專利名稱：一種丁基異氰酸酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)化合物的合成方法，特別是一種丁基異氰酸酯的制備方法。
背景技術(shù)：
異氰酸醋是重要的有機(jī)合成中間體，它可以發(fā)生親核加成反應(yīng)，參與不飽和體系的環(huán)加成，進(jìn)行Diels-Alder反應(yīng)，或與雙官能團(tuán)化合物加成生成雜環(huán)衍生物等。這一類化合物在農(nóng)藥及藥物合成中具有廣泛的應(yīng)用。
丁基異氰酸酯為無色透明液體，有強(qiáng)刺激性，是一種重要的有機(jī)中間體，可用于醫(yī)藥、農(nóng)藥中間體。傳統(tǒng)工藝是將正丁胺、鄰二氯苯加入反應(yīng)器中，在攪拌下通干燥的氯化氫氣體直至飽和，然后在110～160℃通入過量光氣，至溶液變清后再通入光氣20～30分鐘，通畢，蒸餾收集160℃以前餾分，再經(jīng)蒸餾收集106～120℃餾分，加入無水碳酸鈉靜置、過濾而得丁基異氰酸酯，此法產(chǎn)品含量低，收率低，一般不大于80％。此外，有文獻(xiàn)報道溴丁烷與氰酸鉀在有機(jī)溶劑(二甲基甲酰胺)中反應(yīng)也可獲得目標(biāo)產(chǎn)物，但工藝中溴用量大，不具備工業(yè)化價值。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種高產(chǎn)率的丁基異氰酸酯的制備方法。
2、技術(shù)方案為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的方法包括以下步驟(1)在反應(yīng)釜中，加入二甲苯，通過光氣導(dǎo)入管通入光氣，光氣與二甲苯的重量比范圍控制在5-20％；
(2)在-20℃～30℃低溫下，緩慢滴加正丁胺，正丁胺與二甲苯的重量比范圍控制在5-20％；(3)滴加完后，再攪拌反應(yīng)，以5～20℃/h的升溫速度升溫至90～150℃；(4)在90℃～150℃高溫下，再緩慢補(bǔ)充光氣，光氣與正丁胺摩爾比為1.2～3∶1至物料呈清澈透明狀態(tài)；(5)停止通光氣，反應(yīng)1～5小時后，用氮氣趕走光氣；(6)再經(jīng)過精餾得到99％以上的丁基異氰酸酯產(chǎn)品。
在步驟(2)中，低溫的最佳溫度為0℃～15℃。
在步驟(4)中，高溫的最佳溫度為110℃～130℃。
采用低溫、高溫兩步光氣化工藝，可有效減少副反應(yīng)發(fā)生。以正丁胺計，本發(fā)明總收率≥95％。
本發(fā)明的原理是正丁胺是直鏈烷基胺，化學(xué)性質(zhì)活潑，可與光氣、氯化氫反應(yīng)分別生成酰氯和正丁胺的鹽酸鹽并大量放熱，酰氯高溫條件下分解生成丁基異氰酸酯；正丁胺的鹽酸鹽在高溫條件下分解后繼續(xù)與光氣反應(yīng)生成丁基異氰酸酯。主要反應(yīng)方程式如下
正丁胺及丁基異氰酸酯的化學(xué)性質(zhì)均比較活潑，反應(yīng)中存在副反應(yīng)，其中主要副反應(yīng)有(1)丁基異氰酸酯與過量的正丁胺反應(yīng)生成脲類副產(chǎn)物。
(2)正丁胺的鹽酸鹽在一定條件下轉(zhuǎn)化成氯代正丁烷。
正丁胺與光氣及氯化氫反應(yīng)分別生成酰氯和正丁胺的鹽酸鹽，兩個反應(yīng)均大量放熱，保持較低的溫度，采用溶液反應(yīng)以二甲苯等溶劑為反應(yīng)介質(zhì)將反應(yīng)熱即時移出，可有效地減少副反應(yīng)發(fā)生，保證反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。
反應(yīng)中間產(chǎn)物正丁基酰氯、正丁胺鹽酸鹽分解生成丁基異氰酸酯時，需要提供足夠的熱能，確保中間產(chǎn)物向目標(biāo)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化，采用較高的反應(yīng)溫度，可有效提高產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率。
