CN113387843B - 一种合成o-甲基异脲硫酸氢盐的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合成O‑甲基异脲硫酸氢盐的方法，属于有机合成技术领域。本发明采用在超声波反应釜中进行甲基化反应，将超声波发生器按照特定频率间歇性工作，缩短反应时间，降低了反应的温度，提高了产物得率。本专利所涉及的甲基化反应采用超声波反应釜进行，是一种安全环保的绿色合成新技术。

Description

一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法

技术领域

本发明涉及一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，属于有机合成技术领域。

背景技术

O-甲基异脲硫酸氢盐属农药中间体，主要作为中间体用于制备具有杀虫活性的噻虫胺(clothianidin)和呋虫胺(dinotefuran)。

O-甲基异脲硫酸氢盐的一种合成路线是：以硫酸二甲酯和尿素作为反应原料，在100℃进行反应50分钟，生成O-甲基异脲硫酸盐，停止反应后，将O-甲基异脲硫酸盐压入成盐釜，依次加入浓硫酸和水进行水解，并用甲醇重结晶。两步反应收率55％、结晶收率50％。该方法在反应过程中温度较高，硫酸二甲酯属于剧毒产品，操作不慎容易产生极大的安全隐患。

尿素和硫酸二甲酯在常温下难以发生反应，并且一旦升温发生反应，反应体系的温度会急速升高，有安全隐患，并且高温容易产生副产物，从而导致O-甲基异脲甲基硫酸盐的收率降低。

发明内容

[技术问题]

本发明要解决的技术问题是现有的制备O-甲基异脲硫酸氢盐的方法存在的温度高、反应时间长导致的收率低以及硫酸二甲酯甲基化过程存在安全隐患等问题。

[技术方案]

本发明提供了一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：步骤1，硫酸二甲酯、尿素及无机碱催化剂在超声波条件下进行反应得含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液；步骤2，将含有O-甲基异脲甲基硫酸盐反应液在超声波条件下经酸水解制得O-甲基异脲硫酸氢盐，

优选地，无机碱催化剂为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠或者碳酸氢钾中的任意一种或多种。

优选地，酸为质量分数为10％-49％的硫酸水溶液。

优选地，含有O-甲基异脲甲基硫酸盐反应液与酸的体积比为1：(1-3)。

优选地，硫酸二甲酯、尿素及催化剂的摩尔比为(1.0-4.0)：1：(0.01-0.5)。

优选地，在步骤1中，反应温度为40℃-80℃，更优选地，反应温度为50℃-55℃。

优选地，超声波条件为超声波功率为500w-550w，超声波频率为20kHz-25kHz。

优选地，步骤1中还包括如下步骤：将硫酸二甲酯、尿素及催化剂加入到具有超声波装置的反应容器中，在惰性气体保护下，在间歇性超声波反应条件下，控制反应温度在50℃-55℃，间歇性超声波反应条件为反应时间为m分钟，在反应开始的0-n分钟内，超声波装置每工作p分钟，暂停q分钟，在n-m分钟内，超声波装置每工作u分钟，暂停v分钟，20≤m≤30，n≤m/2，0＜p≤1，0＜q≤1，0＜u≤2，0＜v≤1。

更优选地，5＜n≤m/2，0.5≤p≤1，0.5≤u≤2。

优选地，反应容器包括：釜体，其内部形成有一个反应空腔；超声波发生器，安装在釜体的底部，用于在进行反应时向反应空腔内发出超声波；加料管道，具有加料阀，设置在釜体上侧，与反应空腔连通；出料通道，具有出料阀，设置在釜体下侧，与反应空腔连通；排气管道，设置在釜体顶部，与反应空腔连通；以及循环通道，设置在反应空腔内。

更优选地，超声波发生器具有超声波变幅杆，用于调节超声波发生器的工作频率。

更优选地，反应空腔的容积为1L-100L。

优选地，步骤2中还包括如下步骤：向O-甲基异脲甲基硫酸盐中加入酸，20℃-25℃下水解，反应结束后冷却至0℃～-5℃，静置8h-10h后过滤，得到O-甲基异脲硫酸氢盐粗品，重结晶剂重结晶，得O-甲基异脲硫酸氢盐。步骤2的超声波反应采用间歇性超声波反应条件，反应时间为m分钟，在反应开始的0-n分钟内，超声波装置每工作p分钟，暂停q分钟，在n-m分钟内，超声波装置每工作u分钟，暂停v分钟，20≤m≤30，n≤m/2，0＜p≤1，0＜q≤1，0＜u≤2，0＜v≤1。更优选地，5＜n≤m/2，0.5≤p≤1，0.5≤u≤2。

