CN102827035A - 一种1,4-环己烷二异氰酸酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1,4-环己烷二异氰酸酯的合成方法,包括:将固体三光气溶解于氯仿中,溶液降温至-5℃-0℃,缓慢滴加1,4-环己二胺,加毕;反应液升温至40-70℃反应6h,结束后,降温至10-20℃,用碱洗至弱碱性达到中性后,回收氯仿,减压精馏,得到淡黄色蜡状固体1,4-环己烷二异氰酸酯。本发明合成工艺路线简单,避免使用剧毒性气体原料,产品收率与纯度高,其收率达到80%以上,纯度大于98.5%。
Description
技术领域
本发明涉及一种二异氰酸酯的合成方法,尤其涉及1,4-环己烷二异氰酸酯的合成方法。
背景技术
脂肪族和脂环族二异氰酸酯(ADI)是一类具有-N=C=O官能团的特殊化学品,主要用作制造聚氨酯材料的原料。聚氨酯,它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成,可用于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等。二异氰酸酯分子作为合成聚氨酯的重要结构因素,其不同的分子结构直接影响聚氨酯的性能。1,4-环己烷二异氰酸酯(1,4- cyclohexane disocyanate,简称CHDI)是一种新型的二异氰酸酯,分子高度对称,规整,可以提高聚氨酯的相分离度,从而使聚氨酯获得卓越的性能。
20世纪80年代,国外就已报道采用CHD I来合成聚氨酯,而国内对CHDI的合成工艺一直未见报道。
目前国外报道的路线有以下几种:
1. 以1,4-环己烷二甲酸为原料,经氯化亚砜酰氯化后在上叠氮基,加热酸解制得1,4 - 环己烷二异氰酸酯,其工艺过程如下所示:
。
该合成工艺是目前最好的工业化路线,但是所使用的叠氮化钠原料为高毒类产品,生产过程安全系数较低。
2. 以1,4-环己烷二甲酸酯为原料经氨化后,再氯代,经胡夫曼重排,加热酸解制得1,4 - 环己烷二异氰酸酯,工艺过程如下:
该工艺路线常,产品收率低,且过程需通入氯气,氯气是一种刺激性气体,含有剧毒,若发生泄漏,危害极大。
3. 以1,4-环己二胺为原料,在氯苯溶剂中先通入气体二氧化碳形成其碳酸络合物,再通入气体光气缩合制得1,4 - 环己烷二异氰酸酯,工艺过程如下:
。
该工艺合成路线短,收率在70%左右,但该法需通入两种气体,其中,光气是一种无色剧毒气体,对操作环境要求高,污染严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种1,4-环己烷二异氰酸酯的合成方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:一种1,4-环己烷二异氰酸酯的合成方法,包括以下步骤:(1)将固体三光气溶解于氯仿中,溶液降温至-5℃-0℃,缓慢滴加1,4-环己二胺,加毕;(2)反应液升温至40-70℃反应6h,结束后,降温至10-20℃,用碱洗至弱碱性达到中性后,回收氯仿,减压精馏,得到淡黄色蜡状固体1,4-环己烷二异氰酸酯,反应方程式如下:
。
优选地,所述的固体三光气与1,4-环己二胺的摩尔比为0.67-1.5:1,氯仿与1,4-环己二胺的质量比为3-10:1。
优选地,所述的固体三光气与1,4-环己二胺的摩尔比为1:1,氯仿与1,4-环己二胺的质量比为6:1。
优选地,步骤(2)中所述的反应液升温至55℃-60℃。
本发明的优点在于:将固体三光气溶解与氯仿中,缓慢滴加1,4-环己二胺反应,避免使用剧毒性气体,合成工艺路线简单,产品收率与纯度高,其收率达到80%以上,纯度大于98.5%。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明,这些实施例仅是范例性的,并不对本发明的范围构成任何限制。在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围。
实施例1:
将固体三光气74.25g(0.25mol)溶解于171g氯仿中,溶液降温至-5℃-0℃,缓慢滴加1,4-环己二胺28.5g(0.25mol),加毕;反应液升温至55-60℃反应6h,结束后,降温至10-20℃,碱洗至弱碱性至中性后,回收氯仿,减压精馏得到淡黄色蜡状固体1,4-环己烷二异氰酸酯33.3g,收率80.2%,纯度98.5%(GC)。
实施例2:
将固体三光气148.5g(0.5mol)溶解于342g氯仿中,溶液降温至-5℃-0℃,缓慢滴加1,4-环己二胺57g(0.5mol),加毕;反应液升温至55-60℃反应6h,结束后,降温至10-20℃,碱洗至弱碱性至中性后,回收氯仿,减压精馏得到淡黄色蜡状固体1,4-环己烷二异氰酸酯67.1g,收率80.8%,纯度98.7%(GC)。
实施例3:
将固体三光气222.75g(0.75mol)溶解于513g氯仿中,溶液降温至-5℃-0℃,缓慢滴加1,4-环己二胺85.5g(0.75mol),加毕;反应液升温至55-60℃反应6h,结束后,降温至10-20℃,碱洗至弱碱性至中性后,回收氯仿,减压精馏得到淡黄色蜡状固体1,4-环己烷二异氰酸酯101.1g,收率81.2%,纯度99.0%(GC)。
实施例4:
将固体三光气297g(1.0mol)溶解于684g氯仿中,溶液降温至-5℃-0℃,缓慢滴加1,4-环己二胺114g(1.0mol),加毕;反应液升温至55-60℃反应6h,结束后,降温至10-20℃,碱洗至弱碱性至中性后,回收氯仿,减压精馏得到淡黄色蜡状固体1,4-环己烷二异氰酸酯136.3g,收率82.1%,纯度99.2%(GC)。
Claims (4)
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于:所述的固体三光气与1,4-环己二胺的摩尔比为0.67-1.5:1,氯仿与1,4-环己二胺的质量比为3-10:1。
3.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于:所述的固体三光气与1,4-环己二胺的摩尔比为1:1,氯仿与1,4-环己二胺的质量比为6:1。
4. 根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于:步骤(2)中所述的反应液升温至55℃-60℃。
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