N-烷基氨基苯烷醚的合成及其用途制造技术

本发明专利技术公开了一种合成N‑烷基氨基苯烷醚的方法，其由硝基苯烷醚通过加氢还原、烷基化而制得，也可直接用氨基苯烷醚烷基化制得。本发明专利技术还公开了所述N‑烷基氨基苯烷醚作为汽油添加剂的用途，尤其是用于汽油抗爆剂。在汽油中加入0.1‑5.0%本发明专利技术的汽油抗爆剂，可以显著提高汽油的辛烷值，减少汽油在发动机中燃烧产生的爆震。

【技术实现步骤摘要】
N-烷基氨基苯烷醚的合成及其用途
本专利技术涉及N-烷基氨基苯烷醚的合成及其作为汽油添加剂的用途，属于石油化工领域。
技术介绍
众所周知，提高汽油发动机效率最有效的办法是提高发动机的压缩比，但压缩比一提高，爆震燃烧明显增强，需要用更高辛烷值的汽油来减小爆震。提高汽油辛烷值主要有催化重整和芳构化、醚化、烷基化、异构化等方法（包括调合汽油组成），也可以通过添加汽油辛烷值改进剂（俗称抗爆剂）来实现。由于前者涉及到炼制工艺的改进，存在着工艺复杂，投资巨大的问题，而后者既有效又经济，所以汽油抗爆剂受到了广大炼油厂家的青睐。汽油抗爆剂分为金属有灰和有机无灰两种类型。人们最初使用的主要是金属有灰类抗爆剂，如四乙基铅、甲基环戊二烯三羧基锰（MMT）和二茂铁等。这类抗爆剂虽能有效提高汽油的抗爆性，但由于存在毒性、尾气颗粒物的排放以及对发动机汽缸和排气系统的危害等问题，在欧美等发达国家已逐渐被取代和停止使用。近年各国对抗爆剂的研究重点放在了非金属类汽油抗爆剂方面，主要包括醚、醇、酯类等。人们最先用甲基叔丁基醚(MTBE)来调和汽油，但MTBE添加量较大(10～15％)，成本高、经济性差，后又因MTBE造成地下水污染，美国加州等地区已禁止其在汽油中添加使用。此外醇类、酯类、芳香烃等也可用来提高汽油的辛烷值，但普遍存在效果差、毒性大或成本过高等问题。在各种有机非金属类汽油抗爆剂中，N-甲基取代苯胺的抗爆效果较好，可加宽混合气的点火极限范围，提高点火成功率，能够有效地提高汽油辛烷值。采用苯胺类化合物作为汽油抗爆剂，不仅避免了金属抗爆剂的缺点，还具有高辛烷值、低蒸气压、高燃烧热和油溶性好等突出优点，同时具有优异的发动机性能，使汽油燃烧更完全，降低有害气体排放，在实际应用中显著提升了油品的质量等级。N-甲基苯胺类化合物一般由苯胺类化合物与甲基化试剂反应得到。但由于反应过程中产生的N-甲基苯胺类化合物往往还会进一步甲基化生成没有抗爆效果的N,N-二甲基苯胺类化合物，后处理纯化工艺复杂、产品收率低、成本高，因此亟需开发一种能高转化率、高选择性生产N-甲基苯胺类目标化合物，并且反应条件温和、三废排放少的绿色合成工艺，以彻底取代目前工艺落后、经济效益差、三废污染严重的传统生产方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种合成N-烷基氨基苯烷醚的方法，该方法能高收率、高选择性获得N-烷基氨基苯烷醚。所述方法如下：在反应釜中加入硝基苯烷醚（或氨基苯烷醚）、醛（或酮）、碱、雷尼镍和溶剂，任选加入助催化剂；在能够高收率、高选择性地生成N-烷基氨基苯烷醚的氢气压力和温度的条件下反应足够时间，得到N-烷基氨基苯烷醚。然后冷却滤去催化剂，滤液蒸馏脱溶，以从反应体系中分离出N-烷基氨基苯烷醚纯品。在本专利技术的一个方面，反应所用的氢气压力例如为1-20MPa，或2-5.0MPa，或3-4MPa。反应所用的温度例如为90-180℃，或100-150℃，或120℃-135℃。反应持续时间例如为0.5-30小时，或1-16小时，或2-8小时，或4-6小时。在本专利技术的一个方面，所述硝基苯烷醚具有式(I)的结构，所述氨基苯烷醚具有式(II)的结构，所述N-烷基氨基苯烷醚具有式(III)的结构：其中，R1选自C1-C8直链或带支链的烷基，例如甲基、乙基、异丙基、叔丁基、新戊基、1,4-二甲基己基等。R2选自C1-C4直链或带支链的烷基，例如甲基、乙基、异丙基、正丁基等。在本专利技术的一个方面，所述的醛为C1-C4直链或带支链的低级醛或其多聚体，所述的酮为C3-C4的低级酮，例如甲醛、乙醛、丙酮、正丁醛、多聚甲醛、多聚乙醛。在本专利技术的一个方面，所述的碱可包括含有碱金属元素的任何适用的碱，例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、醇钠、醇钾。进一步地，所述的碱为以下物质中的一种或其混合物：NaOH、KOH或C1-C4直链或带支链的低级醇钠或醇钾。其中，C1-C4直链或带支链的低级醇钠或醇钾例如为甲醇钠、乙醇钠、异丙醇钾、正丁醇钾等。在本专利技术的一个方面，所述的助催化剂为合适的金属氧化物。进一步地，所述的助催化剂为选自元素周期表第VIII、IB、IIB、IIIA族元素的氧化物。更进一步地，所述助催化剂为Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Al的氧化物。特别地，所述助催化剂为氧化银、氧化铜或氧化铝。助催化剂可以为单独的上述氧化物或它们的混合物。在本专利技术的一个方面，所述的溶剂为适合用作反应溶剂的醇。进一步地，所述溶剂为C1-C4直链或带支链的低级醇。其中，C1-C4直链或带支链的低级醇例如为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇等。在本专利技术的一个方面，以硝基苯烷醚或氨基苯烷醚的摩尔数为基准（即当量为1），醛或酮的摩尔当量约为1-1.2，例如1.15或1.09；碱的摩尔当量约为0.05-1，例如0.33或0.86；雷尼镍的摩尔当量约为0.005-0.1，例如0.04或0.07；助催化剂的摩尔当量约为0-0.02，例如0.008或0.018。更进一步的，以硝基苯烷醚或氨基苯烷醚的摩尔数为基准，醛的摩尔当量约为1.05，碱的摩尔当量约为0.1-0.2，雷尼镍的摩尔当量约为0.01-0.05，助催化剂的摩尔当量约为0.001-0.02，优选0.005-0.01。在本专利技术的一个方面，溶剂用量为所加入全部物料总重的50-90%，例如50%，60%，70%，80%，90%，或例如53%，67%，89%。在另一方面，溶剂为所加入全部物料总重的60-70%，例如61.4%，66.7%，69.8%。本专利技术的另一个目的是将根据本专利技术方法制备的N-烷基氨基苯烷醚用作汽油添加剂。本专利技术的又一个目的是提供一种有机无灰型抗爆剂，该抗爆剂包含根据本专利技术方法制备的N-烷基氨基苯烷醚，能显著提高汽油的辛烷值，增强汽油的抗爆性能。本专利技术提供的有机无灰型抗爆剂主要由下述组分调和而成:组分1：R1=C1-C8直链或带支链的烷基，R2=C1-C4直链或带支链的烷基组分2：有机溶剂，如二甲苯、三甲苯、重芳烃等。各组分比例如下（重量比）：组分110-80%组分220-90%。本专利技术有机无灰型抗爆剂的具体复配方法是将满足计量的各组分加入调和釜中，50-100℃混合搅拌0.5-2小时得到。本专利技术的抗爆剂可用于各种汽油如直馏汽油、FCC汽油、烷基化汽油、加氢汽油或其调和汽油以及其他方法制备的汽油如费-托合成汽油、煤制汽油等。本专利技术抗爆剂可单独使用或与其他汽油添加剂复配使用，可在炼厂、终端、零售商等环节或由消费者添加。使用时，在基础汽油中的添加量为0.1～5%（重量百分比）。本说明书中所记载的数值范围包括端点值及该范围内的任何中间值，且包括端点值和/或中间值构成的任何子范围。本说明书中所记载的数值应理解为近似值，该近似值可涵盖本领域在制备、测量等过程中存在的合理误差，但对所涉及的组成、性质、功能等不造成实质性影响。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括且不限于：1）本专利技术方法与现有合成技术相比，工艺简单、产物收率高、副产物少、成本低、经济效益好。2）本专利技术抗爆剂使用效果好，能有效地提高汽油辛烷值，不仅对低辛烷值汽油有良好的感受性，对中高辛烷值汽油也有很明显的效果；3）本专利技术抗爆剂不溶于水、性质稳定、与汽油或其他添加剂兼容性好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合成N‑烷基氨基苯烷醚的方法，所述方法包括：在反应釜中加入硝基苯烷醚或氨基苯烷醚、醛或酮、碱、雷尼镍和溶剂，任选加入助催化剂；在氢气压力2‑5.0MPa、温度100‑150℃的条件下反应2‑8小时，得到N‑烷基氨基苯烷醚。

