專利名稱：生產(chǎn)二甲基氰胺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)可用作制造藥物和化學(xué)品的中間體的1，1，3，3-四甲基胍的方法，而且還涉及一種生產(chǎn)作為1，1，3，3-四甲基胍中間體的重要的二甲基氰胺的方法。
二甲基氰胺已知可通過氯化氰與二甲胺在不與水混溶的有機溶劑中的反應(yīng)(英國專利1267318)、通過鹵化氰與二甲胺在含水溶劑中的反應(yīng)(日本專利申請公開55-133352)、或通過在含水溶劑中用氯處理氰化鈉或氰化鉀和二甲胺(日本專利申請公開61-280463)而制成。如此得到的二甲基氰胺可用作合成1，1，3，3-四甲基胍的中間體。1，1，3，3-四甲基胍已通過二甲基氰胺與二甲胺鹽酸鹽在水不混溶有機溶劑中在高溫和壓力下進行反應(yīng)(英國專利1267318)，或通過二甲基氰胺與二甲胺和二甲胺鹽酸鹽在含水溶劑中進行反應(yīng)(日本專利申請公開61-280463和日本專利申請公開55-133352)而制成。
在水不混溶有機溶劑中由二甲基氰胺生產(chǎn)1，1，3，3-四甲基胍的方法一般存在幾個問題。該方法需要復(fù)雜的反應(yīng)裝置，因為該反應(yīng)是在高溫和壓力下進行的。反應(yīng)條件對該反應(yīng)裝置是腐蝕性的。另外，該方法所得1，1，3，3-四甲基胍的產(chǎn)率不令人滿意。結(jié)果，1，1，3，3-四甲基胍優(yōu)選在含水溶劑中由二甲基氰胺制成，正如日本專利申請公開55-133352所教導(dǎo)。
因此，其中二甲基氰胺在水不混溶有機溶劑中得到的英國專利1267318方法并不合適，因為二甲胺鹽酸鹽之類的固體物質(zhì)會在反應(yīng)過程中沉淀，而且水不混溶有機溶劑必須在隨后于含水溶劑中合成1，1，3，3-四甲基胍時變換成含水溶劑。
將氯化氰水溶液與二甲胺水溶液進行混合的方法在產(chǎn)率上同樣不令人滿意，如對比例1所述。日本專利申請公開55-133352在實施例3公開，通過將氯化氰氣體加料到二甲胺水溶液，1，1，3，3-四甲基胍的最終產(chǎn)率可達到85．1％摩爾。所述方法的低1，1，3，3-四甲基胍產(chǎn)率可主要歸因于二甲基氰胺中間體的低產(chǎn)率。
日本專利申請公開61-280463的方法有利于在含水溶劑中生產(chǎn)1，1，3，3-四甲基胍，因為所得二甲基氰胺是一種水溶液。但反應(yīng)工藝復(fù)雜，因為必須將作為氧化劑的氯吹入包含還原性有機化合物的溶液中。另外，如下所述，申請人對所述反應(yīng)工藝的回答結(jié)果表明，該反應(yīng)存在失火危險的可能。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種高產(chǎn)率地安全生產(chǎn)二甲基氰胺的簡單方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種經(jīng)由二甲基氰胺，高產(chǎn)率地安全生產(chǎn)1，1，3，3-四甲基胍的方法。
通過氯化氰與二甲胺在水存在下的反應(yīng)來生產(chǎn)二甲基氰胺的所有已知方法都由于氯化氰的副反應(yīng)而不能高產(chǎn)率地生產(chǎn)出二甲基氰胺。唯一能夠即使在水存在下也以較高產(chǎn)率生產(chǎn)二甲基氰胺的方法公開于日本專利申請公開61-280463。但如上所述，所述方法需要復(fù)雜且嚴格控制的工藝，如在嚴格受控的pH值下吹入氯。因此，生產(chǎn)二甲基氰胺的任何已知方法都不可避免地存在產(chǎn)率低和工藝復(fù)雜之類的缺陷。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將氯化氰在不與水混溶的有機溶劑中的溶液與二甲胺的水溶液進行混合以使氯化氰與二甲胺反應(yīng)，可以高產(chǎn)率地安全生產(chǎn)二甲基氰胺。還已發(fā)現(xiàn)，通過上述方法制成的二甲基氰胺沒有沉淀的固體物質(zhì)，因此有利于隨后處理。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述方法并不需要復(fù)雜工藝和嚴格控制。
