N-metilanilină, caracteristicile generale, utilizarea, metodele industriale și de laborator de producție

Metode pentru prepararea N-metilanilinei a

3.1 Metode de laborator pentru prepararea N-metilanilinei

Când alcoolul este încălzit cu halogenuri de amoniu, aminele primare, secundare sau terțiare pot fi obținute în funcție de raportul dintre reactivi. Alchilarea anilinei se efectuează de obicei cu alcooli în prezența acizilor, cu un amestec de N-alchil- și N, N-dialchianiline:






Este cunoscut faptul că procesul de alchilare reductivă cu metanol nitrobenzen procedează în două etape succesive, dintre care prima este hidrogenarea nitrobenzen la anilină, iar a doua - metilarea anilină la N-metilanilină. La temperaturi de 180-220 ° C și presiune atmosferică, se formează N-metilanilină cu un randament de 95-97%.

În alchilarea aminelor aromatice capturare precipitat conține în mod tipic o cantitate semnificativă de pornire săruri de amine, iar soluția este amina alchilată, care intră în reacție în continuare cu o halogenură de alchil. Aceste dificultăți pot fi depășite, cel puțin într-o oarecare alchilare grad conducție în prezența unor substanțe capabile să galoidozodorod formate de legare, de exemplu, carbonat sau bicarbonat de sare de metal alcalin. Pentru izolarea aminei secundare, în plus față de metodele menționate mai sus, de obicei, cu excepția unor cazuri speciale, este utilizată capacitatea aminei secundare de a forma nitrozamine. Atunci când nitrosaminele sunt reduse cu staniu cu acid clorhidric sau când sunt încălzite cu acizi minerali, se obțin amine secundare pure.

Un alt mod în care este posibil să se obțină amine secundare cu randamente semnificativ mai bune se bazează pe capacitatea derivaților metalici ai multor amonițe substituite cum ar fi RCONHR de a reacționa cu alchilii halogeni. Din produsul de alchilare sub hidroliză, o amină secundară

În acest scop este convenabil să se utilizeze acetanilida și omologii acesteia. În plus, s-au utilizat derivați formil ai aminei aromatice primare, precum și derivații arilsulfonil ai aminei primare.

Se pot folosi, de asemenea, di-alchil sulfați pentru a alchina aminele. Cu toate acestea, de obicei, această metodă este limitată la utilizarea sulfatului dimetil disponibil comercial. Alchilarea prin această metodă se realizează într-un solvent indiferent sau în prezența unei alcalii apoase, ultima modificare având o aplicare mai largă. În loc de sulfați de dialchil, pot fi utilizați esterii acidului arilsulfonic. Alcoolii reacționează cu săruri ale aminei aromatice primare, la aproximativ 200 ° C pentru a forma mono- și dialchilaarilamine. Pentru a prepara metilanilina, se încălzește un amestec de 55 părți acid clorhidric anilină și 16 părți alcool metilic la 180 °. În condiții de laborator, iodul poate fi utilizat ca un catalizator. Un catalizator și mai activ în această reacție este un amestec de cupru pulverizat cu bromură de sodiu sau un amestec de săruri de cupru și halogenură de sodiu. Aminele secundare pot fi de asemenea obținute prin reducere. Această reacție poate fi efectuată electrolitic, prin acțiunea prafului de zinc și a sodiului alcalin apos într-un mediu alcoolic sau acid formic.

Un alt procedeu interesant pentru prepararea aminelor secundare azometine bazate pe interacțiunea cu ioduri de alchil, se formează compușii care, adăugarea de apă sau alcool divizat în amină secundară și aldehidă.

Metilanilina, uscată peste KOH, este distilată sub o atmosferă de azot pur sau argon și depozitată pe sodiu într-o atmosferă de gaz protector. Predagon este aruncat, deoarece conține urme de umiditate. Metilanilina poate fi obținut prin reacția anilinei cu dimetil carbonat în prezență de zeolit ​​K-Y, la 180 ° C metilanilină pură foarte dificil să se prepare prin alchilarea anilină, aceasta explică costul foarte ridicat în comparație cu anilină metilanilina sau dimetilanilină.

În concluzie, prezentăm două metode pentru sinteza N-metilanilinei pentru utilizare în laborator (Figurile 1, 2).

Metoda 1 10 g fenilkarbilamina dizolvat în 90 g de alcool amilic au adăugat 6 g de sodiu metalic și viguros fierte într-un balon conectat la un condensator de reflux, atâta timp cât nu a reacționat tot sodiul. Mirosul de izonitril nu mai este simțit după aceea. Amestecul de reacție a fost agitat cu acid clorhidric, stratul apos a fost alcalinizat și extras cu eter. Randamentul metilanilinei cu un punct de fierbere de 187-191 ° este de 7 ml (Figura 1).