优选地，重结晶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、四氢呋喃、乙腈、叔丁基甲基醚或者丙酮中的任意一种或多种。

更优选地，重结晶剂包括至少一种醇类溶剂以及一种非醇类溶剂。

更优选地，重结晶剂由一种醇类溶剂和叔丁基甲基醚组成。

更优选地，重结晶剂为乙醇或乙醇与叔丁基甲基醚按体积比为(5-15)：1的混合溶剂。

[有益效果]

根据本发明所涉及的合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，因为以尿素和硫酸二甲酯为原料，在超声波条件下进行反应，利用超声空化现象，空化泡崩溃产生局部的高温、高压和强烈的冲击波及射流，从而促进反应的进行，所以，本发明不仅能够使得O-甲基异脲甲基硫酸盐的总收率达到了70％以上，而且产物纯度达到96％以上，可以不经进一步处理直接参与后续反应。

附图说明

图1为本申请实施例中使用的超声波反应釜的结构示意图；

图2为本申请实施例10中制得的O-甲基异脲硫酸氢盐的高效液相色谱图；

图3为本申请实施例11中制得的O-甲基异脲硫酸氢盐的高效液相色谱图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

在下述实施例中，O-甲基异脲硫酸氢盐的纯度是通过高效液相色谱分析方法测定的，具体方法如下：

仪器：安捷伦1100，色谱柱：BDS C18 4.6*250mm，5μm；流动相A：水，流动相B：甲醇(HPLC级)，流速：1.0mL/min，波长：270nm(254nm为辅)，柱温：30℃，进样量：10μL；洗脱时间：30min。溶剂及稀释液：1：9甲醇水溶液，样品及对照品配制：精密称取供试品或对照品适量，配制溶液浓度为0.2mg/mL。梯度洗脱程序如表1所示：

表1梯度洗脱程序表

时间(min)	A(％)	B(％)
			0	95	5
5	90	10
			10	85	15
15	80	20
			20	10	90
25	95	5
			30	95	5

在下述实施例中使用的超声波反应釜结构如图1所示。

如图1所示，下述实施例中使用的超声波反应釜100包括：釜体10、超声波发生器20、加料管道30、出料管道40、排气管道50、循环管道60、搅拌装置(图中未示出)以及温控装置(图中未示出)。

釜体10呈圆筒状，其内部具有一个用于装反应液的圆柱状的反应空腔，该反应空腔可以通过加料管道30、出料管道40、排气管道50以及循环管道60与外界相连通。釜体10的内壁上设置有刻度，因此可以较为方便地判断反应空腔内物料的体积。

超声波发生器20安装在釜体10的底部，位于反应空腔之外，用于产生超声波作用于位于反应空腔内的反应体系。下述实施例中使用的超声波发生器20还具有超声波变幅杆，该超声波变幅杆用于调节超声波发生器20的功率。

加料管道30设置在釜体10的上侧，与反应空腔相连通，加料管道30上设置有加料阀，该加料阀用于控制反应空腔通过加料管道30与外界的连通状态，当需要向反应空腔中添加物料时，通过调节加料阀的状态从而使反应空腔通过加料管道30与外界连通，从而使物料通过加料管道30进入反应空腔中。在下述实施例中，加料阀为球阀。

出料管道40设置在釜体10的下侧，与反应空腔相连通，出料管道40上设置有出料阀，该出料阀用于控制反应空腔通过出料管道40与外界的连通状态，当需要从反应空腔中导出物料时，通过调节加料阀的状态从而使反应空腔通过加料管道30与外界连通，从而使物料从反应空腔中通过出料管道40流出。在下述实施例中，出料阀为球阀。