因此，在本發(fā)明的第一方面，提供了一種生產(chǎn)二甲基氰胺的方法，包括以下步驟將氯化氰在不與水混溶的有機溶劑中的溶液與二甲胺的水溶液進行混合，這樣氯化氰可與二甲胺進行反應(yīng)。
在蒸餾去除有機溶劑的簡單步驟之后，將在以上方法中得到的包含二甲胺的反應(yīng)產(chǎn)物溶液用作生產(chǎn)1，1，3，3-四甲基胍的原料。通過在去除有機溶劑之后將二甲胺加入溶液中并加熱，容易合成出1，1，3，3-四甲基胍鹽酸鹽。通過用氫氧化鈉和氫氧化鉀之類的堿中和氯化氫，然后用常規(guī)方法如萃取、鹽析和蒸餾法處理所得溶液，可回收游離的1，1，3，3-四甲基胍。
因此，在本發(fā)明的第二方面，提供了一種生產(chǎn)1，1，3，3-四甲基胍的方法，包括以下步驟將氯化氰在不與水混溶的有機溶劑中的溶液與二甲胺的水溶液進行混合以使氯化氰與二甲胺反應(yīng)，這樣得到二甲基氰胺溶液；通過蒸餾從所述二甲基氰胺溶液中去除有機溶劑；然后在加入二甲胺之后，加熱所得溶液。
在本發(fā)明的方法中，將1摩爾氯化氰與1摩爾二甲胺進行反應(yīng)，生成1摩爾的二甲基氰胺和氯化氫。為了中和所生成的氯化氫，需要1摩爾堿如氫氧化鈉和二甲胺，這樣可生成1摩爾的該堿的鹽酸鹽。由于一般將二甲胺用作堿，每摩爾氯化氰加入2摩爾二甲胺才能完成該反應(yīng)。
氯化氰和二甲胺可采用不同于以上的另一摩爾比。過量部分在反應(yīng)產(chǎn)物溶液中保持未反應(yīng)。因此，優(yōu)選使用過量二甲胺以防氯化氰保持未反應(yīng)，因為必須小心處理包含剩余氯化氰(具有高毒性和腐蝕性)的反應(yīng)產(chǎn)物溶液。但使用大量過量的二甲胺是不利的，因為剩余的二甲胺在隨后合成1，1，3，3-四甲基胍之前要與有機溶劑一起在蒸餾過程中進行蒸餾，因此需要從有機溶劑中分離二甲胺的附加步驟。因此，二甲基的用量優(yōu)選約2-2．2摩爾／摩爾氯化氰。
氯化氰在水不混溶有機溶劑中的溶液可通過任何以下方式與二甲胺的水溶液進行混合(a)將氯化氰在水不混溶有機溶劑中的溶液加入(優(yōu)選滴加)到二甲胺的水溶液中；(b)將氯化氰在水不混溶有機溶劑中的溶液與二甲胺的水溶液按照能完成反應(yīng)的數(shù)量比同時加料到流動反應(yīng)器中；和(c)將二甲胺的水溶液加入(優(yōu)選滴加)到氯化氰在水不混溶有機溶劑中的溶液中。
氯化氰在水不混溶有機溶劑中的溶液的濃度優(yōu)選為10-30％重量，且二甲胺水溶液的濃度優(yōu)選為20-60％重量，但并不嚴格局限于此。
由于過高的反應(yīng)溫度會使氯化氰或二甲胺揮發(fā)或造成副反應(yīng)，因此反應(yīng)溫度優(yōu)選為50℃或更低，更優(yōu)選0-30℃。氯化氰與二甲胺之間的反應(yīng)在混合之后立即完成。因此，反應(yīng)時間通常取決于加料速率(滴加速率)和／或反應(yīng)物的量。
用于溶解氯化氰的水不混溶有機溶劑必須在隨后合成1，1，3，3-四甲基胍之前從反應(yīng)產(chǎn)物溶液中去除。因此，優(yōu)選使用沸點低于水的水不混溶有機溶劑。水不混溶有機溶劑的例子包括二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、苯和環(huán)己烷。二氯甲烷是特別優(yōu)選的。
氯化氰與二甲胺反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物溶液通常在隨后工藝中用于生產(chǎn)1，1，3，3-四甲基胍而無需分離出二甲基氰胺。所得二甲基氰胺可根據(jù)需要，通過蒸餾有機溶劑層而回收。溶解在水層中的一部分二甲基氰胺可通過使用用于溶解氯化氰的有機溶劑進行萃取，然后蒸餾萃取液而回收。
1，1，3，3-四甲基胍鹽酸鹽按照下述方式，使用包含二甲基氰胺的反應(yīng)產(chǎn)物溶液而制成。首先，將水不混溶有機溶劑從反應(yīng)產(chǎn)物溶液中蒸餾掉，直到水不混溶有機溶劑的濃度降至1％重量或更低。在加入一定量的二甲胺之后，優(yōu)選在大氣壓下，將如此處理的反應(yīng)產(chǎn)物溶液在60-100℃下加熱3-10小時。二甲胺的加入量優(yōu)選為每摩爾二甲基氰胺，0．05-1．5摩爾，更優(yōu)選0．1-1摩爾。
