一种氨基甲酸甲酯的催化合成方法技术

本发明专利技术公开了一种氨基甲酸甲酯的催化合成方法，其具体步骤如下：a、往不锈钢反应釜中加入无水甲醇和尿素，然后加入改性分子筛催化剂进行搅拌；b、在油浴环境下加热反应；c、反应结束后冷却至室温，拆釜过滤，得到氨基甲酸甲酯。本发明专利技术与现有方法相比，具有以下突出的效果：(1)反应条件较温和，压力为常压。(2)工艺简单、操作容易。(3)使用改性分子筛催化剂可重复利用。(4)反应体系对设备没有腐蚀。(5)反应原料易得，生产成本低。(6)尿素的转化率近似达到100％，氨基甲酸甲酯的选择性为97.97％，其中对氨基甲酸甲酯的产率为97.97％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机化学合成
，涉及一种氨基甲酸甲酯的合成方法。
技术介绍
氨基甲酸甲酯(简称MC)是一种最简单的氨基甲酸酯，广泛应用于农药、医药、纺织、合成树脂改性及有机中间体等。氨基甲酸甲酯一般通过以尿素和醇类为反应原料，一步醇解合成氨基甲酸酯的方法。催化剂有过渡金属的氧化物或盐与H2SO4、H3PO4或聚磷酸等无机酸的复合物。这些催化体系存在着反应活性低、反应后处理工艺复杂以及矿物酸催化剂对设备腐蚀严重等问题。近些年来，随着社会对绿色化学和环保要求的提高，寻找与制备更高效的、环境友好的催化剂是当前催化领域的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高收率的氨基甲酸甲酯合成方法，该方法以酸、碱处理分子筛做为催化剂，采用无水甲醇和尿素反应来制备氨基甲酸甲酯。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种氨基甲酸甲酯的催化合成方法，具体步骤如下：a、往不锈钢反应釜中加入无水甲醇和尿素，无水甲醇和尿素的摩尔比为20～70:1，然后加入改性分子筛催化剂进行搅拌，催化剂的质量是甲醇的质量的0.5～1.8％；b、在油浴(二甲基硅油)环境下加热到160～190℃，反应5～10h；c、反应结束后冷却至室温，拆釜过滤，得到氨基甲酸甲酯。上述方法中，所述的反应釜带有搅拌装置，且密封性好。上述方法中，所述的无水甲醇和尿素的摩尔比优选为40：1，催化合成的反应温度优选为180℃，催化合成的反应时间优选为8h。上述方法中，所述的改性分子筛催化剂为用不同浓度的酸或碱溶液处理改性的分子筛，具体制备方法如下：(1)预处理分子筛，在马弗炉中500～600℃下焙烧5～8h；(2)取预处理后的分子筛1-3g与30-60ml浓度为0.1～0.4mol/L的酸或碱溶液装于回流装置的三颈烧瓶中水浴搅拌，控制反应水浴温度在70～90℃，搅拌加热1～3h；(3)将反应后的溶液进行抽滤，用水对得到的固体物质进行洗涤至pH值6～8之间；(4)抽滤一段时间后，将固体物质置于烘箱内120～140℃温度下加热10～14h，待烘箱温度降为室温，取出装入密封袋内备用，即得到改性分子筛催化剂。上述方法中，所述的酸溶液为H2SO4、HNO3或H3PO4水溶液，碱溶液为NaOH、KOH或Na2CO3水溶液。上述方法中，所述的分子筛是ZSM型、Y型、beta型等不同硅铝比的分子筛。本专利技术与现有方法相比，具有以下突出的效果：(1)反应条件较温和，压力为常压。(2)工艺简单、操作容易。(3)使用改性分子筛催化剂可重复利用。(4)反应体系对设备没有腐蚀。(5)反应原料易得，生产成本低。(6)尿素的转化率近似达到100％，氨基甲酸甲酯的选择性为97.97％，其中对氨基甲酸甲酯的产率为97.97％。具体实施方式下面对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。具体实施方式一：本实施方式按照下述步骤制备氨基甲酸甲酯：a、在一带有搅拌装置且密封性好的不锈钢反应釜中加入原料无水甲醇和尿素，然后加入0.1～0.4mol/LNaOH溶液处理的ZSM型分子筛催化剂，催化剂的加入量为0.1～0.4g，并使得无水甲醇与尿素的摩尔比为20～70：1。b、油浴加热到160～190℃，反应5～10h。c、反应结束后，冷却至室温，拆釜过滤，测得尿素的转化率可达100％，对氨基甲酸甲酯的选择性为97.97％，其中对氨基甲酸甲酯的产率为97.97％。