肼甲酸苄酯的制备方法

背景技术

肼基甲酸苄酯的英文名称为benzyl carbazate，分子式是C8H10N2O2，分子量为166.18，CAS号：5331-43-1，该物质对眼睛有严重伤害。

肼基甲酸苄酯是一种重要的有机中间体，可用于制备植物保护剂和转氨酶抑制剂，在农药和医药合成中具有广泛的用途。国内外公开的制备肼基甲酸苄酯的方法主要有以下几种：

种，以苯甲醇为起始原料，采用光气合成中间体氯甲酸苄酯，然后与水合肼反应生成肼基甲酸苄酯。光气的剧毒性使得生产条件受到限制，不易大规模工业化生产。

第二种，以氯甲酸甲酯为起始原料，与水合肼反应合成中间体肼基甲酸甲酯，然后与苯甲醇发生酯交换制备肼基甲酸苄酯。然而，氯甲酸甲酯，该原料刺激性强，有剧毒的对人体健康影响较大，因此这种方法不适合工业生产。

第三种，以碳酸二甲酯为起始原料，与水合肼反应合成中间体肼基甲酸甲酯，然后与苯甲醇发生置换制备肼基甲酸苄酯。虽然碳酸二甲酯安全，适宜操作，但是酯交换收率较低，生产成本较高，应用于工业化生产还有待于改进。

在现有技术中，通过一步法合成制备肼基甲酸苄酯的收率较低，产品不易纯化。

发明内容

发明目的：针对现有方案中的上述技术问题，本发明提供了一种制备肼基甲酸苄酯方法，该制备肼基甲酸苄酯的方法克服了现有技术的不足，通过添加冷却结晶的方法得到纯度更高的肼基甲酸苄酯，且冷却结晶的方法简单易于操作，对于操作人员来说更安全。

本发明所采用的技术方案：一种制备肼基甲酸苄酯的方法，包括如下步骤：

(1)在反应釜中加入二氯甲烷溶剂，然后加入水合肼搅拌至溶解，再加入催化剂，继续搅拌至少5min；

(2)在20～30℃下，将氯甲酸苄酯缓慢滴加至反应釜中，继续保温反应2h；

(3)将步骤(2)得到的反应液通过分液装置进行保温分水，分水后将水合肼回收套用，分水后得到的有机相备用；

(4)将步骤(3)分水后得到的有机相，加入盐酸，进行酸化精制；

(5)将步骤(4)酸化精制后的溶液中加入碳酸钠水溶液进行中和；中和后的溶液进行冷却结晶离心，滤液分液除去水，有机相回收套用，结晶的固体收集待用；

(6)将步骤(5)收集的结晶固体用水重结晶，即得到肼基甲酸苄酯。

其中，上述制备方法的反应方程式如下：

进一步的，所述水合肼和溶剂按照重量比依次为1：(6～8).

进一步的，所述水合肼、催化剂以及氯甲酸苄酯按照摩尔量比依次为16：1：4。

进一步的，所述步骤1中的催化剂为碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、三乙胺、氢氧化钾或氢氧化钠中的一种。

进一步的，所述步骤3中水合肼的回收套用方法为：(a)将反应后分液得到的水合肼负压蒸馏，缓慢升温，控制体系真空度为0.07～0.09MPa，蒸馏终点温度为90℃，无馏分析出，收集馏分Ⅰ；(b)将馏分Ⅰ于反应瓶中加入其质量0.05％～1％的镍基催化剂，控制温度30±10℃下反应6～10h，过滤并收集镍基催化剂，循环套用；(c)对过滤后的馏分Ⅰ体系继续升温，控制真空度≥0.095MPa，蒸馏终点温度为120℃，无馏分析出，收集馏分Ⅱ，套用于肼基甲酸苄酯合成反应中。

进一步的，所述步骤c中的馏分Ⅱ用于肼基甲酸苄酯合成时，需加入碱助剂，加入量为馏分Ⅱ质量的13％～15％。

进一步的，所述的碱助剂优选为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠的任意一种或多种。

进一步的，步骤4中所述酸化精制使用的盐酸浓度为1mol/L。

进一步的，步骤5中所述冷却结晶的温度为为-10～2℃。

优选的，步骤5中所述冷却结晶的温度为为0℃。

进一步的，步骤2中所述氯甲酸苄酯的滴加温度为20℃，滴加时间为10～15min。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的制备肼基甲酸苄酯的方法克服了现有技术的不足，通过添加冷却结晶的方法得到纯度更高的肼基甲酸苄酯，且冷却结晶的方法简单易于操作，对于操作人员来说更安全。(2)本发明的制备方法中，水合肼的回收套用，采用分段负压蒸馏，得到低浓水合肼馏分Ⅰ和高浓水合肼馏分Ⅱ，馏分Ⅰ为水合肼含量≤2％的废水，利用价值不大，只能破坏处理；低浓水合肼废水通过镍基催化剂进一步降解，形成氢气与氮气，随尾气进行处理，反应条件温和，水合肼的降解可控，具有广阔的应用前景。馏分Ⅱ主要为水合肼，含量50％～70％，高浓水合肼与碱助剂一并用于合成肼基甲酸苄酯反应中，碱助剂提高了回收水合肼的活性，实现了水合肼的套用，避免了水合肼的浪费，更加环保。

制备方法

本发明中肼基甲酸苄酯的制备方法的工艺流程如图1所示。

一种制备肼基甲酸苄酯的方法，包括如下步骤：

步：在反应釜中加入二氯甲烷溶剂，然后加入水合肼搅拌至溶解，再加入催化剂，继续搅拌至少5min；所述水合肼和溶剂按照重量比依次为1：6；催化剂为碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、三乙胺、氢氧化钾或氢氧化钠中的一种；

第二步：在20±2℃下，将氯甲酸苄酯缓慢滴加至反应釜中，滴加时间控制在10min，继续保温反应2h；水合肼、催化剂以及氯甲酸苄酯按照摩尔量比依次为16：1：4；

第三步：将得到的反应液通过分液装置进行保温分水，分水后将水合肼回收套用，分水后得到的有机相备用；

第四步：将分水后得到的有机相，加入浓度为1mol/L盐酸，进行酸化精制；

第五步：将酸化精制后的溶液中加入碳酸钠水溶液进行中和；中和后的溶液进行冷却结晶离心，冷却结晶的温度为为0℃；滤液分液除去水，有机相回收套用，结晶的固体收集待用；

第六步：将收集的结晶固体用水重结晶，即得到肼基甲酸苄酯。

其中，上述制备方法的反应方程式如下：

其中，水合肼的回收套用方法为：(a)将反应后分液得到的水合肼负压蒸馏，缓慢升温，控制体系真空度为0.07～0.09MPa，蒸馏终点温度为90℃，无馏分析出，收集馏分Ⅰ；(b) 将馏分Ⅰ于反应瓶中加入其质量0.05％～1％的镍基催化剂，控制温度30±10℃下反应6～ 10h，过滤并收集镍基催化剂，循环套用；(c)对过滤后的馏分Ⅰ体系继续升温，控制真空度≥0.095MPa，蒸馏终点温度为120℃，无馏分析出，收集馏分Ⅱ，套用于肼基甲酸苄酯合成反应中；馏分Ⅱ用于肼基甲酸苄酯合成时，需加入碱助剂，加入量为馏分Ⅱ质量的13％～15％；碱助剂优选为碳酸钾。