CN106831493A - 四丁基脲的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种四丁基脲的合成方法,包括以下步骤:将有机强碱催化剂和碳酸二甲酯溶于溶剂中,升温至30℃~50℃,得到混合液;在50℃~80℃,向混合液中滴加二正丁胺,滴加完后加热至回流,保温反应5~8小时,得到反应液;将反应液常压精馏,得到含有溶剂的冷凝液和剩余液;将剩余液减压精馏,得到四丁基脲产品和残留物。上述四丁基脲的合成方法,避免了使用剧毒原料光气,无氯化氢气体产生,对设备无腐蚀,对设备要求较低,同时也避免了“三废”产生,得到的四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量在99%以上,收率在75%以上。
Description
技术领域
本发明涉及精细化工新材料合成技术领域,特别是涉及四丁基脲的合成方法。
背景技术
四丁基脲是一种用途很广的有机合成中间体,也可用作有机合成的溶剂、萃取剂和催化剂。此外,由于氢化蒽醌在四丁基脲中的溶解度大于磷酸三辛酯,使得双氧水生产过程中的氢化效率提高,萃取过程中的分配系数增大,因此,可替代磷酸三辛酯用作双氧水生产中的溶剂。
传统的关于四丁基脲的合成主要有如下几种方法:(1)光气法:使用剧毒原料光气,而且生产过程中产生大量的氯化氢气体,废气量大,且氯化氢气体对设备腐蚀性强,对设备要求很高;(2)双光气和三光气法:在生产过程中产生大量废水,且氯化氢气体对设备腐蚀性强,对设备要求很高;(3)碳酸酯法:需采用高温高压,能耗高,收率低;(4)羰基催化法:需采用金属催化剂,价格较贵而且收率低。
因此,寻找一种避免使用剧毒原料光气,且对设备要求较低,对设备无腐蚀性,并且不产生“三废”,具有较高收率的四丁基脲的合成方法成为当务之急。
发明内容
基于此,有必要针对背景技术中存在的问题,提供一种避免使用剧毒原料光气,且对设备要求较低,对设备无腐蚀性,并且不产生“三废”,具有较高收率的四丁基脲的合成方法。
一种四丁基脲的合成方法,包括以下步骤:
将有机强碱催化剂和碳酸二甲酯溶于溶剂中,升温至30℃~50℃,得到混合液;
在50℃~80℃,向所述混合液中滴加二正丁胺,滴加完后加热至回流,保温反应5~8小时,得到反应液;
将所述反应液常压精馏,得到含有溶剂的冷凝液和剩余液;
将所述剩余液减压精馏,得到所述四丁基脲产品和残留物。
在其中一个实施例中,所述溶剂、有机强碱催化剂、碳酸二甲酯和二正丁胺的质量比为60~110:1:10~50:15~22。
在其中一个实施例中,所述四丁基脲的合成方法还包括以下步骤:
收集所述含有溶剂的冷凝液,作为所述溶剂回收套用。
在其中一个实施例中,所述四丁基脲的合成方法还包括以下步骤:
将所述残留物用甲苯洗涤,过滤后得滤液和滤饼;
取所述滤液减压蒸馏,回收甲苯套用;
取所述滤饼减压干燥,作为所述有机强碱催化剂回收套用。
在其中一个实施例中,所述溶剂为三氯甲烷、二甲苯、氯苯、二甲基甲酰胺、甲醇或乙醇。
在其中一个实施例中,所述有机强碱催化剂为甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、叔丁基醇钾或叔丁基醇钠。
上述四丁基脲的合成方法,采用有机强碱催化剂催化二正丁胺和碳酸二甲酯反应,避免了使用剧毒原料光气,无氯化氢气体产生,对设备无腐蚀,对设备要求较低,同时也避免了固体光气法生产过程中“三废”的产生,得到的四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量在99%以上,收率在75%以上。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一种四丁基脲的合成方法,包括以下步骤:
S110、将有机强碱催化剂和碳酸二甲酯溶于溶剂中,升温至30℃~50℃,得到混合液。
其中,有机强碱催化剂为甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、叔丁基醇钾或叔丁基醇钠。优选的,上述有机强碱催化剂为甲醇钠。
溶剂为三氯甲烷、二甲苯、氯苯、二甲基甲酰胺、甲醇或乙醇。
由于本申请中四丁基脲的合成方法副产物为甲醇,因此,上述溶剂优选为甲醇,避免了对后续产品、副产物和溶剂的分离,降低生产成本。
S120、在50℃~80℃,向上述混合液中滴加二正丁胺,滴加完后加热至回流,保温反应5~8小时,得到反应液。
其中,溶剂、有机强碱催化剂、碳酸二甲酯和二正丁胺的质量比为60~110:1:10~50:15~22。
优选的,上述溶剂、有机强碱催化剂、碳酸二甲酯和二正丁胺的质量比为:70.1:1:4:5.3:19.8。
