CN103833673A - 一种制备4-甲基-2-氨基苯并噻唑的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备4-甲基-2-氨基苯并噻唑的方法，以邻甲基苯硫脲为原料，于有机溶剂中，用Cl2作成环试剂进行反应，其特征在于：反应于0-50℃下进行，反应过程中通氯速度以摩尔计为原料摩尔数的0.05-1.0倍/小时；当体系内未反应原料剩余1-10%时停止通氯，反应结束；反应液经后处理分离得到产品，溶剂和未反应的原料回收套用。本发明提供的制备方法反应选择性好、操作工艺简单，适合工业化生产；产品收率高、质量好，完全满足制备高品质农用杀菌剂三环唑的要求；通过有效回收利用未反应的原料，既降低了原料消耗又减少了三废排放。

Description

一种制备4-甲基-2-氨基苯并噻唑的方法
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种制备4-甲基-2-氨基苯并噻唑的方法。
背景技术
4-甲基-2-氨基苯并噻唑是农用杀菌剂三环唑的重要中间体，该杀菌剂已在世界各国广泛应用。近年来，国内外客户不断提高对三环唑杀菌剂原药的质量要求（含量不低于95%甚至98%），而其中间体品质直接影响最终产品的质量，因此工业化生产中必须得到高品质的4-甲基-2-氨基苯并噻唑。
以邻甲基苯硫脲为主要原料，经闭环反应合成4-甲基-2-氨基苯并噻唑的方法已有很多报道，其主要区别在于使用的成环试剂不同。Gupta等（Journal of Heterocyclic Chemistry,1980，17(6)：1325-7）报道了在三氯甲烷中，采用等摩尔量的Br2作为成环试剂闭环合成4-甲基-2-氨基苯并噻唑的方法。Papenfuhs等（Angewandte Chemie,1982，94(7)：544）报道了采用2.8摩尔量的SOCl2作为成环试剂闭环合成4-甲基-2-氨基苯并噻唑的方法。US5374737中报道了在催化量溴素或溴盐存在下，使用浓H2SO4作为成环试剂闭环合成4-甲基-2-氨基苯并噻唑的方法。US4435576报道了用Cl2作成环试剂，不使用任何催化剂，采用二氯甲烷作溶剂合成4-甲基-2-氨基苯并噻唑，从而避免单独采用Cl2作成环试剂合成4-甲基-2-氨基苯并噻唑过程中苯环上发生氯化的问题，该方法产品含量为96.8%，收率不到90%。丁成荣等（浙江工业大学学报，2010,38（2））采用Cl2来替代SOCl2或KBr作为成环反应试剂，用二氯乙烷作为溶剂来合成4-甲基-2-氨基苯并噻唑，收率也在90%左右。陈万义等（《农药生产与合成》，北京：化学工业出版社，2000：418-422）也报道了在催化量溴素存在下，采用Cl2作为成环试剂，闭环合成4-甲基-2-氨基苯并噻唑，合成过程中产生苯环上氯化杂质，但得到的4-甲基-2-氨基苯并噻唑含量只有~95%，用该中间体制得含量约90%的三环唑。
上述邻甲基苯硫脲闭环反应中，当使用的成环试剂是SOCl2、浓H2SO4或溴素时，工业化生产中产生的三废较多，达不到绿色清洁化生产的要求。而催化量溴素存在下、采用便宜的Cl2作为成环剂时，所得的产品仍达不到制备高品质三环唑的要求；单独使用Cl2作为成环剂，不使用催化剂时，产品收率不到90%。因而现有技术难以得到高品质、高收率的4-甲基-2-氨基苯并噻唑。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备高品质、高收率的4-甲基-2-氨基苯并噻唑的方法，同时期望该方法操作工艺简单，适合工业化生产。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种制备4-甲基-2-氨基苯并噻唑的方法，以邻甲基苯硫脲为原料，于有机溶剂中，用Cl2作成环试剂进行反应，反应式如下：
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反应于0-50℃下进行，反应过程中通氯速度以摩尔计为原料摩尔数的0.05-1.0倍/小时；当体系内未反应原料剩余1-10%时停止通氯，反应结束；反应液经后处理分离得到产品，溶剂和未反应的原料回收套用。
在反应过程中进行液相色谱跟踪，当反应体系内原料剩余量在上述范围内（面积归一法测定），停止通氯，反应结束。
反应中优选的有机溶剂选自三氯甲烷、四氯化碳、氯苯中的任意一种溶剂或者任意两种混合溶剂；进一步优选三氯甲烷。有机溶剂的用量是本领域技术人员所熟悉的，例如每重量份的原料可以加入3-40份体积的溶剂，进一步优选的溶剂加入量为溶剂体积与原料重量之比(ml/g)等于4-5。
进一步优选的反应条件为：反应温度5-35℃，当反应体系内未反应原料剩余2-8%时停止通氯。
更进一步优选的反应条件为：反应温度为10-20℃，当反应体系内未反应原料剩余3-5%时停止通氯。
反应过程中，进一步优选控制通氯速度以摩尔计为原料摩尔数的0.1-0.5倍/小时；以液相色谱跟踪控制反应终点，在原料达到适宜的高转化率、苯环上的氯化反应尚未发生时，恰到好处地停止通氯、结束反应，从而确保获得高品质、高收率的4-甲基-2-氨基苯并噻唑。为更好地实现本发明的目的，反应前期可以适当加大通氯速度，而在反应接近终点时、应适当降低通氯速度；这样既可以减少氯气损失，也可以避免苯环上发生氯化反应。
为了实现本发明的目的，本发明提出了一套切实可行的后处理方法：反应结束后，向反应液中加入水，水的加入量约为加入原料重量的3-4倍，然后蒸出有机溶剂；加碱中和剩余的反应液、过滤，滤饼再用水打浆、过滤两次、烘干得到产品4-甲基-2-氨基苯并噻唑。产品含量采用液相色谱外标法定量分析测定。
