CN103833665B - 一种新的合成异噻唑的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合成异噻唑的方法,包括以下步骤:1)丙炔醛的制备;2)硫代硫酸丙烯醛钠盐的制备;3)异噻唑的制备。本发明中公开的方法所采用的技术方案是丙炔醇在琼斯试剂的氧化下得到丙炔醛,反应的过程中同时把丙炔醛通过水泵减压蒸馏出来,丙炔醛与硫代硫酸钠加成得到硫代硫酸丙烯醛钠盐,然后再液氨的条件下闭环得到异噻唑,所获得的异噻唑通过常压蒸馏方法纯化即可获得纯度在98%以上的异噻唑。

Description

一种新的合成异噻唑的方法
技术领域
本发明涉及有机化学领域,尤其涉及一种医药中间体异噻唑的合成方法。
背景技术
异噻唑是一个重要的医药中间体,其衍生物在医药、杀菌等领域有很广泛的应用。现有技术中对于异噻唑的合成很早就有报道,是用丙炔醛与硫***或硫氢化钠反应,先制得3-硫氰基丙烯醛NCSCH=CHCHO,然后3-硫氰基丙烯醛再与氨反应制得异噻唑。但是长期以来国内市场很难看到有大量异噻唑的销售市场。其主要原因是用于生产异噻唑的原料丙烯醛的制备要求高,主要体现在丙烯醛在生产及纯化过程中非常容易发生化学结构变化而导致收率低,成本高,用现有技术中的方法,难以实现异噻唑的大量生产。
现有技术中对于异噻唑类化合物的用途的专利有很多,例如专利CN103288771A公开了一种异噻唑类化合物,并公开了这种化合物可用于防治在多种植物上由卵菌纲、子囊菌和半知菌类等多种病菌引起的病害,而且由于这些化合物具有很高的生物活性使得在很低的剂量下就可以获得很好的效果;专利CN103288770A公开了一种结构新颖的异噻唑类化合物,这种化合物具有光谱除草活性,可用于防治多种阔叶杂草、禾本科杂草;专利CN103392714A公开了一种协同抗微生物组合物,组合物中含有异噻唑类化合物,其具有比三都的抗微生物化合物更高的活性。但是以上专利都是对异噻唑类化合物的应用上的申请,而对于如何优化制备异噻唑的生产工艺,批量制备出产量高的,成本低廉的异噻唑单体,现有技术中并没有给出任何技术启示。
对于异噻唑的合成方法及中间体的合成方法和纯化方法,现有技术中有大量记载,但是都存在缺陷,导致不能工业化量产。文献Bioorganic&Medicinal Chemistry Letters;vol.13;nb.3;(2003);p.463-466公开了一种报道丙炔醇用Jone’S(琼斯)试剂氧化得到丙炔醛的方法,但是其没有提到任何的其他操作以及后处理纯化条件。文献Synthesis;nb.6;(1980);p.461也报道用不同的方法来合成丙炔醛。但是这些报道都是局限于几克到几十克的级别的合成,生成的丙炔醛的处理纯化方法都是萃取、脱溶剂,蒸馏最后得到产品,这样的后处理方法对于少量的合成没有问题,因为其反应及后处理时间短,能很快就得到少量纯的产品;但是按上述文献操作方法不能获得百克及甚至是公斤级别的反应。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足,提出了一种收率较高的、后处理简便的异噻唑的合成方法,以解决现有技术中异噻唑的合成原料丙炔醛的合成纯化难,造成异噻唑成品的收率低,异噻唑的成品后处理操作困难的问题。
为实现上述目的及其它目的,本发明是采用如下的技术方案实现的:
一种合成异噻唑的方法,包括以下步骤:
