CN101218216B - N-取代的异噻唑啉酮衍生物的制备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了通式I所示的N-取代的异噻唑啉酮衍生物的制备方法，包括在不使用溶剂的条件下，使通式II所示的N-取代的3-巯基丙酰胺或通式III所示的N，N’-二取代的3，3’-二硫代二丙酰胺与硫酰氯反应。本发明还提供了通式III化合物的制备方法，包括在甲醇溶剂中使式IV的甲酯与通式V的胺反应。本发明方法不采用其它溶剂，因此降低了生产成本，减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及异噻唑啉酮衍生物的制备方法，特别涉及N-取代的异噻唑啉酮衍生物的制备方法。
背景技术
异噻唑啉酮类化合物是一类新型的高效广谱杀菌剂，具有高效、低毒、药效持续时间长、对环境无害等优点。因此广泛应用于工业水处理、化妆品、建筑材料、胶粘剂、涂料、医疗卫生、纺织、照相、洗涤剂等领域，特别是可作为海洋防污涂料中的防污剂。
迄今为止，文献中报导的制备N-取代的异噻唑啉酮衍生物的方法很多，但通常都包括使N，N’-二取代的二硫代二丙酰胺或N-取代的巯基丙酰胺在有机溶剂中与卤化试剂反应。
例如，公开号为CN1634889和CN1629148的中国专利申请分别公开了N-烷氧基丙基异噻唑啉酮和N-烷氧乙氧基丙基异噻唑啉酮的制备方法，包括使对应的N，N’-二取代的二硫代二丙酰胺与硫酰氯在乙酸乙酯中反应。
公开号为特开2003-335763的日本专利申请公开了制备2-取代的-4-异噻唑啉-3-酮的制备方法，包括使N-取代的巯基丙酰胺或N，N’-二取代的二硫代二丙酰胺在乙酸乙酯溶剂中与卤化试剂反应。
欧洲专利公开第0498347号中公开了制备2-甲基-异噻唑啉-3-酮的方法，包括使N-甲基-3-巯基丙酰胺在芳烃或卤代烃溶剂(如苯，甲苯，氯苯、氯仿等等)中与氯气反应。
欧洲专利公开第1113012号中公开了制备2-烃基-4-异噻唑啉-3-酮的方法，包括使N-烃基巯基丙酰胺或N，N’-二烃基二硫代二丙酰胺在对氯化氢溶解度较低的溶剂(优选卤代脂肪烃、卤代芳烃或脂肪烃)中与氯化试剂反应。
美国专利第5,453,507号公开了制备N，N’-二甲基-或N，N’-二正辛基-4-异噻唑啉-3-酮的方法，包括使N，N’-二取代的二硫代二丙酰胺在卤化的有机溶剂(如CH2X2、CHX3、CX3CH3、CHX2CHX2)中与硫酰氯反应。
然而，上述方法中有机溶剂的使用引起了诸多问题。一方面，溶剂的使用降低了反应釜的单位体积利用率，进而降低了生产率；另一方面，溶剂的使用、后处理及回收增加了生产成本；又一方面，溶剂的使用可能会引入其它杂质，使产物的分离和纯化更加复杂；再一方面，有机溶剂特别是芳烃和卤代烃的使用会污染环境，增大环境压力。
发明内容
本发明的目的是对现有的N-取代的异噻唑啉酮衍生物制备方法进行改进，降低其生产成本，减少环境污染。
一方面，本发明提供了通式I化合物的制备方法，
其中R1选自烷基、环烷基和芳基，且R1上可进一步被选自烷基、芳基、烷氧基和芳氧基的基团取代；
R2和R3独立地为氢或氯，
所述方法包括：
在不使用溶剂的条件下，使通式II化合物，
其中R1的定义如前所述，
或通式III化合物，
其中R1的定义如前所述，
与硫酰氯反应。
在一优选实施方案中，R1选自C1-C8烷基、C3-C8环烷基和C6-C10芳基，且R1上可进一步被选自C1-C8烷基、C6-C10芳基、C1-C8烷氧基和C6-C10芳氧基的基团取代。进一步优选地，R1可为C1-C8烷基，且R1可进一步被C6-C10芳基或C1-C8烷氧基取代。
在另一优选实施方案中，R2和R3可同时为氢或同时为氯。
优选地，所述反应在约-10℃到约75℃的温度下进行，更优选在室温到约45℃进行。
本发明方法在制备N-取代的异噻唑啉酮衍生物时，无需使用溶剂，从而避免了因使用有机溶剂引起的各种问题，降低了生产成本，减少了环境污染。
另一方面，本发明提供了通式(III)化合物的制备方法，包括：
在甲醇溶剂中，使式IV化合物，
与通式V化合物反应，
H2N-R1 (V)
其中R1的定义如前所述。
在一优选实施方案中，所述反应中式IV化合物与通式V化合物的摩尔比约为1∶2.0-2.6。反应温度优选为约-15℃到约65℃。
采用本发明方法制备通式III化合物可以避免引入其它杂质，简化了产物的分离和纯化过程。
具体实施方式
