合成方法有:(a)二氧化碳法;(b)光气法;(c)尿素法;(d)咪唑啉酮法.二氧化碳法需要高温,高压设备,设备投入过大,工艺要求严格;光气法毒性很强,操作要求高,所产生的副产氯化氢对设备有腐蚀性;尿素法所用中间原料价格昂贵,成本较高;咪唑啉酮法因原料易得,操作简单,成本较低,成为适宜工业化的合成方法.
德国专利DE 3703389报道了一种1,3-二甲基-2-咪唑啉酮合成方法,以85%浓度甲酸为反应介质,加入2-咪唑啉酮后,在0℃滴加36%的甲醛,滴加完甲醛后在室温下反应1小时,然后升温至回流并在回流状态反应8小时,蒸馏除去甲酸,中和,真空蒸馏得到1,3-二甲基-2-咪唑啉酮.该合成方法需用85%质量百分比浓度甲酸作为反应介质,并对低于85%质量百分比浓度甲酸无法使用.
具体方法一:
(1)以乙二胺和尿素为原料,加入水作为溶剂,合成2-咪唑啉酮,乙二胺,尿素,水的摩尔比是1∶0.5-3∶0.1-20;反应温度为100-300℃,反应时间为5-30小时,搅拌速率为50-1000转/分钟;冷却,结晶,过滤,用水或丙酮,乙醇,乙醚,石油醚洗涤滤饼2-5次,去除固体表面的原料,得白色固体即为2-咪唑啉酮,滤液循环使用;
(2)以2-咪唑啉酮,甲醛(多聚甲醛),甲酸为原料,合成1,3-二甲基-2-咪唑啉酮;其中甲醛和甲酸的浓度分别为20-99%,25-98%;2-咪唑啉酮,甲醛,甲酸的摩尔比是1∶0.2-9∶0.5-15;反应温度为50-200℃,回流反应6-30小时;待反应完成后,常压或减压蒸出混合液中未反应的甲醛,甲酸和水,蒸馏温度为20-200℃(最高温度不超过去时200℃);,所得母液即为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮粗品液;回收来的甲醛,甲酸和水的混合物用甲酸酯进行共沸精馏,或2-异丙醚作溶剂萃取精馏,提纯后继续利用;
(3)向1,3-二甲基-2-咪唑啉酮粗品液中加催化剂,即氯化亚铜和叔胺,加热搅拌反应.其中2-咪唑啉酮,氯化亚铜,叔胺的摩尔比是1∶0.01-1∶0.01-1,升温20-200℃,搅拌回流反应2-8小时;待反应结束后,冷却至常温,过滤,取滤液,蒸馏,收集80-200℃的馏分,产品含量达95-99%;
(4)脱水:向产品液中加入质量比为1∶0.5-5的脱水剂,搅拌2-6小时,离心,所得离心液即为含量≥99.0%的合格1,3-二甲基-2-咪唑啉酮产品,脱水剂经高温脱水处理后再次利用.
具体方法二:
在装有搅拌,温度计,和回流冷凝器的1000mL四日瓶中,加入501g(3.626mol)33.3%甲酸,107g多聚甲醛(按甲醛计算为3.567mol),153g(1.779mol)2-咪唑啉酮,搅拌,升温至70℃,反应4h后,然后加入237g(4.379mol)85%甲酸,升温回流反应12h,蒸出甲酸.反应物用氢氧化钠溶液中和中性,真空蒸馏,在真空度0.095Mpa收集105℃-118℃馏分,得到1,3-二甲基-2-咪唑啉酮,气相色谱分析纯度99.7%,收率78%.
bp＝225.5℃
IR(KBr cm-1)1249 1290,1504,1699,2862,2938
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