3、有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是(1)以二甲苯為溶劑將反應(yīng)熱即時移出，可有效地減少副反應(yīng)發(fā)生。(2)采用低溫、高溫兩步光氣化反應(yīng)，正丁胺與光氣及氯化氫反應(yīng)分別生成酰氯和正丁胺的鹽酸鹽，兩個反應(yīng)均大量放熱，保持較低的溫度，采用溶液反應(yīng)以二甲苯等溶劑為反應(yīng)介質(zhì)將反應(yīng)熱即時移出，可有效地減少副反應(yīng)發(fā)生，保證反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行；反應(yīng)中間產(chǎn)物正丁基酰氯、正丁胺鹽酸鹽分解生成丁基異氰酸酯時，需要提供足夠的熱能，確保中間產(chǎn)物向目標(biāo)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化，采用較高的反應(yīng)溫度，可有效提高產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率。(3)光氣過量，進(jìn)行回收，可有效提高正丁胺的轉(zhuǎn)化率。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
實施例1在500L反應(yīng)釜中，加入二甲苯200公斤，通過光氣導(dǎo)入管通入30公斤光氣，在10℃條件下，緩慢滴加正丁胺14.6公斤，2小時滴完后，再攪拌反應(yīng)1.5小時，以20℃/h的升溫速度升溫至有回流狀態(tài)，再緩慢補(bǔ)充光氣10公斤至物料呈清澈透明狀態(tài)，停止通光氣，反應(yīng)1小時后，用氮氣趕光氣1h。稱重，分析光氣化反應(yīng)液中酯含量，計算反應(yīng)收率為96.6％。產(chǎn)物精餾得純品，產(chǎn)品純度99.3％，以正丁胺計，丁基異氰酸酯總收率95.5％。
實施例2在500L反應(yīng)釜中，加入二甲苯200公斤，通過光氣導(dǎo)入管通入20公斤光氣，在0℃條件下，緩慢滴加正丁胺14.6公斤，2小時滴完后，再攪拌反應(yīng)3小時，以20℃/h的升溫速度升溫至有回流狀態(tài)，再緩慢補(bǔ)充光氣20公斤至物料呈清澈透明狀態(tài)，停止通光氣，反應(yīng)1小時后，用氮氣趕光氣1h。稱重，分析光氣化反應(yīng)液中酯含量，計算反應(yīng)收率為97.0％。產(chǎn)物精餾得純品，產(chǎn)品純度99.0％，以正丁胺計，丁基異氰酸酯總收率95.8％。
實施例3在500L反應(yīng)釜中，加入二甲苯200公斤，通過光氣導(dǎo)入管通入20公斤光氣，在30℃條件下，緩慢滴加正丁胺14.6公斤，2小時滴完后，再攪拌反應(yīng)1.5小時，以20℃/h的升溫速度升溫至有回流狀態(tài)，再緩慢補(bǔ)充光氣10公斤至物料呈清澈透明狀態(tài)，停止通光氣，反應(yīng)1小時后，用氮氣趕光氣1h。稱重，分析光氣化反應(yīng)液中酯含量，計算反應(yīng)收率為94.6％。產(chǎn)物精餾得純品，產(chǎn)品純度99.1％，以正丁胺計，丁基異氰酸酯總收率93.5％。
實施例4在500L反應(yīng)釜中，加入二甲苯200公斤，通過光氣導(dǎo)入管通入30公斤光氣，在10℃條件下，緩慢滴加正丁胺14.6公斤，2小時滴完后，再攪拌反應(yīng)1.5小時，以20℃/h的升溫速度升溫至100℃，再緩慢補(bǔ)充光氣10公斤至物料呈清澈透明狀態(tài)，停止通光氣，反應(yīng)1小時后，用氮氣趕光氣1h。稱重，分析光氣化反應(yīng)液中酯含量，計算反應(yīng)收率為92.4％。產(chǎn)物精餾得純品，產(chǎn)品純度99.2％，以正丁胺計，丁基異氰酸酯總收率91.5％。
