[发明专利]一种N,N’-二异丙基碳二亚胺的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种N,N’-二异丙基碳二亚胺的合成方法。

背景技术

目前碳二亚胺化合物被广泛用于聚合材料添加剂、杂环化合物的合成、生物化工、制药、工业染料中间体以及新型功能性(绝缘、阻燃)材料的制造，同时，它也是工业和实验室常用的合成醛、酮、氨基酸、酸酐、酯等化合物的低温脱水剂，是羧酸和胺(或醇)进行酰化反应最为重要的试剂之一，在合成贵重且来源稀少的大环内酯及大环内酰胺反应中也发挥着独特的作用。

N,N’-二异丙基碳二亚胺（DIC）是一种重要的精细化工产品，具有较大的分子量，较高的沸点和较低的蒸汽压，具备一般碳二亚胺化合物的性能，并且在非催化剂条件下很稳定，而在催化条件下表现出很强的反应性，是一种良好的有机试剂。

现有技术中用于合成N,N’-二异丙基碳二亚胺的方法主要有以下几种：

（1）以工业异丙胺、二硫化碳为原料，通过加热回流脱除一分子的硫化氢，合成N,N’-二异丙基硫脲；再以氯代二乙胺为氧化剂，氧化脱除另一分子的硫化氢，制备N,N’-二异丙基碳二亚胺，本方法合成过程中产生的H₂S有很强的毒性，并且能够直接妨碍肌体对氧的摄取和运输，造成细胞内呼吸酶失去活力，进而引起细胞缺氧窒息死亡，人体的绝对致死浓度为1000毫克/米³，当空气中的硫化氢浓度为10～15ppm时，人体即出现中毒症状；同时该法产生的废水量较大，危险性高；

（2）以N,N’-二异丙基硫脲与氧化铅反应，脱除硫化氢制得。除铅化合物对环境的污染外，本方法产生H₂S有很强的毒性，因而本方法只在实验室中少量制备时使用。

（3）以异丙胺、甲醛缩异丙胺和过量的硫为原料，经过一系列处理得到N,N’-二异丙基碳二亚胺，使用该方法三废量大，工业生产困难。

（4）将二硫化碳溶于乙醇中，和异丙胺一起通过一条(直径25mm、长1000mm)填充有活性炭的热的柱子，连续进料制备N,N’-二异丙基碳二亚胺，步骤简单，但收率较低。

这些方法不同程度地存在生产收率低、危险性高、对环境影响大等缺点，不适合大规模的工业化生产。

发明内容

本发明提供了一种N,N’-二异丙基碳二亚胺的合成方法，反应条件温和，产率高，后处理简单，易于实现规模化的工业生产。

一种N,N’-二异丙基碳二亚胺的合成方法，包括以下步骤：

（1）在碱性溶液中，加入二硫化碳和异丙胺，并将混合溶液（该混合溶液由碱性溶液、二硫化碳和异丙胺共同混合而成）升温至设定温度，恒温反应设定时间后，得到混合溶液A；反应方程式如下：

(CH₃)₂CHNH₂+CS₂+NaOH(CH₃)₂CHNHCSSNa+H₂O

（2）将混合溶液A和双氧水混合并升温至预定温度，恒温反应预定时间后，得到混合溶液B；反应方程式如下：

(CH₃)₂CHNHCSSNa+H₂O₂(CH₃)₂CHNCS+H₂O+S+NaOH

（3）在碱性环境中，将混合溶液B、二氯甲烷和异丙胺混合均匀，然后加入次氯酸钠水溶液进行氧化反应，分离提纯得到N,N’-二异丙基碳二亚胺。反应方程式如下：

步骤（1）在搅拌条件下，碱性溶液中将二硫化碳预先升温至20～30℃，然后加入异丙胺，在20～30℃（即设定温度）条件下，恒温反应1～1.5h（即设定时间），生成N,N’-二异丙基硫脲盐，然后将温度升高至60～80℃，恒温反应1.5小时，使反应进行完全。

步骤（1）中二硫化碳和异丙胺的质量比为1：0.6～1，二硫化碳稍过量，保证异丙胺反应完全。混合溶液A中的主要物质为N,N’-二异丙基硫脲盐。

进行步骤（2）反应时，预先将反应器加热至90～100℃，然后在反应器中同时加入步骤（1）中得到的混合溶液A和双氧水，缩短混合溶液A和双氧水之间的反应时间。

步骤（2）中双氧水的质量分数为30～35%，步骤（1）中二硫化碳和步骤（2）中的双氧水的质量比为1：2.2～2.4。

双氧水作为氧化剂，氧化后产生的废水可以综合利用，生产过程可以实现无排放，是一条绿色洁净的合成路线。