一种叔丁胺基乙氧基乙醇、其衍生物及催化合成方法与流程

本发明属于有机化合物合成，具体涉及一种叔丁胺基乙氧基乙醇、其衍生物及催化合成方法。

背景技术：

1、叔丁胺基乙氧基乙醇是一种具有特殊氨味的透明无色液体，能够溶于乙醇、醚以及酮等大多数有机溶剂。叔丁胺基乙氧基乙醇的结构中含有一个体积较大的叔丁基团(位阻系数为1.74)，叔丁基团与氨基上的氮原子相连使得叔丁胺基乙氧基乙醇具有高效的空间位阻效应，其空间位阻常数值达到了2.10。叔丁基团的强位阻效应，不仅能够有限抑制与co2发生作用，还能显著增加溶液的碱性，增强了对h 2s的选择性吸收的能力。目前，叔丁胺基乙氧基乙醇被广泛应用于石油炼化厂以及天然气净化厂等领域的选择性脱硫溶剂等领域。在相同的工艺条件下，与甲基二乙醇胺相比，叔丁胺基乙氧基乙醇对h2s的选择性是其3倍多，并且所需能耗仅为甲基二乙醇胺的70％左右。同时，对叔丁胺基乙氧基乙醇引入不同的官能团进行修饰，可得到多种叔丁胺基乙氧基乙醇的衍生物，广泛应用于有机合成、药物化学、染料化学、催化化学表面活性剂以及离子液体前驱体等领域。因此，对于叔丁胺基乙氧基乙醇及其衍生物的合成研究极具研究价值和工业应用意义。

2、目前，叔丁胺基乙氧基乙醇及其衍生物的合成方法主要是叔丁胺和二甘醇法和叔丁胺与卤代烷基醇法。其中叔丁胺和二甘醇法反应需要使用ni、co、ru和cu等活性组分制备的金属催化剂。美国专利us4487967a报道了以ni作为主要活性成分负载到al2o3-sio2载体上制备的负载型催化剂用于二甘醇与叔丁胺反应制备叔丁胺基乙氧基乙醇，研究结果表明在ni负载量65wt％，反应温度为200℃以及反应时间为6h的条件下，叔丁胺基乙氧基乙醇的收率为54％；但该工艺存在着活性组分损失严重以及活性成分ni的原子利用率不高等缺点。中国专利cn108906061a通过等体积浸渍法制备了不同载体的ni基催化剂，研究了其对于二甘醇与叔丁胺的催化性能。研究结果表明，在以sio2为载体负载的ni基催化剂作用下，在最优的工艺条件时二甘醇转化率与叔丁胺基乙氧基乙醇的选择性分别为49.4％和83.3％，但也存在着反应压力高以及反应时间长等问题。中国专利cn1623978a公布的叔丁胺与卤代烷基醇在反应釜中无催化剂加热和自压条件下反应制备叔丁胺基乙氧基乙醇的方法，该方法反应时间长、反应温度高和设备腐蚀性严重，增加了生产的经济成本。

3、低共熔溶剂是21世纪初提出的一种绿色新型类离子液体类似物。低共熔溶剂原料易得、制备工艺简单并且无毒无害可生物降解，广泛应用于有机合成、催化化学与材料化学等领域，尤其是在催化化学领域，低共熔溶剂具有催化效率高和所需条件温和的优点，已在相关领域展示了巨大的应用前景。管式反应器返混小，容积效率高，对于有串联副反应的工艺能够提高其选择性，减少副产物的生成。

4、综上所述，目前用于合成叔丁胺基乙氧基乙醇及其衍生物的方法中二甘醇与叔丁胺法存在着负载型催化剂金属活性组分用量大、反应温度高、压力大以及卤代烷基醇与叔丁胺法无催化剂条件下设备腐蚀严重、反应时间长、经济成本高和选择性低等问题。鉴于此，以三元低共熔溶剂作为催化剂，在管式反应器中合成叔丁胺基乙氧基乙醇及其衍生物是一种高效和经济的制备方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种叔丁胺基乙氧基乙醇、其衍生物及催化合成方法，可有效解决卤代烷基醇与叔丁胺法合成叔丁胺基乙氧基乙醇及其衍生物过程中存在的设备腐蚀严重、反应时间长、经济成本高和选择性低等问题，提供了一种叔丁胺基乙氧基乙醇及其衍生物的制备方法。该方法催化剂制备过程简单，催化剂用量少，在管式反应器中反应时间短、选择性高，叔丁胺基乙氧基乙醇及其衍生物的最高收率可达95％，产品纯度98％以上。

