一种n-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的合成工艺
阅读说明：本技术 一种n-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的合成工艺 (Synthesis process of N-butyl-2, 2,6, 6-tetramethyl-4-piperidylamine ) 是由 杨钦 王福龙 龚子扬 李焕成 吴邦元 王雪松 郑泉阳 于 2021-10-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及化学合成技术领域,具体涉及一种N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的合成工艺,包括以下步骤：在席夫碱制备釜加入2,2,6,6-四甲基哌啶酮、正丁胺,控温50－60℃,保温混合4小时；混合后加入脱水剂搅拌,控温70－80℃进行精馏回流脱水,增加釜内真空度,脱去釜内脱水剂及过量的正丁胺,制得席夫碱；将席夫碱转入加氢釜,加入催化剂,通入氮气、氢气分别置换3次；向加氢釜保温保压进行加氢反应,反应3小时；反应完全后,进行后处理。本发明获得的产品含量大于99％,产品摩尔收率保持在90％以上,有利于大批量的生产；正丁胺和催化剂的用量少,催化剂及过量的正丁胺的提取工艺流程短,且耗时少,简化了合成流程,提升了合成效率。(The invention relates to the technical field of chemical synthesis, in particular to a synthesis process of N-butyl-2, 2,6, 6-tetramethyl-4-piperidylamine, which comprises the following steps: adding 2,2,6, 6-tetramethyl piperidone and n-butylamine into a Schiff base preparation kettle, controlling the temperature to be 50-60 ℃, and preserving heat for mixing for 4 hours; adding a dehydrating agent into the mixture and stirring the mixture, controlling the temperature to be 70-80 ℃ to perform rectification reflux dehydration, increasing the vacuum degree in a kettle, and removing the dehydrating agent and excessive n-butylamine in the kettle to prepare Schiff base; transferring the Schiff base into a hydrogenation kettle, adding a catalyst, and introducing nitrogen and hydrogen for respective replacement for 3 times; carrying out heat preservation and pressure maintenance on the hydrogenation kettle for hydrogenation reaction for 3 hours; after the reaction is completed, post-treatment is carried out. The content of the product obtained by the method is more than 99 percent, the molar yield of the product is kept above 90 percent, and the method is favorable for large-batch production; the consumption of n-butylamine and catalyst is less, the extraction process flow of catalyst and excessive n-butylamine is short, the consumed time is less, the synthesis flow is simplified, and the synthesis efficiency is improved.)
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域，具体涉及一种N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的合成工艺。
背景技术
