CN102030711A - 一种2-咪唑烷酮的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种2-咪唑烷酮的合成方法，该方法通过如下方式实现的：将至少是由乙二胺和尿素两种组分加热得到的混合物进行蒸发并收集得到了目标产物。该方法原料成本低，生产安全性高，产品收率高，产品含量高，无废水产生，是一种清洁的工业生产2-咪唑烷酮的方法。

Description

一种2-咪唑烷酮的合成方法

技术领域：本发明涉及2-咪唑烷酮的合成方法。

背景技术：在医药行业中，2-咪唑烷酮为多种新型抗生素，如美洛西林、阿洛西林的关键中间体，并作为第三代青霉素的基础原料，也可以用做抗血吸虫病药的中间体，另外该产品对于除甲醛有奇特的功效，并且能有效的去除经2D-树脂、KB树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂等整理后织物中残存的甲醛，因此也可用于合成高性能甲醛清除剂、家居空气甲醛强效活力酶等，在生物领域，它可生产植物生长调节剂、杀菌剂、抑制剂、除草剂等。

在本发明之前，合成2-咪唑烷酮的技术方法主要是光气法、固体光气法和尿素法。光气法是以光气与乙二胺为原料的合成方法，如JP62265268提出的乙二胺与光气在氢氧化钠的水溶液中于20℃下反应3小时，然后对减压蒸馏后得到的残余物用氯仿重结晶得到2-咪唑烷酮；固体光气法是以固体光气与乙二胺为原料的合成方法，如CN101270088A提出的乙二胺与固体光气在氢氧化钠的水溶液中反应，然后反应液经萃取、浓缩后的残余物经重结晶得到2-咪唑烷酮；现有尿素法是以尿素和乙二胺为原料的合成方法，如The Merck Index，12thed，1996，4952提出的，将乙二胺与尿素、助剂按比例加入反应瓶中，慢慢升温至沸腾，并在继续升温的情况下慢慢回收助剂和过量的乙二胺，直至反应温度达到250℃，控制反应过程5小时，并在250℃保温2小时，冷却后，对残余物重结晶，得2-咪唑烷酮。

现有方法存在的问题：

①光气法使用了剧毒原料光气，存在安全隐患，设备腐蚀，环境污染的问题；②固体光气法虽然克服了光气法的部分弱点，但固体光气价格昂贵，且该法收率不高，存在废水治理问题；③尿素助剂法由于产物含有聚合物杂质，精制异常困难，助剂的使用导致成本的升高和额外杂质的带入，存在废水处理问题。

发明内容：本发明的目的主要解决现有尿素法生产2-咪唑烷酮的技术缺点，提供一种工艺合理、反应收率高、生产成本低、环保友好的2-咪唑烷酮的合成方法。

本发明技术方案如下：

在连续或间歇反应器内，至少由乙二胺和尿素两种物质加热进行反应，直至氨的产生明显减少或停止，且对多于的乙二胺进行了回收后得到的缩合混合物进行蒸发并收集得到了2-咪唑烷酮。

按照本方案，本发明提出的以尿素和乙二胺为原料的2-咪唑烷酮合成方法可按如下步骤进行：在反应器内，至少是由尿素和乙二胺两种原料存在下通过加温进行反应，随着温度的升高，尿素和乙二胺开始进行缩合反应并产生氨气；采取各种可能的措施使产生的氨气离开反应系统以促进反应的进行，采取的措施可以但不限于在负压或通入惰性气体促进氨气的逸出；可采用且优选的是乙二胺过量，过量的乙二氨可以且优选的是在缩合反应到氨的产生明显减少或停止时进行回收；随着对乙二胺的回收，温度逐渐升高，达到乙二胺和尿素缩合产生的聚合物分解点后开始蒸发2-咪唑烷酮或保温一段时间后开始蒸发2-咪唑烷酮，对蒸发的2-咪唑烷酮进行收集得到了2-咪唑烷酮产品。

按照本方案，多余的乙二胺可在缩合反应过程中进行回收或氨的产生明显减少或停止后进行回收；乙二胺可回收结束后进行缩合混合物的蒸发或回收部分后进行缩合混合物的蒸发。

按照本方案，乙二胺的回收与2-咪唑烷酮的蒸发可以是一个间断的温度控制过程或是一个连续的温度逐渐升高控制过程，乙二胺与2-咪唑烷酮可分别收集或一并收集，也可分段收集为初馏分、目标产物。

按照本方案，至少可采用常压或减压方式进行蒸发，对蒸发的的2-咪唑烷酮进行收集可采用但不限于用蒸馏收集、精馏收集或升华冷却方式收集，可在蒸发和收集的过程中用溶剂吸收或溶解被蒸发或被收集的组分。

按照本方案，还可对蒸发收集到的2-咪唑烷酮采用但不限进行重结晶、升华、浸泡、洗涤方式进一步提纯。

按照本方案，可以加入助剂降低搅拌阻力，优选的是不用或用2-咪唑烷酮本身。

按照本方案，初馏分、蒸发剩余物可与乙二胺、尿素混合套用到下一批的生产过程。

按照本方案，一次或多次重结晶后的母液可回收溶剂后将剩余物与乙二胺、尿素混合套用到下一批的生产过程，或与乙二胺、尿素混合套用到下一批的生产过程在回收溶剂结束后再进行反应。