如上所述，本发明的一个方面提供了通式I所示的N-取代的异噻唑啉酮衍生物的制备方法，
其中R1选自烷基、环烷基和芳基，且R1上可进一步被选自烷基、芳基、烷氧基和芳氧基的基团取代；
R2和R3独立地为氢或氯，
所述方法包括：
在不使用溶剂的条件下，使通式II所示的N-取代的3-巯基丙酰胺，
其中R1的定义如前所述，
或通式III所示的N，N’-二取代的3，3’-二硫代二丙酰胺，
其中R1的定义如前所述，
与硫酰氯反应。
本发明所述的“烷基”通常指直链或支链的饱和脂肪烃基，优选为C1-C10烷基，更优选为C1-C8烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等等。
本发明所述的“环烷基”通常指饱和的脂环烃基。优选为C3-C10环烃基，更优选为C3-C8环烃基，例如环丙基、环丁基、环戊基等等。
本发明所述的“芳基”通常指芳香族烃基，优选为C6-C20芳基，更优选为C6-C10芳基，例如苯基和萘基，更优选为苯基。
本发明所述的“不使用溶剂”指除反应物外，不额外添加其它用于溶解反应物、中间体或最终产物的材料。
本发明方法中硫酰氯既作为反应物，又作为反应初期的溶剂。随着反应进行，硫酰氯消耗完后，则以反应生成的异噻唑啉酮衍生物为反应溶剂，因而无需添加其它有机溶剂。
在本发明的具体实施方案中，目标产物可通过公知技术进行分离和提纯，包括但不限于重结晶和溶剂萃取。
在一优选实施方案中，R1为C1-C8烷基，且R1可被C6-C10芳基或C1-C8烷氧基取代。更优选地，R1为C1-C8烷基，特别优选为正辛基。
在另一优选实施方案中，R2和R3同时为氢或同时为氯。
在本发明的某些优选实施方案中，所述方法包括使通式(II)化合物与硫酰氯反应。更优选地，通式(II)化合物与硫酰氯的摩尔比约为1∶1-11。
在本发明的其它实施方案中，除硫酰氯外，还可同时使用氯气作为氯化试剂。
在一优选实施方案中，本发明方法包括：任意地在氯气存在下，使通式(III)化合物与硫酰氯反应。更优选地，通式(III)化合物、硫酰氯和氯气的摩尔比约为1∶1-11∶0-11。特别优选地，通式(III)化合物、硫酰氯和氯气的摩尔比约为1∶1-3∶5-7。
在一特别优选的实施方案中，本发明方法还包括制备通式(III)化合物的步骤，所述步骤包括：
在甲醇溶剂中，使式IV的3，3’-二硫代二丙酸二甲酯，
与通式V所示的胺反应，
H2N-R1 (V)
其中R1的定义如前所述。
尤其特别优选地，式IV化合物与通式V化合物的摩尔比约为1∶2.0-2.6。反应温度优选为约-15℃到约65℃，更优选为约5℃到室温。反应时间为约3小时到约5天。
本发明的另一方面提供了制备通式III化合物的方法，包括：
在甲醇溶剂中，使式IV的3，3’-二硫代二丙酸二甲酯，
与通式V所示的胺反应，
H2N-R1 (V)
其中R1的定义如前所述。
优选地，R1为C1-C8烷基，且R1可被C6-C10芳基或C1-C8烷氧基取代。更优选地，R1为C1-C8烷基，特别优选为正辛基。
优选所述反应中式IV化合物与通式V化合物的摩尔比为约1∶2.0-2.6。反应温度优选为约-15℃到约65℃，更优选为约5℃到室温。反应时间为约3小时到约5天。
在本发明方法中，由于甲醇同时也是式IV化合物和通式V化合物的反应产物，因此以甲醇为溶剂可避免引入其它杂质，简化了产物的分离和纯化过程。特别是与以水为溶剂的情况相比，反应产物的颗粒增大，从而易于与母液分离。反应母液可重复使用，且甲醇易于通过蒸馏回收，减少了废物排放。
实施例
以下将参照具体实施例对本发明的优选实施方案进行详细说明，但应当理解本发明并不限于这些具体的实施例。
实施例1
N，N’-二正辛基-3，3’-二硫代二丙酰胺的制备
反应式如下：
(SCH2CH2CO2CH3)2+2C8H17NH2→(SCH2CH2CONHC8H17)2+2CH3OH
在1000ml反应瓶中加入300ml的甲醇，随后加入238g(1摩尔)3，3’-二硫代二丙酸二甲酯和280g(2.17摩尔)正辛胺，在5℃下搅拌反应5天(必要时以氮气保护)。将反应混合物冷却至-10℃，离心分离出N，N’-二正辛基-3，3’-二硫代二丙酰胺固体329g(纯度＞95％，收率76％)。反应母液蒸馏法回收甲醇后循环使用。
实施例2
