本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种氰胺基荒酸二甲酯的制备方法。
背景技术：
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氰胺基荒酸二甲酯是西米替丁、依汀替丁的中间体，可广泛应用于农药杀虫剂及杀菌剂的中间体。氰胺基荒酸二甲酯的合成一直以来是采用氰胺与二硫化碳反应的方法，其主要的工艺流程是：先制备成氰胺基荒酸钙盐，再进行甲基化反应，最后精制得到成品。从其合成的历史背景来分析，氰胺基荒酸二甲酯的合成报道最早见于1967年的论文“The Chemistry of CyanodithioimidocarbonicAcid”(Journal ofOrganic Chemistry，32(5)，1566–1572)，该文献介绍了一种用氰胺基荒酸二钾盐为原料，以丙酮为溶剂，与碘甲烷分两步发生甲基化反应得到产品的方法，其收率最高达58％。1977年，Zeitschrift FürAnorganische Chemie论文“Untersuchungen uber N-Hydroxydithiocarbamidsaure I.Darstellung und Eigenschaften von N-Hydroxydithiocarbamaten und von Hydroxylammoniumdithiocarbama”(434(1)，110–114)中报道了采用氰胺基荒酸二钾盐为原料，与碘甲烷发生甲基化反应得到产品的方法，其收率最高达60％。
在专利PCT9426706中较为全面地介绍了氰氨基荒酸二甲酯的合成方法：采用氰胺与二硫化碳为原料合成荒酸钠盐或荒酸钾盐，然后以荒酸二钾盐或者荒酸甲基单钾盐与卤代甲烷或硫酸二甲酯进行甲基化反应得到产品，其收率可达80％。1998年的Organic Preparation and Procedures International，“An Improved Preparation of S,S'-Dimethyl Ncyanodi-thioimino-carbonate”，30(4),473-476中报道了以氰胺与二硫化碳为原料合成荒酸钠盐或荒酸钾盐，然后以荒酸甲基单钾盐与卤代甲烷进行甲基化反应得到产品，收率达80％以上。在国内，2006年发表的论文“荒酸二甲酯的水相合成”(Chinese Journal ofPharmaceuticals，37(5)，303-304)报道了以石灰氮(主要成分是氰氨化钙)为原料，与二硫化碳、碳酸钠在相转移催化剂的存在下反应生成氰氨基荒酸二钠盐的方法，氰氨基荒酸二钠盐再与硫酸二甲酯发生甲基化反应得到粗产品，用丙酮精制得晶体产品，其收率达72％。
从上述相关文献报道中可以看出：(1)氰氨基荒酸盐的合成一般来说是采用氰胺、二硫化碳和无机碱在有机溶剂中反应制得，所用的无机碱一般为氢氧化钠或氢氧化钾，而且产品收率相对较低；(2)甲基化反应采用卤代烷或硫酸二甲酯，反应后处理比较麻烦，操作工艺繁琐，而且硫酸二甲酯的毒性较大，对人体危害较大，同时反应的副产物对环境有污染，难以满足工业化清洁生产的需求。
技术实现要素：
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本发明为了克服现有氰胺基荒酸二甲酯合成工艺的技术问题，提供一种更环保和高产率的氰胺基荒酸二甲酯的制备方法。本发明所提供的一种氰胺基荒酸二甲酯的制备方法具体步骤如下：
(1)成盐反应：将石灰氮和碳酸钠先后分散溶解在水中，并滴加二硫化碳，滴加速度为5～6mL/min，滴加完毕后，在40℃～45℃温度下继续反应4h～6h，生成氰胺基荒酸钠盐的混合液；将所述氰胺基荒酸钠盐的混合液趁热过滤，滤饼用适量热水充分洗涤，合并滤液得到氰胺基荒酸钠盐的水溶液待下一步反应。
(2)甲基化反应：将丙酮或异丙醇加入步骤(1)得到的所述氰胺基荒酸钠盐的水溶液中，并滴加碳酸二甲酯，滴加速度为1mL/min，在温度20℃～40℃，反应时间3h～5h进行甲基化反应生成氰胺基荒酸二甲酯粗产品，反应结束后再次加入丙酮或异丙醇，在-20℃低温下冷冻结晶，待固体析出后趁冷过滤，并用适量水洗涤产物，干燥后制得氰氨基荒酸二甲酯，产品过滤后的滤液可继续放置-20℃低温下冷冻结晶，仍有部分产品析出；所述石灰氮的主要成分为氰氨化钙，其中含氮量19wt％，折合氰胺化钙的含量为56wt％，所述氰胺化钙、二硫化碳、碳酸钠及碳酸二甲酯的摩尔比为1：(1～1.5)：1：(1.5～3)；第一次加入的丙酮或异丙醇的体积与步骤(1)所述水的体积比为(0.5～1):1，反应中所需要的丙酮或异丙醇的总体积与步骤(1)所述水的体积比为(1～2):1。
本发明方法中的成盐反应及甲基化反应的化学反应式分别如下：
V水∶V(异丙醇或丙酮)＝1∶(1～2)。
本发明具有以下技术特点：
1、碳酸二甲酯作为甲基化试剂，低毒、绿色环保。
2、反应后的碳酸钠水溶液可以循环套用，降低成本。