技术优点：

①使用尿素和乙二胺，原料价格低廉，安全性高，

②可不使用助剂，简化生产分离过程、避免了额外杂质的带入，

③不会出现反应物十分粘稠的现象，可避免高沸点助剂的使用

④产品质量高，原料利用率高，生产成本低

⑤无废水污染，适合工业生产

实施例：

实施例1-1：在装有回流冷凝管的250ml的反应器内，加入70g尿素、100ml乙二胺，加热升温，随着温度的升高尿素逐渐溶解，继续升温，在约117℃开始出现回流并有氨气逸出，控制加温速度保平稳证回流、氨气平稳产生、温度均匀上升，在氨气的产生完全或基本停止时，将回流改为蒸馏回收乙二胺，温度逐渐上升到260℃，保温1h，改为减压蒸馏，控制收集初馏分、目标产物和残留物分别约占本批投料理论产量的5％、70％、25％，初馏分和残留物套用到下一批，目标产物含量：98.2％，产率：72.4％。

实施例1-2：在装有回流冷凝管的250ml的反应器内，加入实施例1的初馏分、残留物、70g尿素、94ml乙二胺，加热升温，随着温度的升高尿素逐渐溶解，继续升温，在约118℃开始出现回流并有氨气逸出，控制加温速度保平稳证回流、氨气平稳产生、温度均匀上升，在氨气的产生完全或基本停止时，将回流改为蒸馏回收乙二胺，温度逐渐上升到260℃，保温1h，改为减压蒸馏，控制收集初馏分、目标产物和残留物分别约占本批投料理论产量的5％、70％、25％，初馏分和残留物套用到下一批，目标产物含量：95.7％％，产率：101.6％。

如此循环生产10批，目标产物结果如下：

批号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											含量(％)	98.2	95.7	92.4	98.4	95.6	94.1	96.3	92.9	91.8	94.6
收率(％)	72.4	101.6	98.7	100.5	100.7	96.3	97.8	97.4	96.8	97.6

实施例2-1：取实施例1的10批的混合物20g(含量：94.4％)用50ml乙醇溶解，过滤、冷却、结晶、分离，用15ml乙醇洗涤、干燥，得结晶目标产物，精制收率：80.7％，含量：99.4％；元素分析结果：C：41.87％、H：7.04％、N：32.56％。

实施例2-2：取实施例1的10批的混合物60g(含量：94.4％)，研成粉末，于常温下用50ml乙醇浸泡，再经冷却分离，用20ml乙醇洗涤、干燥，得白色粉末目标产物，精制收率：91.6％，含量：98.6％.

实施例3：在装有回流冷凝管的250ml的反应器内，加入90g尿素、130ml乙二胺，加热升温，随着温度的升高尿素逐渐溶解，继续升温，在约117℃开始出现回流并有氨气逸出，控制加温速度保平稳证回流、氨气平稳产生、温度均匀上升，在氨气的产生完全或基本停止时，将回流改为蒸馏回收乙二胺，温度逐渐上升到260℃，保温1h，改为减压蒸馏，控制收集馏出物和残留物分别约占本批投料理论产量的80％、20％，馏出物含量93.7％。

馏出物用乙醇为溶剂进行重结晶，取实施例3的馏出物20g，用50ml乙醇溶解，过滤、冷却、结晶、分离，用15ml乙醇洗涤、干燥，得结晶目标产物，精制收率：79.3％，含量：99.6％；母液按本精制法进行套用，精制结果如下：

批号	1	2	3	4
					含量(％)	99.6	99.2	98.8	99.3
收率(％)	79.3	98.7	100.6	98.5

对No1元素分析结果：C：41.86％、H：7.02％、N：32.55％

实施例4：在装有冷凝回收装置的250ml的反应器内，加入70g尿素、100ml乙二胺，和部分实施例3的精制母液，加热升温，回收乙醇，并将剩余的母液逐渐加入，回收乙醇至温度上升到100℃温度，保温回收30min，然后继续升温，在约120℃开始出现回流并有氨气逸出，控制加温速度保平稳证回流、氨气平稳产生、温度均匀上升，在氨气的产生完全或基本停止时，将回流改为蒸馏回收乙二胺，温度逐渐上升到260℃，保温1h，然后用减压升华法收集产物，目标产物含量96.7％。

Claims (3)

1.一种2-咪唑烷酮的合成方法，其特征是：将至少是由乙二胺和尿素两种物质存在下加热得到的混合物进行蒸发并收集，得到了至少含2-咪唑烷酮一种组分的产物。

2.如权利1所述的方法，其特征是：至少可采用常压或减压方式进行蒸发，至少可采用用蒸馏、精馏或升华的方式收集蒸发的成分。

3.如上任一权利要求，其特征是：可在蒸发和收集的过程中用溶剂吸收或溶解被蒸发或被收集的组分。