CN111807991A - 一种利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法 - Google Patents

一种利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法 Download PDF

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李莉
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董培
闫永军
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强国英
邹亚波
任八玉
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Abstract

本发明涉及一种利用微通道反应器合成2‑氨基‑2,3‑二甲基丁腈的方法，包括:将甲基异丙基酮、氰化钠溶液、氨水和氯化铵溶液通入微通道反应器中，甲基异丙基酮、氰化钠和氯化铵的摩尔比为
Figure DDA0002607053690000011
在
Figure DDA0002607053690000012
下，反应
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经管道反应器降温到

Description

一种利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法
技术领域
本发明属于咪唑啉酮类除草剂的合成领域，2-氨基-2,3-二甲基丁腈是合成咪唑啉酮类除草剂所必须的重要中间体，具体涉及一种利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法。
背景技术
咪唑啉酮类除草剂是20世纪80年代美国氰胺公司发现的一类超高效除草剂。其亩(667m2)有效成分用量为2.3-16.7g,主要用于大豆、花生、蔬菜等旱田作物,防除众多的一年生和多年生禾本科杂草以及阔叶杂草、莎草科杂草等。
常用的2-氨基-2,3-二甲基丁腈的制备方法，甲基异丙基甲酮、氯化铵、氰化钠和氨水反应合成，在反应釜中进行，反应温度在10℃-50℃，反应时间在10h-15h，进一步经有机溶剂萃取，蒸馏，得到2-氨基-2,3-二甲基丁腈，产率一般可达90％。
现有釜式反应存在以下问题：
(1)反应为两相反应，反应中需要加入相转移催化剂(四丁基溴化铵、苄基三乙基氯化铵等)加块反应速度。
(2)反应中，甲基异丙基酮和氰化钠的摩尔比一般为1：1.1-1.2，氰化钠过量较多，导致废水中氰根含量高，增加废水处理成本。
(3)反应中含有氨水，导致反应只能在低温进行，反应时间较长，如果增加反应温度，需要使用高压釜。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，无需加入过量较多的氰化钠，成本低、环境污染小，从而解决现有的制备方法废水中氰根含量高的问题，且生产效率高，同时还减少了相转移催化剂的使用，提高收率，降低产品成本。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，包括：将甲基异丙基酮、氰化钠溶液、氨水和氯化铵溶液通入微通道反应器中，甲基异丙基酮、氰化钠和氯化铵的摩尔比为
Figure BDA0002607053680000011
在
Figure BDA0002607053680000012
下，反应
Figure BDA0002607053680000013
经管道反应器降温到
Figure BDA0002607053680000014
反应液经溶剂萃取，减压脱溶得到2-氨基-2,3-二甲基丁腈。
在上述技术方案中，优选的，甲基异丙基酮、氰化钠、氯化铵和氨水的摩尔比为1：1.02：1.1：1.94，
所述氰化钠水溶液浓度为
Figure BDA0002607053680000021
氨水的浓度为
Figure BDA0002607053680000022
氯化铵溶液浓度为
Figure BDA0002607053680000024
Figure BDA0002607053680000023
在上述技术方案中，更优选的，甲基异丙基酮含量为98％，氰化钠溶液质量浓度为22.8％，氯化铵溶液质量浓度为27％，氨水质量浓度为15％。
在上述技术方案中，优选的，甲基异丙基酮通入流速为1mL/min，氰化钠溶液、氯化铵溶液和氨水的通入流速为2.5mL/min。
在上述技术方案中，优选的，反应温度为
Figure BDA0002607053680000025
反应时间为
Figure BDA0002607053680000028
在上述技术方案中，更优选的，反应温度为
Figure BDA0002607053680000026
反应时间为
Figure BDA0002607053680000027
在上述技术方案中，优选的，溶剂萃取时，采用二氯甲烷或三氯甲烷萃取。
在上述技术方案中，优选的，所述萃取溶剂的质量为甲基异丙基酮质量的
Figure BDA0002607053680000029
在上述技术方案中，更优选的，所述萃取溶剂的质量为甲基异丙基酮质量的8倍。
本发明的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，具有以下优点：
1)反应中不需要加入相转移催化剂。
2)氰化钠和氯化铵的反应摩尔比可以降低，减少废水中氰根的含量，降低废水处理成本。
3)可提高反应温度，降低反应时间，将反应时间从
Figure BDA00026070536800000210
小时，降低到20分钟以内，有效缩短工序耗时，提高生产效率。
4)可提高反应收率，降低反应成本。产品收率在
Figure BDA00026070536800000211
釜式反应收率一般在
Figure BDA00026070536800000212
Figure BDA00026070536800000213
具体实施方式
实施例
一种利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，包括：将甲基异丙基酮、氰化钠溶液、氨水和氯化铵溶液通入微通道反应器中，甲基异丙基酮、氰化钠和氯化铵的摩尔比为
Figure BDA00026070536800000214
其中，甲基异丙基酮含量为98％，氰化钠溶液质量浓度为22.8％，氯化铵溶液质量浓度为27％，氨水质量浓度为15％；甲基异丙基酮通入流速为1mL/min，氰化钠溶液、氯化铵溶液和氨水的通入流速为2.5mL/min；反应温度为
Figure BDA00026070536800000217
Figure BDA00026070536800000218
反应时间为
Figure BDA00026070536800000215
经管道反应器降温到
Figure BDA00026070536800000216
反应液经溶剂萃取，述萃取溶剂的质量为甲基异丙基酮质量的8倍，减压脱溶得到2-氨基-2,3-二甲基丁腈。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，其中，甲基异丙基酮、氰化钠、氯化铵和氨水的摩尔比选择最佳配比1：1.02：1.1：1.94，但本发明的保护范围并不限于此，甲基异丙基酮、氰化钠和氯化铵的摩尔比为
Figure BDA0002607053680000031
同样可以实现本发明，但产品最终收率和含量略低于最佳配比1：1.02：1.1：1.94。
实施例1
本实施例的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，包括：甲基异丙基酮(含量为98％)、氰化钠溶液(质量浓度为22.8％)、氯化铵溶液(质量浓度为27％)和氨水(质量浓度为15％)通入微通道反应器中，甲基异丙基酮通入流速为2mL/min，氰化钠溶液、氯化铵溶液和氨水的通入流速为5mL/min，150℃停留2.8min，甲基异丙基酮、氰化钠、氯化铵和氨水的摩尔比为1：1.02：1.1：1.94，通过微通道反应器的反应液进入管道反应器降温到20℃，用二氯甲烷(重量为甲酮重量的8倍)，减压蒸馏得到产品，含量为93.7％，收率为97.3％。
实施例2
本实施例的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，包括：甲基异丙基酮(含量为98％)、氰化钠溶液(质量浓度为22.8％)、氯化铵溶液(质量浓度为27％)和氨水(质量浓度为15％)通入微通道反应器中，甲基异丙基酮通入流速为1mL/min，氰化钠溶液、氯化铵溶液和氨水的通入流速为2.5mL/min，140℃停留5.6min，甲基异丙基酮、氰化钠、氯化铵和氨水的摩尔比为1：1.02：1.1：1.94，通过微通道反应器的反应液进入管道反应器降温到20℃，用三氯甲烷(重量为甲酮重量的8倍)，减压蒸馏得到产品，含量为93.2％，收率为96.8％。
实施例3
本实施例的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，包括：甲基异丙基酮(含量为98％)、氰化钠溶液(质量浓度为22.8％)、氯化铵溶液(质量浓度为27％)和氨水(质量浓度为15％)通入微通道反应器中，甲基异丙基酮通入流速为0.4mL/min，氰化钠溶液和氨水的通入流速为1mL/min，氯化铵溶液的通入流速为1.1mL/min，130℃停留14min，甲基异丙基酮、氰化钠、氯化铵和氨水的摩尔比为1：1.02：1.22：1.94，通过微通道反应器的反应液进入管道反应器降温到20℃，用二氯甲烷(重量为甲酮重量的8倍)，减压蒸馏得到产品，含量为92.6％，收率为96.1％。
对照例，按照常规反应进行。
向反应瓶中投入100g甲基异丙基酮(含量为98％)、250g氰化钠溶液(质量浓度为25％)、85g氯化铵(含量为98.5％)和342.5g氨水(质量浓度为15％)，2g苄基三乙基氯化铵，30℃反应6小时，用500mL二氯甲烷萃取水相，有机层脱溶得到产品129g，产品含量90.2％，收率91.2％。
本发明的合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，利用微通道反应器进行合成的方法，与现有的采用常规反应釜的生产工艺相比，传热传质过程均匀，无放大效应，在上述反应条件下，可不使用相转移催化剂，降低氰化钠的摩尔比，同时缩短了反应时间，并提高原料的转化率。微通道反应器合成工艺提高生产效率，降低生产成本。

