本發(fā)明涉及一種制備2-氨基-2-甲基-1-丙醇的方法，屬于有機(jī)合成的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

2-氨基-2-甲基-1-丙醇為白色結(jié)晶或無(wú)色粘稠液體，能與水混溶，可溶于乙醇，是一種廣為人知的多功能添加劑，廣泛運(yùn)用于涂料油墨、金屬加工液、個(gè)人護(hù)理和醫(yī)藥中間體等行業(yè)中。2-氨基-2-甲基-1-丙醇作為一種伯胺，其高pka值使得其有著較高的ph值，同時(shí)，由于其為有機(jī)堿，相對(duì)較柔和，與多種乳液均有較好的配伍性，對(duì)產(chǎn)品的其它性能影響較小。與其它有機(jī)堿例如氨水、三甲胺和三乙胺等相比，2-氨基-2-甲基-1-丙醇的穩(wěn)定性好，不易黃變，同時(shí)毒性小，且不易揮發(fā)，可減少系統(tǒng)的氣味，降低腐蝕和閃銹，屬于環(huán)保型的調(diào)節(jié)劑。

目前全球前十大涂料企業(yè)都在使用2-氨基-2-甲基-1-丙醇作為ph調(diào)節(jié)劑和配方優(yōu)化助劑，2-氨基-2-甲基-1-丙醇幫助他們提高了產(chǎn)品的性能，同時(shí)降低了成本。在中國(guó)的涂料市場(chǎng)中，2-氨基-2-甲基-1-丙醇也是涂料生產(chǎn)廠家的首選，2-氨基-2-甲基-1-丙醇的市場(chǎng)覆蓋率大于80％。國(guó)內(nèi)知名的涂料生產(chǎn)廠家從上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始使用該產(chǎn)品沿用至今，2-氨基-2-甲基-1-丙醇的穩(wěn)定性和優(yōu)越性贏來(lái)客戶的一致好評(píng)。

現(xiàn)有的2-氨基-2-甲基-1-丙醇的合成方法，采用2-硝基丙烷與甲醛溶液發(fā)生反應(yīng)生成2-硝基-2-甲基-1-丙醇，再在金屬鎳催化劑下進(jìn)行加氫反應(yīng)，分離得到2-氨基-2-甲基-1-丙醇。美國(guó)專利us20110224460也公開(kāi)了同樣的制備方法。以2-硝基丙烷為原料的合成方法有其缺點(diǎn)，即原料成本高，危險(xiǎn)性大，不易儲(chǔ)存運(yùn)輸，生產(chǎn)設(shè)備投資大，產(chǎn)品純度低。

中國(guó)專利cn1810767公開(kāi)了一種類似的制備方法，與上述路線不同的是2-硝基-2-甲基-1-丙醇的來(lái)源。該專利采用異丙醇與亞硝酸鈉、多聚甲醛在0～25℃下發(fā)生反應(yīng)，再經(jīng)過(guò)萃取、洗滌和蒸餾得到2-硝基-2-甲基-1-丙醇，再催化加氫得到產(chǎn)品。該專利并未給出具體反應(yīng)條件和收率情況。該路線的缺點(diǎn)是合成條件復(fù)雜，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，后處理難度大。

中國(guó)專利cn1911899公開(kāi)了一條通過(guò)異丁烯的ritter過(guò)程制備2-氨基-2-甲基-1-丙醇的制備方法。將異丁烯和氯氣通入乙腈中反應(yīng)得到n-[1-(氯甲基)丙基]乙酰氯胺，然后加入水使n-[1-(氯甲基)丙基]乙酰氯胺進(jìn)行第一次水解反應(yīng)得到n-[1-(氯甲基)丙基]乙酰胺，n-[1-(氯甲基)丙基]乙酰胺再進(jìn)行第二次水解反應(yīng)得到所述的2-氨基-2-甲基-1-丙醇。該制備方法也有其缺點(diǎn)，即反應(yīng)原料種類多，制備步驟復(fù)雜，且收率較低。

現(xiàn)有的制備2-氨基-2-甲基-1-丙醇的方法存在原料來(lái)源局限、原料及中間體易爆、工藝復(fù)雜、后處理復(fù)雜、收率較低等問(wèn)題。需要尋找一種新的制備2-氨基-2-甲基-1-丙醇的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種2-氨基-2-甲基-1-丙醇的制備方法，該方法原料廉價(jià)易得，反應(yīng)步驟簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高，污染低，無(wú)苛刻反應(yīng)條件，產(chǎn)品易提純，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種制備2-氨基-2-甲基-1-丙醇的方法，包括以下步驟：

1)2-氯丙烷和氰化鈉反應(yīng)生成2-甲基丙腈

2)2-甲基丙腈和甲醛發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)生成2,2-二甲基-3-羥基丙腈

3)2,2-二甲基-3-羥基丙腈發(fā)生水解反應(yīng)生成2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺

4)2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺發(fā)生霍夫曼降解反應(yīng)生成2-氨基-2-甲基-1-丙醇

