本发明涉及一种肼基甲酸酯的制备方法。
技术背景
肼基甲酸酯是一类重要的化工原料，例如肼基甲酸甲酯可用于合成抗肿瘤药物萘酰亚胺衍生物、农药卡巴氧等；肼基甲酸乙酯用于合成心脑血管药物卡浊拉嗪、交联固化剂三(2-甲基氮丙啶)氧化膦等；肼基甲酸异丙酯用于合成恶二唑类的有机物。
以碳酸酯和水合肼为原料，反应制备肼基甲酸酯的合成方法是现今主要的合成方法，且近年来工艺得到持续改进，但是该合成方法仍然存在诸多缺点，如工艺要求苛刻、操作繁琐、后处理工艺复杂、原料昂贵等。也有利用次氯酸钠、尿素和醇为原料，在催化剂锌或镉化合物的作用下制备肼基甲酸甲酯的方法，该方法优点是原材料便宜，但是尿素在次氯酸钠作用下形成的过渡态尿素的氯化钠盐非常容易分解，当反应物料混合速度或反应温度、反应时间出现波动时，过渡态尿素的氯化钠盐容易分解生成氮气和水，导致合成过程不易控制，工业化设计和操作上存在一定难度，仍然存在操作难度大、不易控制等问题。因此，获得一种工艺简单、操作方便、原料成本低廉、反应条件温和、安全、产品含量高、收率高的肼基甲酸酯的制备方法，对于提高肼基甲酸酯的应用范围具有十分重要的意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便、原料成本低廉、反应条件温和、安全、产品含量高、收率高的肼基甲酸酯的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种肼基甲酸酯的制备方法，所述制备方法是以次氯酸钙、尿素与醇为原料，在氯化镁的催化作用下制备肼基甲酸酯，反应式为：
上述的制备方法，进一步改进的，所述尿素与次氯酸钙的摩尔比为1∶0.5～1。
上述的制备方法，进一步改进的，所述醇与尿素的摩尔比为2∶1。
上述的制备方法，进一步改进的，所述醇为甲醇、乙醇、丙醇或叔丁醇。
上述的制备方法，进一步改进的，所述氯化镁与尿素的质量比为1％～20％。
上述的制备方法，进一步改进的，所述制备方法包括以下步骤：
s1、将次氯酸钙的水溶液滴加到尿素的水溶液中进行反应；
s2、将步骤s1中反应结束后得到的反应溶液、氯化镁和醇混合，所得混合液升温至50℃进行反应，反应结束后将反应产物溶液中多余的醇脱除，萃取，析晶，过滤，得到肼基甲酸酯。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s1中，所述次氯酸钙的水溶液中次氯酸钙的质量分数为10％～17％；所述尿素的水溶液中尿素的质量分数为50％；所述尿素的水溶液的ph值为8.5～9。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s1中，所述反应在温度为0℃～5℃下进行。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s2中，所述反应的时间为1h～4h。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤s2中，在负压条件下脱除多余的醇；所述萃取采用的萃取剂为二氯乙烷；所述萃取在温度为45℃～50℃下进行；所述析晶在温度为0℃下进行。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种肼基甲酸酯的制备方法，以次氯酸钙、尿素与醇为原料，在氯化镁的催化作用下制备肼基甲酸酯。本发明中，尿素在次氯酸钙的作用下反应生成过渡态尿素的氯化钙盐，该过渡态尿素的氯化钙盐在常温常压条件和工艺所需条件下表现出较为稳定的性质，不易分解成氮气和水，从而使得合成过程更易于控制，能够在更加安全的条件下进行反应，然后在氯化镁的催化作用下使过渡态尿素的氯化钙盐与醇反应制备含量高、收率高的肼基甲酸酯。本发明制备方法具有工艺简单、操作方便、原料成本低廉、反应条件温和、安全、产品含量高、收率高等优点，是一种操作难度小、易于控制的适用于大规模制备肼基甲酸酯的方法，有利于工业化生产，有着很好的应用价值和应用前景。