后处理过程中更为适宜的条件如下：蒸出全部有机溶剂后，加入碱中和剩余的反应液。中和用的碱没有特殊要求，通常采用氢氧化钠、例如液碱即可。中和温度30-90℃，优选40-60℃。中和完毕，降温至10℃左右过滤得4-甲基-2-氨基苯并噻唑粗品；粗品再于30-80℃下打浆两次，优选打浆温度为40-70℃；打浆后自然降温至30-40℃过滤。通过上述处理方式，可以确保将未反应的原料从产品中分离出来，得到含量达到98.0-99.5%的4-甲基-2-氨基苯并噻唑。
本发明的技术方案中还包括采用反应结束后蒸出的有机溶剂萃取回收未反应的原料，这样不但提高了原料利用率，而且减少三废排放。本发明采用反应结束后蒸出的有机溶剂萃取打浆母液中未反应的原料，回收的有机溶剂直接用作下一批反应的溶剂。
经萃取处理后的第一次打浆母液作为下一批通氯反应结束后的加入水，第二次打浆母液用作下一批后处理时第一次打浆用水，用新水进行第二次打浆，依次循环。通过上述后处理方式可将大部分未反应的原料回用于下一批反应中，从而更有效地提高产品收率。
本发明的有益效果是：
反应选择性好、操作工艺简单，适合工业化生产；产品收率高、质量好，完全满足制备高品质农用杀菌剂三环唑的要求；通过有效回收利用未反应的原料，既降低了原料消耗又减少了三废排放。
具体实施方式
以下实施例对本发明技术方案给予进一步详细说明，当然，本发明绝非仅限于下述实施例。
实施例1
在500mL四口烧瓶中依次加入35.0g(含量95%,0.20mol)邻甲基苯硫脲和三氯甲烷150mL，搅拌降温至10℃左右开始通氯气，以0.06-0.02mol/h的速度通氯气，整个反应过程中保持温度10-20℃，直至HPLC跟踪反应原料剩余~3%（未检测到多氯杂质）时停止通氯气，反应结束。向烧瓶中直接加入120ml水，常压蒸馏回收溶剂。剩余反应液降温至40-60℃，用30%氢氧化钠水溶液中和至中性，冷却至10℃过滤、滤饼分别用约120ml水于50-60℃打浆两次，30-35℃过滤、烘干，得4-甲基-2-氨基苯并噻唑32.2g，含量98.6%，收率96.8%，mp 136-138℃。
实施例2
将反应用的溶剂改为四氯化碳，其他各项如加料量、反应条件及后处理操作同于实施例1。得4-甲基-2-氨基苯并噻唑32.14g，含量98.7%，收率96.7%，mp 136-138℃。
实施例3
改变通氯速度为0.12-0.08mol/h，HPLC跟踪反应原料剩余~4.5%（未检测到多氯杂质）时停止通氯气，其他各项及后处理操作同于实施例1。得4-甲基-2-氨基苯并噻唑31.8g，含量98.1%，收率95.0%，mp 136-138℃。
实施例4
仅将处理物料时的两次打浆、过滤温度改为30℃，其余加料、反应条件及后处理操作同于实施例1。得4-甲基-2-氨基苯并噻唑32.2g，含量98.0%，收率96.2%，mp 136-138℃。
实施例5
在500mL四口烧瓶中依次加入35.0g(含量95%,0.20mol)邻甲基苯硫脲和实施例1回收的三氯甲烷147mL（其中含邻甲基苯硫脲约0.0048mol），另补加3毫升新溶剂，搅拌降温至10℃左右开始通氯气，以0.06-0.02mol/h的速度通氯气，整个反应过程中保持温度10-20℃，直至HPLC跟踪反应原料剩余~3%（未检测到多氯杂质）时停止通氯气，反应结束。向反应瓶中加入实施例1中的第一次打浆母液（经萃取处理后）105ml，另补加15ml水，常压蒸馏回收溶剂。剩余反应液降温至40-60℃，用30%氢氧化钠水溶液中和至中性，冷却至10℃过滤、滤饼先后于50-60℃用实施例1中第二次打浆母液（萃取处理后）约110ml及补水10ml水进行第一次打浆，再用新水120ml进行第二次打浆，30-35℃过滤、烘干，得4-甲基-2-氨基苯并噻唑32.5g，含量98.8%，收率98.5%。

Claims (8)

1.一种制备4-甲基-2-氨基苯并噻唑的方法，以邻甲基苯硫脲为原料，于有机溶剂中，用Cl2作成环试剂进行反应，其特征在于：反应于0-50℃下进行，反应过程中通氯速度以摩尔计为原料摩尔数的0.05-1.0倍/小时；当体系内未反应原料剩余1-10%时停止通氯，反应结束；反应液经后处理分离得到产品，溶剂和未反应的原料回收套用。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：反应温度为5-35℃，当反应体系内未反应原料剩余2-8%时停止通氯。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于：反应温度为10-20℃，当反应体系内未反应原料剩余3-5%时停止通氯。
4.按照权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：所述的有机溶剂选自三氯甲烷、四氯化碳、氯苯或任意两种混合溶剂。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的有机溶剂选自三氯甲烷。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：反应结束后，向反应液中加入水，蒸出有机溶剂；加碱中和剩余的反应液、过滤，滤饼再用水打浆、过滤两次、烘干得到产品4-甲基-2-氨基苯并噻唑。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：用反应结束后蒸出的有机溶剂萃取回收未反应的原料。
8.按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于：用反应结束后蒸出的有机溶剂萃取打浆母液中未反应的原料。
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