N-甲基苯胺

【背景及概况】^[1][2]

N-甲基苯胺为N烷基芳胺系列中主要产品，是精细化工的重要中间体。用途十分广泛。我国套生产装置由前苏联在50年代援建，产品主要用于制作炸药中定剂，常用于调和直馏汽油，由于直馏汽油正构烷烃较多，辛烷值较低一般在左右，因此部分技术人员将直馏汽油作为调和汽油的基础油，通过添加N-甲基苯胺来提高辛烷值，实现投资省、效益高的目的。N-甲基苯胺的抗爆效果较好，采用有机胺类化合物，能使混合气的点火极限范围加宽，点火成功率提高，能够有效地提高汽油辛烷值。在汽油中加入该类抗爆剂，根据汽油的原有性质及组成、溶剂的性质如极性或非极性，可提高研究法辛烷值一个单位。该抗爆剂曾在德国凯洛莫尔MMA的商品名中出售。N-甲基苯胺化合物具有电子转移性能，能与过氧化物通过电子转移的机理进行反应，发生作用，并且该反应会消除过氧化物，改变反应路径，延长未燃混合气自燃的诱导期，把燃料燃烧的速度限制在正常的燃烧范围内。可以推断，甲基苯胺的抗爆机理是在气缸内发生氧化作用，对汽油燃烧时产生的过氧化物有消除作用，从而降低过氧化物浓度，阻碍自动着火，减缓了释出能量的速度，减轻爆震，使燃料的抗爆性提高。

【特性】^[3]

N-甲基苯胺常温下无色油状液体。分子量107.16。熔点-57℃。沸点 196.1℃。相对密度0.9891 (20/ 4℃)。折射率1.5684。闪点78℃。溶于乙醇、乙醚、氯仿，不溶于水。放置渐变黄。36℃下蒸气压为0.13kPa，闪点78℃，不易蒸发损失，但也不利于分配于多缸发动机的汽缸中。性质稳定，在空气和黑暗环境中不易分解。加人N-甲基苯胺抗爆剂的调和汽油的主要特点是带有臭味、密度较高，未洗胶质不稳定，烯烃值较低，需辅助MTBE和MMT等抗爆剂。

【生产工艺】^[1][2][3][4]

1. 传统的苯胺 N-甲基化方法以苯胺为原料，甲醇作为烷基化试剂，在 3.0 MPa 压力下，以硫酸为催化剂进行液相合成。 生成的粗品经蒸馏脱除甲醇、水、苯胺和 N，N-二甲基苯胺而得 N-甲基苯胺成品。 反应式为：

该法的缺点是不能选择性生产 N-甲基苯胺，且收率低、三废污染大、设备腐蚀严重己被大多数厂家淘汰。

2. 由苯胺和甲醇在铜锌铬催化剂作用下生成粗品，再经蒸馏而得本品，得到N-甲基苯胺的含量通常为96%，未反应的苯胺和N，N-二甲基苯胺的含量较低，后经精馏得到合格的N-甲基苯胺。目前工业生产大多采用该方法。

3. 三氯化磷催化法。苯胺与甲醇在三氯化磷存在下，于300℃、70大气压下反应，得到N-甲基苯胺的含量通常为60-65%，未反应的苯胺含量约15-20%，N，N-二甲基苯胺的含量约20%，后经精馏得到N-甲基苯胺。

4. 在实验室可用苯胺为原料，硫酸二甲酯作为甲基化剂制取：

将硫酸二甲酷滴加到10`C以下的苯胺和水的混合液中，搅拌1小时后，滴加30%氢氧化钠溶液，静置、分取上层有机相，下层用苯提取，提取液回收苯后所得油状物与有机相合并，此即苯胺、N-甲基苯胺和N，N-二甲基苯胺的混合物。用硫酸处理混合物，使苯胺生成硫酸盐结晶滤除，N，N-二甲基苯胺可与乙配经下列反应转化为N-甲基苯胺：

【产品及应用】^[3][5]

N-甲基苯胺是一种用途广泛的精细化工产品，主要用于制作农药、染料、染料中间体、橡胶助剂和炸药中定剂，并可作溶剂和酸接受体，用作有机合成中间体、 酸吸收剂和溶剂。染料工业中用于阳离子艳红FG、阳离子桃红B、活性黄棕KGR等的生产。还可用于提高汽油的辛烷值和有机合成，也可用作溶剂。