本实施方式中使用的催化剂制备方法如下：预处理分子筛ZSM-5，在马弗炉中500～600℃下焙烧5～8h，再取处理后的分子筛1g与30ml0.1～0.4mol/LNaOH溶液溶液装于回流装置的三颈烧瓶中水浴搅拌，控制反应水浴温度在70～90℃，搅拌加热1～3h，将反应后的溶液放进行抽滤与洗涤，调节催化剂pH至6～8之间，抽滤一段时间后，置于烘箱内120～140℃温度下加热12～14h，待烘箱温度降为室温，取出装入密封袋内备用，即得到NaOH处理分子筛ZSM-5催化剂。具体实施方式二：在装有搅拌装置且密封性好的不锈钢反应釜中加入0.1gKOH处理beta型分子筛催化剂，40ml无水甲醇和1.2g尿素，即n(无水甲醇)：n(尿素)＝50：1，油浴加热磁力搅拌使反应温度升高到180℃，反应6h，停止加热，冷却拆釜过滤。经GC分析得尿素的转化率86.46％，对氨基甲酸甲酯的选择性为97.22％，产率为84.06％。本实施方式中使用的催化剂制备方法如下：预处理beta型分子筛，在马弗炉中500℃下焙烧7h，再取处理后的分子筛1g与30ml0.1～0.4mol/LKOH溶液装于回流装置的三颈烧瓶中水浴搅拌，控制反应水浴温度在75℃，搅拌加热1h，将反应后的溶液放进行抽滤与洗涤，调节催化剂pH至6～8之间，一段时间后，置于烘箱内120℃温度下加热10h，待烘箱温度降为室温，取出装入密封袋内备用，即得到KOH处理beta型分子筛催化剂。具体实施方式三：在装有搅拌装置且密封性好的不锈钢反应釜中加入0.1gNa2CO3溶液处理Y型分子筛催化剂，40ml无水甲醇和1.2g尿素，即n(无水甲醇)：n(尿素)＝50：1，油浴加热磁力搅拌使反应温度升高到180℃，反应6h，停止加热，冷却拆釜过滤。经GC分析得尿素的转化率82.69％，对氨基甲酸甲酯的选择性为86.64％，产率为71.64％。本实施方式中使用的催化剂制备方法如下：预处理Y型分子筛，在马弗炉中600℃下焙烧8h，再取处理后的分子筛2g与45ml0.1～0.4mol/L浓度的Na2CO3溶液溶液装于回流装置的三颈烧瓶中水浴搅拌，控制反应水浴温度在90℃，搅拌加热3h，将反应后的溶液放进行抽滤与洗涤，调节催化剂pH至6～8之间，抽滤一段时间后，置于烘箱内130℃温度下加热14h，待烘箱温度降为室温，取出装入密封袋内备用，即得到Na2CO3水溶液处理Y型分子筛催化剂。具体实施方式四：在装有搅拌装置且密封性好的不锈钢反应釜中加入0.1gH2SO4水溶液处理的ZSM-5分子筛催化剂，40ml无水甲醇和1.2g尿素，即n(无水甲醇)：n(尿素)＝50：1，油浴加热磁力搅拌使反应温度升高到180℃，反应6h，停止加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨基甲酸甲酯的催化合成方法，其特征在于所述方法具体步骤如下：a、往不锈钢反应釜中加入无水甲醇和尿素，无水甲醇和尿素的摩尔比为20～70:1，然后加入改性分子筛催化剂进行搅拌，催化剂的质量是甲醇的质量的0.5～1.8％；b、在油浴环境下加热到160～190℃，反应5～10h；c、反应结束后冷却至室温，拆釜过滤，得到氨基甲酸甲酯。

【技术特征摘要】
1.一种氨基甲酸甲酯的催化合成方法，其特征在于所述方法具
体步骤如下：
a、往不锈钢反应釜中加入无水甲醇和尿素，无水甲醇和尿素的
摩尔比为20～70:1，然后加入改性分子筛催化剂进行搅拌，催化剂的
质量是甲醇的质量的0.5～1.8％；
b、在油浴环境下加热到160～190℃，反应5～10h；
c、反应结束后冷却至室温，拆釜过滤，得到氨基甲酸甲酯。
2.根据权利要求1所述氨基甲酸甲酯的催化合成方法，其特征
在于所述反应釜带有搅拌装置，且密封性好。
3.根据权利要求1所述氨基甲酸甲酯的催化合成方法，其特征
在于所述无水甲醇和尿素的摩尔比为40：1。
4.根据权利要求1所述氨基甲酸甲酯的催化合成方法，其特征
在于所述反应温度为180℃。
5.根据权利要求1所述氨基甲酸甲酯的催化合成方法，其特征
在于所述反应时间为8h。
6.根据权利要求1所述氨基甲酸甲酯的催化合成方法，其特征
在于所述改性分子筛催化剂为用酸或碱溶液处理改性的分子筛。
7.根据权利要求6所述氨基甲酸甲酯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：路嫔，牛芮，蔡清海，
申请(专利权)人：哈尔滨师范大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23