(2)本发明制备方法中，以次氯酸钙、尿素与醇为原料，具有原料来源广、便宜易得、经济适用性高等优点。
(3)本发明制备方法中，以氯化镁为催化剂，可以在碱性条件下进行沉淀并回收再利用。另外，本发明制备方法中，除氯化镁以外，若采用其他催化剂(如锌或镉化合物)进行制备时这些催化剂也会导致过渡态尿素的氯化钙盐分解，从而不利于提高产品的含量和收率，且还存在操作难度大、不易控制等问题。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如无特别说明，本发明所用试剂均为市售，本发明所用仪器设备均为常规仪器设备，本发明所采用的操作方法均为常规操作方法。
实施例1
一种肼基甲酸酯的制备方法，包括以下步骤：
采用氢氧化钾调节120.1g尿素的水溶液(该尿素的水溶液中尿素的质量分数为50％，即溶液中含有1mol尿素)的ph为9，降温至5℃并恒温，在此温度条件下滴入421g次氯酸钙的水溶液(该次氯酸钙的水溶液中次氯酸钙的质量分数17％，即溶液中含有0.5mol次氯酸钙)，加入0.6g氯化镁粉末和64.1g(2mol)甲醇，搅拌均匀后将所得混合液升温至50℃，反应1h，反应结束后减压脱除体系中过量的甲醇，在温度为50℃的条件下利用二氯乙烷萃取二次，合并萃取液，降温至0℃析晶，过滤，得到89.1g白色结晶颗粒，该白色结晶颗粒中肼基甲酸甲酯的含量为99.1％，收率为98.0％。
实施例2
一种肼基甲酸酯的制备方法，包括以下步骤：
采用氢氧化钾调节120.1g尿素的水溶液(该尿素的水溶液中尿素的质量分数为50％，即溶液中含有1mol尿素)的ph为9，降温至5℃并恒温，在此温度条件下滴入421g次氯酸钙的水溶液(该次氯酸钙的水溶液中次氯酸钙的质量分数17％，即溶液中含有0.5mol次氯酸钙)，加入12g氯化镁粉末和64.1g(2mol)甲醇，搅拌均匀后将所得混合液升温至50℃，反应1h，反应结束后减压脱除体系中过量的甲醇，在温度为50℃的条件下利用二氯乙烷萃取二次，合并萃取液，降温至0℃析晶，过滤，得到88.0g白色结晶颗粒，该白色结晶颗粒中肼基甲酸甲酯的含量为98.3％，收率为96.0％。
实施例3
一种肼基甲酸酯的制备方法，包括以下步骤：
采用氢氧化钾调节120.1g尿素的水溶液(该尿素的水溶液中尿素的质量分数为50％，即溶液中含有1mol尿素)的ph为9，降温至5℃并恒温，在此温度条件下滴入421g次氯酸钙的水溶液(该次氯酸钙的水溶液中次氯酸钙的质量分数17％，即溶液中含有0.5mol次氯酸钙)，加入0.6g氯化镁粉末和92.1g(2mol)乙醇，搅拌均匀后将所得混合液升温至50℃，反应2h，反应结束后减压脱除体系中过量的乙醇，在温度为50℃的条件下利用二氯乙烷萃取二次，合并萃取液，降温至0℃析晶，过滤，得到99.2g灰白色结晶颗粒，该白色结晶颗粒中肼基甲酸乙酯的含量为98.1％，收率为93.5％。
实施例4
一种肼基甲酸酯的制备方法，包括以下步骤：
