本发明专利技术涉及化工合成领域，尤其涉及一种长链烷基甲酰胺，其由甲酸及其衍生物与烷基伯胺通过甲酰化精馏装置制备得到，本发明专利技术还提供了长链烷基甲酰胺的制备方法，包括在甲酰化精馏装置的预反应处理步骤，甲酸及其衍生物与烷基伯胺在装置中的进料位置以及对装置的调节过程，同时，本发明专利技术还提供了甲酰化精馏装置的结构，包括了具有微反应空间的反应精馏塔。本发明专利技术制得的长链烷基甲酰胺产品纯度高，均在99％以上，且原料简单易得，成本低廉，普适性广。
Long chain alkyl formamide, preparation method thereof, and formyl rectifying device
The invention relates to the field of chemical synthesis, in particular to a long chain alkyl formamide, the formic acid and its derivatives with alkyl amine by formylation distillation device was prepared, the invention also provides a method for preparing long chain alkyl formamide, including pre reaction step distillation device in formyl. The position of the feed acid and its derivatives with primary amines in the device and the process of adjusting the device at the same time, the invention also provides a structure formylating distillation device, including with reactive distillation micro reaction space. The long chain alkyl formamide product produced by the invention has the advantages of high purity, more than 99%, simple and easy raw material, low cost and wide universality.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机化合物合成，尤其涉及一种长链烷基甲酰胺的合成和降低游离胺的方法。技术背景长链的烷基甲酰胺是一种同时具有疏水结构和亲水结构的化合物，使得其拥有表面活性的属性，而且该类化合物可以通过调节烷基的长度和结构，来调节其水溶性和油溶性。申请号US6605145公开了一种带有如下结构的甲酰胺：其R基团可以是线性的或带支链的或环状结构的具有碳原子数为5到11之间的碳链，并指出该类烷基甲酰胺产品的主要特点是在低浓度的产品水溶液中能显著降低体系的静态表面张力和动态表面张力，且有良好的泡沫抑制性能。可见，该化合物在水基油墨涂料和农业配方等方面都具有良好的应用前景。此外，由于该类化合物属于长链的脂肪酰胺非离子表面活性剂，生物降解性佳，对人体皮肤刺激小。而且张玥琪在《鲜云南松露的挥发性香成分分析》中明确表明食用的松露中检测出N-辛基甲酰胺；《VolatileCompoundsfromHeatedBeefFatandBeefFatwithGlycine》中也提到在牛肉脂肪与甘氨酸加热这个食品加工过程中会产生N-辛基甲酰胺；在JP09315946中提到的头发染料中的酰胺衍生物，包含N-己基甲酰胺；可见，该类化合物可能对人类无害，完全可以直接应用到乳霜，乳液等领域中，增加该领域产品的润湿渗透性，从而提高化妆品的质量。因此，长链的烷基甲酰胺是一类在精细化学中被应用广泛的化合物，应用前景好。N-甲酰化主要有两种方法，一种是在甲醇的参与下，用非叔胺和一氧化碳在碱金属(碱土金属)催化剂或强碱性离子交换树脂的作用下反应，这种方法不会产生消去副产物，节约成本，适宜于连续化大生产，但是该方法需要特定的设备及较高纯度的原料，因此一次性投入大，不适于小规模生产；另一种方法是用非叔胺和甲酸或其衍生物进行甲酰化反应，该方法工艺流程简单，投资少，但是该方法会产生消去副产物，纯化产品需要更多的能耗，原料消耗量大，且有些原料的保存条件较苛刻。此外，N-甲酰化的生产方法都存在原料脂肪胺的刺激性较大，且不稳定，如果在产品中有较多的残留，将会存在限制产品应用性能的技术问题。采用长链烷基伯胺和甲酸乙酯生成该类产物是一个比较简单可行的方法，反应完成后减压回收生成的乙醇和过量的甲酸乙酯，可以保证产物中不含有低沸物质；然而长链烷基伯胺沸点较高，一般减压蒸馏无法完全除去反应残留的伯胺，如果用超真空蒸馏出产物的方法，温度也不会太低，这样会导致产物色泽偏黄，且馏出的产物中也可能会带有少量的伯胺。过多的原料残留会增加产物的刺激性，影响产物的热稳定性和光稳定性。申请人参照US6605145给出的合成条件和操作方法，得到的产物中游离胺含量均在0.3％以上，满足不了该类产品将在预计的更多的人用领域内的应用；同时，该操作条件下要求甲酸乙酯相对于烷基伯胺大大过量，才能保证烷基伯胺较好的转化，且反应时间长达十几个小时，反应的能耗和效率均不尽如人意。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种成本低、效率高、原料残留少的烷基甲酰胺的合成方法，使其满足更广泛的用途需要。