【技术特征摘要】
1.一种合成N-烷基氨基苯烷醚的方法，所述方法包括：在反应釜中加入硝基苯烷醚或氨基苯烷醚、醛或酮、碱、雷尼镍和溶剂，任选加入助催化剂；在氢气压力2-5.0MPa、温度100-150℃的条件下反应2-8小时，得到N-烷基氨基苯烷醚。2.根据权利要求1所述的合成N-烷基氨基苯烷醚的方法，其特征在于，所述硝基苯烷醚具有式(I)的结构，所述氨基苯烷醚具有式(II)的结构，所述N-烷基氨基苯烷醚具有式(III)的结构：其中，R1选自C1-C8直链或带支链的烷基，R2选自C1-C4直链或带支链的烷基。3.前述权利要求中任一项所述的合成N-烷基氨基苯烷醚的方法，其特征在于，所述的醛为C1-C4直链或带支链的低级醛或其多聚体，所述的酮为C3-C4的低级酮。4.前述权利要求中任一项所述的合成N-烷基氨基苯烷醚的方法，其特征在于，所述的碱为以下物质中的一种或其混合物：NaOH、KOH或C1-C4直链或带支链的低级醇钠或醇钾。5.前述权利要求中任一项所述的合成N-烷基氨基苯烷醚的方法，其特征在于，所述的助催化剂为选自元素周期表第VIII、IB、IIB、IIIA族元素的氧化物。6.前述权利要求中任一项所述的合成N-烷基氨基苯烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：严斌，刘影，叶世春，胡涛英，熊靓，
申请(专利权)人：深圳市广昌达石油添加剂有限公司，广昌达新材料技术服务深圳股份有限公司，塞斯妥奥化学公司，
类型：发明
国别省市：广东,44