1)丙炔醛的制备:在低于25℃条件下,向丙炔醇中滴加琼斯试剂制得丙炔醛;在步骤1)反应过程中,通过水泵减压蒸馏方法蒸馏出丙炔醛;
2)硫代硫酸丙烯醛钠盐的制备:将步骤1)所述丙炔醛溶于乙酸中形成丙炔醛溶液,并在0-10℃的条件下,向所述丙炔醛溶液中滴加硫代硫酸钠水溶液,获得硫代硫酸丙烯醛钠盐;
3)异噻唑的制备:步骤2)中所述的硫代硫酸丙烯醛钠盐在-30~-25℃条件下加入液氨中,反应结束后静置至室温,萃取,纯化后获得异噻唑。
本发明中上述所述的琼斯(Jone’s)试剂为现有技术中常用的琼斯试剂。所述琼斯试剂为由三氧化铬、硫酸与水配成的水溶液。其可以选择性氧化有机化合物试剂。
具体地,本发明中所采用的琼斯试剂的制备方法为:在5℃以下,将660ml浓硫酸滴入1kg三氧化铬和2L水中,反应结束后反应溶液升至室温即获得琼斯试剂。
优选地,步骤1)中在10-25℃条件下,向丙炔醇中滴加琼斯试剂制得丙炔醛;在步骤1)反应过程中,通过水泵减压蒸馏方法蒸馏出丙炔醛。
本发明步骤1)中丙炔醛是在反应过程中,用水泵减压蒸馏出来,反应过程的同时蒸馏出产品,防止产品在反应体系中被破坏,形成其他副产物。
优选地,步骤1)中,在琼斯试剂滴加了总体积的1/5-2/5后,开始通过水泵减压蒸馏的方法蒸馏出丙炔醛。
更优选地,步骤1)中,在琼斯试剂滴加了总体积的1/5-1/3后,通过开始通过水泵减压蒸馏的方法蒸馏出丙炔醛。
优选地,本发明步骤1)中反应可以含有或者不含有溶剂。溶剂为丙炔醇的溶剂。
优选地,步骤1)中反应原料中还含有丙炔醇的溶剂,所述溶剂选自丙酮和2-丁酮中的一种或两种。
优选地,步骤2)中所述的硫代硫酸钠水溶液为饱和硫代硫酸钠水溶液。丙炔醛与硫代硫酸钠反应得到硫代硫酸丙烯醛钠盐水量必须尽量少,水量能够完全溶解硫代硫酸钠即可。硫代丙烯醛钠盐的水溶性比较大,如果水量多,会导致硫代丙烯醛钠盐溶于水,降低收率。
优选地,上述所述的方法还包括:对步骤2)中所述的硫代硫酸丙烯醛钠盐进行干燥。
更优选地,所述对步骤2)中所述的硫代硫酸丙烯醛钠盐进行干燥的方法为室温下自然干燥或者在室温下使用干燥剂干燥。硫代硫酸丙烯醛钠盐不能用红外灯烘干。
优选地,步骤3)中将所述的硫代硫酸丙烯醛钠盐分为若干份加入液氨中。
优选地,步骤3)中萃取所使用的溶剂为低沸点溶剂。
更优选地,步骤3)中萃取所使用的溶剂为选自***和二氯甲烷中的一种或两种。
步骤3)中的纯化可以采用常压蒸馏纯化或者水泵减压蒸馏纯化。
优选地,步骤3)中纯化是指常压蒸馏纯化。
异噻唑的合成过程要求非常苛刻,主要原因是合成过程中涉及到的中间体及异噻唑本身的分子量比较小,沸点比较低,难以纯化,另外,合成中间体丙烯醛在生产及纯化过程中非常容易变化,导致收率低,成本高。本发明中公开的方法所采用的技术方案是丙炔醇在琼斯(Jone’s)试剂的氧化下得到丙炔醛,反应的过程中同时把生成的丙炔醛通过水泵减压蒸馏出来,分离出来的丙炔醛与硫代硫酸钠加成得到硫代硫酸丙烯醛钠盐,然后再液氨的条件下闭环得到异噻唑,所获得的异噻唑通过常压蒸馏方法纯化即可获得纯度在98%以上的异噻唑。
本发明中具体的合成异噻唑的路线如附图中图1所示。
现有技术中公开的异噻唑的制备方法,反应时间长,后处理繁琐,大部分丙炔醛都会在反应体系中变质;由于丙炔醛的水溶性大,萃取的过程中很大一部分丙炔醛在水中无法提取出来;而且经过长时间的后处理最后反应产生的丙炔醛基本都已经变质;另外,丙炔醛本身沸点低,挥发性强,毒性大,长时间的后处理对实验人员的身心健康造成很大的伤害。而本发明中公开的方法优化了制备异噻唑的生产工艺,能够批量制备出产量高的、成本低廉的异噻唑单体。本发明方法与传统的制备异噻唑方法相比,采用边反应边蒸馏的方式来制备丙炔醛,操作简单,后处理方便,完全可以避免丙炔醛在反应体系中变坏以及水溶性大不好萃取的问题;而且操作人员接触丙炔醛的机会也大大降低,可用于丙炔醛的放大生产。
