2-氯-N,N-二甲基乙酰胺的合成工藝研究

翟 帆，舒泉湧，麻紀(jì)斌，曲 秦，秦湫紅，尹 航，李宗霖

（陜西新藥技術(shù)開發(fā)中心，陜西西安 710000）

2-氯-N,N-二甲基乙酰胺是一種重要的化學(xué)溶劑及中間體，在酰胺的合成中應(yīng)用非常廣泛。目前報(bào)道的合成方法較多，但收率普遍偏低，或由于操作較復(fù)雜而不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)[1]。本文用正交實(shí)驗(yàn)的方法對2-氯-N,N-二甲基乙酰胺的合成進(jìn)行了工藝優(yōu)化，得到了最佳的工藝參數(shù)，能夠適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)，在其合成研究中有著重要的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

33%二甲胺水溶液、結(jié)晶乙酸鈉、氯乙酰氯、二氯甲烷、無水硫酸鈉，其中結(jié)晶乙酸鈉、氯乙酰氯、無水硫酸鈉為分析級，其余均為工業(yè)級。

YR2001N 電子天平、SZCL-2 數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器、SHB-B95 型循環(huán)水式多用真空泵、2XZ-2型旋片真空泵、WB-DIGIT 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、BM-2WAJ型阿貝折射儀、安捷倫GC-7809A。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

反應(yīng)瓶中加入結(jié)晶乙酸鈉、33%二甲胺水溶液、二氯甲烷，冷卻循環(huán)泵降溫，緩慢滴加氯乙酰氯,滴加過程中控制溫度，滴畢升溫反應(yīng)。待反應(yīng)完全，分出二氯甲烷相，水相用二氯甲烷萃取，合并有機(jī)相，攪拌下用無水硫酸鈉干燥。減壓蒸去二氯甲烷，殘留物高真空蒸餾，收集餾分，測定折光率。用氣相色譜法測定終產(chǎn)物純度[2-3]。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了減少副產(chǎn)物的生成，提高反應(yīng)的收率和生產(chǎn)的效率，我們采用正交實(shí)驗(yàn)的方法對合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化。設(shè)計(jì)了四因素三水平正交表（表1），四個(gè)因素分別為A 二甲胺與結(jié)晶乙酸鈉摩爾比、B 二甲胺與氯乙酰氯摩爾比、C 反應(yīng)溫度(℃)、D 反應(yīng)時(shí)間(h)，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2 可知，最優(yōu)組合為A2B3C1D2，即最佳工藝為二甲胺與結(jié)晶乙酸鈉摩爾比1:1.1、二甲胺與氯乙酰氯摩爾比1:1.2、反應(yīng)溫度20℃、反應(yīng)時(shí)間1h。該化合物的合成當(dāng)中各因素對收率的影響大小依次為A>B>D>C。

表1 因素水平 Table 1 Factors and level

表2 正交實(shí)驗(yàn)及結(jié)果 Table 2 Orthogonal experimental result

2.2 工藝條件驗(yàn)證

按所得最佳工藝條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，重復(fù)三批，其結(jié)果如表3

表3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) Table 3 Verificat ion results

3 次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化工藝在合成過程中，收率較高，且結(jié)果比較穩(wěn)定，可以適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。

2.3 典型實(shí)驗(yàn)

500mL 三口瓶中加入結(jié)晶乙酸鈉149.6g (1.1mol)、33%二甲胺水溶液136mL (1.0mol)、150ml 二氯甲烷，冷卻循環(huán)泵降溫至0℃，緩慢滴加氯乙酰氯136g (100ml,1.2mol)，滴加過程中控制溫度低于5℃，滴畢升溫至20℃反應(yīng)1h，分出二氯甲烷相，水相用二氯甲烷萃?。?×50mL），合并有機(jī)相，攪拌下用無水硫酸鈉干燥。減壓蒸去二氯甲烷，得到棕色油狀物111.3g。高真空蒸餾，收集102℃/11mmHg 餾分得108.2g 無色透明液體，折光率n20/D1.468，氣相色譜法測定，純度為97.5%。

3 結(jié)論

合成2-氯-N,N-二甲基乙酰胺的最佳工藝條件為：二甲胺與結(jié)晶乙酸鈉摩爾比1:1.1、二甲胺與氯乙酰氯摩爾比1:1.2、反應(yīng)溫度20℃、反應(yīng)時(shí)間1h。該工藝操作簡單，收率較高，工藝穩(wěn)定性好，適應(yīng)于工業(yè)化生產(chǎn)。

[1]袁振文，廖本仁. N,N 二甲基氯乙酰胺的制備方法：中國，200410052891.1[P]. 2004-07-15.

[2]趙麗，梁志堅(jiān). 氣相色譜法測定工業(yè)場所空氣中的N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊，2012，48（3）：358.

[3]陳鐘栓，錢飛中，趙倩，等. 氣相色譜法快速測定水中二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺[Z].寧波，寧波市環(huán)境監(jiān)測中心，1909.