嗎啉，是含N、O的六元雜環(huán)化合物，又名嗎啡啉或者1,4-氧氮雜環(huán)己烷，是目前使用的雜胺類化合物。
基于其氮氧雜環(huán)的結(jié)構(gòu)，嗎啉在化工生產(chǎn)中占據(jù)重要位置，是制造許多精細(xì)化工產(chǎn)品的中間體，可用于制備NOBS、OTOS等橡膠硫化促進(jìn)劑和防銹劑、防腐劑、清潔劑、除垢劑、止痛藥、局部麻醉劑、水果保鮮劑、紡織印染助劑等,在橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、涂料等領(lǐng)域用途廣泛。嗎啉含有仲胺基團(tuán),具有仲胺基團(tuán)的所有典型反應(yīng)特征。與無(wú)機(jī)酸反應(yīng)生成鹽,與有機(jī)酸反應(yīng)生成鹽或酰胺。
可進(jìn)行烷基化反應(yīng),還可以與環(huán)氧乙烷、酮反應(yīng)或進(jìn)行Willgerodt反應(yīng)。由于嗎啉所具有的化學(xué)性質(zhì),使其成為當(dāng)前具有重要商業(yè)用途的精細(xì)石油化工產(chǎn)品之一。另外嗎啉還是一種重要的有機(jī)溶劑。
1 嗎啉的生產(chǎn)工藝
目前，生產(chǎn)嗎啉的主要方法有如下幾種：
(1) 二乙醇胺(DEA)強(qiáng)酸脫水法。
最初發(fā)現(xiàn)嗎啉時(shí)，是二乙醇胺在濃鹽酸中加熱至150 ℃以上生成的，后來發(fā)現(xiàn)用濃硫酸作為脫水劑更有效。該法曾在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用，美國(guó)的道化學(xué)公司和聯(lián)合碳化物公司、日本的大阪有機(jī)化學(xué)公司以及我國(guó)的沈陽(yáng)新生化工廠和上海長(zhǎng)江化工廠曾采用此法。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本高、三廢多，因而限制了嗎啉的生產(chǎn)。
(2) 二甘醇胺(DGA)脫水環(huán)化法。
二甘醇胺在Cu、Ni、Cr催化劑、H2及NH3存在下，在150-250℃、6.5-22.5 MPa下，或在含P、Sr和Si、Al組分催化劑及稀釋劑存在下，在280-420 ℃及<0.15 MPa條件下反應(yīng)，可制得高質(zhì)量分?jǐn)?shù)嗎啉。高反應(yīng)需求溫度較高，對(duì)設(shè)備要求較高。
(3) 二甘醇(DEG)催化氨解環(huán)化法。
二甘醇在加氫催化劑和H2存在下，在240 ℃和1.7 MPa壓力下可與液氨或氨水作用，同時(shí)完成氨解和環(huán)化反應(yīng)得到嗎啉產(chǎn)品和重要的副產(chǎn)品二甘醇胺(DGA)。根據(jù)操作壓力的不同，以二甘醇為原料的合成路線又可分高壓液相法、低壓汽液相接觸法、常壓氣相法3種。該工藝比較適合工業(yè)生產(chǎn)，要較強(qiáng)的適應(yīng)性。
(4) 二氯乙醚(DCEE)脫氯環(huán)化法。
在襯鎳的反應(yīng)器中加入二氯乙醚和苯的混合溶液，然后加入無(wú)水氨，通入氮?dú)馐狗磻?yīng)壓力增到l0.65 MPa，溫度50 ℃，反應(yīng)24 h。反應(yīng)完畢后，減壓放出未反應(yīng)的NH3，重新液化，循環(huán)使用。將反應(yīng)物過濾、分餾。分離出未反應(yīng)的二氯乙醚、苯和嗎啉。在280-420 ℃及<0.15 MPa條件下反應(yīng)，可制得高質(zhì)量分?jǐn)?shù)嗎啉。該法的缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量的廢水。該反應(yīng)需要高溫加壓條件下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備的要求較高，需要進(jìn)一步改進(jìn)。
2 嗎啉下游產(chǎn)品
鹽酸嗎啉胍
以嗎啉為原料可以合成數(shù)十種藥物,如止痛藥、局部麻醉劑、鎮(zhèn)靜劑、呼吸系統(tǒng)與血管興奮劑等。我國(guó)嗎啉主要用于合成嗎啉胍、布洛芬、萘普生、二氯苯胺、苯乙酸鈉等。圖片來源于山東百靈畜牧科技公司。
N-甲酰嗎啉
N-甲酰嗎啉是制備芳烴的優(yōu)良抽提溶劑。近年來隨著芳烴產(chǎn)量與需求量急劇增加,對(duì)芳烴的質(zhì)量要求越來越高。目前用于分離精制芳烴的溶劑有環(huán)丁砜、N-甲基吡咯烷酮、四甘醇、二甲基甲酰胺和N-甲酰嗎啉。但性能最好的溶劑是N-甲酰嗎啉。
2-嗎啉乙磺酸
2-嗎啉乙磺酸，CAS號(hào): 4432-31-9，白色結(jié)晶粉末，分子式: C6H13NO4S，分子量：195.237，可用作生物緩沖劑。數(shù)據(jù)信息來源于蘇州亞科化學(xué)，為蘇州亞科化學(xué)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品。