附图说明
图1为本发明中公开的异噻唑的合成方法的合成路线示意图。
其中图1中数字1表示本发明说明书中步骤1);
数字2表示本发明说明书中步骤2);
数字3表示本发明说明书中步骤3);
图1中Ⅰ代表原料丙炔醇;
Ⅱ代表丙炔醛;
Ⅲ代表硫代硫酸丙烯醛钠盐;
Ⅳ代表异噻唑。
图2为实施例1中步骤1)的核磁谱图;
图3为实施例1中步骤3)的核磁谱图;
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本实施例中所使用的琼斯试剂是通过以下方法制备的:
向装有机械搅拌,温度计及冷凝器的5L四口瓶中,加入2L水,1kg三氧化铬,冰盐浴冷却至5℃,保持温度在5℃以下,滴入660ml浓硫酸,滴完后反应体系回到室温待用。
实施例1
1)丙炔醛的制备:在低于25℃条件下,向600g的丙炔醇中滴加3730ml琼斯试剂制得丙炔醛;且在此反应过程中,在滴加加完900ml琼斯试剂后启动水泵减压蒸馏,开始蒸馏出产物丙炔醛;至加完琼斯试剂后,继续蒸馏30min,停止蒸馏及搅拌。获得纯品220g,所获得的丙炔醛经气相色谱GC分析其纯度为96.6%,总收率为38%,本实施例获得丙炔醛产品的核磁分析数据为1H NMR(300MHz,CDCl3)δ9.19(s,1H,CHO),3.52(s,1H,-≡CH)
2)硫代硫酸丙烯醛钠盐的制备:将110g丙炔醛溶于乙酸中形成丙炔醛溶液,并在0-10℃的条件下,向所述丙炔醛溶液中滴加含有656g硫代硫酸钠和520ml水的水溶液中,保温搅拌反应30min,过滤,干燥获得269g微黄固体硫代硫酸丙烯醛钠盐;收率69.5%。
3)异噻唑的制备:在-30~-25℃条件下,将269g硫代硫酸丙烯醛钠盐分为若干份依次加入300ml液氨中,反应结束后静置至室温,搅拌反应至少12h获得粗制产物;将粗制产物溶解于300ml水中,并用300ml的***萃取3次,合并***萃取液,用无水硫酸钠干燥,直接过滤,滤液于5℃以下冰水浴下旋蒸掉***,得到粗品经水泵减压蒸馏(接冷肼),外温55度,收集29~32度馏分,得到52g纯品异噻唑,经气相色谱GC分析,所得异噻唑的纯度为:98.6%;收率43%。
本实施例中异噻唑产品的核磁及质谱分析数据为MS(ES-API)86.1(M+1);1HNMR(300MHz,d-DMSO)δ9.10(d,1H,J,4.5Hz,5’H),8.64(s,1H,3’H),7.45(dd,1H,J,4.8,1.5,4’H)。
实施例2
1)丙炔醛的制备:在低于25℃条件下,向1000g的丙炔醇中滴加6220ml琼斯试剂制得丙炔醛;加完1500ml琼斯试剂后启动水泵减压蒸馏,开始蒸馏出产物丙炔醛;至加完琼斯试剂后,继续蒸馏30min,停止蒸馏及搅拌,获得产品443g,经气相色谱GC分析所获得丙炔醛产品的纯度为97.2%,收率45.9%。本实施例获得产品的核磁分析数据为1H NMR(300MHz,CDCl3)δ9.19(s,1H,CHO),3.52(s,1H,-≡CH)。
