第四节 N，N-二甲基苯胺的工业生产
N，N-二甲基苯胺是制备染料、橡胶硫化促进剂、炸药及医药的重要中间体，工业上常使用液相法和气相法进行生产，为降低成本，提高产率，通常采用甲醇作N-烷基化试剂。
N，N-二甲基苯胺的工业生产用甲醇为原料而没有采用一氯甲烷来进行生产，是因为甲醇易得，生产成本低，虽然反应要经过季铵盐的碱性水解过程，但实际产率也很高。
一、N，N-二甲基苯胺合成反应
用甲醇作烷基化试剂的N-烷基化反应是可逆的连串反应。
二、工业生产
将苯胺加入高压釜中，硫酸作为催化剂，225℃时用甲醇实施N-烷基化，平衡常数K1=9.2×102，K2=6.8×105。K1、K2均较大，且K2比K1大739倍，因此，只要使用适当过量的甲醇，就可以使苯胺完全转化为N，N-二甲基苯胺。
液相法生产N，N-二甲基苯胺，可将苯胺、甲醇、硫酸按1∶3.56∶0.1的摩尔比加入高压釜中，在210～215℃、3～3.3MPa下，保温4h，放压，蒸出过量甲醇和副产品二甲醚。烷化液用氢氧化钠中和，静置分层，水层在高压釜中165℃和1.6MPa下反应3h，使所含N，N，N-三甲基苯胺氢氧化物水解为N，N-二甲基苯胺和甲醇。油层经减压蒸馏可得到工业品N，N-二甲基苯胺，按苯胺计理论收率可达96%。但液相法需要耐腐蚀的高压釜，设备投资大。
气固接触法（气相法）生产N，N-二甲基苯胺，是将苯胺和甲醇的混合蒸气在常压下通过320℃的硫酸盐/玻璃催化剂，接触时间6s，苯胺转化率为99.5%，产品的理论收率可达98%。催化剂所用的金属可以是镍、铁、铝、锰、铜、铬中的一种或几种。
气相法可使反应在接近常压下进行，连续操作，生成能力大，副反应少，收率高，废水少，产品纯度高。气相法成功的关键是催化剂的筛选和制备。对于N，N-二甲基苯胺的生产，最新的催化剂是球状氧化铝，据报道，其活性很高，使用寿命在5000h以上。
分析与讨论
1.什么是烷基化反应？什么是C-烷基化、N-烷基化、O-烷基化？
2.傅-克烷基化反应时，对芳香族化合物的活性有何要求？为什么？反应常用的催化剂是哪种？有何优缺点？
3.相转移催化反应的原理是什么？相转移烃化反应与一般烃化反应相比有什么优点？
4.甲醇与甲苯、苯胺或苯酚反应，可制得哪些产品？写出反应式及主要反应条件。
5.甲醛与甲苯、苯胺或苯酚反应，可制得哪些产品？写出反应式及主要反应条件。
6.丙烯与甲苯、苯胺或苯酚反应，可制得哪些产品？写出反应式及主要反应条件。
7.环氧乙烷与甲苯、苯胺或苯酚反应，可制得哪些产品？写出反应式及主要反应条件。
8.氯乙酸与萘、苯胺或苯酚反应，可制得哪些产品？写出反应式及主要反应条件。
9.苄氯与苯、苯胺或苯酚反应，可制得哪些产品？写出反应式及主要反应条件。
10.丙烯酸（酯）及丙烯腈与苯胺或苯酚反应，可制得哪些产品？写出反应式及主要反应条件。
11.用卤代烷为烷基化试剂发生N-烷基化反应时，为何要加入缚酸剂？
12.中性硫酸酯为烷化剂发生烷基化反应时，为什么要加入苛性钠？
13.写出苯酚与丙酮反应的反应式及主要条件。
14.由2-氯-5-硝基苯磺酸与对氨基一乙酰苯胺反应制4' -乙酰氨基-4-硝基二苯胺-2-磺酸时，为何用MgO作缚酸剂，而不用NaOH或Na2CO3作缚酸剂？
15.写出由苯制备以下产品的实用合成路线，每个烃化反应条件有何不同？
（1）二苯胺；（2）4，4' -二氨基二苯胺；（3）4-氨基-4' -甲氧基二苯胺；（4）4-羟基二苯胺
16.以甲苯、环氧乙烷、二乙胺为原料，选择适当试剂和条件合成局部麻醉药盐酸普鲁卡因。
人物小知识
布特列洛夫（Alexander Michailowitsch Butlerov，1828—1886年），俄国化学家。1828年9月6日生于奇斯托波尔。1844年入喀山大学随齐宁学习有机化学。1854年以《论挥发油》的论文获得莫斯科大学授予的博士学位。同年成为喀山大学的教授。1857—1858年在西欧游学期间，访问了德国、英国、法国的实验室，结识了米契里希、凯库勒、霍夫曼、威廉逊、杜马等许多知名化学家，并在武慈实验室工作了一段时间。1860—1863年任喀山大学校长。1874年被选为彼得堡科学院院士。1876—1882年担任俄国物理化学学会化学分会的主席，还被选为26个科学院的院士和名誉院士。1886年8月17日逝世。
布特列洛夫是化学结构的创始者。1861年在有机化学中第一次使用“化学结构”这一术语，认为有机化合物的性质与化学结构之间存在着以下关系：根据化学性质可以推测化学结构，同时根据化学结构又可以预见物质的化学性质。在此理论指导下，他合成了叔丁醇、异丁烯、三甲基甲醇和某些糖类化合物；发现了异丁烯聚合反应；研究了丁二烯的异构体等等。他是第一个基于化学结构学说而系统研究聚合作用反应历程的科学工作者；这一工作后来在俄国由以列别捷夫为首的布特列洛夫的继承者们进行了下去，并成为在工业上合成橡胶的一种重要途径。
布特列洛夫对化学研究具有广泛的兴趣，他的研究涉及有机、无机和物理化学等分支领域，同时也仔细研究了化学史。他认为：“要从事创造，要有所前进，就必须详尽无遗地熟知前人走过的曲折复杂的道路。要找到新途径，就必须对过去的理论、成功和失败有所了解。”他甚至对物理学也感兴趣。在第一篇论文中，布特列洛夫曾谈到元素原子量恒定的问题：“我提出一个问题，普劳特假说在许多条件下是否都是完全正确的？提出这个问题就意味着要否定原子量的绝对恒定，而且我认为，从理论上来讲，没有任何理由要先决地接受这种恒定，原子量对化学家来说并不比其他的重要，以物质质量的表示来说，它是一定的化学能量的代表。我们都很清楚，在能量的其他形式下，它的量完全不为物质的质量所决定：质量可以保持不变，但能量照样可起变化，例如速度的改变，虽然它可能是在一个狭小的范围内，但为什么化学能就不可以存在这种类似的变化？”这些论述表明了他预见到元素同位素现象存在的可能性。主要著作有《有机化学教程》《论物质的化学结构》《有机化学研究概论》等。