异氰酸叔丁酯的绿色合成方法

背景技术

异氰酸叔丁酯是异氰类化合物中应用的非常广泛的一类。异氰酸叔丁酯被广泛应用于合成香豆素类、4H-色烯类和异恶唑啉类药物。另外，异氰酸叔丁酯还可以与锗等金属形成络合物，并插入金属-碳键中，用于合成亚氨基酰基类药物和功能材料。

目前大量制备异氰酸叔丁酯的方法，主要有如下两条合成路线：

(一)采用霍夫曼异腈合成反应，以叔丁胺和氯仿为原料在碱性条件下反应得到异氰酸叔丁酯。该方法有三个非常明显的缺点：第一，该路线的关键原料氯仿对光敏感，遇光照会与空气中的氧作用，逐渐分解而生成剧毒的光气(碳酰氯)和氯化氢，对操作人员的身体健康会造成较大危害，操作安全性比较差，不符合绿色环保可持续发展的要求；第二，氯仿属于管制品，采购非常困难；第三，该反应采用沸点只有40℃极易挥发的二氯甲烷作为溶剂，会造成操作环境中的VOC严重超标，不符合绿色环保可持续发展的要求。上述三个缺点严重限制了该工艺的进一步应用，也使得该产品的公斤级和十公斤放大变得比较困难。

(二)采用两步合成法，以叔丁胺为起始原料，先与甲酸或甲酸酯反应生成N-叔丁基甲酰胺，再用三氯氧磷等脱水剂进行脱水得到异氰酸叔丁酯。该方法也有三个非常明显的缺点：第一，反应步骤比较长，需要2步反应，操作比较繁琐，导致合成成本较高；第二，三氯氧磷等脱水剂的反应活性都非常高，危险性非常大，一旦操作不当，将对操作人员的身心健康造成严重危害，不符合绿色环保可持续发展的要求；第三，三氯氧磷等脱水剂反应完成之后都需要用大量水进行淬灭，会产生大量的酸性废水，后处理成本很高。上述三个缺点严重限制了该工艺的进一步应用，也使得该产品的公斤级和十公斤放大变得比较困难。

为了解决异氰酸叔丁酯现有工艺路线中所存在的上述问题，寻找一种路线设计合理，操作简单，绿色环保，对操作人员友好的异氰酸叔丁酯合成方法具有非常重要的意义。

制备方法

室温搅拌下，向50L玻璃反应釜中依次加入2.9Kg叔丁胺、6.7Kg原甲酸三乙酯、2.3Kg 4-二甲氨基吡啶、150g四丁基溴化铵和25L二甲苯，搅匀得到反应液。将反应液在室温下搅拌反应4小时。然后继续将反应液升温至60度反应8小时，反应完成。进一步的，将反应液常压蒸馏，收集90-91℃馏分得到3.2Kg无色透明液体产品(即异氰酸叔丁酯)，收率97%。GC纯度：99.3%。

参考文献

[1]苏州百灵威超精细材料有限公司. 一种制备叔丁基异氰的工艺方法:CN201911399206.5[P]. 2020-05-08.