背景及概述[1-2]
二甲基乙酰胺的蒸气对皮肤、眼睛黏膜有中度刺激性。其所有浓度的水溶液均发生全溶血,加入0.9%的氯化钠能防止20%的二甲基乙酰胺的溶血作用。二甲基乙酰胺为无色澄明的中性液体,沸点165.5℃。能与水、乙醇任意混合。极易溶于有机溶剂或矿物油中。二甲基乙酰胺对热稳定,不易水解。应置于玻璃容器中,避光存放在通风干燥处。是合成天然树脂的优良极性溶剂,用于聚酰亚胺、聚砜酰胺及其他高分子化合物的合成,也用于合成树脂的成膜和纺丝,合成药物、芳族二羧酸(如对苯二甲酸)的结晶提纯。还可在某些有机反应中作催化剂。与同系的二甲基甲酰胺相比,其热稳定性、水解稳定性高、腐蚀性和毒性小,可代替二甲基甲酰胺。目前我国二甲基乙酰胺年需求量为13kt以上,特别是近年来制药中间体、农药需求量增长较快。电子行业对高品质二甲基乙酰胺的需求也有明显的增长,溶剂方面如聚丙烯腈纺丝、亚胺树脂及绝缘材料上市场用量还在逐步扩大,据预测2007年需求量将达1.9万t左右。目前二甲基乙酰胺生产能力约1万t/a,二甲基乙酰胺的市场前景看好。
用途[2]
1. 制药中间体
二甲基乙酰胺是重要的医药原料,广泛用于阿莫西林、头孢类等药品的生产。二甲基乙酰胺作为溶剂或助催化剂,与传统有机溶剂相比,对产品质量和收率均有提高作用。2000年,医药行业对二甲基乙酰胺的需求量约6kt。预测现在到2006年医药行业对二甲基乙酰胺的需求年均增长率约6.0%,2006年对二甲基乙酰胺的需求约9.6kt。
2. 腈纶生产
在腈纶生产中有的采用二甲基乙酰胺路线。目前国内腈纶生产按溶剂分主要有硫氰酸钠二步法、二甲基甲酰胺一步法和二甲基乙酰胺有机湿法,从工艺和设备特点、物质消耗、环境影响、产品质量、后加工性能、国产化率及国外发展趋势等多个因素进行综合比较,硫氰酸钠二步法和二甲基乙酰胺有机湿法最具发展前景。目前国内就有不少腈纶装置采用以二甲基乙酰胺为溶剂的湿法工艺。
3. 高分子合成
二甲基乙酰胺对多种树脂,尤其是聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂具有良好的溶解能力,主要用于耐热合成纤维、塑料薄膜、涂料、医药、丙烯腈纺丝的溶剂。目前国外多用于生产聚酰亚胺薄膜、可溶性聚酰亚胺、聚酰亚胺—聚全氟乙丙烯复合薄膜、聚酰亚胺(铝)薄膜、可溶性聚酰亚胺模塑粉等,国内主要用于高分子合成纤维纺丝和其他有机合成的优良极性溶剂。
4. 有机颜料
在有机颜料生产中,许多装置采用二甲基甲酰胺作溶剂,但色度与国外产品差距较大,一些装置换用二甲基乙酰胺作溶剂后,产品质量和色度有明显改善,满足了出口要求。
5. 石油化工
在石油化工过程中,二甲基乙酰胺是极好的催化剂,它能使环化、卤化、氰化、烷基化和脱氢等反应加速,且能提高主要产物的收率。
6. 其他方面
从乙烯裂解气C4中抽提丁二烯的溶剂有多种,其中国内外有多套装置采用二甲基乙酰胺为溶剂。二甲基乙酰胺大量用于尼龙66盐环己醇装置中分离纯苯、环己烷、环己烯的溶剂。农药生产中也可采用二甲基乙酰胺作为溶剂或助催化剂,与传统有机溶剂相比,对产品质量和收率均有提高作用。
制备[1]
目前我国二甲基乙酰胺的生产方法主要有醋酐法、乙酰氯法和醋酸法,另外用乙酸乙酯和二甲胺、乙酸和氨与甲醇反应合成二甲基乙酰胺、乙酸甲酯和二甲胺反应、三甲胺/一氧化碳羰基化一步法,但目前还没有工业化。三甲胺/一氧化碳羰基化一步法合成工艺研发,一旦实现工业化,将极大促进我国二甲基乙酰胺的发展。
1. 醋酐法
由醋酐与二甲胺反应而得二甲基乙酰胺:
先将二甲胺水溶液加热至汽化,气体二甲胺经脱水净化后,常温下通入醋酐中进行酰化反应,反应为放热反应,当反应温度不再上升时即为酰化终点(170℃)。然后,控制酰化液在0—20℃,加入碱液中和,反应生成醋酸钠,至pH=8—9时分离出醋酸钠,再将中和液碱洗涤后,加入醋酸乙酯,共沸脱水,粗蒸后再进行精馏,取164—166.5℃馏份,即得成品二甲基乙酰胺。该生产消耗醋酐(95℃)1.15—1.20t/t,二甲胺(40%)1.89—1.90t/t。
2. 醋酸法
由醋酸与二甲胺反应而得二甲基乙酰胺:
先将二甲胺水溶液加热汽化,气体二甲胺通入醋酸中进行酰化反应,反应为放热反应,反应连续进行。得到的粗品进行精馏,取164—166.5℃馏份,即得成品二甲基乙酰胺。国内成功采用催化精馏技术直接合成,反应热得以利用,反应过程中的能耗降低,同时由于反应与精馏在同一系列,工艺流程大大缩短,分离效果和产品收率都有较大提高,无三废排放。
3. 乙酰氯法
由二甲胺与乙酰氯反应而得二甲基乙酰胺:
在冷却状态下先将二甲胺通入乙醚中,再慢慢加入乙酰氯和乙醚的混合液,边加边搅拌,立即析出二甲胺盐酸盐白色固体,将其滤出。滤液用水浴回收乙醚,然后进行精馏,收集164—166.5℃馏份,即得成品二甲基乙酰胺。
4. 醋酸乙酯法
由醋酸乙酯和二甲胺在30℃反应得到二甲基乙酰胺,收率为98%。
5. 醋酸甲酯法
由乙酸甲酯和二甲胺反应,反应温度为140—170℃之间,压力为2.0—2.5MPa,。该法腐蚀性小,产品收率高,生产成本低,目前已具工业化条件。另外,醋酸和氨与甲醇反应合成二甲基乙酰胺、三甲胺与一氧化碳羰基化反应研究也较多,取得了一定的进展,但目前还没有工业化。
主要参考资料
[1] 新编兽药实用手册
[2] 二甲基乙酰胺的合成进展及应用
[3] 二甲基乙酰胺回收和提纯的研究