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。
技术实现要素：
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。