一种合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法技术

技术编号:13405951 阅读:59 留言:0更新日期:2016-07-25 11:01
本发明专利技术公开了一种合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,该方法为:将脂肪族/环族二胺、尿素、脂肪醇和离子液体以摩尔比为1:(1~5):(1~10):(1~6)置于专用反应釜中,温度为150℃~350℃,压力0.5MPa~3MPa,时间为1~15h,一锅法反应制备脂肪族/环族二氨基甲酸酯。本发明专利技术采用了新的气液混合反应釜,反应过程使用了离子液体作为溶剂,不需要过量的脂肪醇,减少了后续脂肪醇回收所需要的设备以及相应的能耗,而且该离子液体还有催化作用,使此工艺过程更加简单,回收使用使成本减少,大大提高了工业装置的经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机化学领域,涉及一种化工产品反应中间体产物的制备工艺,具体涉及一种合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法。
技术介绍
异氰酸酯是一类重要的有机化合物,是合成聚氨酯的主要原料。脂肪(环)族二氨基甲酸酯作为其反应中间体。通过尿素醇解法来合成氨基甲酸酯类化合物是目前最有工业应用前景的途径。但现有的方法,如DE3200559需要高温、高压、反应时间长,反应选择性差,产品收率低;US3013064采用Cu(OAc)作为催化剂合成氨基甲酸酯,反应压力高,产率低于80%;CN01106723.3采用纳米金属氧化物合成氨基甲酸酯,但其对于合成异氰酸酯的重要中间体N取代的胺基甲酸酯的不适用;专利CN1231463C中利用PbO、KOH、ZnCl2、Pd/C、HZSM5、HY、CH3OK等催化苯胺、尿素和醇反应合成苯氨基甲酸酯,虽然条件温和,但是催化剂用量很大,且活性不高,转化率只有20%左右,不具备工业化条件。因此,亟需研发一种通过尿素醇解法来合成氨基甲酸酯的新工艺,其操作简便,副产物少,转化率高,选择性佳,且不需要加入昂贵的催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,该方法是将脂肪(环)族二胺、尿素、醇和离子液体同时加入,一次性反应合成脂肪(环)族二氨基甲酸酯,其中醇无需大幅过量,不需要加入催化剂,离子液体可回收再使用,工艺更加简单,副产物更少,成本大幅降低。为达到上述目的,本专利技术提供了一种合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,该方法为:将脂肪族/环族二胺、尿素、脂肪醇和离子液体置于专用反应釜中,一锅法反应制备脂肪族/环族二氨基甲酸酯,反应温度为150℃~350℃,反应压力0.5MPa~3MPa,反应时间为1~15h,其中,所述脂肪族/环族二胺与尿素、脂肪醇、离子液体的摩尔比为1:(1~5):(1~10):(1~6);所述的脂肪族/环族二胺选择1,4-环己烷二胺、己二胺、4,4'-二氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺、三甲基己二胺、降冰片烷二甲胺中的任意一种;所述的脂肪醇为饱和单元脂肪醇;所述的离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基乙基醚-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑溴盐、三丁基辛基溴化膦、1-氟-2,6-二氯吡啶四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基吡啶四氟硼酸盐、4-乙基-4-甲基吗啉溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺盐中的一种或多种组合。上述的合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其中,所述的专用反应釜包含:釜体,设置在釜体中的搅拌器,该搅拌器由若干搅拌桨及一搅拌轴构成;设置在所述的搅拌桨之下的若干气体分布器;设置在釜体外部的气体冷凝装置,该冷凝装置包含若干冷凝器,该冷凝器的进出口分别与釜体相连通;所述的冷凝器上还设置有排气口,副产物气体通过该排气口排出;其中,所述的搅拌轴具有空心部,其设置在搅拌轴的下端,该空心部的第一端与进气管道连通,该空心部的第二端位于所述搅拌桨及气体分布器之间,所述的气体分布器通过搅拌轴的空心部与进气管道连通。上述的合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其中,所述的冷凝器的尾部还设置有截止阀。上述的合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其中,所述的冷凝器内设置具有一定温度的水、空气或导热油,该水、空气或导热油的温度能将反应原料冷凝。上述的合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其中,所述的釜体的外部还设置有加热装置。上述的合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其中,所述的搅拌桨为锚式、桨式、涡轮式、推进式、框式等,优选涡轮式,特别是双层斜叶涡轮、六叶圆盘涡轮,所述的搅拌桨与气体分布器交错排列设置。上述的合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其中,所述的气体分布器为一端封闭的圆管状物,该气体分布器的管壁设置若干小孔;每根气体分布器上所有小孔截面积的总和大于等于该气体分布器圆管管径的截面积。上述的合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其中,所述脂肪族/环族二胺与尿素、脂肪醇、离子液体的摩尔比为1:(1~5):(1~5):(1~6)。上述的合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其中,所述的脂肪醇选择甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、辛醇、癸醇中的任意一种;优选丁醇。上述的合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其中,所述的尿素选择尿素熔融液、尿素溶于液相脂肪醇形成的尿素脂肪醇溶液、尿素溶于液相氨基甲酸酯形成的尿素氨基甲酸酯溶液、和尿素溶于惰性溶剂形成的溶液中的至少一种。本专利技术的方法涉及的反应方程式为:其中,R1为脂肪(环)族基;R2为C1-C6的烷基或苯基。脂肪(环)族二胺包括但不限于1,4-环己烷二胺、己二胺、4,4'-二氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺、三甲基己二胺、降冰片烷二甲胺等。氨气作为副产物需排出。本专利技术采用的专用反应釜,能使得气液充分混合,副产物气体及时排出,反应充分完全,有助于提高反应收率,反应物及产物损耗小,合成效率高,而且安全可靠,便于操作。本专利技术使用了新的气液混合反应釜,反应过程使用了离子液体作为溶剂,这样就不需要过量的脂肪醇作为反应溶剂,减少了后续脂肪醇回收所需要的设备以及相应的能耗,而且该离子液体还有催化作用,使此工艺过程更加简单,回收使用使成本减少,大大提高了工业装置的经济性。附图说明图1是本专利技术的一种合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法的专用反应釜的结构示意图。图2为本专利技术的一种合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法的专用反应釜的气体分布器23截面图。图3为本专利技术的一种合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法的专用反应釜的搅拌桨21及气体分布器23部分的俯视图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明,但本专利技术的实施方式并不限于此。如图1所示,本专利技术的合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法采用专用反应釜,其为新式的气液混合反应釜,该专用反应釜包含:釜体10,搅拌器20,及,气体冷凝装置30。所述的釜体10为高压或者无压,筒体长径比(不含电机、机架等)范围为1:0.5~1.5,其材质可为不锈钢或搪瓷。所述的釜体10的外部还可设置加热装置11。所述的搅拌器20由若干搅拌桨21及一搅拌轴22构成,所述的搅拌桨21之下还设置有若干气体分布器23。所述的搅拌轴22具有空心部221,其设置在搅拌轴22的下端,该空心部221的第一端通过底轴套与进气管道连通;该空心部221的第二端位于所述搅拌桨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其特征在于,该方法为:将脂肪族/环族二胺、尿素、脂肪醇和离子液体以摩尔比计1:(1~5):(1~10):(1~6)置于专用反应釜中,反应温度为150℃~350℃,反应压力0.5MPa~3MPa,反应时间为1~15h,一锅法反应制备脂肪族/环族二氨基甲酸酯,其中,所述的脂肪族/环族二胺选择1,4‑环己烷二胺、己二胺、4,4'‑二氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺、三甲基己二胺、降冰片烷二甲胺中的任意一种;所述的脂肪醇为饱和单元脂肪醇;所述的离子液体为1‑乙基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐、1‑乙基乙基醚‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐、1‑乙酸乙酯基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐、1‑丁基‑2,3‑二甲基咪唑溴盐、三丁基辛基溴化膦、1‑氟‑2,6‑二氯吡啶四氟硼酸盐、1‑丁基‑3‑甲基吡啶四氟硼酸盐、4‑乙基‑4‑甲基吗啉溴盐、1‑乙基‑3‑甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺盐中的一种或多种组合。