排气管道50设置在釜体顶部，与反应空腔连通，用于方便置换反应空腔内的气体。

循环管道60周向地设置在釜体10的内壁上，用于在需要循环冷凝时，在循环管道60内通入冷凝水。

搅拌装置设置在反应空腔内，用于对反应空腔内的物料进行搅拌。

温控装置用于反应空腔内物料的温度。本实施例中的温控装置可以在-20℃～150℃直接调节。

实施例1

本实施例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的1份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入超声反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸钠，通入氮气防护，开启超声波发生器，超声波发生器的功率为550W，频率为25kHz，将反应釜内温度控制在50-55℃，控制反应总时长为27min，以反应釜内的温度从室温上升到50℃-55℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，在第0-14分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第15-27分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，通过加料通道向反应空腔内加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为20℃-25℃水解，控制反应总时长为60min，以反应釜内的温度进入到20℃-25℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，超声波发生器在工作时的功率和频率与步骤1的相同，在第0-30分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第31-60分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应结束后，通过出料通道将反应空腔内的物料排出，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用甲醇对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为70.8％，纯度为96.2％。

实施例2

本实施例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的2份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入超声反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸钠，通入氮气防护，开启超声波发生器，超声波发生器的功率为550W，频率为25kHz，将反应釜内温度控制在50-55℃，控制反应总时长为27min，以反应釜内的温度从室温上升到50℃-55℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，在第0-14分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第15-27分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，通过加料通道向反应空腔内加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为20℃-25℃水解，控制反应总时长为60min，以反应釜内的温度进入到20℃-25℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，超声波发生器在工作时的功率和频率与步骤1的相同，在第0-30分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第31-60分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应结束后，通过出料通道将反应空腔内的物料排出，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用甲醇对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为82.0％，纯度为96.5％。

实施例3

本实施例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的3份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入超声反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸钠，通入氮气防护，开启超声波发生器，超声波发生器的功率为550W，频率为25kHz，将反应釜内温度控制在50-55℃，控制反应总时长为27min，以反应釜内的温度从室温上升到50℃-55℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，在第0-14分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第15-27分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，通过加料通道向反应空腔内加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为20℃-25℃水解，控制反应总时长为60min，以反应釜内的温度进入到20℃-25℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，超声波发生器在工作时的功率和频率与步骤1的相同，在第0-30分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第31-60分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应结束后，通过出料通道将反应空腔内的物料排出，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用甲醇对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为82.5％，纯度达到96.4％。

实施例4

本实施例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的3份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入超声反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.15份碳酸钠，通入氮气防护，开启超声波发生器，超声波发生器的功率为550W，频率为25kHz，将反应釜内温度控制在50-55℃，控制反应总时长为27min，以反应釜内的温度从室温上升到50℃-55℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，在第0-14分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第15-27分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，通过加料通道向反应空腔内加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为20℃-25℃水解，控制反应总时长为60min，以反应釜内的温度进入到20℃-25℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，超声波发生器在工作时的功率和频率与步骤1的相同，在第0-30分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第31-60分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应结束后，通过出料通道将反应空腔内的物料排出，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用甲醇对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为82.8％，纯度达到96.3％。

实施例5

本实施例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的2份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入超声反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸钾，通入氮气防护，开启超声波发生器，超声波发生器的功率为550W，频率为25kHz，将反应釜内温度控制在50-55℃，控制反应总时长为27min，以反应釜内的温度从室温上升到50℃-55℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，在第0-14分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第15-27分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，通过加料通道向反应空腔内加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为20℃-25℃水解，控制反应总时长为60min，以反应釜内的温度进入到20℃-25℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，超声波发生器在工作时的功率和频率与步骤1的相同，在第0-30分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第31-60分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应结束后，通过出料通道将反应空腔内的物料排出，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用甲醇对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为82.2％，纯度达到97.0％。

实施例6

本实施例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的2份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入超声反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸铯，通入氮气防护，开启超声波发生器，超声波发生器的功率为550W，频率为25kHz，将反应釜内温度控制在50-55℃，控制反应总时长为27min，以反应釜内的温度从室温上升到50℃-55℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，在第0-14分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第15-27分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，通过加料通道向反应空腔内加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为20℃-25℃水解，控制反应总时长为60min，以反应釜内的温度进入到20℃-25℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，超声波发生器在工作时的功率和频率与步骤1的相同，在第0-30分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第31-60分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应结束后，通过出料通道将反应空腔内的物料排出，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用甲醇对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为81.8％，纯度达到96.5％。