所得1，1，3，3-四甲基胍鹽酸鹽可按照本領(lǐng)域已知的方式，例如通過蒸發(fā)水而回收。它可例如使用醇類溶劑進行重結(jié)晶而純化。為了回收游離的1，1，3，3-四甲基胍，將堿溶液如氫氧化鈉水溶液加入該反應(yīng)產(chǎn)物混合物中以釋放出游離1，1，3，3-四甲基胍，然后使用甲苯之類的有機溶劑進行萃取。
本發(fā)明通過以下實施例進行更詳細描述。但應(yīng)該注意，并不意味著本發(fā)明的范圍局限于此。
實施例1將29．8克二甲胺和29．8克水裝入配有滴液漏斗和回流冷凝器的玻璃反應(yīng)器。在磁力攪拌器攪拌下，將20．4克氯化氰在81．5克二氯甲烷中的溶液通過滴液漏斗經(jīng)約1小時滴加到反應(yīng)器中。將該反應(yīng)器在冰水浴中冷卻，保持反應(yīng)溫度為15-20℃。
滴加完成之后的反應(yīng)產(chǎn)物溶液呈現(xiàn)透明、無色的兩層，但沒有固體物質(zhì)沉淀。從反應(yīng)產(chǎn)物溶液中分離出二氯甲烷層，然后用20克二氯甲烷萃取剩余的水層。對所收集的有機層的氣相色譜分析表明，二甲基氰胺的產(chǎn)率為基于所用氯化氰的98．2％摩爾。
實施例2重復(fù)實施例1的相同步驟，只是反應(yīng)溫度變成40-45℃，這樣可得到96．8％摩爾產(chǎn)率的二甲基氰胺。
實施例3在磁力攪拌器攪拌下，經(jīng)約1小時，將20．4克氯化氰在81．5克二氯甲烷中的溶液以及29．8克二甲胺在29．8克水中的溶液分開加料到3-毫升溢流反應(yīng)器中?？刂葡鄳?yīng)溶液的加料速率，以將溢流液體的pH值調(diào)節(jié)至6-8范圍內(nèi)。將該反應(yīng)器在冰水浴中冷卻，保持反應(yīng)溫度為15-20℃。按照實施例1的相同方式，分離并分析溢流液體。結(jié)果表明，二甲基氰胺的產(chǎn)率為98．9％摩爾。
對比例1將29．8克二甲胺和29．8克水裝入配有回流冷凝器和用于泵送氯化氰溶液的入口的玻璃反應(yīng)器。在磁力攪拌器攪拌下，經(jīng)約1小時，將包含20．4克氯化氰、81．5克水和1滴36％鹽酸的混合溶液泵送到反應(yīng)器中。該混合物由于釋放出部分氯化氰而分離出兩層，因此將該混合物在儲存時劇烈攪拌然后才能以懸浮液的形式泵送到反應(yīng)器中。將該反應(yīng)器在冰水浴中冷卻，保持反應(yīng)溫度為15-20℃。
該混合物滴加完成之后，反應(yīng)產(chǎn)物溶液是透明無色的而沒有固體物質(zhì)沉淀。兩次用50克二氯甲烷萃取該反應(yīng)產(chǎn)物溶液。對所收集的有機層的氣相色譜分析表明，二甲基氰胺的產(chǎn)率為基于所用氯化氰的72．1％摩爾。
參考實施例1將40克水裝入配有原料入口、用于氯的玻璃入口管(其底部浸沒在液面之下)、pH計和回流冷凝器的玻璃反應(yīng)器。在磁力攪拌器攪拌下，以4-5毫升／分鐘的加料速率將63．7克氰化鈉、122．9克二甲胺和186．6克水的混合物加料到該反應(yīng)器中。同時，通過氯入口管將氯加料到反應(yīng)液體體系中，同時將反應(yīng)溶液的pH值調(diào)節(jié)至7-9。將該反應(yīng)器在冰水浴中冷卻，保持反應(yīng)溫度為15-20℃。
反應(yīng)開始之后約20分鐘(在加入約120克混合物之后)時，在氯入口管的端部觀察到火花狀現(xiàn)象，而且該液體被著色成淺黃色。這種火花狀現(xiàn)象在重復(fù)試驗10次時觀察到2次。造成這種火花狀現(xiàn)象的條件沒有得到解釋。
實施例4按照實施例1的相同方式，得到基于氯化氰的98．5％摩爾產(chǎn)率的二甲基氰胺。從包含0．327摩爾二甲基氰胺的反應(yīng)產(chǎn)物溶液中，在減壓下蒸餾掉二氯甲烷，將其濃度降至占總液體的0．3％重量。
在加入29．9克50％重量的二甲胺(0．332摩爾二甲胺)水溶液之后，將所得溶液在磁力攪拌器攪拌下，在配有回流冷凝器的玻璃反應(yīng)器中，在70℃下加熱5小時。反應(yīng)完成之后，將83．8克40％重量氫氧化鈉水溶液加入該反應(yīng)產(chǎn)物溶液中，然后用100克甲苯萃取。對萃取液的氣相色譜分析表明，1，1，3，3-四甲基胍的產(chǎn)率為基于二甲基氰胺的98．3％摩爾。
