一種新的三氯乙胺製備工藝及其液質監控方法

2023-04-30 13:50:56

專利名稱：：一種新的三氯乙胺製備工藝及其液質監控方法
技術領域：
：本發明涉及有4幾化工領域，具體地說，是一種新的三氯乙胺製備工藝及其製備過程中的液質監控方法。
背景技術：
：三氯乙胺，又叫三氯三聚氰胺、三氯蜜胺，英文名trichoromelamine(TCM)，英文別名Trichloro-2,4,6-Triammo-l，3，5-Triazine，CAS登錄號7673-09-8，分子式C3H3C13N6，分子量229.46,外觀白色固體；化學結構式為formulaseeoriginaldocumentpage5三氯乙胺(TCM)是一種重要的中間化工產品，目前主要用於餐飲業廚房清潔殺菌、水果蔬菜消毒以及釀造業的硬表面抗菌處理等，其作用機制在於通過對細菌體內某些器官的調控和抑制來達到殺滅細菌的目的。三氯乙胺的毒性極低，類似於日常用的藥物，已經通過了美國環境保護署(EPA,U.SEnvironmentalProtectionAgency)的毒性和風險評估。在對大鼠的急性經口毒性研究中，三氯乙胺的半數致死劑量(LD50)為398mg/kg,在對大鼠的急性皮膚毒性研究中，三氯乙胺的半數致死劑量(LD50)大於2000mg/kg，又由於三氯乙胺在水中的溶解度很低，所以用它製成的清潔殺菌劑非常安全，並且已經在美國環境保護署(EPA)註冊為直接接觸類殺菌劑。三氯乙胺能夠防止或者大大減少由於表面接觸所帶來的細菌汙染、能夠作為屠宰場中牲畜宰殺之後的消毒液、還能夠使牛肉裡的細菌含量降至最低，上述優異的性能和高端的特質使得三氯乙胺引起人們日益廣泛的關注，期待開發出其更多的潛能。目前製備三聚氰胺的方法4交為單一，在專利EP0239121、GB931747A和SU-A-143382中披露的三氯乙胺的製備工藝中，主要是以三聚氰胺作為原料、以價格昂貴並且劇毒的氣體一一氯氣作為囟化劑，經過先製備六氯取代物的中間體、再由該中間體製備三氯乙胺的兩步反應來製備得到三氯乙胺化合物。在上述製備工藝中，由於對於劇毒的氯氣要進行準確的定量，因此對生產設備的要求十分嚴格，同時必須經過中間體的兩步走的方式使工藝變得更為複雜，這些均給工業化生產帶來了不便，限制了三氯乙胺的推廣應用。另外，由於三氯乙胺結構和性質的特殊性，在其生產過程中一直沒有發現好的監控方法，傳統的方法如元素分析，只能表徵出大致的元素含量，而不能確定一氯取代物、二氯取代物、三氯取代物(三氯乙胺)、四氯取代物等的具體含量，使得實際生產過程中對各種取代物的跟蹤監測變得很困難，不利於對原料投入和反應過程的控制。
發明內容本發明的第一個目的在於提供一種新的三氯乙胺的製備工藝，該工藝既能夠避免使用價格昂貴並且劇毒的氯氣，又無需現有技術中先製備六氯取代物的中間體、再由該中間體製備三氯乙胺的兩步走方式，在降低成本、簡化工藝的同時，又能提高收率，同時減少對於環境的汙染，適於工業化生產。上述目的是通過如下技術方案實現的以三聚氰胺作為原料、以含氯化合物作為卣化劑，在反應過程中通過液質監控獲得各種不同取代物的具體信息，從而不經過六氯取代物的中間體而直接製備得到目標產物三氯乙胺化合物。具體的工藝步闢如下(1)將原料三聚氰胺、適當酸及適當溶劑按照l:(315):(10100)的比例(當量比)加入到反應釜中，優選原料三聚氰胺與溶劑的當量比為1:35，劇烈攪拌1060分鐘；(2)控制溫度在-5。C35。