CN114874110B - 一种n,n-二甲基氰乙酰胺的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种N,N‑二甲基氰乙酰胺的制备方法,本发明以氰乙酸乙酯为原料,在无水乙醇中低温搅拌,不需要任何催化剂的情况下,通入干燥的二甲胺气体,生成的N,N‑二甲基氰乙酰胺含量好,收率高,产品纯度在99%以上。无废水产生,溶剂重复套用,并回收副产乙醇。本发明具有工艺简单,操作工艺易于控制,无三废。

Description

一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法
技术领域
本发明属于化学合成领域,尤其涉及一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法。
背景技术
N,N-二甲基氰乙酰胺是一种合成农药的重要中间体,目前报道的N,N-二甲基氰乙酰胺的合成方法主要有几下几种:1、氰基乙酸酯与二甲胺的乙醇溶液,以乙醇钠为催化剂,室温下反应3天,然后真空浓缩,-30℃下析出粗产品。最后用苯与石油醚重结晶即可;2、专利CN107879949A中,在氰基乙酸甲酯中加入二甲胺水溶液,搅拌反应后,加入甲苯并加热回流,升温反应后冷却,最后微波反应后进行超声分散,静置后析出固体,并将固体真空干燥即可。其中,方法1需要加入催化剂,方法2的收率则较低。因此,有必要提供一种不需要加入催化剂且收率较高的N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法。
发明内容
针对现有技术不足,本发明的目的在于提出一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,包括如下步骤:
(1)首先取无水乙醇并降温到-5℃以下,然后通入二甲胺,待二甲胺通入完毕后,于0~5℃下加入氰乙酸乙酯,待氰乙酸乙酯加入完毕后搅拌,最后将体系温度升至20~22℃并保温反应,保温反应结束后经降温、搅拌和过滤后得到固体和滤液;
(2)取步骤(1)所述的滤液,并降温到-5℃以下,然后通入二甲胺,待二甲胺通入完毕后,于0~5℃下加入氰乙酸乙酯,待氰乙酸乙酯加入完毕后搅拌,最后将体系温度升至20~22℃并保温反应,保温反应结束后经降温、搅拌和过滤后得到固体和滤液;
(3)取步骤(2)所制得的滤液,并重复步骤(2)所述的操作,重复1~2次,最后得到固体和滤液,此时的固体即为所述N,N-二甲基氰乙酰胺。
优选的,步骤(1)中,二甲胺在无水乙醇中的加入量为0.25~0.3g/mL。
优选的,步骤(1)中,氰乙酸乙酯与二甲胺的质量比为2~2.26:1。
优选的,步骤(1)中,氰乙酸乙酯加入完毕后搅拌1~1.5h。
优选的,步骤(1)中,保温反应的时间为4~5h。
优选的,步骤(1)和(2)中保温反应结束后经降温、搅拌的方式均为:降温到-10℃,然后搅拌1h。
优选的,步骤(2)中,二甲胺在滤液中的加入量为0.18~0.37g/mL。
优选的,步骤(2)中,氰乙酸乙酯与二甲胺的质量比为:2~2.26:1。
优选的,步骤(2)中,氰乙酸乙酯加入完毕后搅拌1h。
优选的,步骤(2)中,保温反应的时间为4h。
本发明的反应机理为:
本发明使用无水乙醇和无水二甲胺与氰乙酸乙酯反应,合成N,N-二甲基氰乙酰胺,反应过程在无水条件下进行,低温析出产品,重复套用无水乙醇滤液,使溶解在乙醇中的产品无损失,提高了产品收率,使产品质量达到99%以上。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括:
本发明在制备过程中,没有水的加入,且采用滤液套用的方式,重复制备步骤,最后制备得N,N-二甲基氰乙酰胺,产物最终的收率高达99.2%,纯度为99.4%。与此同时,本发明制备可行性较好,不使用催化剂,操作简便。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,步骤如下:
(1)在500ml四口烧瓶中,投入无水乙醇200ml,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺50g,通二甲胺结束后,于0-5℃下滴加氰乙酸乙酯113g,滴加结束后搅拌1小时,升温到20℃并保温5小时,然后降温到-10℃并搅拌1小时,经过滤,真空干燥得到108.6g固体和滤液,滤液套用时检测含二甲胺2g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:97%,含量:99.5%;
(2)在500ml四口烧瓶中,投入228mL步骤(1)所述的滤液,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺50g,通二甲胺结束后,于0-5℃下滴加氰乙酸乙酯113g,滴加结束搅拌1小时,升温到20℃保温4小时,然后降温到-10℃并搅拌1小时,经过滤,真空干燥得到110.9g固体和滤液,滤液套用时检测二甲胺含量3.2g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:99%,含量:99.3%;
(3)在500ml四口烧瓶中,投入260mL步骤(2)制得的滤液,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺50g,通二甲胺结束后,于0-5℃下滴加氰乙酸乙酯113g,滴加结束后搅拌1小时,升温到20℃保温4小时,然后降温到-10℃搅拌1小时,并过滤,真空干燥得到111.1g固体,滤液套用时检测二甲胺含量3.8g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:99.2%,含量:99.4%。
实施例2
一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,步骤如下:
(1)在500ml四口烧瓶中,投入无水乙醇200ml,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺50g,通二甲胺结束后,于0-5℃下滴加氰乙酸乙酯113g,滴加结束后搅拌1小时,升温到20℃并保温5小时,然后降温到-10℃并搅拌1小时,经过滤,真空干燥得到108.6g固体和滤液,滤液套用时检测含二甲胺2g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:97%,含量:99.4%;
(2)在500ml四口烧瓶中,投入228mL步骤(1)所述的滤液,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺50g,通二甲胺结束后,于0-5℃下滴加氰乙酸乙酯113g,滴加结束搅拌1小时,升温到20℃保温5小时,然后降温到-10℃并搅拌1小时,经过滤,真空干燥得到110.9g固体和滤液,滤液套用时检测二甲胺含量3.2g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:98%,含量:99.3%;
(3)在500ml四口烧瓶中,投入260mL步骤(2)制得的滤液,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺50g,通二甲胺结束后,于0-5℃下滴加氰乙酸乙酯113g,滴加结束后搅拌1小时,升温到20℃保温5小时,然后降温到-10℃搅拌1小时,并过滤,真空干燥得到111.1g固体,滤液套用时检测二甲胺含量3.8g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:99.2%,含量:99.4%。
实施例3
一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,步骤如下:
(1)在500ml四口烧瓶中,投入无水乙醇200ml,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺55g,通二甲胺结束后,于0-5℃下滴加氰乙酸乙酯110g,滴加结束后搅拌1小时,升温到20℃并保温5小时,然后降温到-10℃并搅拌1小时,经过滤,真空干燥得到104.2g固体和滤液,滤液套用时检测含二甲胺8g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:95.4%,含量:99.1%;
(2)在500ml四口烧瓶中,投入230mL步骤(1)所述的滤液,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺55g,通二甲胺结束后,于0-5℃下滴加氰乙酸乙酯110g,滴加结束搅拌1小时,升温到20℃保温4小时,然后降温到-10℃并搅拌1小时,经过滤,真空干燥得到102.7g固体和滤液,滤液套用时检测含二甲胺13.4g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:94.2%,含量:99%;
(3)在500ml四口烧瓶中,投入258mL步骤(2)制得的滤液,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺55g,通二甲胺结束后,于0-5℃下滴加氰乙酸乙酯110g,滴加结束后搅拌1小时,升温到20℃保温4小时,然后降温到-10℃搅拌1小时,并过滤,真空干燥得到101.3g固体和滤液,滤液套用时检测含二甲胺17g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:92.9%,含量:99.2%。
对比例1
一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,步骤如下:
(1)在500ml四口烧瓶中,投入无水乙醇200ml,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺50g,通二甲胺结束后,于6-8℃下滴加氰乙酸乙酯113g,滴加结束后搅拌1小时,升温到20℃并保温4小时,然后降温到-10℃并搅拌1小时,经过滤,真空干燥得到95.2g固体和滤液,滤液套用时检测含二甲胺0.8g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:85%,含量:98.9%;
(2)在500ml四口烧瓶中,投入231mL步骤(1)所述的滤液,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺50g,通二甲胺结束后,于6-8℃下滴加氰乙酸乙酯113g,滴加结束搅拌1小时,升温到20℃保温4小时,然后降温到-10℃并搅拌1小时,经过滤,真空干燥得到93.6g固体和滤液,滤液套用时检测含二甲胺0.6g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:83.6%,含量:99%;
(3)在500ml四口烧瓶中,投入268mL步骤(2)制得的滤液,搅拌降温到-5℃以下,通入二甲胺50g,通二甲胺结束后,于6-8℃下滴加氰乙酸乙酯113g,滴加结束后搅拌1小时,升温到20℃保温4小时,然后降温到-10℃搅拌1小时,并过滤,真空干燥得到92.2g固体和滤液,滤液套用时检测含二甲胺0.2g,所述固体经检测为N,N-二甲基氰乙酰胺,收率:82.3%,含量:98.6%。
对比实施例1和2,可以看出,改变步骤(1)的保温反应时间,目标产物的收率和纯度变化甚微。而对比例1于6-8℃下滴加氰乙酸乙酯,不在本发明限定的温度范围之内,从而,目标产物的收率和纯度都有所下降。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范。

