DMF的制备及应用

背景及概述^[1]

N－二甲基甲酰胺简称DMF，为甲酸的羟基被二甲胺基取代而生成的化合物。DMF为无色的高沸点液体，在空气中和加热至沸时均很稳定，当温度高于350℃时即失水，生成一氧化碳和二甲胺。DMF是很好的非质子极性溶剂，能溶解多数有机物和无机物，与水、醇、醚、醛、酮、酯、卤代烃和芳烃等均能混溶。DMF分子中带正电荷的一端被甲基包围，形成空间阻碍，使负离子不能接近，而只缔合正离子。

DMF对多种高聚物如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺等均有良好的溶剂性能，广泛用于塑料制膜、油漆、纤维等工业；也可做除去油漆的脱漆剂。它能溶解某些低溶解度的颜料，使颜料带有染料的特点。N，N-二甲基甲酰胺还可用作从石蜡中分离非烃成分的有效试剂。

制备^[2]

DMF可由CO与(CH3)2NH直接合成，称为一步法，即以甲醇钠作为催化剂，将CO与(CH3)2NH在120℃、1.8MPa下合成而得。

为一步法合成DMF的工艺流程简图。由于反应过程中放出大量的热量，必须用一台换热器(循环冷却器)将反应热取走。通过换热器中的循环量与产品量之比约为40∶1，从反应器底部引出一部分反应物料(其中DMF质量浓度为97%)进入蒸发器。经过蒸发器浓缩后，料液中盐的含量增加而析出，通过过滤机将盐分除去。从蒸发器顶部出来的是温度为180℃的蒸汽(其中DMF质量浓度为95%)进入初馏塔进行初步分离。初馏塔顶部轻组分返回反应器循环使用，底部物料进入精馏塔精馏得产品。该流程目前存在的缺点有：①在换热器(循环冷却器)及换热器与反应器间的连接管内经常被结晶物堵塞，2～3d就得清洗换热器一次，40d左右就得停止生产，清洗反应系统一次。造成设备生产能力下降、物料流失、能耗增加，同时工人的劳动强度大。②清洗时产生的大量废水被排入环境，对周围环境造成很大的污染。③反应物在蒸发器中，由于蒸发温度高，一小部分DMF转化为重组分，使产品率下降，生产成本上升。

应用^[3]

DMF是一种沸点高、凝固点低、化学和热稳定性好的优良有机溶剂，与水、醚、酯、氯化烃、芳烃等能以任何比例完全互溶，且可以提高许多化学反应速度。因此，DMF具有十分广阔的应用领域。由于DMF较强的溶解能力，在胶片及纤维生产中可作为重要溶剂。另外，在涂料、印刷油墨及粘合剂配方中可用作助溶剂。如采用以DMF为溶剂的腈纶干法纺丝工艺生产出的腈纶，具有疏水性好、覆盖力强、质地柔软、毛感强等特点。在湿法聚酯合成革生产中，DMF可作为聚氨酯树脂的洗涤固化剂。而用于皮革染色时，可使皮革色度均匀，不褪色。又如，将某些聚酰胺加入DMF溶液中，可用于涂布各种延伸性或丝状基质材料。在染料中作溶剂，用于合成纤维染色，可提高匀染性等。

此外，DMF还可用作载体的溶剂。如以DMF与三氟化硼(BF3)作用形成一种聚合晶体，使BF3由气体变成固体而便于运输。作为一种选择性溶剂，DMF可用于各种烃类和无机气体的选择性吸收分离。如使用DMF洗涤乙烯去除其中的乙炔，从而将乙烯提纯。DMF用于C4和C5馏分的萃取蒸馏时，当使用沸点介于DMF和待分离烃沸点之间的烃类稀释剂时，萃取蒸馏塔和洗涤塔再沸器温度均可降低。DMF也可用于酯和醚的分离，即将DMF与其它高沸点溶剂并用，可将乙酸乙酯从乙醇-水的二元或三元共沸物中分离出来。作为选择性溶剂用于选择性溶剂的萃取，DMF可用于石油加工等许多领域的萃取工艺。如：在润滑油原料精制过程中，DMF能有效地将非链烷烃从链烷烃中萃取分离出去；在间苯二甲酸和对苯二甲酸等性质相似、很难分离的多元羧酸物系中，用DMF溶剂萃取或分步重结晶，都可较容易地使之分离开来；DMF还可将三聚氰酸从含有尿素、缩二脲和三聚氰酸的酰胺粗品中萃取出来，另外，DMF还可用于从石油馏分中萃取分离酸类，从铝皂中分离脂肪酸等。

主要参考资料

[1] 来源：中国大百科全书（化学卷）

[2] N，N-二甲基甲酰胺的清洁生产工艺

[3] N，N-二甲基甲酰胺的生产技术与市场分析