背景技術(shù)

異丁酰肼為合成除草劑氨唑草酮的重要中間體，目前報道的異丁酰肼的合成方法，主要是通過異丁酸或異丁酸的酯與水合肼反應(yīng)得到，但目前的合成方法主要存在以下問題：

(1)采用異丁酸直接與水合肼縮合反應(yīng)，雖然收率較高，但該反應(yīng)需使用催化劑， 常用的催化劑例如可以為鈦酸四異丙酯、二氧化鈦和三氧化二鋁中的一種或多種。而使用 催化劑的缺點是分離催化劑較困難，對設(shè)備要求較苛刻，操作不方便。同時，直接縮合反應(yīng) 中，由于加入催化劑，反應(yīng)活性較高，雜質(zhì)M172不容易控制，進而影響異丁酰肼的收率和含量。

此外，使用直接縮合法制備異丁酰肼，需使用純度為100%的水合肼，原料不易得， 且在放大生產(chǎn)時具有一定安全風(fēng)險。

(2)采用異丁酸的酯作原料與水合肼反應(yīng)，綜合效益低。現(xiàn)有技術(shù)中通常采用異丁 酸甲酯為原料，這是由于采用異丁酸的其它酯進行肼解反應(yīng)時速率慢，轉(zhuǎn)化率低。而異丁酸 甲酯是由異丁酸與甲醇反應(yīng)得到的，對于用該方法得到的異丁酸甲酯，若直接采用精餾(精 餾溫度為64°C)分離反應(yīng)產(chǎn)物中的甲醇與異丁酸甲酯以得到高純度(大于80重量％ )的異丁 酸甲酯已被證明不可行，主要原因是由于異丁酸甲酯與甲醇共沸，共沸物組成中甲醇占比 約75%;若采用水洗后處理，會導(dǎo)致異丁酸甲酯收率降低，成本提高。

所以，開發(fā)一種收率高、條件相對溫和以及后處理簡單的異丁酰肼的制備方法是 非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中異丁酰肼的制備條件苛刻、副產(chǎn)物不易控制、收率低、后處理 困難等缺陷，本發(fā)明提供了一種異丁酰肼的制備方法，采用該制備方法，產(chǎn)物收率和純度 高，條件相對溫和，后處理簡單。

具體地，本發(fā)明提供了一種異丁酰肼的制備方法，該方法包括：

(a)在酯化反應(yīng)條件下，將異丁酸與甲醇在催化劑存在下反應(yīng)，將酯化反應(yīng)得到的 混合物在70_120°C下進行蒸餾，得到含有異丁酸甲酯的餾出液以及殘留液;將所述餾出液 中的水相分離掉，得到含有異丁酸甲酯的有機相；

(b)在肼解反應(yīng)條件下，將步驟(a)得到的含有異丁酸甲酯的有機相與水合肼反應(yīng)；

其中，在步驟(a)中，所述異丁酸與甲醇的摩爾比為1:1-2.8。

本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，以異丁酸、甲醇以及水合肼作為反應(yīng)原料，在合成 異丁酰肼所經(jīng)歷的酯化反應(yīng)和肼解反應(yīng)中，可以利用套用母液的方法來提高酯化收率，同 時通過控制異丁酸與甲醇的反應(yīng)摩爾比以及酯化產(chǎn)物的蒸餾溫度，直接從蒸餾所得的餾出 液中分離掉水相，并將得到的含有異丁酸甲酯的有機相直接用于異丁酰肼的合成，可以達 到提高產(chǎn)品收率的效果，并且操作簡便，易于工業(yè)化操作，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)使用分離的 異丁酸甲酯帶來的收率降低以及使用催化劑(異丁酸與水合肼直接縮合反應(yīng)所需）帶來的 后處理困難的問題。

本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究后還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以異丁酸、甲醇以及水合肼作為反應(yīng) 原料制備異丁酰肼時，為了提高酯化反應(yīng)的收率，現(xiàn)有技術(shù)通常使用3-4當(dāng)量的甲醇與異丁 酸進行酯化反應(yīng)，此時酯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率可以達到98%以上。為了使得酯化反應(yīng)產(chǎn)物中的異 丁酸甲酯順利與水合肼進行肼解反應(yīng)，通常需要將異丁酸甲酯從酯化反應(yīng)產(chǎn)物中分離出 來，如上所述，所述分離的方法可以采用精餾法、水洗法或脫溶法進行，但是直接采用精餾 分離酯化反應(yīng)產(chǎn)物中的異丁酸甲酯已被證明不可行，而采用水洗處理導(dǎo)致異丁酸甲酯收率 降低，直接采用脫溶的方式所得的異丁酸甲酯中甲醇含量太高，會導(dǎo)致下一步肼解反應(yīng)速 度太慢，以致反應(yīng)難以進行完全。而本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用接近當(dāng)量（1-2.8)的甲醇與 異丁酸進行酯化反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達到90 %以上時，反應(yīng)進行較慢，此時直接對得到的反 應(yīng)混合液在70-115℃的溫度下進行蒸餾，并將得到的餾出液進行分層并除去水相，可得含 量80重量％以上的異丁酸甲酯，之后將其直接用于異丁酰肼的合成，能夠顯著提高異丁酰 肼的收率和純度。此外，剩余的殘留液中包括未反應(yīng)的異丁酸以及催化劑，通過補加適量的 異丁酸和甲醇，繼續(xù)進行酯化反應(yīng)，重復(fù)之前的操作，可使酯化反應(yīng)的累積收率達到96%以 上，同時催化劑的套用不產(chǎn)生新的三廢。套用反應(yīng)液蒸餾后所得的含有異丁酸甲酯的有機 相可直接用于異丁酰肼的合成。此外，此方法合成異丁酰肼后處理加入溶劑經(jīng)回流分水，去 除甲醇及水，所得含有異丁酰肼的溶液通過降溫、結(jié)晶、過濾等常規(guī)操作即可實現(xiàn)對異丁酰 肼的分離，避免了使用催化劑(異丁酸與水合肼反應(yīng)所需)合成異丁酰肼時導(dǎo)致的后處理催 化劑難以分離的缺點。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