实施例7

本实施例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的2份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入超声反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸钠，通入氮气防护，开启超声波发生器，超声波发生器的功率为550W，频率为25kHz，将反应釜内温度控制在50-55℃，控制反应总时长为27min，超声波发生器在反应期间不间断持续工作，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，通过加料通道向反应空腔内加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为20℃-25℃水解，控制反应总时长为60min，在整个反应时长过程中超声波发生器不间断持续工作，反应结束后，通过出料通道将反应空腔内的物料排出，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用甲醇对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为65.7％，纯度达到94.4％。

实施例8

本实施例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的2份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入超声反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸钠，通入氮气防护，开启超声波发生器，超声波发生器的功率为550W，频率为25kHz，将反应釜内温度控制在50-55℃，控制反应总时长为27min，以反应釜内的温度从室温上升到50℃-55℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，在第0-14分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第15-27分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，通过加料通道向反应空腔内加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为20℃-25℃水解，控制反应总时长为60min，以反应釜内的温度进入到20℃-25℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，超声波发生器在工作时的功率和频率与步骤1的相同，在第0-30分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第31-60分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应结束后，通过出料通道将反应空腔内的物料排出，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用乙醇对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为82.1％，纯度达到95.9％。

实施例9

本实施例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的2份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入超声反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸钠，通入氮气防护，开启超声波发生器，超声波发生器的功率为550W，频率为25kHz，将反应釜内温度控制在50-55℃，控制反应总时长为27min，以反应釜内的温度从室温上升到50℃-55℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，在第0-14分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第15-27分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，通过加料通道向反应空腔内加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为20℃-25℃水解，控制反应总时长为60min，以反应釜内的温度进入到20℃-25℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，超声波发生器在工作时的功率和频率与步骤1的相同，在第0-30分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第31-60分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应结束后，通过出料通道将反应空腔内的物料排出，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用叔丁基甲基醚对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为72.4％，纯度达到90.5％。

实施例10

本实施例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的2份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入超声反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸钠，通入氮气防护，开启超声波发生器，超声波发生器的功率为550W，频率为25kHz，将反应釜内温度控制在50-55℃，控制反应总时长为27min，以反应釜内的温度从室温上升到50℃-55℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，在第0-14分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第15-27分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，通过加料通道向反应空腔内加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为20℃-25℃水解，控制反应总时长为60min，以反应釜内的温度进入到20℃-25℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，超声波发生器在工作时的功率和频率与步骤1的相同，在第0-30分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第31-60分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应结束后，通过出料通道将反应空腔内的物料排出，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用乙醇与叔丁基甲基醚体积比为9:1的混合溶液对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为82.4％。

图2为本申请实施例10制得的O-甲基异脲硫酸氢盐的高效液相色谱图。

由图2可知，本实施例制得的O-甲基异脲硫酸氢盐的纯度为98.7％。

实施例11

本实施例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的2份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入超声反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸钠，通入氮气防护，开启超声波发生器，超声波发生器的功率为550W，频率为25kHz，将反应釜内温度控制在50-55℃，控制反应总时长为27min，以反应釜内的温度从室温上升到50℃-55℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，在第0-14分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第15-27分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，通过加料通道向反应空腔内加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为20℃-25℃水解，控制反应总时长为60min，以反应釜内的温度进入到20℃-25℃的时刻记为第0分钟，在整个反应时长过程中超声波发生器间歇性工作，超声波发生器在工作时的功率和频率与步骤1的相同，在第0-30分钟期间，超声波发生器工作1min暂停1min，从第31-60分钟期间，超声波发生器工作2min暂停1min，反应结束后，通过出料通道将反应空腔内的物料排出，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用乙醇与叔丁基甲基醚体积比为9:1的混合溶液对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为82.2％。

图3为本申请实施例11制得的O-甲基异脲硫酸氢盐的高效液相色谱图。

由图3可知，本实施例制得的O-甲基异脲硫酸氢盐的纯度为98.4％。

对比例1

本对比例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的2份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入常规反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸钠，通入氮气防护，将反应釜内温度控制在100-105℃，控制反应总时长为2h，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为70℃水解，控制反应时长为3h，反应结束后，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用甲醇对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为50.5％，纯度达到92.4％。

