[发明专利]一种N-甲基哌嗪的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种N-甲基哌嗪的制备方法。

背景技术

N-甲基哌嗪是哌嗪的衍生产品之一，是一种重要的精细化工产品，主要用作氧氟沙星、氯氮平、西地那非、吐立抗、佐匹克隆等药物的中间体，亦可用于农药、染料、塑料等行业。

目前N-甲基哌嗪的合成方法主要有两种：

方法一：将哌嗪和盐酸反应生成哌嗪盐酸盐，分离出该盐后再与甲酸和甲醛的混合液反应得到N-甲基哌嗪盐酸盐，然后加氢氧化钠中和，蒸馏，得含水N-甲基哌嗪。加苯加热回流带水，分馏，收集132-140℃馏分，得无水N-甲基哌嗪，收率仅为50％。该工艺还存在工艺过程长，生产中设备腐蚀严重，废水较多，作业环境差等缺点。

方法二：以甲醇作为甲基化试剂和溶剂，将哌嗪和甲醇气化后通过固定床催化剂层反应，部分原料生成N-甲基哌嗪。该方法反应温度高达300℃以上，能耗大，单程转化率低，只有50％，且副产多，产品品质差等。

CN200810019736.8提供了一种采用哌嗪和甲醛、氢气为原料制备N-甲基哌嗪的工艺。先将哌嗪和甲醛在常温下生成缩合物，然后在同一反应器内催化加氢生成N-甲基哌嗪。该专利中存在各种哌嗪衍生物含量高，哌嗪转化不完全等缺点。

上述N-甲基哌嗪的制备均采用哌嗪为原料，普遍存在原料哌嗪价格高、哌嗪转化率低，N-甲基哌嗪收率不高，副产多等缺点。

发明内容

本发明目的在于克服以上不足，提供一种原料廉价易得，产品的选择性好，流程简单，设备投资少，适合于工业化的N-甲基哌嗪的制备方法。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种N-甲基哌嗪的制备方法，包括以下步骤：

(1)亚氨基二乙腈(以下简称IDAN)与甲醛在酸性条件下反应制备N-甲基亚氨基二乙腈

(2)步骤(1)得到的N-甲基亚氨基二乙腈，在加氢催化剂的催化下和氢气进行加氢反应得到N-甲基哌嗪

本发明所述的步骤(1)中IDAN采用市售或工业级产品，或其它含IDAN的反应液或母液。

本发明所述的步骤(1)中IDAN与甲醛的摩尔比为1：1～1：1.2。

本发明所述的步骤(1)中酸性条件为在反应体系中使用酸，反应体系的pH为1～6，优选2～3；所述的酸选自有机酸和无机酸中的一种或两种或多种，优选硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、甲酸、乙酸、草酸、磺酸和对甲苯磺酸中的一种或两种或多种，更优选硫酸、盐酸和磷酸中的一种或两种或多种。

本发明所述的步骤(1)的反应温度为0～30℃，反应压力为常压。

本发明所述的步骤(2)中加氢催化剂包括活性金属氧化物和载体。

本发明所述的加氢催化剂中的活性金属为Fe、Co、Ni、Ru和Rh中的一种或两种或多种，优选Co和/或Ni。

本发明所述的加氢催化剂中的载体为锆系超强酸，优选分子筛改性的锆系超强酸。

本发明所述的加氢催化剂中活性金属氧化物的质量占载体质量的8-55wt％，优选20-50wt％，更优选25-40wt％。

本发明所述的分子筛改性的锆系超强酸的制备方法：将一定质量的八水氧氯化锆(ZrOCl₂·8H₂O)溶于水中，待水解完全后加入ZrOCl₂·8H₂O质量的2.5～3倍质量的分子筛，所用的分子筛选自3A型分子筛、4A型分子筛、5A型分子筛、13X型分子筛、玻璃中空分子筛和MCM-41型分子筛中的一种或两种或多种，优选MCM-41型分子筛，浸渍0.5～2小时后，在搅拌条件下滴加质量分数为20wt％的氨水调节pH值至8～10，分离沉淀物并用蒸馏水洗涤至无氯离子，在100～120℃烘干，后用一定浓度的硫酸浸渍1～3h，硫酸的浓度为0.1～4mol/L，优选0.5～2mol/L，干燥后于500～700℃焙烧2～4h，得到分子筛改性的锆系超强酸。