氨基甲酸乙酯的綠色清潔合成工藝研究

【摘要】：氨基甲酸乙酯(EC)作為重要的含羰基化工產(chǎn)品,它可以作為很多合成反應(yīng)的中間體,因而被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥等行業(yè)。目前,氨基甲酸乙酯的合成方法主要有光氣法和非光氣法,然而尿素醇解法由于其整個(gè)工藝流程綠色環(huán)保,反應(yīng)原料廉價(jià),原子利用率高而受到越來越多研究者的青睞。 本文主要考察吸氨劑、金屬氧化物催化劑、引發(fā)劑、負(fù)載催化劑對EC收率的影響,最終篩選出高催化活性的H1和H1—H2兩類催化劑進(jìn)行工藝條件考察。 通過正交分析法確定出H1作為催化劑合成EC的較佳工藝條件為：尿素與乙醇的摩爾比為1：12,催化劑用量為反應(yīng)體系總質(zhì)量的0.5%,反應(yīng)溫度為180℃,反應(yīng)時(shí)間為3.5h,攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min,收率為82.41%。 單因素實(shí)驗(yàn)表明H1—H2復(fù)合催化劑的較佳制備條件為：H1與H2的硝酸化合物進(jìn)料摩爾比為10：4,加料方式為并流,在300℃下焙燒5h。在此制備工藝條件下,考察氨基甲酸乙酯合成的較好的工藝條件,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在尿素與乙醇的摩爾比為1：14,反應(yīng)溫度為170℃,催化劑用量為反應(yīng)體系總質(zhì)量的0.5%,攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min,反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件下,最終EC收率為88.79%。 本文還探索性地設(shè)計(jì)了一套冷卻排氨循環(huán)裝置,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：無催化劑時(shí),冷卻排氨循環(huán)裝置使得氨基甲酸乙酯的收率從35.68%提高到56.34%。因此,氨氣的生成在很大程度上降低了氨基甲酸乙酯收率,如何有效地排除反應(yīng)生成的氨氣是提高氨基甲酸乙酯收率的關(guān)鍵。 【關(guān)鍵詞】：尿素 乙醇 氨基甲酸乙酯 H1 H2
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TQ457.22
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 前言10-11
• 第1章 文獻(xiàn)綜述11-27
• 1.1 氨基甲酸乙酯的理化性質(zhì)11
• 1.2 氨基甲酸乙酯的應(yīng)用11-17
• 1.2.1 合成異氰酸酯11-12
• 1.2.2 合成雜環(huán)化合物12-13
• 1.2.3 合成氨基甲酸乙酯化多元醇和無毒聚氨酯13-14
• 1.2.4 與烯烴的加成反應(yīng)14-15
• 1.2.5 和醛、酮的加成15
• 1.2.6 合成固化劑15-16
• 1.2.7 合成碳酸二乙酯16
• 1.2.8 醫(yī)藥和農(nóng)藥應(yīng)用16-17
• 1.2.9 其他方面17
• 1.3 氨基甲酸乙酯的生產(chǎn)和消費(fèi)狀況17
• 1.4 氨基甲酸酯合成方法17-21
• 1.4.1 光氣法17-18
• 1.4.2 非光氣法18-21
• 1.5 氨基甲酸乙酯生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的副反應(yīng)21-22
• 1.6 尿素醇解法研究進(jìn)展22-25
• 1.6.1 催化劑的研究22-24
• 1.6.2 尿素醇解反應(yīng)裝置的研究24-25
• 1.6.3 分離與提純研究進(jìn)展25
• 1.7 本文主要研究內(nèi)容和意義25-27
• 1.7.1 研究意義25
• 1.7.2 工藝路線的確定25-26
• 1.7.3 創(chuàng)新點(diǎn)26
• 1.7.4 主要工作26-27
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分27-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及其理化性質(zhì)27-28
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)主要藥品理化性質(zhì)27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和裝置28-30
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器28
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置28-30
• 2.3 催化劑制備30-31
• 2.3.1 制備原理30-31
• 2.3.2 催化劑制備方法31
• 2.4 實(shí)驗(yàn)步驟31-32
• 2.4.1 間歇高壓反應(yīng)釜合成EC31-32
• 2.4.2 冷卻排氨循環(huán)高壓反應(yīng)合成EC32
• 2.5 產(chǎn)品分析方法的確定32-35
• 2.5.1 原理32-33
• 2.5.2 色譜分析條件33
• 2.5.3 色譜峰的定性分析33-34
• 2.5.4 色譜峰的定量分析34
• 2.5.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定34-35
• 2.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理35-36
• 第3章 結(jié)果與討論36-67
• 3.1 不同種類催化劑活性考察36-43
• 3.1.1 催化劑的影響36
• 3.1.2 吸氨劑的影響36-37
• 3.1.3 一元金屬化合物的影響37-38
• 3.1.4 引發(fā)劑及其與H1的復(fù)配的影響38-39
• 3.1.5 二元復(fù)配氧化物的影響39-40
• 3.1.6 不同載體負(fù)載H1的影響40-41
• 3.1.7 H1作載體的固體催化劑的影響41-43
• 3.2 H1作催化劑工藝條件的考察43-56
• 3.2.1 正交試驗(yàn)理論依據(jù)43
• 3.2.2 可行域的確定43-48
• 3.2.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)48-49
• 3.2.4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析49-51
• 3.2.5 單因素工藝條件考察51-56
• 3.2.6 確定最優(yōu)工藝條件56
• 3.3 H1-H2復(fù)合催化劑工藝條件的考察56-66
• 3.3.1 催化劑制備工藝條件考察56-60
• 3.3.2 催化劑單因素工藝條件考察60-66
• 3.4 冷卻排氨循環(huán)反應(yīng)合成氨基甲酸乙酯66-67
• 3.4.1 理論基礎(chǔ)66
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析66-67
• 第4章 結(jié)論與建議67-68
• 4.1 全文結(jié)論67
• 4.2 對后續(xù)實(shí)驗(yàn)的建議67-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 致謝70

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