C，優選IO'C，緩慢向反應釜中加入原料量38倍(當量)的卣化劑，邊加邊攪拌，每間隔1060分鐘取樣一次，送LC-MS聯用儀進行液質監測，在25小時內將面化劑全部加完；(3)卣化劑加畢，緩慢攪拌使溫度升至室溫(25°C)，然後繼續攪拌138小時，優選8小時；(4)LC-MS聯用儀監測到反應完畢時，將所得產物進行抽濾；(5)用3%的醋酸水溶液洗滌濾餅；(6)用清水洗滌濾餅；(7)將濾餅真空乾燥，即得到目標產物三氯乙胺；上述步驟(1)中所述的酸可以是水醋酸、曱酸、三氟乙酸、丁酸、戊酸、特戊酸等弱酸中的任意一種或幾種，其中優選為水醋酸；上述步驟(1)中所述的溶劑可以是水、任意濃度的曱醇溶液、任意濃度的乙醇溶液、或者甲醇、乙醇與水按照任意比例組成的混合溶液，其中優選為水；上述步驟(2)中所述的卣化劑可以是次氯酸釣固體、次氯酸4丐溶液、次氯酸鈉溶液、次氯酸溶液中的任意一種或幾種，其中優選為次氯酸釣固體。本發明的另一目的在於提供一種上述三氯乙胺製備過程中液質監控的方法，以便能夠準確跟蹤監測出反應進程中各種不同取代物調控。上述目的是通過如下技術方案實現的在反應進行到向反應釜中緩慢加入卣化劑的過程時(上述步驟(2))，每間隔1060分鐘取樣一次，送LC-MS聯用儀進行液質監測。液相分離的條件如下色語柱C18反相色譜柱30x4.6mm,3.5pm;流動相水(0.1%曱酸)-乙腈(0.1%曱酸)混合液，流速3.00ml/min;進樣量2nL;柱溫18C;才企測波長254nm;8梯度如下表所示:tableseeoriginaldocumentpage9(2)質譜檢測的條件如下離子源電噴霧離子源；掃描方式正離子掃描；電噴霧毛細管電壓2.53.5KV;毛細管溫度150。C400。C;源溫度80。C110。C;脫溶劑流速400700L/Hr。本發明與現有技術相比具有如下顯著優點①原料(三聚氰胺)和反應中應用的試劑易得、價格低廉，生產成本j氐；②避免了使用價格昂貴並且有劇毒的氯氣作為原料，簡化了生產工藝，操作過程十分安全；③三聚氰胺的反應徹底，產物中無原料殘留；對環境的汙染小，反應中產生的副產物醋酸4丐可以提取回收，作為重要的化工原料；⑤液質監控中能同時測定三聚氰胺原料以及一氯取代、二氯取代、三氯取代、四氯取代、五氯取代及六氯取代的產物，對樣品的檢測專一性強、靈敏度高，可滿足實際檢測的需要；⑥液質監測相比元素分析法處理方法操作簡單，時間短，基質對樣品的4全測無幹擾；⑦反應全過程時間短(不超過38小時)，目標產物收率高，有利於工業化生產。下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。圖1為實施例1在0.0小時取樣的LC-MS分析結果，當t=0.05/0.07時，m/z=126.9為起始原料三聚氰胺；當t=0.05/0.07時，m/z=161為一氯取代物；圖2為實施例1在0.5小時取樣的LC-MS分析結果，當t=0.04/0.081時，m/z=161為一氯取代物；當t-0.343時，m/z=195為二氯取代物；當t=0.898時m/z=229為三氯取代物；圖3為實施例1在1.0小時取樣的LC-MS分析結果，當t=0.04/0.081時，m/z=161為一氯取代物；當t=0.353時，m/z=195為二氯取代物；當t-0.898時，m/z-229為三氯取代物；圖4為實施例1在1.5小時取樣的LC-MS分析結果，當t=0.343時，m/z=195為二氯取代物；當t-0.898時，m/z-229為三氯取代物，當t-1.332時，m/z=265為四氯取代物；圖5為實施例1在2.0小時取樣的LC-MS分析結果，當t=0.898時，m/z-229為三氯取代物；圖6為實施例1的核磁共振分析結果，^NMR(300MHz,Methanol-d4):4.92(s，lH)。