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用“绿色化学品”碳酸二甲酯代替光气合成2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯,进而分解生成甲苯二异氰酸酯具有反应条件温和,催化剂便宜,仅有副产物甲醇生成等优点。若同甲醇氧化羰基化碳酸二甲酯反应相结合,可构成“零排放”的绿色合成工艺过程,是洁净化工的重要发展方向。本文对碳酸二甲酯和2,4-二氨基甲苯合成2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯的过程进行了研究。 首先,通过重结晶制备了主产物2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯的纯品,应用CHN元素分析仪检验了其纯度,应用质谱、红外光谱、核磁共振波谱等先进测试手段对其进行了定性分析;通过制备液相色谱制备了副产物2-甲基-5-氨基苯氨基甲酸甲酯的纯品,并应用质谱、红外光谱等测试手段对其进行了定性分析;通过液-质联用技术,对副产物聚脲进行了定性分析。从而实现了对碳酸二甲酯和2,4-二氨基甲苯合成2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯反应的主、副产物的全部定性。 其次,建立了一套适宜的、高效的对反应物和主、副产物同时进行测试的高效液相色谱分析系统。确立了色谱条件为:色谱柱RP C-18柱,流动相V(甲醇):V(水)=5:5,流速0.6ml/min,紫外检测,波长254nm。采用外标法对主产物2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯进行了定量分析,对实验结果进行了精确度和回收率的检验,效果良好。 第三,对催化剂进行了筛选,确定了其活性排序:乙酸锌>氧化铅>甲醇钠>碱式碳酸锌>氧化锌=碱式碳酸铜。其中,乙酸锌、氧化铅、甲醇钠催化剂对碳酸二甲酯和2,4-二氨基甲苯合成2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯反应体系具有良好的催化性能。 第四,考察了以甲醇钠为催化剂,碳酸二甲酯和2,4-二氨基甲苯合成2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯反应。发现加入甲酸甲酯,可以显著提高2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯产率。通过气-质联用和红外光谱对中间产物2,4-甲苯二甲酰胺和N-(2-甲基-5-氨基)苯基甲酰胺进行了定性,并以此为依据,初步推测了反应机理。对影响反应进行的各因素进行了研究,获得了较适宜的反应条件,2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯的产率可达59.75%。 第五,考察了以乙酸锌为催化剂,碳酸二甲酯和2,4-二氨基甲苯合成2, 河北工业大学硕士研究生学位论文4.甲苯二氨基甲酸甲酯反应。通过对催化剂进行Xap表征和对反应液进行气-质联用定性分析,确定了乙酸锌催化剂的失活是因为它和反应的副产物甲醇发生进一步反应,生成乙酸甲酯、水和对2,4甲苯二氨基甲酸甲酯合成反应没有催化活性的氧化锌。通过气相色谱分析,确定高压釜内余压是由二氧化碳引起,碳酸二甲酯水解生成甲醇和二氧化碳。对影响反应进行的各因素进行了研究,获得了较适宜的反应条件,*4甲苯二氨基甲酸甲酯的产率可达89.32%。 第六,考察了以氧化铅为催化剂,碳酸二甲酯和2,个二氢基甲苯合成L4甲苯二氨基甲酸甲酯反应。反应中有诱导期存在,诱导期的存在与氧化铅催化剂的表面状态密切相关。经过碳酸二甲酯预处理的氧化铅催化剂转化为新相P匕oO入闪m。,致使诱导期消失。化学反应在新相比*0。从0mz表面上进行,其中oH官能团在反应中起到了重要作用。以此为基础,推测了反应机理。对反应温度和反应时间对反应的影响进行了研究,获得了较适宜的反应条件,2,4甲苯二氨基甲酸甲酯的产率可达 81.8%。