Claims (9)

1.一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)首先取无水乙醇并降温到-5℃以下,然后通入二甲胺,待二甲胺通入完毕后,于0~5℃下加入氰乙酸乙酯,待氰乙酸乙酯加入完毕后搅拌,最后将体系温度升至20~22℃并保温反应,保温反应结束后经降温、搅拌和过滤后得到固体和滤液;
(2)取步骤(1)所述的滤液,并降温到-5℃以下,然后通入二甲胺,待二甲胺通入完毕后,于0~5℃下加入氰乙酸乙酯,待氰乙酸乙酯加入完毕后搅拌,最后将体系温度升至20~22℃并保温反应,保温反应结束后经降温、搅拌和过滤后得到固体和滤液;
步骤(1)和(2)所述保温反应结束后经降温、搅拌的方式均为:降温到-10℃,然后搅拌1h;
(3)取步骤(2)所制得的滤液,并重复步骤(2)所述的操作,重复1~2次,最后得到固体和滤液,此时的固体即为所述N,N-二甲基氰乙酰胺。
2.根据权利要求1所述一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述二甲胺在无水乙醇中的加入量为0.25~0.3g/mL。
3.根据权利要求2所述一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述氰乙酸乙酯与二甲胺的质量比为2~2.26:1。
4.根据权利要求1~3任一项所述一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述氰乙酸乙酯加入完毕后搅拌1~1.5h。
5.根据权利要求4所述一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述保温反应的时间为4~5h。
6.根据权利要求1~3任一项所述一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述二甲胺在滤液中的加入量为0.18~0.37g/mL。
7.根据权利要求6所述一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述氰乙酸乙酯与二甲胺的质量比为2~2.26:1。
8.根据权利要求7所述一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述氰乙酸乙酯加入完毕后搅拌1h。
9.根据权利要求8所述一种N,N-二甲基氰乙酰胺的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述保温反应的时间为4h。
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