为实现本专利技术的目的，本专利技术第一方面提供一种长链烷基甲酰胺，其仅由甲酰化原料与被甲酰化原料制备得到。尤其是，所述长链烷基甲酰胺是由甲酰化原料与被甲酰化原料通过甲酰化精馏装置制备得到。其中，所述甲酰化原料为甲酸或甲酸衍生物。其中，所述被甲酰化原料为烷基伯胺。其中，所述甲酰化原料与被甲酰化原料的摩尔配比为1-4.5:1，优选为1-3:1，进一步优选为1-1.5:1。尤其是，所述甲酸衍生物选自酸酐，羧酸氯，羧酸酯中的一种。优选地，所述酸酐为甲酸酐。优选地，所述羧酸氯是甲酰氯。优选地，所述羧酸酯为甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯等甲酸酯中的一种。这里并不限定为上述三种羧酸酯。进一步优选地，所述甲酸衍生物为甲酸乙酯。其中，所述烷基伯胺的碳原子数为3-18。优选地，所述烷基伯胺的碳原子数为5-11。进一步优选的，所述烷基伯胺为线性的或带支链的或具有环状结构的烷基伯胺。其中，所述甲酰化精馏装置是具有微反应空间的精馏塔。具体的，所述微反应空间是有多个平行的内部可换热的布膜器组成。为实现本专利技术的目的，本专利技术第二方面提供一种制备长链烷基甲酰胺的方法，包括：在甲酰化精馏装置中进行预反应处理，使精馏装置中充满汽化的甲酰化原料；将预热后的被甲酰物和甲酰化原料以一定的摩尔流量比分别从甲酰化精馏装置的上部和下部加入，使甲酰化原料与被甲酰物在甲酰化精馏装置中充分接触生成长链烷基甲酰胺；通过调节甲酰化精馏装置中的回流比，从装置底部获得伯胺含量低于0.1％以下的长链烷基甲酰胺产品。其中，所述甲酰化精馏装置包括反应精馏塔、再沸器和冷凝器，三者的位置关系可以采用现有技术中的任意一种可以实现具有精馏、加热、冷凝作用的精馏塔结构。现有技术中的精馏塔内部结构一般为多级筛板或填料结构，使得甲酰化原料与被甲酰化原料不能在塔内发生完全、彻底的甲酰化反应，更不能实现在塔内反应的同时进行产物与反应物的分离。为此，申请人经过大量精馏塔内的结构研究与相关的甲酰化实验研究和验证，将塔内结构变为了由多个平行的布膜器组成的微反应空间，因此本申请的甲酰化精馏装置实质上是一种具有微反应空间，可以实现塔内反应与分离同时进行的精馏塔。具体的，所述微反应空间是有多个平行的布膜器组成，不但可以形成极大的比表面积，其间也可作为换热介质通道，实现了甲酰化原料与被甲酰化原料的瞬间均匀混合和高效传质传热，反应产生的热量用于塔内物料的精馏，降低了能耗，并实现了原料之间连续不断的反应，效率提高，克服了现有技术中存在的技术问题。具体的，所述反应精馏塔包括精馏段、反应精馏段与提馏段。特别是，所述微反应空间布设于所述反应精馏段内。特别是，所述甲酰化原料自反应精馏段的下端进料，所述被甲酰化原料自反应精馏段的上端进料。因此，沸点较低的甲酰化原料在反应精馏段下方发生汽化向反应精馏段移动，沸点较高的液态的被甲酰化原料在反应精馏段上方向反应精馏段流动。更具体的，所述反应精馏段是由多个平行的布膜板组成，垂直于所述多个布膜板顶端设有液态分布器总管，使液化的被甲酰原料，通过液态分布器总管自上而下进入到每块布膜板之间的换热介质通道，形成薄层液膜；同时反应精馏段底部进入反应精馏塔的甲酰原料在汽化过程中自下而上进入到所述换热介质通道中，实现甲酰化原料与被甲酰化原料的充分接触反应，生成长链烷基甲酰胺，产生的热能与换热介质充分交换，用于精馏汽化，降低了能耗。其中，所述预反应处理包括：使用惰性气体置换塔内空气，并从反应精馏段底部加入甲酰化原料，通过对反应精馏塔加热使甲酰化原料汽化；利用通入塔顶的冷凝水，使甲酰化原料在塔顶液化发生回流，使塔内充满甲酰化的蒸汽，在反应精馏塔实现稳定的回流。其中，所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种。优选地，所述惰性气体为氮气。其中，所述被甲酰物的预热温度是25-80℃。其中，所述甲酰化原料的预热温度是25-100℃。其中，所述甲酰化原料是甲酸或甲酸衍生物。优选的，所述甲酸的衍生物为酸酐、羧酸氯、羧酸酯。优选的，所述甲酰化原料为甲酸乙酯。其中，所述对反应精馏塔加热是利用再沸器进行，加热温度为所述甲酰化原料的沸点温度例如当甲酰化原料为甲酸乙酯时，其加热温度为55℃；当甲酰本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种长链烷基甲酰胺，其特征在于，其由甲酸或其衍生物与烷基伯胺通过甲酰化精馏装置制备得到。
【技术特征摘要】
1.一种长链烷基甲酰胺，其特征在于，其由甲酸或其衍生物与烷基伯胺通过甲酰化精馏装置制备得到。2.如权利要求1所述长链烷基甲酰胺，其特征在于，所述甲酸衍生物选自酸酐，羧酸氯，羧酸酯中的一种。3.如权利要求1所述的长链烷基甲酰胺，其特征在于，所述烷基伯胺是碳原子数为5-11的烷基伯胺。4.如权利要求1所述的长链烷基甲酰胺，其特征在于，所述甲酰化精馏装置是具有微反应空间的精馏塔。5.一种制备长链烷基甲酰胺的方法，其特征在于，包括：在甲酰化精馏装置中进行预反应处理，使精馏装置中充满汽化的甲酰化原料；将预热后的被甲酰物和甲酰化原料以一定的摩尔流量比分别从甲酰化精馏装置的上部和下部加入，使甲酰化原料与被甲酰物在甲酰化精馏装置中充分接触生成长链...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晶晶，杨琴，罗芩，
申请(专利权)人：成都惠恩精细化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。