具體實施方式

本實施例用于說明本發(fā)明提供的異丁酰肼的制備方法

(a)異丁酸甲酯的制備

步驟（1-1):在反應(yīng)瓶中依次加入39.88(1.23mol)甲醇、11.28(0.112mol)濃硫酸 和100g(1.12mol)異丁酸并攪拌均勻，溫度升至80°C，保持回流狀態(tài)反應(yīng)6小時。取樣進行色 譜分析，至異丁酸氣相歸一面積小于10%時停止反應(yīng)。然后將反應(yīng)得到的混合物在80-110 ℃的溫度下進行常壓蒸餾，無明顯餾分餾出時即可停止蒸餾，得到含有異丁酸甲酯的餾出 液和殘留液B1-1。將所述餾出液中的水相分離掉，得到含有異丁酸甲酯的有機相A1-1。 

步驟（1-2):向殘留液B1-1 中加入47.18(1.46mol)甲醇和10og(1.12mol)異丁酸， 按照步驟（1-1)中的條件進行酯化反應(yīng)以及產(chǎn)物的后續(xù)分離。得到含有異丁酸甲酯的有機 相A1-2和殘留液B1-2。

步驟（1-3):向殘留液B1-2中加入54·4g(1·68mol)甲醇和 100g(1· 12mol)異丁酸， 按照步驟（1-1)中的條件進行酯化反應(yīng)以及產(chǎn)物的后續(xù)分離。得到含有異丁酸甲酯的有機 相A1-3和殘留液B1-3。

步驟（1-4):向殘留液B1-3中加入53g(1.64mol)甲醇和100g( 1.12mol)異丁酸，按 照步驟（1-1)中的條件進行酯化反應(yīng)以及產(chǎn)物的后續(xù)分離。得到含有異丁酸甲酯的有機相 A1-4和殘留液B1-4。

步驟（1-5):向殘留液B1-4中加入57g(1.76mol)甲醇和100g(1.12mol)異丁酸，按 照步驟（1-1)中的條件進行酯化反應(yīng)以及產(chǎn)物的后續(xù)分離。得到含有異丁酸甲酯的有機相 A1-5和殘留液B1-5。

步驟（1-6):向殘留液B1-5中加入62· 3g(1 ·93mol)甲醇和 100g(1· 12mol)異丁酸， 按照步驟（1-1)中的條件進行酯化反應(yīng)以及產(chǎn)物的后續(xù)分離。得到含有異丁酸甲酯的有機 相A1-6和殘留液B1-6。

步驟（1-7):向殘留液B1-6中加入53g(1 .64mol)甲醇和100g( 1.12mol)異丁酸，按 照步驟（1-1)中的條件進行酯化反應(yīng)以及產(chǎn)物的后續(xù)分離。得到含有異丁酸甲酯的有機相 A1-7和殘留液Bl-7。

異丁酸甲酯的總收率為98.1%。

其中，含有異丁酸甲酯的有機相的重量m(A)、有機相中異丁酸甲酯的含量c、殘留 液重量m(B)、殘留液中異丁酸的含量d和異丁酸甲酯的收率列于表1中。

表 1

(b)異丁酰肼的制備

將制備得到的含有異丁酸甲酯的有機相A1-1至A1-7合并，得到含有異丁酸甲酯的 有機相A1。向反應(yīng)瓶中加入71g(1.14mol)水合肼，升溫至80°C，滴加115g(0.95mol)上述含 有異丁酸甲酯的有機相A1，滴加完畢后，在80-85℃下回流反應(yīng)24小時，取樣分析至異丁酸 甲酯含量低于2重量％時停止反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，往肼解反應(yīng)得到的混合物中加入200g甲 苯，在70-100℃的條件下回流分水除去水和甲醇，待釜溫升至106-110℃，至無水分出時，降溫至10°C，抽濾，得到異丁酰肼濕品，減壓干燥后得異丁酰肼95.0g(0.90mol，97重量％)，異 丁酰肼的總收率為93.1%。