阅读说明：本技术 一种合成n-甲基氨基甲酸甲酯的方法 (Method for synthesizing N-methyl carbamate ) 是由 仲力 于 2020-12-18 设计创作，主要内容包括：一种合成N-甲基氨基甲酸甲酯的方法,涉及精细化工产品的化学合成技术领域。在反应釜内具有氮气的氛围中,将尿素和过量甲醇混合进行反应,反应结束后,经降温、卸压、移出反应物、回收甲醇后进行蒸馏,收集167～168℃馏段,即得N-甲基氨基甲酸甲酯。本发明转化率高,原料易得、流程简单、原料转化率高、产品选择性好、副产物也有良好的商业价值,制备过程中不使用任何催化剂,既减少后续分离工序的麻烦,也提高生产的安全性。(A method for synthesizing N-methyl carbamate relates to the technical field of chemical synthesis of fine chemical products. Mixing urea and excessive methanol in a nitrogen atmosphere in a reaction kettle for reaction, cooling, releasing pressure, removing reactants, recovering methanol, distilling, and collecting 167-168 ℃ fraction to obtain the N-methyl carbamate. The method has the advantages of high conversion rate, easily obtained raw materials, simple flow, high raw material conversion rate, good product selectivity and good commercial value of byproducts, does not use any catalyst in the preparation process, reduces the trouble of subsequent separation procedures, and improves the production safety.)

一种合成N-甲基氨基甲酸甲酯的方法

技术领域

本发明涉及N-甲基氨基甲酸甲酯的合成技术领域。

背景技术

N-甲基氨基甲酸甲酯是一种重要的精细化工产品。在农药行业可用于生产多种高效低毒的氨基甲酸酯类农药的原料；在医药上可用于合成抗血栓药物利奥西呱中间体原料；用于锂电池行业开发液体电解质和凝胶电解质；在化工、油漆行业也有广泛的应用。

目前该产品在国内还处于开发发展阶段，已公开的文献记载的合成方法主要有：

方法一：中国发明专利申请公布号CN103524381A，采用碳酸二甲酯和1,3-二甲基脲为原料，按15～1∶1摩尔比混合，在催化剂二丁基氧化锡（DBTO）的作用下，在反应温度为80-200℃、压力为0.1 Mpa -5.0 Mpa的条件下反应，制得。

方法二：在《精细化工》2014年31卷第5期公开了《N-甲基氨基甲酸甲酯的合成》，原料路线、工艺条件基本同上。

以上方法中，采用的原料1,3-二甲基脲不易得到，反应中需要使用催化剂，失效催化剂按照现行环保法律法规要作固废处理，对环境保护有一定影响。除了增加生产成本，后续处理时要进行过滤分离，分离不好还会影响产品纯度，失效催化剂环保处理难度大。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上不足，提供了一种新的N-甲基氨基甲酸甲酯合成方法。

本发明技术方案是：在反应釜内具有氮气的氛围中，将尿素和过量甲醇混合，将反应釜内物料升温至220～240℃、压力保持在5.92～7.96MPa条件下进行反应，反应结束后，降温、卸压，移出反应物，经回收过量的甲醇后进行蒸馏，收集167～168℃馏段，即得N-甲基氨基甲酸甲酯。

经发明人反复研究发现，过量的甲醇有利于生成N-甲基氨基甲酸甲酯的反应，有利于提高N-甲基氨基甲酸甲酯的选择性。以上条件下反应主要产物是N-甲基氨基甲酸甲酯，以尿素计，尿素原料总转化率高达99.5%，N-甲基氨基甲酸甲酯选择性单程收率为61.2～78.35%，取得的N-甲基氨基甲酸甲酯纯度达到99.5%。

本发明转化率高，蒸余物为氨基甲酸甲酯和少量尿素缩合物，氨基甲酸甲酯馏分可以另行分离精制为产品出售。过量的甲醇经回收可进入循环使用。

本发明方法原料易得、流程简单、原料转化率高、产品选择性好、副产物也有良好的商业价值，制备过程中不使用任何催化剂，既减少后续分离工序的麻烦，也提高生产安全性，是适合工业化批量生产N-甲基氨基甲酸甲酯的合成方法。

所述尿素和甲醇的混合投料按摩尔比为1∶10～20。经反复研究发现，如尿素和甲醇的投料摩尔比小于1∶10，则N-甲基氨基甲酸甲酯的选择性会下降；而如尿素和甲醇的投料摩尔比大于1∶20，则选择性改善不明显，反应釜单位容积产出率降低，且甲醇周转量太大也增加能源消耗。综合考虑产品选择性、设备产能、能源消耗因素，尿素和甲醇的投料摩尔比采用1∶10～20较为合适。

另外，本发明以3～4℃/分钟的升温速度将所述反应釜内物料升温至220～240℃。该升温速度既考虑高压设备的安全使用，又兼顾使反应物料尽快进入最佳反应温度区域，提高N-甲基氨基甲酸甲酯的选择性。

具体实施方式

一、制备N-甲基氨基甲酸甲酯：

实施例1：

向1L带醇氨分离器的高压反应釜中加入60g（1mol）尿素和300g甲醇，密闭反应釜，向反应釜内充氮气至0.6MPa，排放至0.1MPa，连续置换4次，最后一次仍保留0.1 MPa氮气余压。

检查反应釜、醇氨分离器各阀门处于正确位置后，打开启搅拌器（转速为100～200转/分），打开电热系统，以3～4℃/分钟的升温速度将物料升温至220℃，该温度下平衡压力为5.92MPa。维持该温度15分钟后，经醇氨分离器分离甲醇和氨气、二氧化碳，甲醇返回反应釜，反应生成的氨气、二氧化碳持续排出反应系统，导入吸收装置。

当反应物料温度保持在220℃，总压降至4.24 MPa左右时，反应基本完成。停止加热，通过冷却液，将物料温度降至常温，氮气压出反应物，转入精馏塔。

按常规操作，先收集65～78℃馏段，主要是过量甲醇，回用于下批反应。78～165℃为前馏分。收集166～168℃馏段得到54.5gN-甲基氨基甲酸甲酯，产品选择性为61.2%。

实施例2：

其它工艺条件同实施例1，加入的原料及反应温度如下：

加入60g尿素、300g甲醇，反应温度240℃，得到产品61.9克。

实施例3：

其它工艺条件同实施例1，加入的原料及反应温度如下：

加入60g尿素、390g甲醇，反应温度220℃，得到产品58.5克。

实施例4：

其它工艺条件同实施例1，加入的原料及反应温度如下：

加入60g尿素、500g甲醇，反应温度220℃，得到产品64.4克。

实施例5：

其它工艺条件同实施例1，加入的原料及反应温度如下：

加入60g尿素、600g甲醇，反应温度230℃，得到产品克69.7克。

二、以上各例的对比数据见下表：

由上表可见：在尿素和甲醇的投料摩尔比在1∶10～20范围内，反应温度在220～240℃、压力在5.92～7.96MPa条件下，尿素转化率接近100%，N-甲基氨基甲酸甲酯收率（选择性）为61.2～78.3%。