2)硫代硫酸丙烯醛钠盐的制备:将223g丙炔醛溶于乙酸中形成丙炔醛溶液,并在0-10℃的条件下,向所述丙炔醛溶液中滴加含有硫代硫酸钠1331g和1050ml水的水溶液,保温搅拌反应30min,过滤,干燥获得540g,收率66.8%。
3)异噻唑的制备:在-30~-25℃条件下,将540g硫代硫酸丙烯醛钠盐分为若干份依次加入600ml液氨中,反应结束后静置至室温,搅拌反应至少12h获得粗制产物;将粗制产物溶解于500ml水中,并用600ml***萃取4次,合并***萃取液,用无水硫酸钠干燥,直接过滤;滤液在小于5℃冰水浴中旋蒸除去***,粗品水泵减压蒸馏得到产品110g,经气相色谱GC分析,其获得的异噻唑产品的纯度为99%,收率45.5%。本实施例中产品的质谱分析数据为MS(ES-API)86.1(M+1);核磁分析数据为1HNMR(300MHz,d-DMSO)δ9.12(d,1H,J,4.5Hz,5’H),8.64(s,1H,3’H),7.45(dd,1H,J,4.5Hz,4’H)。
实施例3
1)丙炔醛的制备:在低于25℃条件下,向1000g的丙炔醇中滴加6220ml琼斯试剂制得丙炔醛;加完1500ml琼斯试剂后启动水泵减压蒸馏,开始蒸馏出产物丙炔醛;至加完琼斯试剂后,继续蒸馏30min,停止蒸馏及搅拌,获得产品488g,所获得的丙炔醛经气相色谱GC分析,其纯度为98.3%,收率50.6%。本实施例获得的丙炔醛的核磁分析数据为1H NMR(300MHz,CDCl3)δ9.19(s,1H,CHO),3.52(s,1H,-≡CH)。
2)硫代硫酸丙烯醛钠盐的制备:将500g丙炔醛溶于乙酸中形成丙炔醛溶液,并在0-10℃的条件下,向所述丙炔醛溶液中滴加含有2985g硫代硫酸钠和2390ml水的水溶液,保温搅拌反应30min,过滤,干燥获得1280g,收率72.7%。
3)异噻唑的制备:在-30~-25℃条件下,将1280g硫代硫酸丙烯醛钠盐分为若干份依次加入1750ml液氨中,反应结束后静置至室温,搅拌反应至少12h获得粗制产物;将粗制产物溶解于1200ml水中,并用1200ml***萃取4次,合并***萃取液,用无水硫酸钠干燥,直接过滤;滤液小于5℃冰水浴旋蒸除去***,粗品水泵减压蒸馏得到产品273g,经气相色谱GC分析所获得异噻唑产品的纯度为98.1%,收率47.7%。本实施例中异噻唑的质谱分析数据为MS(ES-API)86.1(M+1);核磁分析数据为1HNMR(300MHz,d-DMSO)δ9.12(d,1H,J,4.5Hz,5’H),8.64(s,1H,3’H),7.45(dd,1H,J,4.5Hz,4’H)。
实施例4
1)丙炔醛的制备:在低于25℃条件下,向2000g的丙炔醇中滴加12500ml琼斯试剂制得丙炔醛;加完3500ml琼斯试剂后启动水泵减压蒸馏,开始蒸馏出产物丙炔醛;至加完琼斯试剂后,继续蒸馏60min,停止蒸馏及搅拌,获得产品900g,经气相色谱GC分析所获得的丙炔醛产品的纯度为96.9.0%,收率46.7%。本实施例获得丙炔醛产品的核磁分析数据为1H NMR(300MHz,CDCl3)δ9.19(s,1H,CHO),3.52(s,1H,-≡CH)。
2)硫代硫酸丙烯醛钠盐的制备:将600g丙炔醛溶于乙酸中形成丙炔醛溶液,并在0-10℃的条件下,向所述丙炔醛溶液中滴加含有3582g的硫代硫酸钠和2900ml水的水溶液,保温搅拌反应30min,过滤,干燥获得1520g,收率72%。