采用氢氧化钾调节120.1g尿素的水溶液(该尿素的水溶液中尿素的质量分数为50％，即溶液中含有1mol尿素)的ph为9，降温至5℃并恒温，在此温度条件下滴入421g次氯酸钙的水溶液(该次氯酸钙的水溶液中次氯酸钙的质量分数17％，即溶液中含有0.5mol次氯酸钙)，加入12g氯化镁粉末和92.1g(2mol)乙醇，搅拌均匀后升将所得混合液温至50℃，反应2h，反应结束后减压脱除体系中过量的乙醇，在温度为50℃的条件下利用二氯乙烷萃取二次，合并萃取液，降温至0℃析晶，过滤，得到101.5g白色结晶颗粒，该白色结晶颗粒中肼基甲酸乙酯的含量为99.4％，收率为96.9％。
实施例5
一种肼基甲酸酯的制备方法，包括以下步骤：
采用氢氧化钾调节120.1g尿素的水溶液(该尿素的水溶液中尿素的质量分数为50％，即溶液中含有1mol尿素)的ph为9，降温至5℃并恒温，在此温度条件下滴入421g次氯酸钙的水溶液(该次氯酸钙的水溶液中次氯酸钙的质量分数17％，即溶液中含有0.5mol次氯酸钙)，加入0.6g氯化镁粉末和120.1g(2mol)异丙醇，搅拌均匀后将所得混合液升温至50℃，反应4h，反应结束后减压脱除体系中过量的异丙醇，在温度为50℃的条件下利用二氯乙烷萃取二次，合并萃取液，降温至0℃析晶，过滤，得到104.3g黄色结晶颗粒，该白色结晶颗粒中肼基甲酸异丙酯的含量为96.1％，收率为84.8％。
实施例6
一种肼基甲酸酯的制备方法，包括以下步骤：
采用氢氧化钾调节120.1g尿素的水溶液(该尿素的水溶液中尿素的质量分数为50％，即溶液中含有1mol尿素)的ph为9，降温至5℃并恒温，在此温度条件下滴入421g次氯酸钙的水溶液(该次氯酸钙的水溶液中次氯酸钙的质量分数17％，即溶液中含有0.5mol次氯酸钙)，加入12g氯化镁粉末和120.1g(2mol)异丙醇，搅拌均匀后将所得混合液升温至50℃，反应4h，反应结束后减压脱除体系中过量的异丙醇，在温度为50℃的条件下利用二氯乙烷萃取二次，合并萃取液，降温至0℃析晶，过滤，得到115.7g微黄色结晶颗粒，该白色结晶颗粒中肼基甲酸异丙酯的含量为99.3％，收率为97.3％。
实施例7
一种肼基甲酸酯的制备方法，包括以下步骤：
采用氢氧化钾调节120.1g尿素的水溶液(该尿素的水溶液中尿素的质量分数为50％，即溶液中含有1mol尿素)的ph为9，降温至5℃并恒温，在此温度条件下滴入421g次氯酸钙的水溶液(该次氯酸钙的水溶液中次氯酸钙的质量分数17％，即溶液中含有0.5mol次氯酸钙)，加入0.6g氯化镁粉末和148.2g(2mol)叔丁醇，搅拌均匀后将所得混合液升温至50℃，反应4h，反应结束后减压脱除体系中过量的叔丁醇，在温度为50℃的条件下利用二氯乙烷萃取二次，合并萃取液，降温至0℃析晶，过滤，得到122.3g黄色结晶颗粒，该白色结晶颗粒中肼基甲酸异丙酯的含量为97.1％，收率为89.9％。
实施例8
一种肼基甲酸酯的制备方法，包括以下步骤：
采用氢氧化钾调节120.1g尿素的水溶液(该尿素的水溶液中尿素的质量分数为50％，即溶液中含有1mol尿素)的ph为9，降温至5℃并恒温，在此温度条件下滴入421g次氯酸钙的水溶液(该次氯酸钙的水溶液中次氯酸钙的质量分数17％，即溶液中含有0.5mol次氯酸钙)，加入12g氯化镁粉末和148.2g(2mol)叔丁醇，搅拌均匀后将所得混合液升温至50℃，反应4h，反应结束后减压脱除体系中过量的叔丁醇，在温度为50℃的条件下利用二氯乙烷萃取二次，合并萃取液，降温至0℃析晶，过滤，得到128.7g黄色结晶颗粒，该白色结晶颗粒中肼基甲酸异丙酯的含量为96.1％，收率为93.6％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。