3、氰胺基荒酸钠盐的水溶液与碳酸二甲酯发生甲基化反应后，在低温(-20℃左右)下冷冻结晶过夜，即有大量浅黄色针状晶体析出，过滤后水洗，干燥，即可得到高纯度的氰氨基荒酸二甲酯，产率可达80～86％，纯度可达99.5％。
4、制备过程中所得母液含有水、碳酸钠、丙酮或异丙醇和少量氰氨基荒酸二甲酯，蒸馏出的丙酮或异丙醇可以回收再用，没有蒸馏出的的碳酸钠水溶液可以循环套用。
5、本发明原料价廉易得，无污染，操作工艺简便，可用于工业化生产。
具体实施方式：
实施例1：石灰氮的含量为19％，折合含氰胺化钙56％。原料摩尔配比，氰胺化钙：二硫化碳：碳酸钠：碳酸二甲酯＝1:1:1:1.5。制备步骤如下：
(1)成盐反应：
在配有水浴、机械搅拌、温度计、恒压滴液漏斗的250mL三口圆底烧瓶中加入140mL水，缓慢加入36.05g(252.00mmol)石灰氮，均匀搅拌，并加入26.71g(252.00mmol)碳酸钠，然后缓慢滴加18.69g(252.00mmol)二硫化碳(滴加速度为5～6mL/min)。滴加完毕后，在40℃～45℃温度下继续反应4h。反应完毕，过滤，滤饼用40mL热水充分洗涤，合并滤液，待下一步反应。
(2)甲基化反应：
用100mL异丙醇稀释上述滤液并将混合液转移至500mL的反应瓶中，在氮气保护下，在0℃温度下，缓慢滴加34.05g(378.00mmol)碳酸二甲酯(滴加速度为6～8mL/min)，滴加完毕后，在20℃温度下继续反应2h。反应结束后，将160mL异丙醇加入反应混合液中，在低温(-20℃左右)下冷冻，约4h后有晶体析出，趁冷抽滤、干燥得27.96g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品，纯度99.5％，收率76％。
将抽滤后的滤液继续放置低温(-20℃左右)下冷冻，约6h后有晶体析出，趁冷抽滤、干燥得1.47g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品，纯度98.9％，收率4％。总收率80％。
实施例2：石灰氮的含量为19％，折合含氰胺化钙56％。原料摩尔配比，氰胺化钙：二硫化碳：碳酸钠：碳酸二甲酯＝1:1.2:1:1.5。制备步骤如下：
(1)成盐反应：
在配有水浴、机械搅拌、温度计、恒压滴液漏斗的250mL三口圆底烧瓶中加入140mL水，缓慢加入36.05g(252.00mmol)石灰氮，均匀搅拌，并加入26.71g(252.00mmol)碳酸钠，然后缓慢滴加22.43g(302.40mmol)二硫化碳(滴加速度为5～6mL/min)。滴加完毕后，在40℃～45℃温度下继续反应4h。反应完毕，过滤，滤饼用40mL热水充分洗涤，合并滤液，待下一步反应。
(2)甲基化反应：
用100mL丙酮稀释上述滤液并将混合液转移至500mL的反应瓶中，在氮气保护下，在2℃温度下，缓慢滴加34.05g(378.00mmol)碳酸二甲酯(滴加速度为6～8mL/min)，滴加完毕后，在20℃温度下继续反应2h。反应结束后，将150mL丙酮加入反应混合液中，在低温(-20℃左右)下冷冻，约5h后有晶体析出，趁冷抽滤，干燥，得26.49g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品，纯度99.5％，收率72％。
将抽滤后的滤液继续放置低温(-20℃左右)下冷冻，约6h后有晶体析出，趁冷抽滤、干燥得3.31g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品，纯度98.8％，收率9％。总收率81％。
实施例3：石灰氮的含量为19％，折合含氰胺化钙56％。原料摩尔配比，氰胺化钙：二硫化碳：碳酸钠：碳酸二甲酯＝1:1.2:1:2。制备步骤如下：
(1)成盐反应：
在配有水浴、机械搅拌、温度计、恒压滴液漏斗的250mL三口圆底烧瓶中投入140mL水，缓慢加入36.05g(252.00mmol)石灰氮，均匀搅拌，并加入26.71g(252.00mmol)无水碳酸钠，然后缓慢滴加22.43g(302.40mmol)二硫化碳(滴加速度为1mL/min)，滴加完毕后，在40℃～45℃温度下继续反应5h。反应完毕，过滤，滤饼用40mL热水充分洗涤，合并滤液，待下一步反应。
(2)甲基化反应：
用110mL异丙醇稀释上述滤液并将混合液转移至500mL的反应瓶中，在氮气保护下，在5℃温度下缓慢滴加45.40g(504.00mmol)碳酸二甲酯(滴加速度为5～6mL/min)，滴加完毕后，在20℃温度下继续反应3h。反应结束后，将160mL异丙醇加入反应混合液中，在低温(-20℃左右)下冷冻，约4h后有晶体析出，趁冷抽滤，干燥，得28.70g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品，纯度99.6％，收率78％。
