Способ получения моно- и дикарбамоилпроизводных метилендифенил-4,4'-диамина Российский патент 2024 года по МПК C07C273/18 C07B43/06 C07C275/28 

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения моно- и дикарбамоилпроизводных метилендифенил-4,4'-диамина (МДА), которые могут быть использованы в сельском хозяйстве и промышленности в качестве отвердителя в эпоксидных клеях и герметиках.

Известна реакция взаимодействия первичного амина с фосгеном в присутствии или отсутствии инертной среды (RU 2487865, Дата начала отсчета срока действия патента: 13.11.2008). Способ заключается в том, что поток амина подают на фосгенирование в газовой фазе при температуре выше 200°С, но не более 570°С и давлении от 0,8-3 бар. Способ позволяет получать изоцианаты со сравнительно низкой долей соединений, придающих цвет. Недостатком известного способа является использование фосгена в процессе получения целевых изоцианатов.

Известен способ получения (RU 2523201, Дата начала отсчета срока действия патента: 15.05.2008) арилкарбамов путем взаимодействия диарилкарбоната и амина в реакторе, в котором осуществляют реакцию между диарилкарбонатом и соединением амина; переноса реакционной смеси в реактор термического разложения, соединенный линией с реактором, в котором осуществляют реакцию между диарилкарбонатом и соединением амина. Известная реакция дает возможность получить реакционную смесь и затем осуществить перенос смеси, полученной при взаимодействии диарилкарбонатов и соединений амина в специфических условиях, в реактор термического разложения. Недостатком реакции является сложное аппаратурное оформление процесса.

Наиболее близким по технической сущности является реакция карбамирования (RU 2635090, Дата начала отсчета срока действия патента: 28.03.2014) путем получения N-замещенного карбамата исходя из органического первичного амина, мочевины и органического гидрокси соединения в соответствии с реакцией карбамирования и затем выделения первого компонента газообразной фазы, содержащего мочевину и/или соединение с карбонильной группой, являющееся производным мочевины, органическое гидрокси соединение и аммиак. В известной реакции в качестве органического первичного амина, используется гексаметилендиамин, 1-амино-3-аминометил-3,5,5-триметилциклогексан, 4,4'-дициклогексилметандиамин, анилин, 2,4-толуолдиамин; в качестве органического гидрокси соединения: 4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)фенол, 1-бутанол, 2,4-ксиленол, 2,4-ди-трет-амилфенол, фенол, 2-изопропилфенол, 4-додецилфенол, метил-1-бутанол, 4-(α,α-диметилбензил)фенол, п-додецилфенол, гидрохинон, 2-изопропилфенола и 4-фенилфенол, п-гептилфенол, 2-нафтол, 2-фенилфенол, 4-этоксифенол, 2-фенилэтанол, изодециловый спирт, 4-гептилфенол. Общим недостатком представленных известной реакции является применение малодоступных в промышленном масштабе исходных соединений (аминов и гидрокси соединений) для синтеза целевого продукта.

Технической задачей изобретения является расширение арсенала средств получения карбамоилпроизводных мочевины, а также увеличение выхода моно- и дикарбамоилпроизводных МДА, позволяющее получать индивидуальный товарный продукт для самостоятельного использования.

Техническая задача решается заявленным способом получения моно- и дикарбамоилпроизводных метилендифенил-4,4'-диамина взаимодействием метилендифенил-4,4'-диамина и мочевины в расплаве, при этом способ включает загрузку расчетных количеств исходных компонентов в реактор идеального смешения, нагревание реакционной смеси до 140^оС и перемешивание в течение 1 часа при давлении 1 атм и температуре 140^оС и затем охлаждая, с последующим анализом суммарного содержания моно- и дикарбамоилпроизводных МДА методом ВЭЖХ.

Расчетные количества исходных компонентов составляют: мольное соотношении МДА: мочевина 1:(0,5-8).

Достижение заявленного технического результата, выраженного в увеличении выхода моно- и дикарбамоилпроизводных МДА обеспечивается эффективностью диффузии расплавов метилендифенил-4,4'-диамина и мочевины при повышенной температуре и атмосферном давлении. Указанные условия обеспечивают увеличение выхода моно- и дикарбамоилпроизводных МДА за счет увеличения конверсии исходного метилендифенил-4,4'-диамина и более высокой степени превращения исходных реагентов - МДА и мочевины за счет увеличения их химического сродства.

Заявленный способ иллюстрируется следующими примерами.

В реактор идеального смешения помещают расчетные количества МДА и мочевины. Далее включают перемешивание. Температурный режим 140°С, время проведения реакции 1 ч., давление 1 атм. По окончании синтеза реакционную смесь охлаждают, выгружают из реактора. Анализ суммарного содержания моно- и дикарбамоилпроизводных МДА проводят методом ВЭЖХ.

Пример 1. 0,03 г (0.0005 моль) Мочевины нагревали до 140°С, далее добавляли 0,098 г (0,001 моль) 4,4'-диаминодифенилметана (МДА). Затем реакционную массу нагревали в течение 1 часа при температуре 140°С и перемешивании (60 об/мин.), далее реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и анализировали методом ВЭЖХ. Суммарное содержание моно- и дикарбамоилпроизводных МДА в реакционной массе составило 49,0% масc.

