一种四丁基脲的制备工艺的制作方法

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一种四丁基脲的制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种四丁基脲的制备工艺,所述制备工艺的原料是二正丁胺、双(三氯甲基)碳酸酯、液碱和纯水;所述制备工艺的步骤是将双(三氯甲基)碳酸酯碾碎与纯水混合,再加入一定量的液碱中,在充分搅拌的状态下将液固混合物滴加进入二正丁胺中,搅拌升温并回流获得四丁基脲粗品,粗品经过精馏制得最终产品。本发明不采用有机溶剂,减少了溶剂回收成本,降低了提纯难度;不采用光气作为原料,合成过程安全无风险;采用液碱,避免了氯化氢气体产生。
【专利说明】
一种四丁基脲的制备工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种四丁基脲的制备工艺,尤其是一种采用二正丁胺、双(三氯甲基)碳酸酯、液碱和纯水制备的四丁基脲工艺。
技术背景
[0002]四丁基脲(简称TBU),为透明或略带微黄色的液体,粘稠度略比水大,分子式为CitH36N20 ;是用途较广的有机合成中间体,也可用作有机化学的溶剂、萃取剂和催化剂,特别是大量用作双氧水生产过程的溶剂。主要用于蒽醌法生产双氧水新工艺中的氢蒽醌溶剂。相对于传统溶剂磷酸三辛酯,具有氢蒽醌的溶解度大;H2O2在两相中的分配系数大;四丁基脲与水密度差大、表面张力大等优点。
[0003]四丁基脲的合成方法有光气法和非光气法;其中非光气法由于条件苟1刻,可实施性不大,不能作为一种工业合成方法。光气法分为光气法、双光气法、三光气。光气法为碳酰氯法,双光气法为氯甲酸三氯甲酯法,三光气法为双(三氯甲基)碳酸酯法。
[0004]光气又名碳酰氯,高毒,化学反应活性较高,遇水后有强烈腐蚀性。如公开号为CN102702029A公开了一种“四丁基脲的制备工艺”的发明专利,该工艺采用碳酰氯作为原料,采用全封闭式的反应装置,并且设备要求极高,不允许有半点泄漏。并且该工艺所涉及的反应为气液反应,气液的接触面积小,导致反应时间长,该专利最短反应时间为5小时。由于反应器上部有未反应的碳酰氯,反应后需要置换掉反应器内的有毒气体。该发明提到反应后需静止30分钟,但未说明原因。该专利所采用的工艺,不仅危险性大,对设备要求高,反应速度也慢。
[0005]双光气是氯甲酸三氯甲酯的别称,无色液体,有刺激性气味,难溶于水,可作其他毒剂的溶剂。双光气为一种窒息性毒剂,即对人体的肺组织造成损害,导致血浆渗入肺泡引起肺水肿,从而使肺泡气体交换受阻,机体缺氧而窒息死亡。双光气在一战中曾被作为生化武器。所以采用双光气制备四丁基脲的案例基本上没有。
[0006]三光气又称固体光气,是双(三氯甲基)碳酸酯的别称。三光气微毒,稳定性较强,在沸点时仅有少量分解,生成氯甲酸三氯甲酯和光气。采用三光气作为四丁基脲生产原料的案例很多,但全部采用了有机溶剂进行溶解。如公开号为CN1394852A公开了一种“四丁基脲的制备方法”的发明专利,该方法采用有机溶剂作为双(三氯甲基)碳酸酯的载体,先溶解再进行滴加,并在反应的过程中回收溶剂,回收溶剂的过程增加了反应的能耗和时间。并且该发明采用氮气置换法置换掉反应生成的氯化氢气体,产生了大量的氯化氢废气。采用溶剂溶解双(三氯甲基)碳酸酯,在分离时并不能将其完全分离,会来带纯度上的影响。
[0007]华东理工大学工业催化研究所崔丽勤、刘纯山等人在《精细化工中间体》杂志中发表了一篇综述性的文章,名为《四丁基脲的合成方法》,其中提到了单光气法、双光气法、三光气法。其中单光气法具有反应十分剧烈,大量制备时较难控制,同时在分离操作上也存在一定的困难等缺点。双光气法具有极易挥发,有窒息性,毒性较强等缺点。三光气法虽没提到缺点,但是有现有的工艺中,都需要溶剂溶解三光气。