受阻胺光稳定剂中间体N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺，分子式为C13H28N2，为优良的光稳定剂中间体，可用来合成键合型和聚合性高分子质量的受阻胺类光稳定剂；现有技术中一般是采用2,2,6,6-四甲基哌啶酮在过量正丁胺环境下，直接在120－135℃环境下加氢制得，但是该方法的副产品较多，选择性不够理想，加入的正丁胺和催化剂量过大，不仅消耗量大，后续的套用提取工序耗时长，同时产品收率不高，因此需要一种工业化生产的N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的合成工艺，以更低的成本和更低的原料消耗以及简单的辅助处理工艺，来提高产品收率。
发明内容
为解决现有技术N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的合成工艺中副产品较多，选择性不够理想，加入的正丁胺和催化剂量过大，不仅消耗量大，后续的套用提取工序耗时长，同时产品收率不高的问题，本发明提供了一种N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的合成工艺。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的合成工艺，具体包括以下步骤：
1)、在席夫碱制备釜加入2,2,6,6-四甲基哌啶酮、正丁胺，控温50－60℃，保温混合4小时；
2)、混合后加入脱水剂，搅拌，控温70－80℃进行精馏回流脱水，直至塔顶分水器没有水分出，关闭回流，增加釜内真空度，脱去釜内脱水剂及过量的正丁胺，制得席夫碱；
3)、将上述步骤制得的席夫碱转入加氢釜，加入催化剂，依次通入氮气、氢气分别置换3次；
4)、置换结束后，向加氢釜内通入氢气，并进行升温，保温保压进行加氢反应，反应3小时；
5)、反应完全后，降温静置沉降取样，并进行后处理。
席夫碱合成的反应式如下式所示：
N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺合成的反应式如下式所示：
进一步的，步骤1)中，所述的2,2,6,6-四甲基哌啶酮与正丁胺的质量比为1:0.57～0.85。
进一步的，步骤2)中，所述的脱水剂为甲基环戊烷。
进一步的，步骤3)中，所述的催化剂为雷尼镍，且2,2,6,6-四甲基哌啶酮与催化剂的质量比为1:0.05～0.08。
进一步的，步骤4)中，所述的加氢反应的反应温度为120－130℃。
进一步的，步骤4)中，所述的加氢反应的反应压力为1.5－2.5Mpa。
进一步的，步骤5)中，所述的后处理为静置沉降后的反应体系分层，取上层清液过滤后，进行精馏，负压精馏回收前馏分为正丁胺继续进行步骤(1)重复利用，主馏分为N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺；下层回收催化剂继续进行步骤(1)重复利用。
本发明所达到的有益效果为：
本发明整个合成工艺过程中，辅助原料正丁胺的用量和催化剂的使用量少，且催化剂的套用次数多，不仅减少了原材料的使用降低了制造成本而且减少了三废产生，且使用量减少使得催化剂及过量的正丁胺的提取工艺流程短，且耗时少，从而简化了整个合成工艺中的流程，提升了合成效率；同时本发明中采用的合成工艺所获得的N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺产品含量大于99％，且产品收率保持在90％以上，有利于大批量的进行合成生产；且对于在获得主馏分之前，先负压精馏回收前馏分，其中，回收前馏分留置进行下批精馏套用；并任选将其返回精馏步骤，或者留置套用于下批精馏；循环利用资源，充分的降低能耗。
附图说明
图1为实施例1反应液的气相色谱检测图；
图2为实施例1反应液的分析结果表；
图3为实施例1后处理主馏分的气相色谱检测图。
图4为实施例1后处理主馏分的分析结果表；
图5为实施例2反应液的气相色谱检测图；
图6为实施例2反应液的分析结果表；
图7为实施例2后处理主馏分的气相色谱检测图。
图8为实施例2后处理主馏分的分析结果表；
图9为实施例3反应液的气相色谱检测图；
图10为实施例3反应液的分析结果表；
图11为实施例3后处理主馏分的气相色谱检测图。
图12为实施例3后处理主馏分的分析结果表；
图13为实施例4反应液的气相色谱检测图；
图14为实施例4反应液的分析结果表；
图15为实施例4后处理主馏分的气相色谱检测图。
图16为实施例4后处理主馏分的分析结果表；
具体实施方式
为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
向席夫碱制备釜加入230g2,2,6,6-四甲基哌啶酮，正丁胺130g；投料完毕，搅拌升温，控温50－60℃，保温搅拌4h；保温完毕，向体系中加入甲基环戊烷230g，升温至70－80℃进行回流脱水，待分水器无水珠分出，停止回流，真空将甲基环戊烷及过量的正丁胺采出，共制得席夫碱313.5g。