Claims (10)

1.一种利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，其特征是：将甲基异丙基酮、氰化钠溶液、氨水和氯化铵溶液通入微通道反应器中，甲基异丙基酮、氰化钠和氯化铵的摩尔比为
Figure FDA0002607053670000011
在
Figure FDA0002607053670000012
下，反应
Figure FDA0002607053670000013
经管道反应器降温到
Figure FDA0002607053670000014
反应液经溶剂萃取，减压脱溶得到2-氨基-2,3-二甲基丁腈。
2.根据权利要求1所述的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，其特征是：甲基异丙基酮、氰化钠、氯化铵和氨水的摩尔比为1：1.02：1.1：1.94。
3.根据权利要求1所述的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，其特征是：所述氰化钠水溶液浓度为
Figure FDA0002607053670000015
氨水的浓度为
Figure FDA0002607053670000016
氯化铵溶液浓度为
Figure FDA0002607053670000017
4.根据权利要求3所述的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，其特征是：甲基异丙基酮含量为98％，氰化钠溶液质量浓度为22.8％，氯化铵溶液质量浓度为27％，氨水质量浓度为15％。
5.根据权利要求4所述的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，其特征是：甲基异丙基酮通入流速为1mL/min，氰化钠溶液、氯化铵溶液和氨水的通入流速为2.5mL/min。
6.根据权利要求1所述的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，其特征是：反应温度为
Figure FDA0002607053670000018
反应时间为
Figure FDA0002607053670000019
7.根据权利要求6所述的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，其特征是：反应温度为
Figure FDA00026070536700000110
反应时间为
Figure FDA00026070536700000111
8.根据权利要求1所述的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，其特征是：溶剂萃取时，采用二氯甲烷或三氯甲烷萃取。
9.根据权利要求8所述的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，其特征是：所述萃取溶剂的质量为甲基异丙基酮质量的
Figure FDA00026070536700000112
10.根据权利要求8所述的利用微通道反应器合成2-氨基-2,3-二甲基丁腈的方法，其特征是：所述萃取溶剂的质量为甲基异丙基酮质量的8倍。
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