具體實施例方式以下實施例是本發明的幾個優選實施方式，但並非是對本發明的進一步限定，根據本發明的上述內容作出其他形式的變更、替換等均屬於本發明的範圍。實施例1:(1)將原料三聚氰胺2.5kg(19.84mol)、水醋酸3.8kg(63.3mol)以及水88L加入到反應釜中，劇烈攪拌1060分鐘；(2)控制溫度在-5。C10。C,緩慢加入純度為65%的次氯酸鈣固體6.9kg(31.4mo1),邊加邊攪拌，每間隔30分4t取樣一次，送LC-MS聯用儀進行液質監測，次氯酸鉤的加料時間不少於2小時；(3)卣化劑加畢，緩慢攪拌使溫度升至室溫(25°C)，然後繼續攪拌約8小時；(4)反應完畢後將所得產物進行抽濾；(5)用3%的醋酸水溶液洗滌濾餅；(6)用清水洗滌濾餅；(7)將濾餅真空乾燥，得到4.33kg白色固體，即為目標產物三氯乙胺，產率95.2%。上述步驟(2)中用LC-MS聯用儀對所取樣品進行液質監測的條件如下1)液相分離的條件色語柱C18反相色譜柱30x4.6mm，3.5pm;流動相水(0.1%曱酸)-乙腈(0.1%曱酸)混合液，流速3.00ml/min;柱溫18°C;才企測波長254nm;梯度如下表所示時間(min)乙腈(0.1%甲酸)0.003,0%0.205.0%1.7590.0%2.0090.0%2.103.0%2.803.0%2)質語檢測的條件離子源電噴霧離子源；掃描方式正離子掃描；電噴霧毛細管電壓2.53.5KV;毛細管溫度150。C400。C;源溫度80°C110°C;脫溶劑流速400700L/Hr。上述步驟(2)中LC-MS分析結果如圖1圖5所示。對所得產物進行元素分析，結果如下分子式C3H3N6C13計算值(％):C:15.70;H:1.32;N:36.63;Cl:46.35。實測值(％):C:15.67;H:1.28;N:36.62;Cl:46.15。對所得產物進行核磁共振分析，結果如圖6所示，力NMR12(300MHz,Methanol-d4):4.92(s，lH)。實施例2:(1)將原料三聚氰胺2.5kg(19.84mol)、冰醋酸3.8kg(63.3mol)以及水60L加入到反應釜中，劇烈攪拌1060分鐘；(2)控制溫度在-5'C10。C，向反應釜中緩慢滴加有效氯含量>6%的次氯酸鈉溶液36kg(其中次氯酸鈉的含量為61.5mol),邊加邊攪拌，每間隔30分鐘取樣一次送LC-MS聯用4義進行液質監測，次氯酸鈉溶液的滴加時間不少於3小時；(3)次氯酸鈉溶液滴加完畢，緩慢攪拌使溫度升至室溫(25°C)，然後繼續攪拌約5小時；(4)其餘操作均與實施例1相同。實施例3:在實施例1的步驟(1)中，用濃度為10%的乙醇水溶液700L代替1000L水，其餘操作均與實施例1相同。實施例4:在實施例1的步驟(1)中，用濃度為10%的曱醇水溶液700L代替1000L水，其餘操作均與實施例1相同。實施例5:在實施例1的步驟(1)中，用濃度為20%的乙醇水溶液650L代替1000L水，其餘操作均與實施例l相同。實施例6:13在實施例1的步驟(1)中，用濃度為20%的甲醇水溶液650L代替1000L水，其餘操作均與實施例1相同。實施例7:在實施例1的步驟(2)中，用有效氯含量為20%的次氯酸溶液16kg(其中次氯酸的含量為61.5mol)代替純度為65%的次氯酸鈣固體6.9kg(31.4mo1),其餘操作均與實施例l相同。實施例8:在實施例1的步驟(2)中，用控制溫度在-3'C代替10°C,其餘操作均與實施例l相同。實施例9:在實施例1的步驟(2)中，用控制溫度在20。C代替10°C，其餘操作均與實施例l相同。實施例10:在實施例1的步驟(2)中，用控制溫度在35。