3)异噻唑的制备:在-30~-25℃条件下,将1520g硫代硫酸丙烯醛钠盐分为若干份依次加入2000ml液氨中,反应结束后静置至室温,搅拌反应至少12h获得粗制产物;将粗制产物溶解于500ml水中,并用1500ml***萃取4次,合并***萃取液,用无水硫酸钠干燥,直接过滤;滤液在小于5℃冰水浴旋蒸除去***,粗品水泵减压蒸馏得到产品311.8g,经气相色谱GC分析所获得的异噻唑产品的纯度为98.5%,收率45.9%。本实施例中异噻唑产品的质谱分析数据为MS(ES-API)86.1(M+1);异噻唑产品的核磁分析数据为1H NMR(300MHz,d-DMSO)δ9.11(d,1H,J,4.5Hz,5’H),8.64(s,1H,4’H),7.45(dd,1H,J,4.5Hz,3’H)。
实施例5:
开始蒸馏出产物丙炔醛的时机为琼斯试剂加入了总体积的1/5时;
1)丙炔醛的制备:在低于25℃条件下,向300g的丙炔醇中滴加1870ml琼斯试剂制得丙炔醛;加完375ml琼斯试剂后启动水泵减压蒸馏,开始蒸馏出产物丙炔醛;至加完琼斯试剂后,继续蒸馏60min,停止蒸馏及搅拌,获得产品149.5g,经气相色谱GC分析所获得的丙炔醛产品的纯度为97.8%,收率51.7%。本实施例获得丙炔醛产品的核磁分析数据为1H NMR(300MHz,CDCl3)δ9.19(s,1H,CHO),3.52(s,1H,-≡CH)。
2)硫代硫酸丙烯醛钠盐的制备:将149.5g丙炔醛溶于乙酸中形成丙炔醛溶液,并在0-10℃的条件下,向所述丙炔醛溶液中滴加含有900g的硫代硫酸钠和750ml水的水溶液,保温搅拌反应30min,过滤,干燥获得402g,收率76.4%。
3)异噻唑的制备:在-30~-25℃条件下,将402g硫代硫酸丙烯醛钠盐分为若干份依次加入2000ml液氨中,反应结束后静置至室温,搅拌反应至少12h获得粗制产物;将粗制产物溶解于250ml水中,并用300ml***萃取4次,合并***萃取液,用无水硫酸钠干燥,直接过滤;滤液在小于5℃冰水浴旋蒸除去***,粗品水泵减压蒸馏得到产品80g,经气相色谱GC分析所获得的异噻唑产品的纯度为98.5%,收率44.5%。本实施例中异噻唑产品的质谱分析数据为MS(ES-API)86.1(M+1);异噻唑产品的核磁分析数据为1HNMR(300MHz,d-DMSO)δ9.11(d,1H,J,4.5Hz,5’H),8.64(s,1H,4’H),7.45(dd,1H,J,4.5Hz,3’H)。
实施例6:
开始蒸馏出产物丙炔醛的时机为琼斯试剂加入了总体积的1/3时;
1)丙炔醛的制备:在低于25℃条件下,向300g的丙炔醇中滴加1870ml琼斯试剂制得丙炔醛;加完624ml琼斯试剂后启动水泵减压蒸馏,开始蒸馏出产物丙炔醛;至加完琼斯试剂后,继续蒸馏30min,停止蒸馏及搅拌,获得产品86g,经气相色谱GC分析所获得的丙炔醛产品的纯度为997.2.0%,收率29.7%。本实施例获得丙炔醛产品的核磁分析数据为1H NMR(300MHz,CDCl3)δ9.19(s,1H,CHO),3.52(s,1H,-≡CH)。
2)硫代硫酸丙烯醛钠盐的制备:将193g丙炔醛溶于乙酸中形成丙炔醛溶液,并在0-10℃的条件下,向所述丙炔醛溶液中滴加含有1152g的硫代硫酸钠和920ml水的水溶液,保温搅拌反应30min,过滤,干燥获得534g,收率78.6%。
