一种3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法、专用设备及其应用与流程

本发明涉及化合物制备领域，尤其涉及一种3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法、专用设备及其应用。

背景技术：

1、3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮是合成杀菌剂异菌脲的重要中间体。目前工业上普遍采用的制备方法是以n-[[(3,5-二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸作原料，在一定温度下脱水环合制得3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮。

2、工业化生产过程中通常在间歇式反应釜中进行，后处理工序繁杂，生产效率低。在环合过程中苯环上的氯易发生水解副反应，酸性催化剂无法回用，收率一般不超过92％，并且纯度不超过99％。

3、例如，中国专利cn 107245055公开了一种异菌脲的制备方法，将n-[[(3,5-二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸与有机溶剂混合，在浓硫酸、甲磺酸和对甲苯磺酸的混合物的催化作用下制得中间体3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮。

4、这种制备方法使用了有机溶剂，生产操作过程中容易产生vocs排放，污染环境，对生产操作人员健康造成负面影响。化工生产过程中，大量使用易燃易爆的有机溶剂也增加了安全隐患。此外，所使用的强酸性催化剂用量较大，后处理产生的大量酸性废水无法继续回用，给环保处理带来较大压力。

5、中国专利cn109265401公开了另一种制备异菌脲中间体3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的试验方法，将n-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸与20％盐酸混合，搅拌加热回流后制得产物。

6、该试验方法虽然成功得到了目标产物，但这种与稀盐酸混合加热的制备方法，反应速率缓慢，易产生分解物3,5-二氯苯胺。此外，投料浓度需控制在较低浓度，否则体系受热后，物料极易发生膨胀而发生冲料危险，制备效率低、安全性差。而且，采用稀盐酸作催化体系存在后处理酸性废水量较大、回收成本高等难题，工业化操作可行性不高。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法、专用设备及其应用。

2、根据本发明提供的一种3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、向反应器内持续输入干燥的酸性气体，控制反应器的夹套温度和腔体内部压力；

4、s2、将原料n-[[(3,5-二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸和助剂混合后输入反应器内；

5、s3、控制反应器的转速，原料n-[[(3,5-二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸和助剂在酸性气体的催化作用下和预设反应温度下进行环合反应，得到产物3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮、水和助剂的混合物；

6、s4、将步骤s3中所得混合物冷却分离，分别得到3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮固体和助剂水溶液。

7、一些实施方式中，反应器为连续管式反应器，反应器内部设有动态搅拌结构，原料n-[[(3,5-二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸和助剂在动态搅拌结构的作用下进行连续的环合反应。

8、一些实施方式中，步骤s1中的酸性气体为氯化氢、溴化氢、碘化氢中的一种。

9、一些实施方式中，步骤s1中反应器内夹套温度为80-150℃，腔体内部压力为0.05-1.0mpa。

10、一些实施方式中，步骤s2中助剂为硬脂酸单甘油酯、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚丙烯酸钠、聚二甲基硅氧烷、聚氧丙烯甘油醚、丙三醇无规聚醚、氯化苄基三乙胺、四丁基氯化铵中的一种或两种混合物。

11、一些实施方式中，助剂的质量浓度为0.1-5％。

12、一些实施方式中，步骤s3中环合反应时反应器转速为50-300rpm，反应温度为70-140℃。

13、一些实施方式中，步骤s4中所得的助剂水溶液经膜蒸馏浓缩后输送至步骤s2中回用。

14、本发明还提供了一种制备的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的专用设备，包括混合器和反应器；

15、混合器(1)设有进料口a和进料口b，原料n-[[(3,5-二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸自进料口a进入，助剂自进料口b进入，混合器的出料口与反应器的进料口连通；

16、反应器(2)设有进气口c、出气口d以及出料口e，酸性气体自进气口c进入，原料n-[[(3,5-二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸自、助剂在酸性气体催化下环合反应产生的气体通过出气口d进入去尾气系统，产物3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮、水和助剂的混合物通过出料口e进入分离器内进行分离；