C代替l(TC,其餘操作均與實施例1相同。實施例11:在實施例1的步驟(3)中，用攪拌時間2小時代替8小時，其餘操作均與實施例1相同。實施例12:在實施例1的步驟(3)中，用攪拌時間35小時代替8小時，其餘操作均與實施例1相同。實施例13:在實施例2的步驟(1)中，用80L水代替60L水，其餘操作均與實施例2相同。權利要求1、一種三氯乙胺的製備工藝，其特徵在於包括如下步驟(1)將原料三聚氰胺、適當酸及適當溶劑按照1∶(3～15)∶(10～100)的比例(當量比)加入到反應釜中，劇烈攪拌10～60分鐘；(2)控制溫度在-5℃～35℃，緩慢向反應釜中加入原料量3～8倍(當量)的滷化劑，邊加邊攪拌，每間隔10～60分鐘取樣一次，送LC-MS聯用儀進行液質監測，在2～5小時內將滷化劑全部加完；(3)滷化劑加畢，緩慢攪拌使溫度升至室溫(25℃)，然後繼續攪拌1～38小時；(4)LC-MS聯用儀監測到反應完畢時，將所得產物進行抽濾；(5)用3％的醋酸水溶液洗滌濾餅；(6)用清水洗滌濾餅；(7)將濾餅真空乾燥，即得到目標產物三氯乙胺；上述步驟(1)中所述的酸可以是冰醋酸、甲酸、三氟乙酸、丁酸、戊酸、特戊酸等弱酸中的任意一種或幾種，其中優選為冰醋酸；上述步驟(1)中所述的溶劑可以是水、任意濃度的甲醇溶液、任意濃度的乙醇溶液、或者甲醇、乙醇與水按照任意比例組成的混合溶液，其中優選為水；上述步驟(2)中所述的滷化劑可以是次氯酸鈣固體、次氯酸鈣溶液、次氯酸鈉溶液、次氯酸溶液中的任意一種或幾種，其中優選為次氯酸鈣固體。2、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟(1)中原料三聚氰胺與溶劑的當量比為1:35。3、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟(2)中，控制溫度在10°C。4、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟(3)中，攪拌時間為8小時。5、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟(2)中用LC-MS聯用儀進行液質監測釆用下述條件(1)液相分離條件色譜柱C18反相色譜柱30x4.6mm，3.5pm;流動相水(0.1%曱酸)-乙腈(0.1%曱酸)混合液，流速3.00ml/min;進樣量2|iL;柱溫18C;;險測波長254nm;梯度如下表tableseeoriginaldocumentpage3(2)質語檢測條件:離子源電噴霧離子源；掃描方式正離子掃描；電噴霧毛細管電壓2.53.5KV;毛細管溫度150。C400。C;源溫度80。C110。C;脫溶劑流速400700L/Hr。全文摘要本發明公開了一種新的三氯乙胺的製備工藝，該工藝是以三聚氰胺作為原料、以含氯化合物作為滷化劑，通過液質聯用(LC-MS)的監控方法實現對於含氯化合物的定量，只須經過簡捷的一步反應即可直接製備得到目標產物三氯乙胺化合物。使用本發明的工藝製備三氯乙胺，既能夠避免使用價格昂貴並且劇毒的氯氣，又無需先製備現有方法中的六氯中間體再由該中間體製備三氯乙胺化合物，在降低成本、簡化工藝的同時，提高了收率，同時原料反應徹底無殘留、副產物可回收利用為化工原料，減少了對環境的汙染，非常適於三氯乙胺的工業化生產。文檔編號G01N30/72GK101565407SQ200910143948公開日2009年10月28日申請日期2009年6月4日優先權日2009年6月4日發明者凱於,劉福雙,吳鵬程,沈立新,鈕翠然申請人:無錫好芳德藥業有限公司