苯氨基甲酸甲酯(MPC)，是合成二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)的重要中間體。利用氨基酯交換法合成苯氨基甲酸甲酯。
以PbO經甲醇預處理獲得的甲氧基鉛為催化劑,苯胺(AN)與氨基甲酸甲酯(MC)為原料酯交換合成苯氨基甲酸甲酯(MPC)。
基本介紹
- 中文名：氨基交換
- 含義：氨基酯交換法
- 底料：苯氨基甲酸甲酯
- 優勢：原料簡單，廉價
- 領域：化工
簡介,氨基酯交換法實驗過程,反應機理,
簡介
苯氨基甲酸甲酯（MPC），是合成二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）的重要中間體。MDI是生產聚氨酯的重要原料之一。其聚氨酯產品廣泛套用於機電、船舶、輕工和紡織等行業中，具有極高的套用價值。目前，國內外生產MDI大多採用光氣法，此法使用劇毒的光氣為原料，副產大量的腐蝕性氣體氯化氫，環境污染嚴重。以MPC為原料生產MDI，工藝簡單，環境友好，而且成本較低。因此，MPC的高效合成是此法的關鍵因素之一。
以廉價的尿素、甲醇為原料合成氨基甲酸甲酯（MC），然後再由苯胺（AN）和MC反應生成MPC與NH3，且NH3可以回收制尿素，實現了MPC的綠色合成和清潔生產。
李其峰等研究了以無水氯化鋅為催化劑、甲醇為溶劑反應生成苯氨基甲酸甲酯，MPC的收率達到了89.90%。但是使用無水氯化鋅催化劑，反應後易失活，不能回收利用，並且容易腐蝕設備。
劉航飛等研究了用甲氧基鉛（Pb（OCH3）2）催化N，N-二苯基脲（DPU）和碳酸二甲酯（DMC）合成MPC，MPC產率為98.7%。但此法的原料DPU和DMC價格昂貴，工業化成本高。甲氧基鉛（Pb（OCH3）2）為白色固體粉末，反應後易於回收，不具有腐蝕性。
Pb（OCH3）2催化AN與MC合成MPC的研究，目前未見有文獻報導。
氨基酯交換法實驗過程
1、Pb（OCH3）2催化劑和MPC的合成
Pb（OCH3）2催化劑的製備：甲醇和PbO於不鏽鋼反應釜中在150℃下反應4h，經減壓過濾，80℃下真空乾燥6h。將催化劑、溶劑、苯胺和氨基甲酸甲酯加入到高壓釜中，密閉反應器，用惰性氣體對反應器內空氣進行置換後，在攪拌狀態下，升溫至反應溫度，反應在自生壓力下進行數小時後，將反應液減壓過濾，使催化劑和反應液分離開。濾液取樣，進行氣相色譜分析。
2、分析方法
採用美國Agilent 6890N/5973N型色-質聯用（GC-MS）儀對反應的產物進行定性分析。
GC分析條件：N2作為載氣，FID檢測，進樣溫度150℃ ，採用程式升溫，條件為：起始溫度60℃，以10℃/min升至240℃，保持2 min。分流進樣。
MS分析條件：離子源溫度280℃，GC和MS接口溫度280℃，溶劑切割時間3 min，掃描m/z從19～500。
在上述條件下，將試樣提取液用Scan方式進行GC-MS分析。使用Agilent 6890N型氣相色譜儀對反應物進行定量分析，N2作為載氣，FID檢測器，色譜柱為HP-5（30m×0.32mm×0.25μm）毛細管色譜，FID檢測，採用程式升溫，校正歸一法定量。
反應機理
Pb（OCH3）2催化MC和AN合成MPC為加成消去反應機理。由圖可知，在Pb（OCH3）2的參與下，該過程中首先是Pb（OCH3）2中的一個親核基團CH3O-進攻MC的-NH2，形成中間體（1），（PbOCH3）+與-NHCOOCH3結合形成中間體（2）和甲醇，隨後苯胺作為親核試劑進攻中間體（2）的碳正離子，形成過渡態中間體（3），然後H2N-Pb-OCH3脫離出來，得到產物MPC。生成的H2N-Pb-OCH3在甲醇的作用下生成NH3和Pb（OCH3）2，其中Pb（OCH3）2進入下一個循環。
反應機理