[發(fā)明專(zhuān)利]一種異佛爾酮二異氰酸酯的合成方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310076473.5
• 申請(qǐng)日: 2013-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103145586A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓立霞;劉振學(xué);侯曉峰;牟慶平;姚剛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 黃河三角洲京博化工研究院有限公司;山東京博石油化工有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C07C265/14
• 分類(lèi)號(hào): C07C265/14;C07C263/10;C07C263/04
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種異佛爾酮二異氰酸酯的合成方法。

背景技術(shù)

異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI），化學(xué)名稱(chēng)：3-異氰酸酯基亞甲基-3，5，5-三甲基環(huán)己基異氰酸酯，分子式為C₁₂H₁₈N₂O₂，無(wú)色至微黃色液體，是一種性能優(yōu)良的高沸點(diǎn)溶劑，主要用于生產(chǎn)油漆涂料、彈性體、特種纖維、粘合劑等，也用于有機(jī)合成，與羥基、胺等含活潑氫化合物反應(yīng)，但反應(yīng)活性比芳香族異氰酸酯低，其制成的聚氨酯膠黏劑具有優(yōu)秀的耐光學(xué)穩(wěn)定和耐化學(xué)藥品性，一般用于制造高檔的聚氨酯膠黏劑。

傳統(tǒng)的異氰酸酯的合成方法有光氣法、Curtius重排法、鹵β消去法、一步羰基法、氨基甲酸酯熱分解法等，其中光氣法最為常用，但是，光氣是劇毒性氣體，沸點(diǎn)低、揮發(fā)性大，在使用、運(yùn)輸和貯存過(guò)程中存在極大的危險(xiǎn)性，需要采用多種嚴(yán)格的安全措施，稍有不慎就會(huì)引起災(zāi)難性的事故發(fā)生，另外在使用中難以計(jì)量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種異佛爾酮二異氰酸酯的合成方法，該方法以固體光氣代替以往的光氣或雙光氣與異佛爾酮二胺反應(yīng)制備異佛爾酮二異氰酸酯，使得工藝過(guò)程簡(jiǎn)單合理，操作安全可靠，反應(yīng)收率較高，生產(chǎn)成本低，不僅改善了操作環(huán)境，也減少了環(huán)境污染，而且更易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。其工藝路線如下：

其具體步驟為：

（1）將異佛爾酮二胺和固體光氣分別溶于相同的有機(jī)溶劑中；

（2）于-20-5℃，將異佛爾酮二胺溶液滴加到固體光氣溶液中，反應(yīng)2-7h；

（3）將上述反應(yīng)液升溫至回流，反應(yīng)2-8h，反應(yīng)完畢，抽濾，減壓蒸餾，得產(chǎn)品。

反應(yīng)過(guò)程中，異佛爾酮二胺與固體光氣的摩爾比過(guò)小，會(huì)造成原料的浪費(fèi)；而摩爾比過(guò)大，異佛爾酮二胺會(huì)和異氰酸酯生成對(duì)應(yīng)的脲，副反應(yīng)增多，產(chǎn)品收率低。經(jīng)發(fā)明人長(zhǎng)期試驗(yàn)摸索發(fā)現(xiàn)，以純物質(zhì)的摩爾比計(jì)，異佛爾酮二胺：固體光氣=1-2:1時(shí)，取得的效果最好。

由于反應(yīng)物溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)大，原料不能充分溶解；質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)小，導(dǎo)致溶劑用量過(guò)大，造成資源的浪費(fèi)，所以，異佛爾酮二胺溶液和固體光氣溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為8-15%。

本發(fā)明所選溶劑首先應(yīng)不與固體光氣反應(yīng)，其次溶劑的沸點(diǎn)不宜過(guò)高，也不宜選擇沸點(diǎn)和產(chǎn)品沸點(diǎn)接近的溶劑，所以本發(fā)明選用的有機(jī)溶劑為氯仿或二氯乙烷或甲苯。

本發(fā)明中，反應(yīng)的第一個(gè)階段是異佛爾酮二胺和固體光氣生成氨基甲酰氯，此反應(yīng)過(guò)程是放熱反應(yīng)，所以低溫有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，故反應(yīng)溫度控制在-20-5℃，在保證反應(yīng)的速率的同時(shí)有效避免了副反應(yīng)的發(fā)生。

在反應(yīng)過(guò)程中，一定要將異佛爾酮二胺溶液滴加到固體光氣溶液中，而不能反向滴加，因?yàn)榉聪虻渭邮沟卯惙馉柾愤^(guò)量，與異氰酸酯生成對(duì)應(yīng)的脲，副反應(yīng)增多，致使產(chǎn)品的收率低。為了保證物料能充分反應(yīng)且有利于反應(yīng)散熱，滴加應(yīng)該緩慢進(jìn)行。發(fā)明人通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)摸索發(fā)現(xiàn)，從開(kāi)始滴加到反應(yīng)完畢，所需時(shí)間為2-7小時(shí)，反應(yīng)時(shí)間短，反應(yīng)不完全，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，異佛爾酮二胺和異氰酸酯或反應(yīng)生成的鹽酸結(jié)合，雜質(zhì)增多。

由于步驟（2）中有氯化氫生成，為了避免氯化氫與異佛爾酮二胺結(jié)合生成胺鹽酸鹽，反應(yīng)過(guò)程中需要通入氮?dú)猓脫Q反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氯化氫，促進(jìn)反應(yīng)向右進(jìn)行，保證異佛爾酮二胺有效的和固體光氣反應(yīng)。

另外，在步驟（2）中可以加入催化劑縮短反應(yīng)時(shí)間，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，提高產(chǎn)品收率。在反應(yīng)之前，催化劑加入到異佛爾酮二胺溶液中即可。催化劑為三乙胺或吡啶或DMF或多聚甲醛或?yàn)趼逋衅罚尤肓繛楫惙馉柾泛凸腆w光氣總質(zhì)量的1%-5%。

將上述反應(yīng)液升溫至回流，此過(guò)程是氨基甲酰氯分解成異氰酸酯的反應(yīng)，為吸熱反應(yīng)階段，所以高溫有利于反應(yīng)正向進(jìn)行。如果回流時(shí)間過(guò)短，氨基甲酰氯未能分解成異氰酸酯，導(dǎo)致收率降低；如果長(zhǎng)時(shí)間高溫反應(yīng)，異氰酸酯會(huì)發(fā)生自聚，不利于提高產(chǎn)品的純度和收率，因此，反應(yīng)時(shí)間為2-8h。該反應(yīng)階段中，反應(yīng)溫度為溶劑的回流溫度，若通氮?dú)猓瑫?huì)帶走大量的溶劑，故不宜再進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)。

反應(yīng)完畢后，迅速抽濾，得到黃色透明濾液；將濾液除去溶劑，剩余液體減壓蒸餾，收集157-159℃的餾分，即為產(chǎn)品。