本發(fā)明所述步驟1)中的2-氯丙烷優(yōu)選以溶液的形式使用，所述溶液的溶劑可以使用本領(lǐng)域公知的任意溶劑，優(yōu)選乙醇；所述溶液的濃度為30～70wt％，優(yōu)選45～55wt％。

本發(fā)明所述步驟1)中的氰化鈉優(yōu)選以溶液的形式使用，所述溶液的溶劑可以使用本領(lǐng)域公知的任意溶劑，優(yōu)選水；所述溶液的濃度為30～70wt％，優(yōu)選45～55wt％。

本發(fā)明所述步驟1)中的2-氯丙烷和氰化鈉的摩爾比為1:1～1.5，優(yōu)選1:1.1～1.25。

本發(fā)明所述步驟1)的反應(yīng)溫度為80～110℃，優(yōu)選90～100℃；反應(yīng)時(shí)間3～10h，優(yōu)選4～6h。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述步驟1)反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾除去析出的氯化鈉沉淀得到濾液，將濾液用乙醇洗滌，然后蒸餾除去溶劑(如乙醇和水等)，過(guò)濾得到2-甲基丙腈粗品。

本發(fā)明所述步驟2)中的甲醛優(yōu)選以甲醛水溶液的形式使用，所述甲醛水溶液的濃度為30-45wt％，優(yōu)選37wt％。

本發(fā)明所述步驟2)中的2-甲基丙腈和甲醛的用量比為1:1～2，優(yōu)選1:1.2～1.5。

本發(fā)明所述步驟2)中的羥醛縮合反應(yīng)的催化劑選自本領(lǐng)域公知的合適的催化劑，例如無(wú)機(jī)堿、有機(jī)叔胺等，優(yōu)選有機(jī)叔胺，具體的例子包括但不限于三甲胺、三乙胺、三丙胺，優(yōu)選三甲胺；所述催化劑的摩爾用量為2-甲基丙腈摩爾量的3～10％，優(yōu)選5～8％。

本發(fā)明所述步驟2)的反應(yīng)溫度為30～60℃，優(yōu)選40～50℃；反應(yīng)時(shí)間0.5～5h，優(yōu)選1～3h。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述步驟2)反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)蒸餾除去催化劑和未反應(yīng)的甲醛水溶液，得到2,2-二甲基-3-羥基丙腈粗品。

本發(fā)明所述步驟3)的水解反應(yīng)優(yōu)選使用無(wú)機(jī)酸進(jìn)行，所述無(wú)機(jī)酸選自本領(lǐng)域公知的合適的酸，優(yōu)選鹽酸；所述鹽酸的濃度為30～37wt％，優(yōu)選35wt％；所述鹽酸與2,2-二甲基-3-羥基丙腈的摩爾比為2～6：1，優(yōu)選3～5：1。

本發(fā)明所述步驟3)的水解反應(yīng)的溫度為30～70℃，優(yōu)選40～50℃；反應(yīng)時(shí)間0.5～3h，優(yōu)選1～2h。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述步驟3)反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)蒸餾除去多余的鹽酸和水，得到2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺粗品。

本發(fā)明所述步驟4)中使用次氯酸鈉和氫氧化鈉的水溶液與2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺進(jìn)行霍夫曼降解反應(yīng)，所述2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺與次氯酸鈉的摩爾比為1:1～1.5，優(yōu)選1:1～1.2；所述2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺與氫氧化鈉的摩爾比為1：1.8～2.5，優(yōu)選1：2～2.2。

本發(fā)明所述步驟4)中次氯酸鈉和氫氧化鈉的水溶液中氫氧化鈉的濃度為8～20wt％；次氯酸鈉的濃度為5～16％，以次氯酸鈉和氫氧化鈉的水溶液重量計(jì)。

本發(fā)明所述步驟4)的反應(yīng)溫度為60～90℃，優(yōu)選70～80℃，反應(yīng)時(shí)間10～60min，優(yōu)選15-30min。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述步驟4)包括以下步驟：將2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺加入到-5～10℃左右的次氯酸鈉和氫氧化鈉的水溶液中，攪拌下升溫至60～90℃下反應(yīng)，優(yōu)選70～80℃，反應(yīng)時(shí)間10～60min，優(yōu)選15-30min；反應(yīng)結(jié)束后蒸餾分離得到2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

本發(fā)明的方法各步驟原料廉價(jià)易得，反應(yīng)工藝簡(jiǎn)單，無(wú)苛刻反應(yīng)條件，成本優(yōu)勢(shì)明顯，產(chǎn)率高，污染低，產(chǎn)品易提純。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，需要說(shuō)明的是，實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)范圍的限制。

實(shí)施例1

稱取117g氰化鈉并研細(xì)，室溫加入到120g水中，攪拌至氰化鈉完全溶解。稱取157g2-氯丙烷和160g乙醇并混合，然后慢慢滴入氰化鈉水溶液中，滴加完畢后升溫至95℃反應(yīng)4h。反應(yīng)結(jié)束后降溫，過(guò)濾除去析出的氯化鈉固體，用約20g乙醇洗滌濾液兩次，合并濾液進(jìn)行蒸餾除去乙醇和水，再次過(guò)濾去除氰化鈉和氯化鈉沉淀，得到141g粗2-甲基丙腈，純度約87.9％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約90％。