N-正辛基异噻唑啉酮(包括N-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(0IT)和N-正辛基-4，5-二氯-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT))的制备
反应式如下：
(SCH2CH2CONHC8H17)2+8O2Cl2+Cl2→
在1000ml的反应瓶中加入硫酰氯200ml(330g，2.44摩尔)，搅拌下6.5小时内逐步加入N，N’-二正辛基-3，3’-二硫代二丙酰胺648g(1.5摩尔，约每小时100g)。3小时后开始通入氯气，每小时通入50g持续13小时，共约650g(9.15摩尔)。反应混合物自行升温到40℃以后使用盐水冷却降温，保持反应温度在40-45℃。氯气通入完成后继续保持同样温度搅拌2小时。
在另一个1000ml反应瓶中以50℃的热水洗涤所得的反应混合物至弱酸性，必要时以碳酸氢钠中和过量的酸。以甲醇重结晶，得到190gDCOIT(纯度＞95％)。以石油醚与甲醇分步萃取分离重结晶母液中所含的OIT和DCOIT，得到OIT 61g(纯度＞93％，收率19％)和DCOIT 49g(纯度＞95％)，DCOIT收率合计56.5％。
虽然以上具体描述了本发明的某些优选实施方案和实施例，但本领域所属技术人员应当理解，在不脱离本发明基本精神和范围的前提下可对本发明实施方案进行各种修改和替换，而这些修改和替换均应包括在本发明的等同范围内。
Claims (13)
1.通式(I)化合物的制备方法，
其中R1选自C1-C8烷基、C3-C8环烷基和C6-C10芳基，且R1上可进一步被选自C1-C8烷基、C6-C10芳基、C1-C8烷氧基和C6-C10芳氧基的基团取代；
R2和R3独立地为氢或氯，
所述方法包括：
在不使用溶剂的条件下，使通式(II)化合物，
其中R1的定义如前所述，
或通式(III)化合物，
其中R1的定义如前所述，
与硫酰氯反应。
2.如权利要求1所述的方法，其中R1为C1-C8烷基，且R1可进一步被C6-C10芳基或C1-C8烷氧基取代。
3.如权利要求2所述的方法，其中R1为C1-C8烷基。
4.如权利要求3所述的方法，其中R2和R3同时为氢或同时为氯。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的方法，其中所述反应在-10°～75℃进行。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述方法包括使通式(II)化合物与硫酰氯反应，且通式(II)化合物与硫酰氯的摩尔比为1∶1-11。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述方法包括：任意地在氯气存在下，使通式(III)化合物与硫酰氯反应，且通式(III)化合物、硫酰氯和氯气的摩尔比约为1∶1-11∶0-11。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述方法还包括制备通式(III)化合物的步骤，所述步骤包括：
在甲醇溶剂中，使式(IV)化合物，
与通式(V)化合物反应，
H2N——R1 (V)
其中R1的定义如前所述。
9.如权利要求8所述的方法，其中式(IV)化合物与通式(V)化合物的摩尔比为1∶2.0-2.6。
10.如权利要求9所述的方法，其中式(IV)化合物与通式(V)化合物的反应在-15°～65℃进行。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括制备通式(III)化合物的步骤，
其中：R1选自C1-C8烷基、C3-C8环烷基和C6-C10芳基，且R1上可进一步被选自C1-C8烷基、C6-C10芳基、C1-C8烷氧基和C6-C10芳氧基的基团取代，
所述步骤包括：
在甲醇溶剂中，使式(IV)化合物，
与通式(V)化合物反应，
H2N——R1 (V)
其中R1的定义如前所述。
12.如权利要求11所述的方法，其中式(IV)化合物与通式(V)化合物的摩尔比为1∶2.0-2.6。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中式(IV)化合物与通式(V)化合物的反应在-15°～65℃进行。
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Granted publication date: 20100825 |