實施例5按照實施例1的相同方式，得到基于氯化氰的98．7％摩爾產(chǎn)率的二甲基氰胺。從包含0．328摩爾二甲基氰胺的反應(yīng)產(chǎn)物溶液中，在減壓下蒸餾掉二氯甲烷，將其濃度降至占總液體的0．3％重量。
在加入6．0克50％重量的包含0．332摩爾二甲胺的水溶液之后，將所得溶液在磁力攪拌器攪拌下，在配有回流冷凝器的玻璃反應(yīng)器中，在95℃下加熱5小時。反應(yīng)完成之后，將75．2克40％重量氫氧化鈉水溶液加入該反應(yīng)產(chǎn)物溶液中，然后用100克甲苯萃取。對萃取液的氣相色譜分析表明，1，1，3，3-四甲基胍的產(chǎn)率為基于二甲基氰胺的96．7％摩爾。
如上詳細描述，按照本發(fā)明，可通過安全且簡單的方式，高產(chǎn)率地生產(chǎn)出二甲基氰胺及其1，1，3，3-四甲基胍衍生物。
權(quán)利要求
1．一種生產(chǎn)二甲基氰胺的方法，包括以下步驟將氯化氰在不與水混溶的有機溶劑中的溶液與二甲胺的水溶液進行混合，以使氯化氰與二甲胺進行反應(yīng)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中不與水混溶的所述有機溶劑是選自二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、苯和環(huán)己烷的至少一種溶劑。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中不與水混溶的所述有機溶劑是二氯甲烷。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項的方法，其中所述反應(yīng)在50℃或更低的溫度下進行。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項的方法，其中每摩爾氯化氰使用2-2．2摩爾的二甲胺。
6．一種生產(chǎn)1，1，3，3-四甲基胍的方法，包括第一步，將氯化氰在不與水混溶的有機溶劑中的溶液與二甲胺的水溶液進行混合以使氯化氰與二甲胺反應(yīng)，這樣得到二甲基氰胺溶液；第二步，通過蒸餾從所述二甲基氰胺溶液中去除有機溶劑；和第三步，加入二甲胺，然后加熱所得溶液。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中不與水混溶的所述有機溶劑是選自二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、苯和環(huán)己烷的至少一種溶劑。
8．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中不與水混溶的所述有機溶劑是二氯甲烷。
9．根據(jù)權(quán)利要求6-8中任何一項的方法，其中第一步的反應(yīng)在50℃或更低的溫度下進行。
10．根據(jù)權(quán)利要求6-9中任何一項的方法，其中每摩爾氯化氰使用2-2．2摩爾的二甲胺。
11．根據(jù)權(quán)利要求6-10中任何一項的方法，其中去除所述有機溶劑直到其濃度達到1％重量或更低。
12．根據(jù)權(quán)利要求6-11中任何一項的方法，其中在所述第三步中加入0．05-1．5摩爾二甲胺每摩爾二甲基氰胺。
13．根據(jù)權(quán)利要求6-12中任何一項的方法，其中所述第三步中的所述加熱在60-100℃下進行3-10小時。
全文摘要
將氯化氰與二甲胺在水/有機溶劑體系中進行反應(yīng)。該有機溶劑不與水混溶。反應(yīng)完成之后,將水不混溶有機溶劑從反應(yīng)產(chǎn)物溶液中蒸餾掉,隨后在含水體系中合成1,1,3,3－四甲基胍。
文檔編號C07C261/00GK1282734SQ00121778
公開日2001年2月7日 申請日期2000年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月29日
發(fā)明者橋本俊博, 元井隆司 申請人:三菱瓦斯化學(xué)株式會社