[发明专利]异氰酸酯的绿色合成方法

说明书

本发明公开了一种异氰酸酯的绿色合成方法，包括以下步骤：纳米金属氢化物为引发剂，胺基化合物和碳酸二甲酯在有机溶剂中进行亲核反应生成胺基甲酸酯，胺基甲酸酯热解即得异氰酸酯；所述亲核反应的温度为0～30℃，压力为常压。本发明采用胺基化合物和碳酸二甲酯为反应物，纳米金属氢化物为引发剂合成异氰酸酯，由于纳米金属氢化物具有高度的表面活性，化学性质活波，与胺基化合物反应，再进攻碳酸二甲酯，增强了亲核反应性能，使得异氰酸酯的转化率和选择性均远高于传统的光气反应。另外，本发明提供的合成方法反应条件温和、易于操作和工业化，成本较低，整个成产工艺简单，无毒，环保无污染，可回收副产品甲醇等优点，极具推广价值。

技术领域

本发明涉及异氰酸酯领域，尤其是一种异氰酸酯的绿色合成方法。

背景技术

异氰酸酯是常用的一类有机中间体，其化学性质非常活波，易于与带有活波H的有机化合物发生反应，在化学制药和农药合成具有十分重要的地位，其用途广、产量大是国家现代化有机合成水平的标志。异氰酸酯包括单异氰酸酯和二官能团及以上的异氰酸酯，单异氰酸酯是有机合成的重要中间体，可制成一系列氨基甲酸酯类杀虫剂、杀菌剂、除草剂，也用于改进塑料、织物、皮革等的防水性。二官能团及以上的异氰酸酯可用于合成一系列性能优良的聚氨酯泡沫塑料、橡胶、弹力纤维、涂料、胶粘剂、合成革、人造木材等，其用途十分广泛。异氰酸酯1848年问世，由于人们对其结构和反应研究不深入，并未引起科学界的重视。到了1921年，Staudinger等人报道了异氰酸酯与烯酮具有相似结构以后，人们才开始重点研究。在1930年以后，德国开展了用聚氨酯制备塑料、纤维、黏胶和涂料的科学研究，使异氰酸酯的工业应用走上了快车道。主流的异氰酸酯的生产皆采用光气法，其生产具有高毒性和高腐蚀性的特点，安全事故时有发生，但是其历史悠久，建成的生产线多，在相当长的一段时间内仍为普遍采用的方法。人们环保意识不断增强，国家对新建化工企业的要求也越来越高，寻找无毒、无污染的绿色合成工艺制备异氰酸酯成为我们的主要任务。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种异氰酸酯的绿色合成方法，能够提高异氰酸酯的转化率和选择性，且整个成产工艺简单，无毒，环保无污染。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种异氰酸酯的绿色合成方法，包括以下步骤：

纳米金属氢化物为引发剂，胺基化合物和碳酸二甲酯在有机溶剂中进行亲核反应生成胺基甲酸酯，胺基甲酸酯热解即得异氰酸酯；

所述亲核反应的温度为0～30℃，压力为常压。

优选地，所述纳米金属氢化物为碱金属、碱土金属或过渡金属。

优选地，所述纳米金属氢化物为纳米氢化镁、纳米氢化镧或纳米氢化铯。

优选地，述引发剂与胺基化合物物质的量比为3:1、2:1或1:1；所述胺基化合物与所述碳酸二甲酯的物质的量比为1:1.05～1:1.1。

优选地，所述有机溶剂为THF、甲苯、苯或甲乙醚。

优选地，所述胺基化合物为苯胺、二氨基甲苯、3,4-二氯苯胺、三氟甲氧基苯胺或4-异丁氧基苄胺。

优选地，所述热解前还包括蒸发除去胺基甲酸酯中的有机溶剂。

优选地，所述热解过程具体为向胺基甲酸酯加入溶剂，调整溶液的浓度为20～40g/L，再向溶液中加入金属催化剂，升高温度到180～220℃，常压下进行热解反应，反应时间为3～5h，得到热解物。

优选地，所述金属催化剂为铁、钴、镍、锌或铜；所述溶剂为DOA和DBP。

优选地，所述金属催化剂的加入量为所述热解物的3～8％，所述DOA与所述DBP的用量比是1:5。