Sinteza constă în reducerea cu hidrogen hidrogen a fenilcarbilinei C6H5NC, care este izonitril. Se formează hidrogen atomic la momentul separării în timpul reacției dintre alcoolul amil (pentan) și sodiul metalic.

Solubilitatea N-metilanilinei în faza apoasă este mică, astfel că trece aproape complet în stratul eteric, alcoolul și alcoolul în aceste condiții sunt în stratul apos. Straturile de eter și apă sunt separate unul de altul printr-o pâlnie de separare (Figura 3). Apoi, eterul, ca componentă mai volatilă a soluției, este distilat la 45 ° C (Figura 4).







3.2 Metode industriale pentru prepararea N-metilanilinei

Anilina și N-metilanilina sunt utilizate pe scară largă în sinteza organică industrială. În prezent, sunt cunoscute sute de metode de obținere a acestora, generalizate într-o serie de monografii. În Rusia, cea mai mare parte a anilinei este utilizată pentru a produce N-metilanilină, un aditiv cu cifră octanică ridicată pentru benzinele auto.

În industrie, un amestec de alchilaniline mono- și disubstituite este obținut prin alchilarea anilinei cu alcooli în faza lichidă la o temperatură de 170-280 ° C, o presiune de până la 10 MPa; catalizatori - acizi minerali, de regulă HCI, H2S04. H, PO4; Ni sau în faza de vapori la o temperatură de 300-350 ° C; catalizatori - A12O3. Al2O3-Fe2O3. aluminosilicați, săruri de Ru și prin alchilare cu halogenuri de alchil în faza lichidă la o temperatură de 180-250 ° C, o presiune de până la 4 MPa. Compoziția amestecului este controlată de raportul cantităților de anilină și agent de alchilare. Amestecul este separat: 1) rectificare în vid; în care disubstituția este purificată din impuritățile de monosubstituit și anilină prin cuplarea acestora din urmă cu HCOOH sau anhidridă ftalică; 2) rectificare azeotropică cu etilen glicol.

Cu metanol în prezența unui catalizator cupru-aluminiu, se formează N-metilanilină cu un randament de 96%. Dacă reacția se desfășoară la o temperatură mai mare de 230 ° C, metilarea parțială se efectuează la miez. De asemenea, am investigat reacțiile la presiune scăzută în fază gazoasă în prezența unor catalizatori diferiți. Cele mai bune rezultate sunt obținute în prezența aluminei, dar se observă și alchilarea parțială a miezului. Cu randament bun, este posibil să se efectueze N-metilarea anilinei cu metanol în prezența oxidului de magneziu.

Alumina activă este utilizată ca catalizator. Un catalizator eficient pentru producerea de N-metilanilină în faza gazoasă conține oxizi de cupru, bariu, titan și crom. Acest catalizator asigură o producție de aproximativ 96% timp de 100 de ore de funcționare, după care este necesară regenerarea (prin trecerea unui amestec de aer cu abur la 250-380 ° C) și reducerea ulterioară cu vapori de metanol.

În faza gazoasă pe alumină activă, anilina reacționează cu dimetil eter pentru a forma derivații N-metil și N, N-dimetil.

Procesul de fază lichidă se desfășoară la 180-200 ° C și o presiune de până la 3 MPa la raportul molar anilină: metanol: H2S04 = 1: 1,6: 0,1. Procesul de fază de vapori se efectuează în prezența unui catalizator heterogen, ciclul de funcționare al acestuia fiind de până la 250 ore. Dezavantajele acestor procese sunt frecvența, randamentul scăzut și calitatea N-metilanilinei, o cantitate mare de deșeuri, o durată scurtă de viață a catalizatorului, performanțe reduse de mediu și de mediu.

Bazele științifice eterogene procesul de sinteză catalitică a N-metilanilină în catalizator cu conținut de cupru, care catalizatorul este ca NTC-4 a fost sugerată mai întâi, prin în componența sa 54% CuO, 11,0% ZnO, 14,0% Cr2 03 și 19,5 % А12 03.

S-au găsit o nouă metodă pentru sinteza N-metilanilină, folosind un nou sistem catalitic NTK-4, care prevede la presiunea atmosferică în intervalul de temperatură 190-220 ° C la o rată specifică de hrănire metanol 0,15ch 2,0 mol / kgkt și un raport molar de anilină. metanol. hidrogen = 1: 1,2-2: 2-8 conversia anilinei în N-metilanilină la 89-90%.

