應釜中，該反應在帶高速攪拌的壓力釜進行，攪拌速率是100-1000轉/分鐘。再用另外50％無水酒精分兩次洗滌加入，通氫氣置換后再升壓至0.1MPa，高速攪拌，緩慢升溫至150℃，停止加熱，反應3小時，反應過程中及時移走反應熱；反應結束后，冷卻至常溫，停攪拌，放料，過濾，回收催化劑保存于無水乙醇中，供下一次反應再用；精餾濾液，分離產品和回收過量哌嗪；哌嗪過量，將過量的哌嗪進行回收提純后作為原料回用。
本發(fā)明有益的效果從成本上分析，以哌嗪和乙醇為原料，合成1噸N-乙基哌嗪需乙醇0.4噸；以哌嗪和溴乙烷為原料，合成1噸N-乙基哌嗪需溴乙烷約1噸，1噸乙醇比1噸溴乙烷在價格上便宜近萬元。且以乙醇為原料，副產物是水，以溴乙烷為原料，副產物是溴化物，對設備材料要求高，三廢處理難度大。用于工業(yè)化生產，本發(fā)明具有無可比擬的優(yōu)勢。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步描述，實施例將幫助更好地理解本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅局限于下述實施例。
實施例1調整好5L不銹鋼高壓釜的高速攪拌器、測(控)溫系統(tǒng)、壓力表、安全閥等，用氮氣將高壓釜置換至O2≤0.5％，一次性加入無水哌嗪260克(純度99.5％)、1#催化劑4.5克、無水酒精46克，其中1#催化劑的組成(wt％)Cu1.0％、Co1.0％、Mo2.5％、Ni1.0％、Mn0.5％、Mg0.1％、Cr0.05％，其余為Al2O3。用氫氣置換合格后，再用氫氣將釜內壓力升至3.0MPa，關閉加氫閥。開啟攪拌和升溫，溫度控制在190-210℃，氨壓力控制在6.0MPa內。反應過程中溫度會明顯上升，要及時移走反應生成熱。反應3小時，降溫、泄壓，取出反應物，過濾即得N-乙基哌嗪粗產品，過量哌嗪和催化劑回收再用。具體數據見表一。
實施例2加入無水哌嗪85克，其它同實施例1。
實施例3加入無水哌嗪420克，反應2小時，其它同實施例1。
實施例4加入1#催化劑10克，其它同實施例1。
實施例5反應溫度改為130-150℃，反應5小時，其它同實施例1。
實施例6反應溫度改為230-250℃，反應2小時，其它同實施例1。
實施例7加入2#催化劑4.5克，其它同實施例1。其中2#催化劑的組成(wt％)Cu0％、Co0％、Mo3.5％、Ni3.0％、Mn0.5％、Mg0.1％、Cr0.05％，其余為Al2O3。
實施例8加入3#催化劑4.5克，其它同實施例1。其中3#催化劑的組成(wt％)Cu3.0％、Co3.0％、Mo0％、Ni0％、Mn0.5％、Mg0.1％、Cr0.05％，其余為Al2O3。
表1

從反應結果來看，嗪醇摩爾比大變，哌嗪轉化率變低，N-乙基哌嗪含量變高，N-乙基哌嗪含量變低，產品選擇性好；催化劑量增大僅僅縮短了反應時間，對反應結果影響不大；反應溫度過低，反應速度很慢，但產品選擇性好；應溫度過高，反應快，但副產物大幅增加，產品選擇性極差；從實施例7看，2#催化劑中不含Cu和Co，目標反應微量進行；從實施例8看，3#催化劑中不含Ni和Mo，目標反應不進行。
權利要求
1.一種N-乙基哌嗪合成方法，其特征是主要步驟如下以乙醇和哌嗪為原料，以Cu-Co-Mo/Al2O3為催化劑，其中催化劑的重量比組成為Cu1-70％、Co1-90％、Mo1-30％、Ni0.1-10％、Mn0.05-10％、Mg0.01-5.0％、Cr0.01-5.0％，其余為Al2O3；該反應在哌嗪過量的條件下進行，采用間歇式過程，在液相條件下進行，其具體操作條件為壓力0.1-10.0MPa，溫度80-350℃，哌嗪和乙醇摩爾比0.5-10.0，催化裂化用量加入反應物總重量的0.1-5.0％。
2.根據權利要求1所述的N-乙基哌嗪合成方法，其特征是向用氮氣置換好的反應釜中加入經計量的無水哌嗪，將已經還原好的催化劑經計量加入無水酒精中，酒精量為實際該加量的50％，邊攪拌邊加入反應釜中，再用另外50％無水酒精分兩次洗滌加入，通氫氣置換后再升壓至0.1MPa，高速攪拌，緩慢升溫至150℃，停止加熱，反應3小時，反應過程中及時移走反應熱；反應結束后，冷卻至常溫，停攪拌，放料，過濾，回收催化劑保存于無水乙醇中，供下一次反應再用；精餾濾液，分離產品和回收過量哌嗪。
3.根據權利要求1或2所述的N-乙基哌嗪合成方法，其特征是該反應在帶高速攪拌的壓力釜進行，攪拌速率是100-1000轉/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種N－乙基哌嗪合成方法，主要步驟如下以乙醇和哌嗪為原料，以Cu－C
文檔編號B01J23/885GK1962649SQ20061015496
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月29日 優(yōu)先權日2006年11月29日
發(fā)明者陳國建, 謝自強, 劉訓軍 申請人:杭州新成化學有限公司