Пример 2. 0,06 г (0.001 моль) Мочевины нагревали до 140°С, далее добавляли 0,098 г (0,001 моль) 4,4'-диаминодифенилметана (МДА). Затем реакционную массу нагревали в течение 1 часа при температуре 140°С и перемешивании (60 об/мин.), далее реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и анализировали методом ВЭЖХ. Суммарное содержание моно- и дикарбамоилпроизводных МДА в реакционной массе составило 66,0% масc.

Пример 3. 0,09 г (0.0015 моль) Мочевины нагревали до 140°С, далее добавляли 0,098 г (0,001 моль) 4,4'-диаминодифенилметана (МДА). Затем реакционную массу нагревали в течение 1 часа при температуре 140°С и перемешивании (60 об/мин.), далее реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и анализировали методом ВЭЖХ. Суммарное содержание моно- и дикарбамоилпроизводных МДА в реакционной массе составило 63,0% масc.

Пример 4. 0,12 г (0.002 моль) Мочевины нагревали до 140°С, далее добавляли 0,098 г (0,001 моль) 4,4'-диаминодифенилметана (МДА). Затем реакционную массу нагревали в течение 1 часа при температуре 140°С и перемешивании (60 об/мин.), далее реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и анализировали методом ВЭЖХ. Суммарное содержание моно- и дикарбамоилпроизводных МДА в реакционной массе составило 68,0% масc.

Пример 5. 0,18 г (0.003 моль) Мочевины нагревали до 140°С, далее добавляли 0,098 г (0,001 моль) 4,4'-диаминодифенилметана (МДА). Затем реакционную массу нагревали в течение 1 часа при температуре 140°С и перемешивании (60 об/мин.), далее реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и анализировали методом ВЭЖХ. Суммарное содержание моно- и дикарбамоилпроизводных МДА в реакционной массе составило 71,0% масc.

Пример 6. 0,30 г (0.005 моль) Мочевины нагревали до 140°С, далее добавляли 0,098 г (0,001 моль) 4,4'-диаминодифенилметана (МДА). Затем реакционную массу нагревали в течение 1 часа при температуре 140°С и перемешивании (60 об/мин.), далее реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и анализировали методом ВЭЖХ. Суммарное содержание моно- и дикарбамоилпроизводных МДА в реакционной массе составило 75,0% масc.

Пример 7. 0,48 г (0.008 моль) Мочевины нагревали до 140°С, далее добавляли 0,098 г (0,001 моль) 4,4'-диаминодифенилметана (МДА). Затем реакционную массу нагревали в течение 1 часа при температуре 140°С и перемешивании (60 об/мин.), далее реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и анализировали методом ВЭЖХ. Суммарное содержание моно- и дикарбамоилпроизводных МДА в реакционной массе составило 63,0% масc.

При проведении реакции при температуре ниже 140ºС наблюдается низкий выход целевого продукта, выше 140ºС происходит разложение мочевины. В случае продолжительности синтеза менее 1 часа наблюдается низкий выход целевого продукта, более 1 часа - приводит к увеличению расхода реагента и ресурсов для осуществления процесса.

Снижение мольного содержания мочевины в реакционной массе менее чем 2,5 молей приводит к уменьшению выхода целевого продукта, увеличение же более чем 8 молей - приводит к увеличению расхода реагента и ресурсов для осуществления процесса.

Таблица 1.

№ Мольное соотношение МДА: мочевина Температура, °С Время, ч Выход,
% масc 1 1: 0,5 140 1 49,0 2 1: 1,0 140 1 66,0 3 1: 1,5 140 1 63,0 4 1: 2,0 140 1 68,0 5 1: 3,0 140 1 71,0 6 1: 5,0 140 1 75,0 7 1: 8,0 140 1 63,0

Изобретение относится к области органической химии, конкретно к методу получения моно- и дикарбамоилпроизводных метилендифенил-4,4'-диамина (МДА), которые могут быть использованы в сельском хозяйстве и промышленности в качестве отвердителя в эпоксидных клеях и герметиках. Способ получения целевых производных взаимодействием метилендифенил-4,4'-диамина и мочевины характеризуется тем, что способ осуществляется в расплаве и включает загрузку расчетных количеств исходных компонентов в реактор идеального смешения, перемешивание в течение 1 часа при давлении 1 атм и температуре 140°С, охлаждение и выгрузку реакционной смеси и анализ суммарного содержания моно- и дикарбамоилпроизводных метилендифенил-4,4'-диамина. Техническим результатом изобретения является обеспечение способом получения карбамоилпроизводных мочевины, а также увеличение выхода целевых продуктов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

1. Способ получения моно- и дикарбамоилпроизводных метилендифенил-4,4'-диамина взаимодействием органического первичного амина и мочевины, отличающийся тем, что в качестве органического первичного амина используется метилендифенил-4,4'-диамин, при этом способ осуществляется в расплаве и включает загрузку расчетных количеств исходных компонентов в реактор идеального смешения, перемешивание в течение 1 часа при давлении 1 атм и температуре 140°С, охлаждение и выгрузку реакционной смеси, и анализ суммарного содержания моно- и дикарбамоилпроизводных метилендифенил-4,4'-диамина.

2. Способ получения моно- и дикарбамоилпроизводных метилендифенил-4,4'-диамина по п. 1, отличающийся тем, что расчетные количества исходных компонентов составляют: мольное соотношение метилендифенил-4,4'-диамин: мочевина 1:(0,5-8).