S130、将上述反应液常压蒸馏,得到含有溶剂的冷凝液和剩余液。
其中,含有溶剂的冷凝液可以收集后回收,作为溶剂回收套用。
上述含有溶剂的冷凝液中还含有未反应完全的碳酸二甲酯。当上述含有溶剂的冷凝液作为溶剂回收套用后,未反应完全的碳酸二甲酯可参与第二批次的反应。
可以理解,步骤S130中常压精馏的条件可以根据需要分离的冷凝液和剩余液的组分确定。
S140、将上述剩余液减压精馏,得到四丁基脲产品和残留物。
残留物用甲苯洗涤,过滤后得滤液和滤饼,取滤液减压蒸馏,回收甲苯套用,取氯苯减压干燥,作为有机强碱催化剂回收套用。
上述四丁基脲的合成方法,采用有机强碱催化剂催化二正丁胺和碳酸二甲酯反应,反应条件温和,避免了使用剧毒原料光气,无氯化氢气体产生,对设备无腐蚀,对设备要求较低,同时也避免了固体光气法生产过程中“三废”的产生,得到的四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量在99%以上,收率在75%以上。
此外,溶剂和催化剂皆可回收套用,降低了能耗和生产成本。
以下为具体实施例。
实施例1
将2.14g甲醇钠和97g碳酸二甲酯溶于150g甲醇中,升温至30℃,得到混合液。在50℃~60℃,向上述混合液中滴加42.4g二正丁胺,滴加完后升温至回流,保温反应5小时,得到反应液。将反应液常压精馏,收集80℃~90℃的冷凝液242g(冷凝液中甲醇的质量含量为66.6%,碳酸二甲酯的质量含量为33.4%),剩余液再减压精馏,收集156℃~160℃的冷凝液42.4g,即四丁基脲产品。
经计算,四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量为99.18%,收率为90.9%。
实施例2
将2g甲醇钠和97g碳酸二甲酯溶于150g甲醇中,升温至50℃,得到混合液。在50℃~60℃,向上述混合液中滴加42.4g二正丁胺,滴加完后升温至回流,保温反应8小时,得到反应液。将反应液常压精馏,收集80℃~90℃的冷凝液238.4g(冷凝液中甲醇的质量含量为68.5%,碳酸二甲酯的质量含量为31.5%),剩余液再减压精馏,收集156℃~160℃的冷凝液35.1g,即四丁基脲产品。
经计算,四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量为99%,收率为75.2%。
实施例3
将2.4g甲醇钠和97g碳酸二甲酯溶于150g甲醇中,升温至40℃,得到混合液。在50℃~60℃,向上述混合液中滴加42.4g二正丁胺,滴加完后升温至回流,保温反应6小时,得到反应液。将反应液常压精馏,收集80℃~90℃的冷凝液240.8g(冷凝液中甲醇的质量含量为66.1%,碳酸二甲酯的质量含量为33.9%),剩余液再减压精馏,收集156℃~160℃的冷凝液42.18g,即四丁基脲产品。
经计算,四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量为99.23%,收率为90.4%。
实施例4
将2.14g甲醇钠和87.3g碳酸二甲酯溶于150g甲醇中,升温至35℃,得到混合液。在50℃~60℃,向上述混合液中滴加42.4g二正丁胺,滴加完后升温至回流,保温反应7小时,得到反应液。将反应液常压精馏,收集80℃~90℃的冷凝液232.4g(冷凝液中甲醇的质量含量为69.9%,碳酸二甲酯的质量含量为30.1%),剩余液再减压精馏,收集156℃~160℃的冷凝液38.5g,即四丁基脲产品。
经计算,四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量为99.09%,收率为82.5%。
实施例5
将2.14g甲醇钠和107g碳酸二甲酯溶于150g甲醇中,升温至45℃,得到混合液。在50℃~60℃,向上述混合液中滴加42.4g二正丁胺,滴加完后升温至回流,保温反应5.5小时,得到反应液。将反应液常压精馏,收集80℃~90℃的冷凝液250.1g(冷凝液中甲醇的质量含量为63.9%,碳酸二甲酯的质量含量为36.1%),剩余液再减压精馏,收集156℃~160℃的冷凝液42.43g,即四丁基脲产品。
经计算,四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量为99%,收率为90.9%。
实施例6
将2.14g甲醇钠和97g碳酸二甲酯溶于150g甲醇中,升温至30℃,得到混合液。在50℃~60℃,向上述混合液中滴加38.2g二正丁胺,滴加完后升温至回流,保温反应6.5小时,得到反应液。将反应液常压精馏,收集80℃~90℃的冷凝液226.1g(冷凝液中甲醇的质量含量为64.4%,碳酸二甲酯的质量含量为35.6%),剩余液再减压精馏,收集156℃~160℃的冷凝液40.8g,即四丁基脲产品。