實施例5在500L反應(yīng)釜中，加入二甲苯200公斤，通過光氣導(dǎo)入管通入20公斤光氣，在10℃條件下，緩慢滴加正丁胺14.6公斤，2小時滴完后，再攪拌反應(yīng)1.5小時，以20℃/h的升溫速度升溫至150℃，再緩慢補(bǔ)充光氣10公斤至物料呈清澈透明狀態(tài)，停止通光氣，反應(yīng)1小時后，用氮氣趕光氣1h。稱重，分析光氣化反應(yīng)液中酯含量，計算反應(yīng)收率為93.8％。產(chǎn)物精餾得純品，產(chǎn)品純度99.1％，以正丁胺計，丁基異氰酸酯總收率92.5％。
實施例6在反應(yīng)釜中，加入二甲苯，通過光氣導(dǎo)入管通入光氣，光氣與二甲苯的重量比為5％；在-20℃低溫下，緩慢滴加正丁胺，正丁胺與二甲苯的重量比為15％；滴加完后，再攪拌反應(yīng)，以5℃/h的升溫速度升溫至150℃；在150℃高溫下，再緩慢補(bǔ)充光氣，光氣與正丁胺摩爾比為1.2∶1至物料呈清澈透明狀態(tài)；停止通光氣，反應(yīng)1小時后，用氮氣趕走光氣；再經(jīng)過精餾得到丁基異氰酸酯產(chǎn)品。
實施例7在反應(yīng)釜中，加入二甲苯，通過光氣導(dǎo)入管通入光氣，光氣與二甲苯的重量比為20％；在30℃低溫下，緩慢滴加正丁胺，正丁胺與二甲苯的重量比為5％；滴加完后，再攪拌反應(yīng)，以10℃/h的升溫速度升溫至90℃；在90℃高溫下，再緩慢補(bǔ)充光氣，光氣與正丁胺摩爾比為3∶1至物料呈清澈透明狀態(tài)；停止通光氣，反應(yīng)5小時后，用氮氣趕走光氣；再經(jīng)過精餾得到丁基異氰酸酯產(chǎn)品。
實施例8在反應(yīng)釜中，加入二甲苯，通過光氣導(dǎo)入管通入光氣，光氣與二甲苯的重量比為10％；在0℃低溫下，緩慢滴加正丁胺，正丁胺與二甲苯的重量比為20％；滴加完后，再攪拌反應(yīng)，以15℃/h的升溫速度升溫至110℃；在110℃高溫下，再緩慢補(bǔ)充光氣，光氣與正丁胺摩爾比為2∶1至物料呈清澈透明狀態(tài)；停止通光氣，反應(yīng)3小時后，用氮氣趕走光氣；再經(jīng)過精餾得到丁基異氰酸酯產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種丁基異氰酸酯的制備方法，其特征是該方法包括以下步驟(1)在反應(yīng)釜中，加入二甲苯，通過光氣導(dǎo)入管通入光氣，光氣與二甲苯的重量比為5-20％；(2)在-20℃～30℃低溫下，緩慢滴加正丁胺，正丁胺與二甲苯的重量比為5-20％；(3)滴加完后，再攪拌反應(yīng)，以5～20℃/h的升溫速度升溫至90～150℃；(4)在90℃～150℃高溫下，再緩慢補(bǔ)充光氣，光氣與正丁胺摩爾比為1.2～3∶1至物料呈清澈透明狀態(tài)；(5)停止通光氣，反應(yīng)1～5小時后，用氮氣趕走光氣；(6)再經(jīng)過精餾得到丁基異氰酸酯產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁基異氰酸酯的制備方法，其特征是在步驟(2)中，低溫的溫度為0℃～15℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁基異氰酸酯的制備方法，其特征是在步驟(4)中，高溫光化的溫度為110℃～130℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種丁基異氰酸酯的制備方法，以正丁胺為起始原料，以二甲苯為溶劑，與過量光氣反應(yīng)，經(jīng)低溫、高溫兩步光氣化反應(yīng)，再經(jīng)過精餾得到純度為99％以上產(chǎn)品。采用低溫、高溫兩步光氣化工藝，可有效減少副反應(yīng)發(fā)生。以正丁胺計，本發(fā)明總收率≥95％。
文檔編號C07C265/04GK1844091SQ20061004012
公開日2006年10月11日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者姜育田, 劉躍, 安禮如 申請人:江蘇安邦電化有限公司