【技术特征摘要】
1.一种合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其特征在于,该方法为:将脂肪族/环
族二胺、尿素、脂肪醇和离子液体以摩尔比计1:(1~5):(1~10):(1~6)置于专用反应釜中,反
应温度为150℃~350℃,反应压力0.5MPa~3MPa,反应时间为1~15h,一锅法反应制备脂肪族/
环族二氨基甲酸酯,其中,所述的脂肪族/环族二胺选择1,4-环己烷二胺、己二胺、4,4'-二
氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺、三甲基己二胺、降冰片烷二甲胺中的任意一种;所述的
脂肪醇为饱和单元脂肪醇;所述的离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基乙基
醚-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪
唑溴盐、三丁基辛基溴化膦、1-氟-2,6-二氯吡啶四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基吡啶四氟硼酸
盐、4-乙基-4-甲基吗啉溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺盐中的一种或多种
组合。
2.如权利要求1所述的合成脂肪族或环族二氨基甲酸酯的方法,其特征在于,所述的专
用反应釜包含:
釜体(10),
设置在釜体(10)中的搅拌器(20),该搅拌器(20)由若干搅拌桨(21)及一搅拌轴(22)构
成;
设置在所述的搅拌桨(21)之下的若干气体分布器(23);
设置在釜体(10)外部的气体冷凝装置(30),该冷凝装置(30)包含若干冷凝器(31),该
冷凝器(31)的进出口分别与釜体(10)相连通;所述的冷凝器(31)上还设置有排气口(32),
副产物气体通过该排气口排出;
其中,所述的搅拌轴(22)具有空心部(221),其设置在搅拌轴(22)的下端,该空心部
(221)的第一端与进气管道连通,该空心部(221)的第二端位于所述搅拌桨(21)及气体分布
器(23)之间,所述的气体分布器(23)通过搅拌轴的空...

【专利技术属性】
技术研发人员:谭学峰于涛
申请(专利权)人:安徽华荣高科新材料股份有限公司
类型:发明
国别省市:安徽;34

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