将上述席夫碱转入加氢釜，加入雷尼镍催化剂13.8g；氮气、氢气置换，搅拌升温，加氢釜釜温为40－50℃时，氢气减少，压力下降，开始有吃氢现象，升温至100度，开始保温计时，保持加氢釜中压力为1.5－2.5Mpa，温度为120－130℃，至体系氢气不再减少，加氢釜中压力不发生变化，继续保温3h，反应结束，降温取样。将反应液进行气相色谱检测，(检测结果如图1所示，其分析结果如图2所示)GC含量为95.12％、哌啶醇含量为1.02％。
将反应液静置沉降，进行后处理，上层清液进行过滤，然后进行精馏，负压回收前馏分；负压精馏采集主馏分，为无色油状液体，对主馏分进行检测，LC-MS分析分子量为210.36，经1H-NMR检测确认为N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺，(检测结果如图3所示，其分析结果如图4所示)，GC含量为99.28％，成品重量：282.01g；摩尔收率90.48％。
实施例2
向席夫碱制备釜加入230g2,2,6,6-四甲基哌啶酮，正丁胺146.31g；投料完毕，搅拌升温，控温50－60℃，保温搅拌4h；保温完毕，向体系中加入甲基环戊烷230g，升温至70－80℃进行回流脱水，待分水器无水珠分出，停止回流，真空将甲基环戊烷及过量的正丁胺采出，共制得席夫碱312.9g。
将上述席夫碱转入加氢釜，加入雷尼镍催化剂13.8g；氮气、氢气置换，搅拌升温，加氢釜釜温为40－50℃时，氢气减少，压力下降，开始有吃氢现象，升温至100度，开始保温计时，保持加氢釜中压力为1.5－2.5Mpa，温度为120－130℃，至体系氢气不再减少，加氢釜中压力不发生变化，继续保温3h，反应结束，降温取样。将反应液进行气相色谱检测，(检测结果如图5所示，其分析结果如图6所示)，GC含量为96.43％、哌啶醇含量为0.75％。
将反应液静置沉降，进行后处理，上层清液进行过滤，然后进行精馏，负压回收前馏分；负压精馏采集主馏分，为无色油状液体，对主馏分进行检测，LC-MS分析分子量为210.36，经1H-NMR检测确认为N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺，(检测结果如图7所示，其分析结果如图8所示)，GC含量为99.56％，成品重量：289.81g；摩尔收率92.98％。
实施例3
向席夫碱制备釜加入230g2,2,6,6-四甲基哌啶酮，正丁胺162.56g；投料完毕，搅拌升温，控温50－60℃，保温搅拌4h；保温完毕，向体系中加入甲基环戊烷230g，升温至70－80℃进行回流脱水，待分水器无水珠分出，停止回流，真空将甲基环戊烷及过量的正丁胺采出，共制得席夫碱312.7g。
将上述席夫碱转入加氢釜，加入雷尼镍催化剂13.8g；氮气、氢气置换，搅拌升温，加氢釜釜温为40－50℃时，氢气减少，压力下降，开始有吃氢现象，升温至100度，开始保温计时，保持加氢釜中压力为1.5－2.5Mpa，温度为120－130℃，至体系氢气不再减少，加氢釜中压力不发生变化，继续保温3h，反应结束，降温取样。将反应液进行气相色谱检测，(检测结果如图9所示，其分析结果如图10所示)，GC含量为97.13％、哌啶醇含量为0.47％。
将反应液静置沉降，进行后处理，上层清液进行过滤，然后进行精馏，负压回收前馏分；负压精馏采集主馏分，为无色油状液体，对主馏分进行检测，LC-MS分析分子量为210.36，经1H-NMR检测确认为N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺，(检测结果如图11所示，其分析结果如图12所示)，GC含量为99.52％，成品重量：294.06g；摩尔收率94.34％。
实施例4
向席夫碱制备釜加入230g2,2,6,6-四甲基哌啶酮，正丁胺189.66g；投料完毕，搅拌升温，控温50－60℃，保温搅拌4h；保温完毕，向体系中加入甲基环戊烷230g，升温至70－80℃进行回流脱水，待分水器无水珠分出，停止回流，真空将甲基环戊烷及过量的正丁胺采出，共制得席夫碱312.8g。
将上述席夫碱转入加氢釜，加入雷尼镍催化剂13.8g；氮气、氢气置换，搅拌升温，加氢釜釜温为40－50℃时，氢气减少，压力下降，开始有吃氢现象，升温至100度，开始保温计时，保持加氢釜中压力为1.5－2.5Mpa，温度为120－130℃，至体系氢气不再减少，加氢釜中压力不发生变化，继续保温3h，反应结束，降温取样。将反应液进行气相色谱检测，(检测结果如图13所示，其分析结果如图14所示)，GC含量为97.00％、哌啶醇含量为0.55％。
将反应液静置沉降，进行后处理，上层清液进行过滤，然后进行精馏，负压回收前馏分；负压精馏采集主馏分，为无色油状液体，对主馏分进行检测，LC-MS分析分子量为210.36，经1H-NMR检测确认为N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺，(检测结果如图15所示，其分析结果如图16所示)GC含量为99.73％，成品重量：293.25g；摩尔收率93.61％。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。