2、为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种催化合成叔丁胺基乙氧基乙醇及其衍生物的方法，以三元低共熔溶剂为催化剂，将反应介质、式ⅰ所示原料和式ⅱ所示原料混合后，反应制得；

4、式ⅰ所示原料的结构式为：

5、式ⅱ所示原料的结构式为：

6、其中，r1、r2和r3独立选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、羟基、羧基、甲氧基、醛基、羟甲基、1～3个卤素原子取代的甲基；r4选自氯原子、溴原子、碘原子或醛基；n为1～6。

7、进一步地，式ⅰ所示原料与式ⅱ所示原料的摩尔比为2～12:1。

8、进一步地，式ⅰ所示原料与式ⅱ所示原料的摩尔比为3～7:1。

9、进一步地，三元低共熔溶剂与式ⅱ所示原料的质量比为0.01～0.45:1。

10、进一步地，三元低共熔溶剂与式ⅱ所示原料的质量比为0.02～0.20:1。

11、进一步地，式ⅰ所示原料中r1和r3均为氢原子，r2为氢原子或甲基。

12、进一步地，式ⅱ所示原料中r4为cl，n取值为1或4。

13、进一步地，合成反应温度为55～180℃，压力为0.1～8mpa，时间为30～420min。

14、进一步地，合成反应温度为75～170℃，压力为0.1～5mpa，反应时间为40～300min。

15、进一步地，三元低共熔溶剂的制备方法为：将氢键供体与氢键受体混合后，于50～120℃加热30～200min后真空干燥，制得该三元低共熔溶剂。

16、进一步地，真空干燥时间为240～360min，干燥温度为40～70℃。

17、进一步地，氢键供体选自尿素、硫脲、乙酰胺、丙酰胺、乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、乙二醇、甘油、1,3-丙二醇中的一种或两种。

18、进一步地，氢键受体选自氯化胆碱、溴化胆碱、碘化胆碱、n-苄基-2-羟基n,n-二甲基乙醇氯化铵、n-乙基-2-羟基-n,n-二甲基乙醇氯化铵中的一种或两种。

19、进一步地，三元低共熔溶剂可包括[尿素][硫脲][氯化胆碱]、[尿素][氢氧化钠][氯化胆碱]、[氢氧化钠][乙二醇][氯化胆碱]、[尿素][氯化胆碱][溴化胆碱]、[氢氧化钠][n-乙基-2-羟基-n,n-二甲基乙醇氯化铵][氯化胆碱]等。

20、进一步地，氢键供体中的一种或两种物质与氢键受体中的两种或一种物质的摩尔比优选为(0.6-5.5):1:1和1:(0.8-5):1，更优选为(1.1-3.8):1:1和1:(1.5-3.5):1。

21、进一步地，反应介质为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇中的一种或多种，更优选为水、甲醇、乙醇中的一种或多种。

22、一种催化合成叔丁胺基乙氧基乙醇及其衍生物，采用上述方法制备得到，其结构式如下：

23、

24、其中，r1、r2和r3独立选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、羟基、羧基、甲氧基、醛基、羟甲基、1～3个卤素原子取代的甲基。

25、本发明的有益效果：

26、本发明提供了一种三元低共熔溶剂的制备方法及其在管式反应器中催化合成叔丁胺基乙氧基乙醇及其衍生物的合成方法，以三元低共熔溶剂为催化剂，在管式反应器中反应，有效解决了卤代烷基醇与叔丁胺法无催化剂条件下设备腐蚀严重、反应时间长、经济成本高和选择性低等问题。同时，本发明所用三元低共熔溶剂催化剂原料成本低。制备工艺简单，通过简单的混合、加热以及真空干燥即可获得所述三元低共熔溶剂催化剂。

27、本发明提供的一种三元低共熔溶剂的制备方法及其在管式反应器中催化合成叔丁胺基乙氧基乙醇及其衍生物的合成方法，经过酸碱中和、粗分离与精馏，最高收率可达95％(以卤代烷基醇计算)，产品纯度高于98％，具有一定的经济型和实用性。