经计算,四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量为99.12%,收率为87.4%。
实施例7
将2.14g甲醇钠和97g碳酸二甲酯溶于150g甲醇中,升温至50℃,得到混合液。在50℃~60℃,向上述混合液中滴加46.7g二正丁胺,滴加完后升温至回流,保温反应7.5小时,得到反应液。将反应液常压精馏,收集80℃~90℃的冷凝液238.2g(冷凝液中甲醇的质量含量为66.4%,碳酸二甲酯的质量含量为33.6%),剩余液再减压精馏,收集156℃~160℃的冷凝液41.9g,即四丁基脲产品。
经计算,四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量为99%,收率为89.8%。
实施例8
将2.14g甲醇钠和21.8g碳酸二甲酯溶于225.3g甲醇中,升温至30℃,得到混合液。在50℃~60℃,向上述混合液中滴加42.4g二正丁胺,滴加完后升温至回流,保温反应5小时,得到反应液。将反应液常压精馏,收集80℃~90℃的冷凝液239.6g(冷凝液中甲醇的质量含量为67.1%,碳酸二甲酯的质量含量为32.9%),剩余液再减压精馏,收集156℃~160℃的冷凝液42g,即四丁基脲产品。
经计算,四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量为99.2%,收率为90%。
实施例9
将2.14g甲醇钠和21.8g碳酸二甲酯溶于225.3g二甲苯中,升温至30℃,得到混合液。在50℃~60℃,向上述混合液中滴加42.4g二正丁胺,滴加完后升温至回流,保温反应5小时,得到反应液。将反应液常压精馏,收集80℃~90℃的冷凝液14.3g,收集142℃~148℃的冷凝液224.9g(142℃~148℃的冷凝液中二甲苯的质量含量为93.22%,甲醇的质量含量为5.98%,碳酸二甲酯的质量含量为0.8%),剩余液再减压精馏,收集156℃~160℃的冷凝液42g,即四丁基脲产品。
经计算,四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量为99.2%,收率为90.8%。
实施例10
将2.14g甲醇钾和21.8g碳酸二甲酯溶于225.3g甲醇中,升温至30℃,得到混合液。在50℃~60℃,向上述混合液中滴加42.4g二正丁胺,滴加完后升温至回流,保温反应5小时,得到反应液。将反应液常压精馏,收集80℃~90℃的冷凝液239.6g (冷凝液中甲醇的质量含量为99.2%,碳酸二甲酯的质量含量为0.8%),剩余液再减压精馏,收集156℃~160℃的冷凝液42.1g,即四丁基脲产品。
经计算,四丁基脲产品中四丁基脲的质量含量为99.2%,收率为90.1%。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种四丁基脲的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
将有机强碱催化剂和碳酸二甲酯溶于溶剂中,升温至30℃~50℃,得到混合液;
在50℃~80℃,向所述混合液中滴加二正丁胺,滴加完后加热至回流,保温反应5~8小时,得到反应液;
将所述反应液常压精馏,得到含有溶剂的冷凝液和剩余液;
将所述剩余液减压精馏,得到所述四丁基脲产品和残留物。
2.根据权利要求1所述的四丁基脲的合成方法,其特征在于,所述溶剂、有机强碱催化剂、碳酸二甲酯和二正丁胺的质量比为60~110:1:10~50:15~22。
3.根据权利要求1所述的四丁基脲的合成方法,其特征在于,所述四丁基脲的合成方法还包括以下步骤:
收集所述含有溶剂的冷凝液,作为所述溶剂回收套用。
4.根据权利要求1所述的四丁基脲的合成方法,其特征在于,所述四丁基脲的合成方法还包括以下步骤:
将所述残留物用甲苯洗涤,过滤后得滤液和滤饼;
取所述滤液减压蒸馏,回收甲苯套用;
取所述滤饼减压干燥,作为所述有机强碱催化剂回收套用。
5.根据权利要求1所述的四丁基脲的合成方法,其特征在于,所述溶剂为三氯甲烷、二甲苯、氯苯、二甲基甲酰胺、甲醇或乙醇。
6.根据权利要求1所述的四丁基脲的合成方法,其特征在于,所述有机强碱催化剂为甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、叔丁基醇钾或叔丁基醇钠。
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