[发明专利]重氮甲烷的制备方法及其设备

说明书

技术领域

本发明属于有机合成领域，特别涉及一种重氮甲烷的制备方法及其设备。

背景技术

重氮甲烷是精细有机合成中十分重要的有机中间体和合成因子，主要用于医药、农药生产,如L-苯丙氨酸氯甲基酮的生产等，重氮甲烷是易挥发、高毒性、易燃易爆高度危险物质，在常温常压下为具有强烈刺激性及发霉气味的黄色气体，气体比空气重，可沿地面流动，可能造成远处着火，在受撞击、加热或在化学反应时，能发生强烈的爆炸，浓溶液在有杂质存在下也容易发生爆炸，未经稀释的液体或气体在接触碱金属和硫酸钙、粗糙的物体表面、受强烈撞击或加热到100℃时，或在高强光照下，可能发生爆炸，气态重氮甲烷遇毛玻璃表面，则发生爆炸，重氮甲烷的生产、储存、使用存在很大的安全风险。目前已公开的重氮甲烷制备文献不少，如：

专利US5459243公开的间歇法制备重氮甲烷的方法：用0.85摩尔1-甲基-3-硝基-1-亚硝基胍与40%KOH水溶液反应，二氯甲烷作溶剂，反应得到的重氮甲烷二氯甲烷溶液用约5倍于重氮甲烷量细粒金属钾干燥，供后续合成使用，该法成本高，干燥剂需金属钾后续环保处理，金属钾遇水，会“爆炸性”剧烈反应，金属钾用作工业干燥，存在很大安全隐患。

专利US581778公开的批量间歇法制备重氮甲烷的方法：用乙醚作溶剂，二甘醇一甲醚作相转移催化剂，分别在12～22升烧瓶及750～1890升的搪玻璃反应罐中反应，以亚硝基苯甲酰胺与40%KOH水溶液反应，反应物-30℃低温收集，得到重氮甲烷0.37～19kg，该法虽收率70～85%，但须严格控制反应条件，其储存条件存在较大安全隐患，生产中相转移催化剂用量为重氮甲烷的12～15倍不仅增加生产成本，同时增加环保治理难度和处理成本。

专利101844063A公开的生产重氮甲烷反应器及其工作方法：重氮甲烷反应器，由腔体、反应中心I、反应中心II、原料A、B滴加口、N2进气鼓泡管、重氮甲烷出气管、冷却夹套、冷却介质进、出口、废液排出管组成，所说的腔体由上封头、反应器壁、下封头组成，其工作方法为：(1)diazald从原料A滴加口NaOH从原料B滴加口进入反应器腔体内的反应中心I内接触并反应生成重氮甲烷；(2)反应中心I内的反应液从上方溢流口缓缓流入反应中心II，该过程中反应未完成的原料之间仍继续相互作用生成重氮甲烷气体，该发明用大量N₂作为吹脱气，N₂也搅拌动力，需要足够的压力推动和足够的量带动，气相压力的存在，增加的气态重氮甲烷泄漏，工作环境安全风险增大，纯重氮甲烷沸点低（-23℃），吹脱尾气将带走重氮甲烷气，大大降低生产得率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重氮甲烷的制备方法和实施该制备方法的设备，以解决现有制备方法的缺陷，实现具有工艺路线短、原料成本低和收率高，并且制备过程安全、环保，可实现工业连续化生产的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种重氮甲烷的制备方法，包括以下步骤：

重氮甲烷的制备方法，包括以下步骤：

以式Ⅰ化合物N-甲基-N-亚硝基物和碱金属氢氧化物为原料进行反应，反应生成的式Ⅱ化合物重氮甲烷进行萃取即得；

其中，式Ⅰ中R为甲酰胺基、N-硝基-胍或对甲基苯磺酰基，其化学式依次对应为:；

其中，制备方法在完全密封条件下进行；

其中，原料N-甲基-N-亚硝基物与碱金属氢氧化物的摩尔比为1：1.0～1.3，优选摩尔比为1：1.0～1.1；

其中，反应温度为-10～-5℃；

其中，反应时间为30～90秒；

其中，碱金属氢氧化物为NaOH或KOH；

其中，萃取剂为乙醚、四氢呋喃或甲基叔丁基醚；

其中，萃取时间为15～30分钟。

萃取剂由设置在萃取剂贮槽出口端的调节阀控制，萃取剂的流率（m³/h）为原料化合物N-甲基-N-亚硝基物流率（kgmol/h）的0.5～3倍；优选为：萃取剂的流率（m³/h）为原料化合物N-甲基-N-亚硝基物流率（kgmol/h）的0.8～1.2倍。