3)异噻唑的制备:在-30~-25℃条件下,将536g硫代硫酸丙烯醛钠盐分为若干份依次加入600ml液氨中,反应结束后静置至室温,搅拌反应至少12h获得粗制产物;将粗制产物溶解于500ml水中,并用500ml***萃取4次,合并***萃取液,用无水硫酸钠干燥,直接过滤;滤液在小于5℃冰水浴旋蒸除去***,粗品水泵减压蒸馏得到产品131g,经气相色谱GC分析所获得的异噻唑产品的纯度为98.2%,收率54.6%。本实施例中异噻唑产品的质谱分析数据为MS(ES-API)86.1(M+1);异噻唑产品的核磁分析数据为1HNMR(300MHz,d-DMSO)δ9.12(d,1H,J,4.5Hz,5’H),8.66(s,1H,4’H),7.47(dd,1H,J,4.5Hz,3’H)。
实施例7:
开始蒸馏出产物丙炔醛的时机为琼斯试剂加入了总体积1/2时
1)丙炔醛的制备:在低于25℃条件下,向600g的丙炔醇中滴加3760ml琼斯试剂制得丙炔醛;加完1880ml琼斯试剂后启动水泵减压蒸馏,开始蒸馏出产物丙炔醛;至加完琼斯试剂后,继续蒸馏60min,停止蒸馏及搅拌,获得产品86g,经气相色谱GC分析所获得的丙炔醛产品的纯度为96.5.0%,收率14.9%。大部分丙炔醛在反应体系中变坏,成为副产物。
实施例8
本实施例中方法采用开始蒸馏出产物丙炔醛的时机为琼斯试剂加入了总体积1/10时;
其他技术方案同实施例7。结果证实,本实施例中获得的丙炔产品虽然收率比较大,但是做300g需要时间9-10h;当反应放大到2000g时,反应时间需要连续16-18h,对于实验人员来说连续16-18h的工作是很难操作的,人力物力成本高,操作也不方便。
以上所述,仅是本发明的较佳实施实例而已,并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种合成异噻唑的方法,包括以下步骤:
1)丙炔醛的制备:在低于25℃条件下,向丙炔醇中滴加琼斯试剂制得丙炔醛;反应过程中,通过水泵减压蒸馏的方法蒸馏出丙炔醛;
2)硫代硫酸丙烯醛钠盐的制备:将步骤1)所述丙炔醛溶于乙酸中形成丙炔醛溶液,并在0-10℃的条件下,向所述丙炔醛溶液中滴加硫代硫酸钠水溶液,获得硫代硫酸丙烯醛钠盐;
3)异噻唑的制备:步骤2)中所述的硫代硫酸丙烯醛钠盐在-30~-25℃条件下加入液氨中,反应结束后静置至室温,萃取,纯化后获得异噻唑;
步骤1)中,在琼斯试剂滴加了总体积的1/5-2/5后,开始通过水泵减压蒸馏的方法蒸馏出丙炔醛;步骤2)中所述的硫代硫酸钠水溶液为饱和硫代硫酸钠水溶液。
2.如权利要求1所述的合成异噻唑的方法,其特征在于,步骤1)中,在琼斯试剂滴加了总体积的1/5-1/3后,开始通过水泵减压蒸馏的方法蒸馏出丙炔醛。
3.如权利要求1所述的合成异噻唑的方法,其特征在于,步骤1)反应原料中还含有丙炔醇的溶剂,所述溶剂选自丙酮和2-丁酮中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的合成异噻唑的方法,其特征在于,所述的方法还包括对步骤2)中所述的硫代硫酸丙烯醛钠盐进行干燥处理。
5.如权利要求1所述的合成异噻唑的方法,其特征在于,步骤3)中将所述的硫代硫酸丙烯醛钠盐分为若干份加入液氨中。
6.如权利要求1所述的合成异噻唑的方法,其特征在于,步骤3)中萃取所使用的溶剂为低沸点溶剂。
7.如权利要求1所述的合成异噻唑的方法,其特征在于,步骤3)中萃取所使用的溶剂为选自***和二氯甲烷中的一种或两种。
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