17、反应器为连续管式反应器，反应器内部设有螺旋搅拌结构，原料n-[[(3,5-二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸、助剂以及酸性气体自反应器的一端进入后，进行环合反应的同时通过螺旋搅拌结构推送至另一端，实现连续环合反应。

18、本发明还提供了一种的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法在制备异菌脲杀菌剂中的应用。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、(1)本发明的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法中，以无机酸性气体催化，故反应体系无vocs排放，降低了生产中污染物的产生，减少了后续污染物的处理。

21、(2)本发明的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法中，采用动态管式反应器进行连续脱水环合反应，实现原料和助剂的连续环合反应，实现了3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的高效连续化生产，提高了生产效率，相比现有技术采用间歇式反应釜的在线持液量少，反应效率更高，更加安全可靠。

22、(3)本发明的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法中，使用的助剂属于表面活性剂类，促使固相颗粒分散均匀，既可有效避免反应体系膨胀，又可抑制副反应的发生，反应转化率较高；后处理产生的母液经过膜蒸馏处理后，回收的助剂可直接循环使用，节省了能源，减少了能源的浪费。

23、(4)本发明的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法，具备可连续化、高效简便、近零排放、反应条件温和等优点，可以有效缩短反应时间，提高生产效率，降低安全风险，产物收率可达93％以上，纯度可达99％以上。

技术特征：

1.一种3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法，其特征在于，所述反应器(2)为连续管式反应器，所述反应器(2)内部设有动态搅拌结构(21)，原料n-[[(3,5-二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸和助剂在所述动态搅拌结构(21)的作用下进行连续的环合反应。

3.如权利要求1所述的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述的酸性气体为氯化氢、溴化氢、碘化氢中的一种。

4.如权利要求1所述的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述反应器(2)内夹套温度为80-150℃，腔体内部压力为0.05-1.0mpa。

5.如权利要求1所述的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述助剂为硬脂酸单甘油酯、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚丙烯酸钠、聚二甲基硅氧烷、聚氧丙烯甘油醚、丙三醇无规聚醚、氯化苄基三乙胺、四丁基氯化铵中的一种或两种混合物。

6.如权利要求5所述的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法，其特征在于，所述助剂的质量浓度为0.1-5％。

7.如权利要求1所述的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法，其特征在于，步骤s3中环合反应时所述反应器(2)转速为50-300rpm，反应温度为70-140℃。

8.如权利要求1所述的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法，其特征在于，步骤s4中所得的助剂水溶液经膜蒸馏浓缩后输送至步骤s2中回用。

9.一种制备权利要求1所述的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的专用设备，其特征在于，包括混合器(1)和反应器(2)；

10.如权利要求1-8任一所述的3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的制备方法在制备异菌脲杀菌剂中的应用。

技术总结
本发明提供了一种3‑(3,5‑二氯苯基)‑2,4‑咪唑烷二酮的制备方法、专用设备及其应用，其中，制备方法，包括以下步骤：S1、向反应器内持续输入干燥的无机酸性气体；S2、将原料N‑[[(3,5‑二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸和助剂混合后输入反应器内；S3、在酸性气体的催化作用下，原料和助剂进行环合反应，得到3‑(3,5‑二氯苯基)‑2,4‑咪唑烷二酮、水和助剂的混合物；S4、将步骤S3中所得混合物冷却后分离，分别得到3‑(3,5‑二氯苯基)‑2,4‑咪唑烷二酮固体和助剂水溶液。本发明的3‑(3,5‑二氯苯基)‑2,4‑咪唑烷二酮的制备方法，具备可连续化、高效简便、近零排放、反应条件温和等优点，可以有效缩短反应时间，提高生产效率，降低安全风险，产物收率可达93％以上，纯度可达99％以上。

技术研发人员：李炜,钱圣利,石勇,吴春辉
受保护的技术使用者：江苏快达农化股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15