将抽滤后的滤液继续放置低温(-20℃左右)下冷冻，约6h后有晶体析出，趁冷抽滤、干燥得2.58g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品，纯度98.8％，收率7％。总收率85％。
实施例4：石灰氮的含量为19％，折合含氰胺化钙56％。原料摩尔配比，氰胺化钙：二硫化碳：碳酸钠：碳酸二甲酯＝1:1.5:1:1.5。制备步骤如下：
(1)成盐反应：
在配有水浴、机械搅拌、温度计、恒压滴液漏斗的250mL三口圆底烧瓶中加入140mL水，缓慢加入36.05g(252.00mmol)石灰氮，均匀搅拌，并加入26.71g(252.00mmol)碳酸钠，然后缓慢滴加28.03g(378.00mmol)二硫化碳(滴加速度为5～6mL/min)，滴加完毕后，在40℃～45℃温度下继续反应4h。反应完毕，过滤，滤饼用40mL热水充分洗涤，合并滤液，待下一步反应。
(2)甲基化反应：
用120mL异丙醇稀释上述滤液并将混合液转移至500mL的反应瓶中，在氮气保护下，在5℃温度下缓慢滴加34.05g(378.00mmol)碳酸二甲酯(滴加速度为6～8mL/min)，滴加完毕后，在20℃温度下继续反应2h。反应结束后，将140mL异丙醇加入反应混合液中，在低温(-20℃左右)下冷冻，约5h后有晶体析出，趁冷抽滤，干燥，得27.59g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品针状产品，纯度99.5％，收率75％。
将抽滤后的滤液继续放置低温(-20℃左右)下冷冻，约6h后有晶体析出，趁冷抽滤、干燥得2.58g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品，纯度98.8％，收率7％。总收率82％。
实施例5：石灰氮的含量为19％，折合含氰胺化钙56％。原料摩尔配比，氰胺化钙：二硫化碳：碳酸钠：碳酸二甲酯＝1:1.2:1:2。制备步骤如下：
(1)成盐反应：
在配有水浴、机械搅拌、温度计、恒压滴液漏斗的250mL三口圆底烧瓶中加入140mL水，缓慢加入36.05g(252.00mmol)石灰氮，均匀搅拌，并加入26.71g(252.00mmol)碳酸钠，然后缓慢滴加22.43g(302.40mmol)二硫化碳(滴加速度为5～6mL/min)，滴加完毕后，在40℃～45℃温度下继续反应5h。反应完毕，过滤，滤饼用40mL热水充分洗涤，合并滤液，待下一步反应。
(2)甲基化反应：
用100mL丙酮稀释上述滤液并将混合液转移至500mL的反应瓶中，在氮气保护下，在5℃温度下缓慢滴加45.40g(504.00mmol)碳酸二甲酯(滴加速度为6～8mL/min)，滴加完毕后，在20℃温度下继续反应2h。反应结束后，将160mL丙酮加入反应混合液中，在低温(-20℃左右)下冷冻，约5h后有晶体析出，趁冷抽滤，干燥得28.70g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品，纯度99.6％，收率78％。
将抽滤后的滤液继续放置低温(-20℃左右)下冷冻，约8h后有晶体析出，趁冷抽滤、干燥得2.94g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品，纯度98.9％，收率8％。总收率86％。
实施例6：
石灰氮的含量为19％，折合含氰胺化钙56％。原料摩尔配比，氰胺化钙：二硫化碳：碳酸钠:碳酸二甲酯＝1:1.5:1:3。制备步骤如下：
(1)成盐反应：
在配有水浴、机械搅拌、温度计、恒压滴液漏斗的250mL三口圆底烧瓶中投入140mL水，缓慢加入36.05g(252.00mmol)石灰氮，均匀搅拌，并加入26.71g(252.00mmol)碳酸钠，然后缓慢滴加28.03g(378.00mmol)二硫化碳(滴加速度为5～6mL/min)，滴加完毕后，在40℃～45℃温度下继续反应4h。反应完毕，过滤，滤饼用40mL热水充分洗涤，合并滤液，待下一步反应。
(2)甲基化反应：
用140mL异丙醇稀释上述滤液并将混合液转移至500mL的反应瓶中，在氮气保护下，在4℃温度下缓慢滴加68.10g(756.00mmol)碳酸二甲酯(滴加速度为6～8mL/min)，滴加完毕后，在20℃温度下继续反应2h。反应结束后，将140mL异丙醇加入反应混合液中，在低温(-20℃左右)下冷冻，约4h有晶体析出，趁冷抽滤，干燥，得27.59g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品，纯度99.5％，收率75％。
将抽滤后的滤液继续放置低温(-20℃左右)下冷冻，约6h后有晶体析出，趁冷抽滤、干燥得1.84g浅黄色氰胺基荒酸二甲酯产品，纯度98.9％，收率5％。总收率80％。
应当说明的是以上内容仅用以说明本发明的技术方案，并非是对本发明的限制，在本发明构思范围内，所进行的添加、变换、替换等均属于本发明的保护范围。