1. 在农药方面的应用

在农药上，国内N-甲基苯胺主要用来生产杀虫剂噻嗪酮（扑虱灵、稻虱净），这是一种新型高选择性杀虫剂，杀若虫活性高，接触药剂的害虫死于蜕皮期，推荐剂量不能杀死成虫，但能减少产卵和阻止卵孵化，使子代大大减少。对害虫天敌及访花昆虫安全。与其它种类杀虫剂无交互抗性问题，由于上述特点，噻嗪酮的生产发展很快。国外用N-甲基苯胺合成除草剂和杀菌剂。日本昭和电子公司开发的农药品种甲基杀草隆，用于草坪、旱田防除莎草、水螟松，对有用植物毒性很低。西德先灵公司开发了农药新品种苯胺酞草隆，用作旱田、园林除草剂，特别适用于各类植物芽前使用。西德先灵公司还开发了除草剂阔叶宁，主要用于除杂草，也可用作花生、棉花和大豆的芽前除草剂。另外孟山都公司、西德拜尔公司等也以N-甲基苯胺开发了其它类型除草剂。

2. 在染料方面的应用

在染料工业中，N-甲基苯胺主要用于制造中间体和阳离子染料。

1）用于生产染料中间体：由N-甲基苯胺为原料生产的染料中间体主要有N-甲基-N-苄基苯胺和N-甲基-N-羟乙基苯胺。N-甲基-N-苄基苯胺用于生产阳离子红X-GRL（染料索引号，参照C.1.，碱性红46），是暗红色粉末，配伍值3.5。用于睛纶及其混纺织物的印染，也可以用于改性睛纶和涤纶的染色。N-甲基-N-羟乙基苯胺用于生产阳离子蓝X-GRRL（染料索引号，参照C.1.，碱性蓝41），为蓝绿色粉末，配伍值3.5。用于睛纶及其混纺的染色。

2）用于生产阳离子染料：以N一甲基苯胺直接生产的染料有阳离子艳红SGN（染料索引号，参照C.1.，碱性红14），暗红色粉末，配伍值3.5：阳离子桃红FG（染料索引号C.1.，碱性红13），暗红色粉末，配伍值4，阳离子桃红B（染料索引号，参照C.1.，碱性红27）以及活性黄棕KGR。这几种染料主要用于睛纶纤维及其混纺织物的印染。也可用于改性睛纶和绦纶以及聚氯乙烯纤维的染色和醋酸纤维印花。

3. 在橡胶助剂方面的应用

N-甲基苯胺可制取橡胶助剂ZMPC（甲基苯基二硫代氨基甲酸锌），它是天然橡胶和合成橡胶的促进剂，特别实用于难硫化的胶料，如乙丙胶，特点是硫化速度快、抗焦烧、制品不喷霜、热老化稳定性好。在国内，该产品由西北橡胶工业研究所与浙江黄岩橡胶助剂集团公司开发。另外，它还可以用于制造二硫代二甲基二苯基秋兰姆，作天然胶、丁苯、丁睛胶的硫化促进剂，此产品由山东绿野助剂有限公司生产。近几年国内合成橡胶助剂年消费N-甲基苯胺约100吨，随着橡胶行业的发展，预计其用量会逐年上升。

4. 汽油抗爆剂

汽油抗爆剂是能够提高汽油辛烷值，阻止或降低爆震的一类油品添加剂，它在汽油中的应用广泛。目前，抗爆剂总体可划分为两大类一类是金属抗爆剂，如烷基铅抗爆剂、锰基抗爆剂如甲基环戊二烯三拨基锰、铁基抗爆剂如二茂铁、稀土金属的化合物等另一类是非金属抗爆剂，如醇、酚、醚、芳香胺、梭酸醋及其各种聚合物，这类抗爆剂的添加量比较大，所以通常将其视为汽油的高辛烷值调合剂。N-甲基苯胺的抗爆效果较好，采用有机胺类化合物，能使混合气的点火极限范围加宽，点火成功率提高，能够有效地提高汽油辛烷值。

5. 在其它方面的应用

N-甲基苯胺和光气在乙酸乙酷中反应，然后将乙酸乙酯蒸出，并用乙醇重结晶，得N-甲基-N-苯基氨基甲酞氯精品，可用于制造发射药和硝化甘油火药的中定剂。另外，N-甲基苯胺还可用作溶剂和酸接受体。

【参考文献】

[1] 徐华. N—甲基苯胺的生产与应用[J]. 贵州化工, 1997 (1): 53-55.

[2] 刘玲. N-甲基苯胺汽油抗爆剂综述[J]. 石油库与加油站, 2011, 20(3): 32-34.

[3] 吴世敏，印德麟 主编.简明精细化工大辞典.沈阳：辽宁科学技术出版社.1999.

[4] 徐龙, 祝一锋, 李小年. N-甲基苯胺和 N, N-二甲基苯胺合成研究进展[J]. 化工生產與技術, 2009, 16(3): 30-33+ 41.

[5] 马世昌 主编.有机化合物辞典.西安：陕西科学技术出版社.1988.第143页.