对比例2

本对比例提供的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，包括如下步骤：

步骤1，将按摩尔份计的3份硫酸二甲酯加入到超声、尿素及碳酸钠加入常规反应釜中，随后依次加入按摩尔份计的1份尿素以及按摩尔份计0.03份碳酸钠，通入氮气防护，将反应釜内温度控制在100-105℃，控制反应总时长为2h，反应得到含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液，为浓稠液体；

步骤2，确定含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积，加入质量分数为10％稀硫酸，加入的稀硫酸与含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液的体积比为3:1，控制反应温度为70℃水解，控制反应时长为3h，反应结束后，将收集到的物料冷却至-5℃，静置8小时，抽滤，取固体，使用甲醇对所得固体进行重结晶，即得目标产物O-甲基异脲硫酸氢盐，以尿素计总收率为53.7％，纯度达到92.8％。

实施例的作用与效果

根据上述实施例提供的合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，由于创造性地利用超声波来促进反应的进行，不仅可以将反应温度从传统的100℃左右降低至50℃-55℃，通过反应温度的降低除了可以减少副反应的发生提升收率，还能使得反应更加安全，而且还能有效提升产物的收率普遍达到90％以上。

进一步地，由于使用了在重结晶剂中添加了少量的叔丁基甲基醚，因此能够在保持收率几乎不下降的同时，有效提高了产物的纯度。

进一步地，由于使用了特制的反应釜作为反应容器，因此在反应过程中可以实现自动化连续生产流程，可以自动连续进料、反应、收集产物，从而提高整个反应效率。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，硫酸二甲酯、尿素及催化剂在具有超声波装置的反应容器中进行反应得含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液；所述催化剂为碳酸钠；所述超声波装置的超声波功率为500w-550w，超声波频率为20kHz-25kHz；控制反应温度在50℃-55℃，反应时间为m分钟，在反应开始的0-n分钟内，超声波装置每工作p分钟，暂停q分钟，在n-m分钟内，超声波装置每工作u分钟，暂停v分钟，20≤m≤30，5＜n≤m/2，0.5≤p≤1，0＜q≤1，0.5≤u≤2，0＜v≤1；

步骤2，将所述含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液在超声波条件下经酸水解制得O-甲基异脲硫酸氢盐；所述超声波为采用间歇性超声波，反应时间为m分钟，在反应开始的0-n分钟内，超声波装置每工作p分钟，暂停q分钟，在n-m分钟内，超声波装置每工作u分钟，暂停v分钟，20≤m≤30，5＜n≤m/2，0.5≤p≤1，0＜q≤1，0.5≤u≤2，0＜v≤1。

2.根据权利要求1的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，其特征在于：其中，步骤2的酸水解采用的酸为质量分数为10%-49%的硫酸水溶液。

3.根据权利要求2的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，其特征在于：

其中，步骤2中所述含有O-甲基异脲甲基硫酸盐的反应液与所述酸的体积比为1：（1-3）。

4.根据权利要求1的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，其特征在于：

其中，所述硫酸二甲酯、所述尿素及所述催化剂的摩尔比为(1.0-4.0)：1：（0.01-0.5）。

5.根据权利要求1的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，其特征在于：

其中，所述反应容器包括：

釜体，其内部形成有一个反应空腔；

超声波发生器，安装在所述釜体的底部，用于在进行反应时向所述反应空腔内发出超声波；

加料管道，具有加料阀，设置在所述釜体上侧，与所述反应空腔连通；

出料通道，具有出料阀，设置在所述釜体下侧，与所述反应空腔连通；

排气管道，设置在所述釜体顶部，与所述反应空腔连通；以及

循环通道，设置在所述反应空腔内。

6.根据权利要求1的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，其特征在于：

其中，步骤2中还包括如下步骤：

向O-甲基异脲甲基硫酸盐中加入酸，20℃-25℃下水解，反应结束后冷却至0℃~-5℃，静置8h-10h后过滤，得到O-甲基异脲硫酸氢盐粗品，使用重结晶剂对所述O-甲基异脲硫酸氢盐粗品进行重结晶，得O-甲基异脲硫酸氢盐。

7.根据权利要求6的一种合成O-甲基异脲硫酸氢盐的方法，其特征在于：

其中，所述重结晶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、四氢呋喃、乙腈、叔丁基甲基醚或者丙酮中的任意一种或多种。

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