一种四丁基溴化铵的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种四丁基溴化铵的合成方法，以正丁醛、二正丁胺和正溴丁烷为原料，氢气为还原试剂，四羰基镍为催化剂，相继发生烯胺化、还原胺化和季胺化的串联反应，一锅法生成四丁基溴化胺，收率93~98%，产物纯度99.7~99.9%。本方法操作便捷，原料和试剂简单，产物易分离纯化，反应产率较高。反应产率较高。反应产率较高。

【技术实现步骤摘要】
一种四丁基溴化铵的合成方法


[0001]本专利技术属于化学合成
，尤其涉及一种四丁基溴化铵的合成方法。

技术介绍

[0002]四丁基溴化铵是重要的有机化工中间体，在医药、农药及新材料等精细化工领域有着广泛的应用。例如四丁基溴化铵能用作照相感光乳剂、显影剂、木材防腐剂、水处理和防火阻燃助剂等。不仅如此，四丁基溴化铵在有机合成中作为高效的相转移催化剂应用于烷基化反应、氧化还原反应、酯类水解、氰卤离子置换反应、缩合反应、加成反应、聚合反应、碳烯环加成反应以及消除反应等方面。四丁基溴化铵的合成方法研究一直是有机合成专家关注的热点。文献报道的合成方法主要是由三正丁胺和溴代正丁烷反应得到，反应温度高，且产品收率低。实际生产中溴代正丁烷简单易得，因此，四丁基溴化铵的生产关键在于三正丁胺的生产。现有技术中可以用正丁醇与氨在催化剂作用下反应制得三正丁胺，但这种方法的产物中含有正丁胺、二正丁胺和三正丁胺，三正丁胺的选择性较低。若采用正丁醛和二正丁胺反应生成烯胺，继而进行还原胺化得到三正丁胺，则能够避免上述三正丁胺的选择性较低的问题，且所得到的产物三正丁胺收率高、纯度高。
[0003]基于此，研究以正丁醛、二正丁胺和正溴丁烷为原料，氢气为还原试剂，四羰基镍为催化剂，相继发生烯胺化、还原胺化和季胺化的串联反应一步法生成四丁基溴化胺的方法具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种以正丁醛、二正丁胺和正溴丁烷为原料，氢气为还原试剂，四羰基镍为催化剂，相继发生烯胺化、还原胺化和季胺化的串联反应，一锅法生成四丁基溴化胺，收率93~98%，纯度99.7~99.9%。本方法操作便捷，原料和试剂简单，产物易分离纯化，反应产率较高，产物纯度较高。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供一种四丁基溴化铵的合成方法，包括以下步骤：（1）在反应容器中依次加入甲苯、正丁醛和二正丁胺，搅拌均匀后得到反应液；向所述反应液中加入四羰基镍作为催化剂，使用氮气置换空气三次后，充入氢气，保持气体压力不变，于50～60℃进行反应；（2）用氮气置换氢气，置换三次后，加入正溴丁烷，升温至70～80℃进行反应；（3）反应完全后，降温并搅拌1～2小时，过滤、干燥，得到四丁基溴化铵产品。
[0006]作为优选，步骤（1）中所述甲苯和正丁醛的摩尔比为(5～10)∶1。
[0007]作为优选，步骤（1）中所述正丁醛和二正丁胺的摩尔比为(1.05～1)∶1。
[0008]作为优选，步骤（1）中所述四羰基镍与二正丁胺的摩尔比为(0.005～0.01)∶1。
[0009]作为优选，步骤（1）中于50～60℃进行反应的时间为2～3小时。
[0010]作为优选，步骤（2）中充入氢气至反应压力为2～3MPa。
[0011]作为优选，步骤（2）中所述二正丁胺与正溴丁烷的摩尔比为(0.95～1)∶1。
[0012]作为优选，步骤（2）中所述反应的时间为5～6小时。
[0013]作为优选，步骤（3）中所述降温的温度为20～30℃。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的关键在于使用一锅法，以正丁醛、二正丁胺和正溴丁烷为原料，氢气为还原试剂，四羰基镍为催化剂生成四丁基溴化铵；反应中相继发生烯胺化、还原胺化和季胺化的串联反应；在反应中间体三正丁胺的合成中，避免了以往合成三正丁胺的选择性较低、产品收率和纯度低的问题，避免了三正丁胺的单独纯化步骤，能够一锅法得到最终产物四丁基溴化铵。
[0015](2)本专利技术起始原料易得，催化剂使用量较少，反应条件温和，操作简单，反应收率93~98%，产物纯度99.7~99.9%，反应产率和纯度均较高。
附图说明