將粗2-甲基丙腈與182g37wt％甲醛水溶液混合，攪拌下滴加21g30wt％三甲胺水溶液，45℃下反應(yīng)1.5h。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行蒸餾，除去催化劑、甲醛和水，得到2,2-二甲基-3-羥基丙腈粗品197g，純度79.6％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約88％。

攪拌下向2,2-二甲基-3-羥基丙腈粗品加入660g35wt％的濃鹽酸，加熱至45℃反應(yīng)1.5h，反應(yīng)結(jié)束后蒸餾除去鹽酸和水，得到2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺粗品229g，純度68.0％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約84％。

稱取109g次氯酸鈉和106g氫氧化鈉，溶于600g水中。將上述溶于降溫至0℃左右，攪拌下滴加2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺粗品，滴加完畢升溫至70℃反應(yīng)20min。反應(yīng)結(jié)束后蒸餾除去水，簡(jiǎn)單過(guò)濾后減壓精餾得到2-氨基-2-甲基-1-丙醇103g，純度99.2wt％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約86.3％。

2-氨基-2-甲基-1-丙醇總收率約為57.4％。

實(shí)施例2

稱取98g氰化鈉并研細(xì)，室溫加入到53g水中，攪拌至氰化鈉完全溶解。稱取157g2-氯丙烷和85g乙醇并混合，然后慢慢滴入氰化鈉水溶液中，滴加完畢后升溫至80℃反應(yīng)8h。反應(yīng)結(jié)束后降溫，過(guò)濾除去析出的氯化鈉固體，用約20g乙醇洗滌濾液兩次，合并濾液進(jìn)行蒸餾除去乙醇和水，再次過(guò)濾去除氰化鈉和氯化鈉沉淀，得到142g粗2-甲基丙腈，純度約82.4％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約84.8％。

將粗2-甲基丙腈與172g37％甲醛水溶液混合，攪拌下滴加30g30wt％三甲胺水溶液，35℃下反應(yīng)4h。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行蒸餾，除去催化劑、甲醛和水，得到2,2-二甲基-3-羥基丙腈粗品188g，純度73.4％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約82％。

攪拌下向2,2-二甲基-3-羥基丙腈粗品加入365g35wt％的濃鹽酸，加熱至65℃反應(yīng)45min，反應(yīng)結(jié)束后蒸餾除去鹽酸和水，得到2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺粗品269g，純度48.7％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約80％。

稱取83.5g次氯酸鈉和90g氫氧化鈉，溶于360g水中。將上述溶于降溫至0℃左右，攪拌下滴加2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺粗品，滴加完畢升溫至86℃反應(yīng)40min。反應(yīng)結(jié)束后蒸餾除去水，簡(jiǎn)單過(guò)濾后減壓精餾得到2-氨基-2-甲基-1-丙醇81.5g，純度99.0wt％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約81％。

2-氨基-2-甲基-1-丙醇總收率約為45.8％。

實(shí)施例3

稱取127g氰化鈉并研細(xì)，室溫加入到237g水中，攪拌至氰化鈉完全溶解。稱取157g2-氯丙烷和290g乙醇并混合，然后慢慢滴入氰化鈉水溶液中，滴加完畢后升溫至105℃反應(yīng)3h。反應(yīng)結(jié)束后降溫，過(guò)濾除去析出的氯化鈉固體，用約20g乙醇洗滌濾液兩次，合并濾液進(jìn)行蒸餾除去乙醇和水，再次過(guò)濾去除氰化鈉和氯化鈉沉淀，得到139.4g粗2-甲基丙腈，純度約87.1％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約88％。

將粗2-甲基丙腈與150g37wt％甲醛水溶液混合，攪拌下滴加5.3g三乙胺，60℃下反應(yīng)50min。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行蒸餾，除去催化劑、甲醛和水，得到2,2-二甲基-3-羥基丙腈粗品194.5g，純度75.3％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約84％。

攪拌下向2,2-二甲基-3-羥基丙腈粗品加入770g35wt％的濃鹽酸，加熱至35℃反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束后蒸餾除去鹽酸和水，得到2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺粗品222g，純度66.2％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約84.9％。

稱取131g次氯酸鈉和100g氫氧化鈉，溶于900g水中。將上述溶于降溫至0℃左右，攪拌下滴加2,2-二甲基-3-羥基丙酰胺粗品，滴加完畢升溫至60℃反應(yīng)55min。反應(yīng)結(jié)束后蒸餾除去水，簡(jiǎn)單過(guò)濾后減壓精餾得到2-氨基-2-甲基-1-丙醇93.2g，純度99.4wt％，此步驟目標(biāo)產(chǎn)物收率約83％。

2-氨基-2-甲基-1-丙醇總收率約為52.1％。