【发明内容】

[0008]为解决光气法制备四丁基脲时对设备的高要求,反应时间过慢,反应后需静置等问题,反应过程需冷却及避免剧毒原料对人员及周边环境带来的潜在威胁;为解决三光气法制备四丁基脲时溶剂回收所带来的能耗、时间增加,溶剂对纯度的影响等问题;本发明提供一种四丁基脲的制备工艺。
[0009]为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种四丁基脲的制备工艺,原料包括:二正丁胺,双(三氯甲基)碳酸酯,液碱,纯水。其工艺步骤如下:
(1)将双(三氯甲基)碳酸酯碾碎与纯水混合,再加入一定量的液碱中;
(2)将混合后的固液混合物在充分搅拌的状态下滴加进入二正丁胺中;
(3)滴加完后,搅拌升温并回流可得四丁基脲粗品;
(4)粗品经过精饱可得最终广品。
[0010]所述工艺中双(三氯甲基)碳酸酯与二正丁胺,氢氧化钠摩尔比为1: 6.3?8: 7-10; 步骤(I)所述碱液,其浓度为15%-31% ;
步骤(3)所述升温回流步骤,其温度可为60-108°C,反应时间为30min-12小时,反应压力为常温。
[0011]步骤(4)所述精馏时真空度0.1MPa——0.096MPa,温度为200°C-330°C ;
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果。
[0012]1、本发明没有采用碳酰氯作为原料,所以对设备要求不高,从原料到生产不需要完全密闭,可常压操作。并且双(三氯甲基)碳酸酯常温下稳定,毒性较小,降低了设备的要求,减小了对操作人员及周边环境的危害。
[0013]2、本发明二正丁胺直接与双(三氯甲基)碳酸酯接触,加快了反应速度,增加了反应效率,降低了反应时间。
[0014]3、本发明没有采用有机溶剂对双(三氯甲基)碳酸酯进行溶解,不需要溶剂回收,精馏时也不需要对溶剂进行分离,降低了能耗,增加了产品纯度。
[0015]4、本发明采用液碱对反应过程中产生的氯化氢进行中和,不会产生氯化氢废气,减少了对大气的污染。
【具体实施方式】
[0016]
实施例1
(I)取10g双(三氯甲基)碳酸酯,将其研磨并与213g纯水混合,研磨粒径无限制。
[0017](2)将双(三氯甲基)碳酸酯与水的混合物完全加入到340g工业31%的液碱中,并充分混合。
[0018](3)将混合液充分搅拌,使得双(三氯甲基)碳酸酯颗粒均匀的散布在液相中。
[0019](4)将上述均匀分布后的固液混合物滴加进入265g二正丁胺中,控制滴加温度在70°C以下。
[0020](5)滴加完毕后,升温至108°C,此时出现回流,温度不再升高。在此条件下保持搅拌反应30分钟,制得四丁基脲粗品。
[0021](6 )四丁基脲粗品在常压0.1MPa,釜温320 °C下,取气象温度315 °C以上的部分冷却后,可蒸馏得到四丁基脲终产品;制得四丁基脲产品经检测纯度为99.78%。
[0022]
实施例2
(I)取10g双(三氯甲基)碳酸酯,将其研磨并与10g纯水混合,研磨粒径无限制。
[0023](2)将双(三氯甲基)碳酸酯与水的混合物完全加入到350g工业31%的液碱中,并充分混合。
[0024](3)将混合液充分搅拌,使得双(三氯甲基)碳酸酯颗粒均匀的散布在液相中。
[0025](4)将上述均匀分布后的固液混合物滴加进入270g二正丁胺中,控制滴加温度在70°C以下。
[0026](5)滴加完毕后,升温至90°C,此时不会出现回流,保持温度恒定。在此条件下保持搅拌反应2小时,制得四丁基脲粗品。
[0027](6)四丁基脲粗品在真空度_0.096MPa、釜温210°C下,取气象温度200°C以上的部分冷却后,可蒸馏得到四丁基脲终产品;制得四丁基脲产品经检测纯度为99.82%。
[0028]
实施例3
(I)取10g双(三氯甲基)碳酸酯,将其研磨并与50g纯水混合,研磨粒径无限制。
[0029](2)将双(三氯甲基)碳酸酯与水的混合物完全加入到400g工业31%的液碱中,并充分混合。
[0030](3)将混合液充分搅拌,使得双(三氯甲基)碳酸酯颗粒均匀的散布在液相中。
[0031](4)将上述均匀分布后的固液混合物滴加进入280g二正丁胺中,控制滴加温度在70°C以下。
[0032](5)滴加完毕后,升温至60°C,此时不会出现回流,保持温度恒定。在此条件下保持搅拌反应12小时,制得四丁基脲粗品。
[0033](6)四丁基脲粗品在真空度_0.092MPa、釜温220°C下,取气象温度210°C以上的部分冷却后,可蒸馏得到四丁基脲终产品;制得四丁基脲产品经检测纯度为99.70%。
[0034]
上述实施例制备的四丁基脲的分析方法:
采用气相色谱仪分析,采用中性毛细管柱,毛细管柱规格0.25μπι,30米。分析仪器条件汽化室温度:220°C,检测器温度:250°C,柱箱温度:195°C,衰减:I,灵敏度:4。
[0035]四丁基脲样品:无需配制样品,直接进样。取0.2微升(I小格)进样量。
【主权项】
1.一种四丁基脲的制备工艺,所述制备工艺的原料是二正丁胺、双(三氯甲基)碳酸酯、液碱和纯水;所述制备工艺的步骤是将双(三氯甲基)碳酸酯碾碎与纯水混合,再加入一定量的液碱中,在充分搅拌的状态下将液固混合物滴加进入二正丁胺中,搅拌升温并回流获得四丁基脲粗品,粗品经过精馏制得最终产品。2.如权利要求1所述一种四丁基脲的制备工艺,所述双(三氯甲基)碳酸酯、二正丁胺和氢氧化钠的摩尔比为1: 6?8: 7?10。3.如权利要求1所述一种四丁基脲的制备工艺,所述液碱的浓度是15%-31%。4.如权利要求1所述一种四丁基脲的制备工艺,所述制备工艺的反应温度为60-108Γ,反应时间为0.5-12小时,反应压力为常压。5.如权利要求1所述一种四丁基脲的制备工艺,所述精馏的真空度为0.1MPa--0.096MPa,温度为200 °C-320 °C。6.如权利要求1所述一种四丁基脲的制备工艺,所述双(三氯甲基)碳酸酯碾碎的粒径是小于滴加设备出口的管径。7.如权利要求1所述一种四丁基脲的制备工艺,所述碱液与双(三氯甲基)碳酸酯是在充分搅拌的状态下滴加进入二正丁胺中。
【文档编号】C07C275/06GK105837473SQ201610276960
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】陈攀
【申请人】岳阳市中顺化工有限责任公司
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