N-甲基吗啉的制备

背景及概述^[1]

N-甲基吗啉是一种重要的精细化工产品。它是一种优良的溶剂、乳化剂、缓蚀剂、聚氨酯泡沫催化剂，也可以作为农药中间体。也用于表面活性剂、润滑油冷却剂、金属防锈剂、纤维处理剂等精细化工产品的合成。根据其使用原料不同主要有以下4种合成工艺：(1)吗啉甲基化法；(2)二乙二醇法；(3)二乙二醇胺法；(4)二氯乙醚法。前3种方法要求高温、高压并使用催化剂，工艺条件苛刻，对设备要求高，工业生产难于推广。并且，以上4种合成方法采用大量碱液和有毒试剂为原料，对设备腐蚀严重、对人体造成巨大危害、对环境造成严重污染。随着环保、经济和社会要求的日益提高，以采用无毒无害原料、绿色溶剂为代表的绿色合成化学已成为国内外研究的焦点。

应用^[1]

NMM是一种杂环叔胺，是一种重要的精细化工原料，它可用作聚氨酯泡沫生产的催化剂、医药合成和有机合成的催化剂，还可用于合成医药、农药、表面活性剂、乳化剂、腐蚀抑制剂等精细化工产品，也可作为溶剂、萃取剂和聚氨酯涂料固化剂。

制备^[1-3]

方法1：将一定量的吗啉和碳酸二甲酯加入到带有温度计、回流冷凝管、电动搅拌器的四口瓶中，加热到一定温度进行反应。反应一定时间后。将回流冷凝管换成蒸馏装置蒸馏出反应生成物甲醇，直到反应不再出液体时停止反应。用色质联用仪测得所生成产品的收率。用萃取方法将碳酸二甲酯从蒸出混合物中萃取出来回收利用。

方法2：将一定量的吗啉和碳酸二甲酯(n(C4H9NO)n(C∶3H6O3)=1：1.2)放入带有温度计、回流冷凝管、电动搅拌器的四口瓶中，加热到一定温度(100)℃进行反应.当反应达一定时间后(3h)，将回流冷凝管换成蒸馏装置蒸馏出反应生成物甲醇，直到反应不再馏出液体停止反应.用薄层板测得产物N-甲基吗啉的收率，高效液相色谱仪测得产物N-甲基吗啉的纯度.

方法3：将87g吗啉加入带回流冷凝管、电动搅拌器的250mL三口瓶中，加热至100℃时，边搅拌边加入亚磷酸二氢钠57.7g和多聚甲醛36g的混合物，温度达到115℃时出现回流，保持该温度反应20min，然后冷却，磷酸氢钠以水和物的形式结晶析出，过滤分离出固体，得滤液为产物，不经干燥直接进行蒸馏，收集114～117℃的馏分得N-甲基吗啉95g，经气相色谱分析纯度98%。

含量测定^[4]

N-甲基吗啉含量的检测方法为：采用指示剂滴定法，步骤如下：称取N-甲基吗啉样品0.2g（精确至0.0001g），置锥形瓶中，加醋酐30mL溶解，加结晶紫指示液2滴，控制滴定管向锥形瓶逐滴滴加浓度为0.1mol/L的高氯酸滴定液，边加边振摇锥形瓶，观察锥形瓶内颜色的变化，当锥形瓶内的颜色变为绿色，且30秒内不褪色，即到达滴定终点，滴定终点颜色以电位滴定时的突跃点为准，记下此时示数，并将滴定的结果用空白试验校正；N-甲基吗啉的含量按下式计算：

其中：V样为滴定邻苯二甲酸氢钾至终点时消耗高氯酸液的体积数（ml）；V空为滴定空白至终点时消耗的高氯酸体积数（ml)；C为高氯酸滴定液的浓度(mol/L)；W为称取的邻苯二甲酸氢钾量(mg)。

主要参考资料

[1] N-甲基吗啉绿色合成研究

[2] N-甲基吗啉合成研究

[3] N-甲基吗啉的合成研究

[4] CN201210233209.3一种测定N-甲基吗啉含量的检测方法