N-甲酰吗啉的生产方法

N-甲酰吗啉的合成方法很多，根据酰化剂的不同，一般可分为甲酸法、甲酸甲酯法、甲酰氯法、羰基酰化法和吗啉胺氧化法。甲酸法副反应少，原料易得，是适合中国国情的工业化生产路线。反应方程式如下:

该反应是可逆的放热反应。为了提高反应的转化率，通常除去反应体系中的水以使平衡向右移动。有两种方法:一种是用带水剂除水；另一种是在反应过程中通过蒸馏分离水。甲酸法合成N-甲酰吗啉工艺简单，无水，设备腐蚀性小。目前国内外研究较多，其中甲酸甲酯作为较早的酰化剂最为成熟，反应式如下:

早在1974，德国专利就报道了酯化合成N-甲酰吗啉的工艺。吗啉与甲酸甲酯的摩尔比控制在1:(1 ~ 1.1)，产物在75 ~ 85℃反应6 ~ 8h。反应物和产物都不是酸性的，避免了酸性产物和对设备腐蚀的问题，但这种方法收率比较低，副产物多，导致产品纯度低。一项美国专利报道了N-甲酰吗啉是通过吗啉烯胺氧化在1978生产的。该方法是将吗啉和带α氢的醛按摩尔比1: 1.2溶于嘧啶或二氯甲烷中，通入氧气，用500 W钨灯照射40 min，吗啉和醛发生缩合反应，脱水生成烯胺。然后在反应中加入吗啉的1.2倍氧气，加入血卟啉作为光敏剂催化氧化反应，烯胺双键断裂生成N-甲酰吗啉。根据GLPC分析，N-甲酰吗啉的收率只有70%，反应式如下: