1，3-丙二胺及其衍生物的合成工艺研究

论文摘要

1,3-丙二胺是一种重要的精细有机化工中间体,广泛用于医药、农药、染料、石油化工、半导体制造和高分子等行业,但世界上对1,3-丙二胺的合成工艺研究较少,国内更是未见其合成报道。因此,对1,3-丙二胺的合成工艺进行研究及优化可以填补国内空白,突破国外的技术封锁以及专利保护,具有重要的实用价值和一定的理论意义。本论文在分析和总结相关文献的基础上,对1,3-丙二胺及其衍生物的合成工艺进行研究,主要工作及所得结果如下：1、以液氨与丙烯腈为原料,通过加成、催化加氢两步反应连续式制备1,3-丙二胺和N-（3-氨基丙基）-1,3-丙二胺,并分别对两步反应的工艺条件进行研究优化。（1）1,3-丙二胺的制备：利用固定床筛选了催化液氨与丙烯腈加成的七种催化剂,优选DUT-0催化剂在110℃,9.0MPa,液氨与丙烯腈摩尔比20：1,总体积空速0.8h-1条件下催化制备3-氨基丙腈,丙烯腈转化率100%,3-氨基丙腈含量87.9%；再将3-氨基丙腈的固定床反应液不经分离纯化直接在高压釜中进行催化加氢,优选的反应条件为反应温度70℃,氢压2.5MPa,10-15%（质量比）雷尼镍,1%（质量比）氢氧化钠,最后所得反应液中1,3-丙二胺含量82%左右,两步反应蒸馏总收率74-78%。（2）N-（3-氨基丙基）-1,3-丙二胺的制备：利用固定床筛选了催化液氨与丙烯腈加成的五种催化剂,优选3A分子筛在50℃,5.0MPa,液氨与丙烯腈摩尔比1.5：1,总体积空速0.5h-1条件下催化制备N-（2-氰基乙基）-3-氨基丙腈,丙烯腈转化率99%,N-（2-氰基乙基）-3-氨基丙腈含量86.8%；再将N-（2-氰基乙基）-3-氨基丙腈的固定床反应液不经分离纯化直接催化加氢,优选的反应条件为四氢呋喃做溶剂,反应温度70℃,氢压2.5MPa,20-25%（质量比）雷尼镍,1%（质量比）氢氧化钠,最后所得反应液中N-（3-氨基丙基）-1,3-丙二胺含量81%左右,两步反应蒸馏总收率73-78%。2、以乙醇胺和丙烯腈为原料,经迈克尔加成、催化加氢两步反应连续制备广谱细胞保护剂氨磷汀的中间体N-（2-羟乙基）-1,3-丙二胺。选取乙醇胺与丙烯腈摩尔比1：1,在50℃条件下反应,丙烯腈转化率大于99%,产物中N-（2-羟乙基）-3-氨基丙腈含量大于98%；再将所得N-（2-羟乙基）-3-氨基丙腈反应液不经分离纯化直接以雷尼镍催化加氢,在乙醇做溶剂,液氨做助催化剂,温度70℃,氢压2.5MPa,10-15%（质量比）雷尼镍条件下反应,所得反应液中N-（2-羟乙基）-1,3-丙二胺含量大于97%,两步反应蒸馏总收率89-92%。利用此工艺路线制备N-（2-羟乙基）-1,3-丙二胺未见文献报道。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 1,3-丙二胺的理化性质
• 1.1.1 1,3-丙二胺的物理性质
• 1.1.2 1,3-丙二胺的化学性质
• 1.2 1,3-丙二胺及其衍生物的应用
• 1.2.1 生产环氧树脂固化促进剂
• 1.2.2 用于油品添加剂
• 1.2.3 用于选矿工业
• 1.2.4 用于合成Schiff碱及其金属配合物
• 1.2.5 用于医药合成中间体
• 1.2.6 其他应用
• 1.3 1,3-丙二胺的合成
• 1.3.1 卤代烃氨解法
• 1.3.2 丙二醇氨解法
• 1.3.3 丙烯腈氨化还原法
• 1.4 N-烷基-1,3-丙二胺的合成简介
• 1.5 课题选择及研究内容
• 2 实验方法
• 2.1 主要原料和试剂
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验过程
• 2.3.1 1,3-丙二胺的合成
• 2.3.2 N-（3-氨基丙基）-1,3-丙二胺的合成
• 2.3.3 N-（2-羟乙基）-1,3-丙二胺的合成
• 2.4 产物分析
• 3 1,3-丙二胺的合成
• 3.1 中间体3-氨基丙腈的合成工艺研究
• 3.1.1 空白实验（无催化剂）
• 3.1.2 3A分子筛催化反应工艺条件的研究
• 3.1.3 4A分子筛催化反应工艺条件的研究
• 3.1.4 5A分子筛催化反应工艺条件的研究
• 3.1.5 DUT-0催化反应工艺条件的研究
• 3.1.6 DUT-1催化反应工艺条件的研究
• 3.1.7 DUT-2催化反应工艺条件的研究
• 3.1.8 DUT-3催化反应工艺条件的研究
• 3.1.9 实验所用催化剂的催化效果对比
• 3.2 1,3-丙二胺的合成工艺研究
• 3.2.1 反应温度的影响
• 3.2.2 氢气压力对反应的影响
• 3.2.3 溶剂对反应的影响
• 3.2.4 碱对反应的影响
• 3.2.5 固定床反应液直接催化加氢
• 1H-NMR分析'>3.3 产物的¹H-NMR分析
• 4 N-（3-氨基丙基）-1,3-丙二胺的合成
• 4.1 中间体N-（2-氰基乙基）-3-氨基丙腈的合成工艺研究
• 4.1.1 3A分子筛催化反应工艺条件的研究
• 4.1.2 4A分子筛催化反应工艺条件的研究
• 4.1.3 5A分子筛催化反应工艺条件的研究
• 4.1.4 DUT-0催化反应工艺条件的研究
• 4.1.5 DUT-1催化反应工艺条件的研究
• 4.1.6 所用五种催化剂的催化效果对比
• 4.2 N-（3-氨基丙基）-1,3-丙二胺的合成工艺研究
• 4.2.1 反应温度的影响
• 4.2.2 氢气压力对反应的影响
• 4.2.3 溶剂对反应的影响
• 4.2.4 碱对反应的影响
• 4.2.5 雷尼镍用量对反应的影响
• 4.2.6 固定床反应液直接催化加氢
• 1H-NMR分析'>4.3 产物的¹H-NMR分析
• 5 N-（2-羟乙基）-1,3丙二胺的合成
• 5.1 中间体N-（2-羟乙基）-3-氨基丙腈的合成工艺研究
• 5.2 N-（2-羟乙基）-1,3-丙二胺的合成工艺研究
• 5.2.1 碱对反应的影响
• 5.2.2 雷尼镍用量对反应的影响
• 5.2.3 反应温度的影响
• 5.2.4 氢气压力对反应的影响
• 5.2.5 溶剂对反应的影响
• 5.2.6 放大30倍实验
• 1H-NMR分析'>5.3 产物的¹H-NMR分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