Procesul de obținere a N-metilanilinei este pus în aplicare la scară industrială la OAO Volzhsky Orgsynthese. S-a confirmat experimental că reacția dintre metanol și anilină de pe suprafața catalizatorului NTC-4 are loc prin formarea de formaldehidă, care este o etapă limitativă.

Producerea monometilanilinei se efectuează conform schemei următoare:

  1. Alchilarea anilinei cu metanol

Benzenul, nitrobenzenul și anilina sunt produse chimice de mari dimensiuni, astfel încât producția de monometilanilină poate fi organizată din oricare dintre etapele schemei.

Procedeul de hidrogenare a nitrobenzen la anilină este realizată într-un curent de hidrogen, care circulă în următoarele condiții (tabelul 3).

Tabelul 3. Condiții pentru sinteza N-metilanilinei

În aceste condiții (tabelul 4), se realizează o trecere pe conversie de anilină 96,0- 99,0%, iar randamentul monomethylaniline (N-metilanilină) este 95,0-98,5% din anilină convertit. Randamentul produsului secundar al N, N-dimetilanilinei nu depășește 5,0%.

Aceste procese se realizează în reactoare tubulare. Pentru separarea produselor de reacție se utilizează rectificarea periodică sau continuă cu coloane de 25-30 plăci teoretice.

O schemă posibilă pentru producerea de N-metilanilină în rafinăriile existente este prezentată în diagrama (Figura 5). Datorită restricția privind concentrația de benzen în benzină, acest proces poate fi considerat ca metode alternative pentru a aborda această problemă hidrogenarea selectivă a benzenului sau fracțiune care conține benzen la metilciclohexanul hidroizomerizare.

Mecanismul de proces poate fi reprezentat de următoarea schemă:

Figura 5. Schema procesului tehnologic de sinteză a N-metilanilinei

Catalizatorul - contactul cupru-crom NTK-4 funcționează continuu fără regenerare timp de 2 ani. Gradul de conversie a anilinei este de 96-99%, selectivitatea formării N-metilanilinei este de 95-98,5%, randamentul N, N-dimetilanilinei secundare este de 2,5-3%.

N-metilanilina, un exemplu chimic al celor mai simple amine secundare grase-aromatice. Ulei transparent, uleios, de culoare galbenă, întunecat sub influența oxigenului atmosferic până la brun deschis, cu un miros persistent de compuși aminați aromatici neplăcut expuși. Ușor solubil în solvenți organici, grăsimi, benzină, alcool, benzen, acetonă, eter, cloroform. Rău în apă (Tabelul 1).
N-metilanilină utilizat ca materie primă și un intermediar de sinteză organică intermediar pentru coloranți, polimeri, erbicide, ca solvent pentru sinteza de medicamente, stabilizatori piroxilină pulberi, compoziții care produc aditiv multifuncțional pentru benzine (pentru a mări cifra octanică). Nitrarea N-metilanilina a fost preparat un amestec de nitrare tetryl - agent de sablare pentru sablare capace și detonatoare intermediare.

1 Caracteristici generale ale N-metilanilinei 3
1.1 Proprietățile fizice și utilizarea N-metilanilinei 3
1.2 Caracteristicile tehnice ale N-metilanilinei 4
1.3 Aspecte de mediu privind utilizarea N-metilanilinei 6
2 Fundamentele teoretice ale sintezei aminelor aromatice 7
2.1 Aminarea inelului benzenic 8
2.1.1. Înlocuirea unui halogen cu o grupare amino 8
2.1.2. Înlocuirea hidroxilului cu gruparea amino 10
2.1.3 Amonoliza eterilor și esterilor 11
2.1.4 Arilarea aminei primare și secundare 11
2.2 Reacții ale aminei aromatice 12
2.2.1 Alchilarea aminei aromatice 13
2.2.2 Caracteristicile N-alchilării anilinei 14
2.2.3 Alchilarea cu alcooli 14
2.2.4 Alchilarea cu halogenuri de alchil 16
2.2.5 Alchilarea cu eteri 16
2.2.6 Reacția anilinei cu aldehidele 16
2.2.7 Alchilarea aminei primare și secundare 17
2.3. Decuparea aminei 18
2.4 Aminarea redimensională 19
3 Metode pentru prepararea N-metilanilinei 21
3.1 Metode de laborator pentru prepararea N-metilanilinei 21
3.2 Metode industriale pentru producerea de N-metilanilină 24
3.3 Evoluții științifice în sinteza N-metilanilinei
28
Lista surselor utilizate 33







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: