电化学产生氯化脲衍生物制造技术

本申请公开了单步骤电化学产生氯化脲、氯化二甲基脲和其他氯化脲衍生物的方法。氯化物质在需要时就地产生，并且可以用于工业水处理中的微生物控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本申请公开了单步骤电化学产生氯化脲、氯化二甲基脲和其他氯化脲衍生物的方法。氯化物质在需要时就地产生，并且可以用于工业水处理中的微生物控制。【专利说明】电化学产生氯化脲衍生物本申请要求2012年7月12日申请的美国专利申请N0.61/670,642的优先权，其全部内容通过援引加入本申请。
本专利技术提供了电解产生脲及其衍生物的卤化产物、特别是N-氯脲和N-氯-N，N’ - 二甲基脲的方便简易方法。
技术介绍
卤代胺是有效降低、抑制和/或控制造成循环水中生物污垢的微生物的繁殖的公知抗微生物剂。卤代胺抗微生物剂通常通过将活性卤素供体物质(例如次氯酸盐)的溶液与含胺组合物(例如卤化铵溶液)组合产生。例如，Barak的US 5，976，386和US 6，132，628公开了由次氯酸盐和各种铵盐制备卤代胺抗微生物剂用于处理液体，以抑制微生物的生长。如其他专利如Self的US 3，328，294或Sweeny的US 5，565，109中所述，卤代胺可通过将次氯酸盐与有机或无机胺源组合形成。这些物质的稳定性和抗生物活性不同。Jerusik的US2010/0331416描述了通过将次氯酸钠(漂白剂)加入含脲或二甲基脲的溶液产生N-氯脲、N-氯-N，N’ - 二甲基脲和其他改性的氯脲的方法。 在这些专利中，次氯酸盐溶液不是就地产生，而是从预先存在的溶液的贮存器中取出。这些活性卤素供体物质(active halogen donor species)如次卤酸盐是强烈的腐蚀性氧化剂，使其难以处理特别是难以大量处理并且处理它们是危险的。而且，这些物质会随时间降解，导致活性卤素供体物质溶液具有降低的效力和功效。 现有技术的许多专利和文献描述了通过电化学方法产生卤代胺。例如，C.Trembley 等人的 J.Chim.Phys.，90，79 (1993)、C.Trembley 等人的 J.Chim.Phys., 91, 535(1994)或 B.V.Lyalin 等人的 Russian Chem.Bull., 47, 1956(1998)描述了在卤代盐水溶液中由氨在一步中电化学产生单氯胺(NH2Cl)。这些尝试导致了低收率的单氯胺。Lyalin也讨论了以50%的总收率两步制备NH2C1。NCl3在四氯化碳中的溶液在一个装置中由NH4Cl以电化学方法产生。这种NCl3溶液然后与氨在第二个装置中混合以产生NH2Cl Xheng的US2008/18185也描述了两步法，其中活性氯物质首先通过电化学方法产生，然后与铵或胺源组合以根据需要制备氯胺物质。 Savolainen的W02006/103314描述了通过将微生物溶液经过膜分隔的电池而电化学产生微生物溶液的方法。原始的溶液含有钠、铵、氯化物、溴化物和其他离子。所得阳离子溶液和阴离子溶液可以分别或组合的形式使用，用于灭菌、杀菌、阻止细菌的生长和/或防止生物膜。 Jaroslav的US 3，776，825公开了在加有卤盐溶液和含胺化合物的电化学电池中产生用于牙科应用的单卤胺水溶液。活性卤供体物质以电化学方法产生并在氢氧根离子存在下转化为次卤酸盐。次卤酸盐就地与含胺化合物反应形成单卤胺。类似地，Lyalin等人的 Russian Journal of Electrochemistry, vol.36, No 11，2000 描述了通过含氯化钠和芳基磺酰胺源溶液的电解产生芳基磺酰胺的氯化衍生物。 专利技术概述 本专利技术涉及在单步反应中通过使含氯化物源和脲或二甲基脲的溶液进行电解而以电化学方法产生氯化脲和氯化二甲基脲衍生物。单步反应是电解和脲的氯化的组合。在电解时，活性氯物质(例如次氯酸钠或次氯酸)就地形成，立即与脲或二甲基脲的胺基或反应形成氯化衍生物。该方法提供了氯化产物增加的收率和稳定性。 本申请公开了一种产生氯化脲或氯化脲衍生物的方法。该方法包括: i)将含有a)氯化物源、b)脲、脲衍生物或其组合、和c)酸的氯化物溶液加入电化学电池； ii)使该溶液在电化学电池中进行电解，并产生至少一种活性卤素供体物质； iii)在溶液中使该至少一种活性卤素供体物质与脲、脲衍生物或其组合反应，就地制备氯化脲或氯化脲衍生物。 氯化物源是可溶性无机氯化物。实例包括但不限于氯化钠、氯化钾、氯化锂、盐酸及其组合。 在一个实施方案中，脲衍生物包括N，N’ - 二甲基脲。 在一个实施方案中，氯化脲衍生物包括N-氯_N，N’ - 二甲基脲。 所述酸包括磷酸。 在iii)中的溶液的pH可以小于或等于8，并且可以小于7。 在电解之前含有二甲基脲、可溶性氯化物和酸的初始溶液的pH在从约I至8的范围内，并且可以为约I至约7，或约I至约5，并且可以从约I至约3。 在电解后含有N-氯-N，N’ - 二甲基脲衍生物的最终溶液的pH在从约5至8的范围内。 所述电化学电池可以是液流电池(flow cell)或间歇电池(batch cell) ο 本申请也公开了处理液体以控制微生物生长的方法。该方法包括将根据上述方法制备的氯化脲、或氯化N，N’ - 二甲基脲、或其他氯化脲衍生物、或其混合物以有效量加入所述液体从而降低、控制和/或抑制其中微生物的生长的步骤。 专利技术详述 该方法由在液流电池中制备含氯化物源和脲或脲衍生物(例如N，N- 二甲基脲)的水溶液并使其经受电流组成。在电解时，活性氯物质(分子氯、次氯酸或次氯酸盐)就地产生。这些物质立即与脲或脲衍生物反应并生成氯化物质。为了较高的收率和较好的稳定性，氯化物和脲或脲衍生物溶液在电解前被酸化。酸是为了中和电解所得的碱和最终产物溶液的稳定而加入。 此外，本专利技术旨在通过加入有效量的N-氯脲和N-氯-N，N’- 二甲基脲而控制工业过程水中微生物群落的方法。如下面所述的脲和N，N’- 二甲基脲的电解氯化提供了制备抗微生物剂的备选方法。 根据本专利技术，氯脲或氯化脲衍生物(特别是氯化二甲基脲)可以使用电化学电池制备，其中活性氯物质根据需要就地以电化学方法产生。因此，由于活性卤素供体物质溶液的贮存器不必装填并长时间维持，所以降解、处理、运输和安全问题被最小化。 本专利技术公开了产生N-氯脲(CU)和脲衍生物的氯化产物更具体地是N-氯-N，N’-二甲基脲(DMCU)的电化学方法。本专利技术公开了产生氯化脲或氯化脲衍生物的方法。该方法包括: i)将含有a)氯化物源、b)脲、脲衍生物或其组合、和c)酸的溶液加入电化学电池； ii)以电化学方法产生至少一种活性卤素供体物质； iii)其中，在溶液中使该至少一种活性卤素供体物质与脲、脲衍生物或其组合反应，就地制备氯化脲或氯化脲衍生物。 本专利技术还公开了一种产生氯化N，N’ - 二甲基脲的方法，包括: i)将含有氯化物源和N, N’ - 二甲基脲的氯化物溶液加入电化学电池； ii)用电化学方法产生至少一种活性卤素供体物质； iii)其中，在溶液中所述至少一种活性卤素供体物质与N，N’ - 二甲基脲反应，就地制备氯化N，N’ - 二甲基脲。 氯化物源是可溶性无机氯化物。实例包括但不限于氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化钙、氯化镁、盐酸及其组合。 在一个实施方案中，脲衍生物包括N，N’本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生氯化脲或氯化脲衍生物的方法，包括：i)将含有a)氯化物源、b)脲、脲衍生物或其组合、和c)酸的氯化物溶液加入电化学电池；ii)用电化学方法产生至少一种活性卤素供体物质；iii)其中，在溶液中所述至少一种活性卤素供体物质与脲、脲衍生物或其组合反应，就地制备氯化脲或氯化脲衍生物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·E·沙洛颜，
申请(专利权)人：索里斯技术开曼有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH