專利名稱：加壓間歇法制備5,5－二甲基－2,4－咪唑啉二酮的方法
技術領域：
本發明涉及一種加壓間歇法制備5，5-二甲基-2，4-咪唑啉二酮的方法。屬于5，5-二甲基-2，4-咪唑啉二酮的制備技術。5，5-二甲基-2，4-咪唑啉二酮結構式如下式所示 背景技術5，5-二甲基-2，4-咪唑啉二酮(二甲基海因)是制備高效消毒殺菌劑二氯二甲基海因、二溴二甲基海因、溴氯二甲基海因的主要原料；也是制備海因樹脂的主要原料。尤其是溴氯二甲基海因，它具有活性高(在低于1ppm濃度下就能夠非常有效的殺死水中的細菌、藻類等)、廣譜殺生性、持效期長、應用pH范圍廣、對水中含氮化合物不敏感等特點。該產品已經在70年代于美國實現商品化，我國目前也有多家生產，總生產能力已超過千噸。其用量近年呈大幅度上升趨勢。但是，因制備溴氯二甲基海因的主要原料5，5-二甲基-2，4-咪唑啉二酮因生產工藝落后，產量低，嚴重制約了溴氯二甲基海因的生產規模。
目前，工業上生產二甲基海因方法大致歸納起來有4種。(1)、間歇碳酸銨法該方法以丙酮氰醇和碳酸銨為原料，缺點是碳酸銨明顯過量，副產大量氨氣，反應完成后需要加熱驅氨，收率為51～56％。(2)、間歇二氧化碳加氨水法該方法以二氧化碳加氨水代替碳酸銨，因氨水大大過量，反應完成后也需要加熱驅氨，收率為61.7％，工廠比較適合建在化肥廠附近。(3)、連續二氧化碳加氨氣法50％丙酮氰醇從塔頂進入，二氧化碳和氨氣從塔底進入，塔分三段，由上至下為30℃、60℃、90℃；塔頂氣體用水吸收循環使用，塔底液濃縮結晶，收率為85％。缺點是反應設備復雜，工藝難度較大，能耗高。(4)、丙酮和氰化鈉直接法直接用丙酮、氰化鈉和氨水為原料，收率可達90％，該法僅限于實驗室，因為丙酮容易揮發，氰化鈉毒性大，難以實現工業化。
發明內容
基于上述的5，5-二甲基-2，4-咪唑啉二酮生產方法中存在的不足，本發明的目的在于提供一種采用加壓間歇法制備5，5-二甲基-2，4-咪唑啉二酮的方法。該方法工藝過程簡單，生產收率和產品純度高。
為了達到上述目的，本發明是通過下述技術方案加以實現的。以水或母液為溶劑，將丙酮氰醇與原料溶解后，通過加熱、環化反應、冷卻結晶、過濾、干燥等主要步驟制備成產品，其特征在于以碳酸氫銨為原料，丙酮氰醇與碳酸氫銨的摩爾比為1∶0.95～1∶1.5；反應壓力為0.8～1.8MPa；反應溫度為50～90℃；反應時間為0.5～20小時；丙酮氰醇與溶劑體積比為1∶1～1∶6。
上述的摩爾比最佳為1∶1.01～1∶1.10；上述的反應壓力最佳為1.1～1.4MPa；上述的反應溫度最佳為65～80℃；上述的反應時間最佳為1～5小時；上述的體積比最佳為1∶1～1∶2.5。
本發明制備過程簡單，條件易控，產品收率在92～94％，產品純度達97％以上。
具體實施例方式
實施例1在140毫升高壓釜中加入34克(36.48mL)丙酮氰醇，40毫升水，35克碳酸氫銨，加熱至65～75℃，壓力升至0.8～1.4MPa。在70℃保溫反應1.5小時，直至壓力下降0.26MPa。卸壓、降溫、過濾、干燥。產量35克，收率70％。
實施例2在140毫升高壓釜中加入34克(36.48mL)丙酮氰醇，45毫升反應母液，35克碳酸氫銨，加熱至65～75℃，壓力升至0.8～1.4MPa。在70℃保溫反應1.5小時，直至壓力下降至0.25MPa為止。卸壓、降溫至20℃、過濾、干燥。產量46.5克，收率92～94％。
實施例3在1500升高壓釜中加入340公斤(364.8L)丙酮氰醇，450升母液，350公斤碳銨，攪拌下在夾套通蒸汽加熱至40℃，停止加熱，自然升溫至70～75℃，壓力升至1.4～1.8MPa。在70～75℃保溫反應2小時，直至壓力下降到0.3MPa以下。通冷卻水降溫至40℃、卸壓、繼續冷卻至20℃，放料，過濾，干燥。產量468公斤，收率92～94％。
權利要求
1.一種加壓間歇法制備5，5-二甲基-2，4-咪唑啉二酮的制備方法，該方法以水或母液為溶劑，將丙酮氰醇與原料溶解后，通過加熱、環化反應、冷卻結晶、過濾、干燥等主要步驟制備成產品，其特征在于以碳酸氫銨為原料，丙酮氰醇與碳酸氫銨的摩爾比為1∶0.95～1∶1.5；反應壓力為0.8～1.8MPa；反應溫度為50～90℃；反應時間為0.5～20小時；丙酮氰醇與溶劑體積比為1∶1～1∶6。
2.按照權利要求1所述的加壓間歇法制備5，5-二甲基-2，4-咪唑啉二酮的制備方法，其特征在于丙酮氰醇與碳酸氫銨的最佳摩爾比為1∶1.01～1∶1.10；最佳反應壓力為1.1～1.4MPa；最佳反應溫度為65～80℃；最佳反應時間為1～5小時；丙酮氰醇與溶劑最佳體積比為1∶1～1∶2.5。
全文摘要
本發明公開了一種加壓間歇法制備5,5－二甲基－2,4－咪唑啉二酮的制備方法,該方法以水或母液為溶劑,將丙酮氰醇與原料溶解后,通過加熱、環化反應、冷卻結晶、過濾、干燥等主要步驟制備成產品,其特征在于:以碳酸氫銨為原料,丙酮氰醇與碳酸氫銨的摩爾比為:1∶0.95～1∶1.5;反應壓力為0.8～1.8MPa;反應溫度為50～90℃;反應時間為0.5～20小時;丙酮氰醇與溶劑體積比為1∶1～1∶6。本方法制備過程簡單,條件易控,產品純度和收率高。
文檔編號C07D233/74GK1356321SQ0114041
公開日2002年7月3日 申請日期2001年12月6日 優先權日2001年12月6日
發明者張文勤, 趙溫濤, 齊欣, 趙海濤 申請人:天津大學