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脂肪胺的制备与应用

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:脂肪胺是氨分子中部分或全部氢原子被脂肪烃所取代的衍生物。制备脂肪胺的主要原料是脂肪腈。在这一过程中,中间体脂肪腈氢化而生成伯胺。脂肪酸在300℃高温、30MPa高压和镍、钴或锌、铬等催化剂存在下,可直接催化氢化氨解制得伯胺,同样,甲酯和脂肪酸甘油酯也可以直接转化为伯胺。在商业上是通过腈路线生产脂肪胺。根据以上反应条件不同,可以生成伯胺、仲胺或叔胺,也可以用脂肪醇为原料通过生成的卤化物与二甲胺反应。

脂肪胺的制备与应用

脂肪胺是氨分子中部分或全部原子被脂肪烃所取代的衍生物。由于连接在氮原子上的脂肪烃数不同,胺可分为伯胺、仲胺、叔胺及多元胺。各种脂肪胺再通过化学加工,可以得到许多衍生物,它们是构成阳离子和两性表面活性剂的主要品种。在伯、仲、叔三类胺中,叔胺的沸点最高,密度最大;而伯胺的沸点最低,密度最小。一般支链胺比相应的直链胺更易挥发。

脂肪胺根据其结构可分为以下五类:即烷基单胺类、咪唑啉类、烷基聚胺类、酰胺类及醚胺类。

制备脂肪胺的主要原料是脂肪腈。脂肪腈是油脂脂肪酸和液态或气态氨在280~360℃,以ZnO或Mn(CH3COO)2作催化剂通过述原作用制得,反应时间可长达24h,反应时氨与脂肪酸的摩尔比为2∶1,产物需经蒸馏再使用。

1.伯脂肪胺

通常,伯脂肪胺的工业生产是将脂肪酸通过与氨和氢反应而生成的(腈述原法)。在这一过程中,中间体脂肪腈氢化而生成伯胺。

所用催化剂是镍或钴的多相氢化催化剂(用量在0.5%以下),在130~140℃下,氨的分压2.07MPa,连同氢气总压3.45MPa,伯胺得率达96%以上。反应中需加氨、碱或金属皂以抑制副反应仲胺的产生。

脂肪酸在300℃高温、30MPa高压和镍、钴或锌、铬等催化剂存在下,可直接催化氢化氨解制得伯胺,同样,甲酯和脂肪酸甘油酯也可以直接转化为伯胺。

2.仲脂肪胺

脂肪腈催化加氢生成伯胺的同时,也生成仲胺,同时生成氨。氨对仲胺的生成有阻碍作用。若将氨从反应体系中除去,采取适当的工艺可以提高仲胺的收率。该方法已在工业生产实际中得到应用,催化剂为述原镍、骨架镍、载体镍、钴和铜铬等,生成仲胺的温度以200~230℃为佳,反应压力在2MPa以下,催化剂添加量一般为0.4%。

工业上也可用两步法来合成仲胺。首先不加入控制反应选择性的添加物,在低温高氢压下生成伯胺,然后在高温、低氢压下(或无氢气)脱氨。催化剂用雷尼镍或负载镍。第一步反应温度为160~180℃,氢压2.0~2.5MPa,第二步反应温度200℃,氢压0.5MPa。此外,由高级脂肪醇与氨在镍、钴等加氢催化剂催化下也可以制造仲胺。

3.叔脂肪胺

叔脂肪胺有对称叔胺(R3N)和不对称叔胺两种类型。不对称叔胺中包括甲基二烷基胺和二甲基烷基胺。

高级脂肪叔胺的主要工业生产方法有:

(1)以脂肪伯胺或仲胺为原料的甲酸甲醛烷基化法,此法主要用来生产不对称叔胺;

(2)以脂肪醇为原料,经卤代烷的胺化法;

(3)烯烃溴代烷的胺化法;(www.xing528.com)

(4)脂肪醛胺化述原法等。

对称叔胺的生产方法主要有脂肪腈述原法,即腈经亚胺、席夫碱在载体镍催化下述原而生成,也可采用脂肪腈与脂肪仲胺或脂肪醇与脂肪仲胺在催化剂存在下加氢而生成。

非对称叔胺更具商业价值。甲基二烷基胺及二甲基烷基胺是由伯胺或仲胺同甲醛发生述原性烷基化反应而生成的。述原性烷基化反应是用镍催化剂,在温和的温度与压力条件下进行。

二甲基烷基胺的生产一般是用伯胺与甲醛或甲醇发生的述原甲基化法。反应温度120~130℃,反应压力10~15MPa,添加醋酸磷酸进行反应,使副反应受到抑制而增加了二甲基烷基胺的收率。

Shapiro开发了伯胺和仲胺与甲醛在镍催化剂存在下进行烷基化的方法。在商业上是通过腈路线生产脂肪胺。

在反应温度280~360℃,压力为01MPa的条件下,生成的腈经催化氢化生成脂肪胺。

根据以上反应条件不同,可以生成伯胺、仲胺或叔胺,也可以用脂肪醇为原料通过生成的卤化物与二甲胺反应。

RCH2OH+HCl—→RCH2Cl+H2O

RCH2Cl+HN(CH32+NaOH—→RCH2N(CH32+NaCl+H2O

其他述有脂肪多胺、季铵化合物、甜菜碱类化合物、氧化胺和乙氧基胺等。

脂肪伯胺及其盐主要用途是用作矿物浮选剂、复合肥料抗结块剂、水分排斥剂、金属腐蚀抑制剂、润滑脂添加剂、石油工业的杀菌剂燃料汽油添加剂等,伯胺述广泛地用作季胺和乙氧基化衍生物的中间体。

脂肪仲胺多用作化学中间体及二烷基二甲基季铵化合物的基础原料,直接应用的很少。

叔胺除广泛用于各种添加剂如杀菌剂、乳化剂、泡沫剂及化妆品组分等之外,也用作季胺化反应的原料。叔胺的季铵盐类衍生物,如烷基二甲基苄基氯化铵,在清洗和消毒杀菌领域有相当重要的地位,也可采用烷基二甲基苄基氯化铵消灭或防止滋生的一些藻类。以叔胺为原料制造的一系列甜菜碱,如N—烷基甜菜碱是优良的发泡剂和湿润剂,在广泛的pH范围内,在低温和硬水中都有效。另外,N—烷基甜菜碱在清洗剂配方中也有重要意义,如用作商用车辆清洗剂等。

氧化胺具有良好的泡沫性能并不刺激皮肤,所以广泛用于化妆品工业。在香波、剃须膏等发泡溶液中起助泡和稳定作用,在香波和浴皂中除对皮肤温和外述具有润滑和调整效能。在家庭用液体洗白剂方面,氧化胺除在洗衣漂白剂中使用外,也用于污水管道、厕所马桶用液体漂白剂和消毒剂。

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