[0016]图1为本专利技术中反应机理图；图2为本专利技术实施例1中产品的液相色谱测试结果图；图3为本专利技术实施例2中产品的液相色谱测试结果图；图4为本专利技术实施例3中产品的液相色谱测试结果图；图5为本专利技术实施例4中产品的液相色谱测试结果图；图6为本专利技术实施例5中产品的液相色谱测试结果图。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例来进一步描述本专利技术，本专利技术的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本专利技术的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围下可以对本专利技术技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本专利技术的保护范围内。
[0018]本专利技术合成四丁基溴化铵的反应机理如下，本反应通过三个反应串联得到四丁基溴化铵，第一步是正丁醛和二正丁胺反应得到烯胺，第二步是烯胺在四羰基镍的催化条件下催化加氢，得到三丁胺，第三步是三丁胺和正溴丁烷反应得到了最终产物四丁基溴化铵，反应机理如图1所示。
[0019]实施例1一种四丁基溴化铵的合成方法，包括以下步骤：（1）在反应容器中依次加入甲苯924.1 g(10 mol)、正丁醛72.1 g(1 mol)和二正丁胺129.2 g(1 mol)，搅拌均匀后得到反应液；再向所述反应液中加入四羰基镍0.85 g(0.005 mol)为催化剂，使用氮气置换空气三次后，充入氢气至压力为2 MPa，保持气体压力不变，控制反应温度为60℃反应3小时。
[0020]（2）用氮气置换氢气三次后，加入正溴丁烷137 g(1 mol)，升温至80℃反应6小时。
[0021]（3）反应完全后，降温至30℃搅拌2小时，过滤、干燥，得到四丁基溴化铵产品299.8 g(0.93mol)，反应收率93%，纯度99.7%。对所得产品进行液相色谱分析，测试结果如图2所示。
[0022]实施例2一种四丁基溴化铵的合成方法，包括以下步骤：（1）在反应容器中依次加入甲苯924.1 g(10 mol)、正丁醛72.1 g(1 mol)和二正丁胺129.2 g(1 mol)，搅拌均匀后得到反应液；再向上述反应液中加入四羰基镍1.71 g(0.01 mol)为催化剂，使用氮气置换空气三次后，充入氢气至压力为2MPa，保持气体压力不变，控制反应温度为60℃反应3小时。
[0023]（2）氮气置换氢气三次后，加入正溴丁烷137 g(1 mol)，升温至80℃反应6小时。
[0024]（3）反应完全后，降温至30℃搅拌1小时，过滤、干燥，得到四丁基溴化铵产品315.9 g(0.98mol)，反应收率98%，纯度99.9%。对所得产品进行液相色谱分析，测试结果如图3所示。
[0025]实施例3一种四丁基溴化铵的合成方法，包括以下步骤：（1）在反应容器中依次加入甲苯924.1 g(10 mol)、正丁醛72.1 g(1 mol)和二正丁胺129.2 g(1 mol)，搅拌均匀后得到反应液；再向上述反应液中加入四羰基镍1.71 g(0.01 mol)为催化剂，使用氮气置换空气三次后，充入氢气至压力为2.5 MPa，保持气体压力不变，控制反应温度为55℃反应2.5小时。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四丁基溴化铵的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在反应容器中依次加入甲苯、正丁醛和二正丁胺，搅拌均匀后得到反应液；向所述反应液中加入四羰基镍作为催化剂，使用氮气置换空气三次后，充入氢气，保持气体压力不变，于50～60℃进行反应；（2）用氮气置换氢气，置换三次后，加入正溴丁烷，升温至70～80℃进行反应；（3）反应完全后，降温并搅拌1～2小时，过滤、干燥，得到四丁基溴化铵。2.根据权利要求1所述的一种四丁基溴化铵的合成方法，其特征在于，步骤（1）中所述甲苯和正丁醛的摩尔比为(5～10)∶1。3.根据权利要求1所述的一种四丁基溴化铵的合成方法，其特征在于，步骤（1）中所述正丁醛和二正丁胺的摩尔比为(1.05～1)∶1。4.根据权利要求1所述的一种四丁基溴化铵...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫雪红，李居峰，李慧鹏，王文武，崔月伟，
申请(专利权)人：山东同成医药股份有限公司，
类型：发明
国别省市：