一种丙硫菌唑的制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种丙硫菌唑的制备方法。

背景技术

丙硫菌唑是由拜耳发现、开发和生产的三唑硫酮类杀菌剂，主要用于防治谷类、麦类、豆类等作物众多病害，是重要的杀菌剂之一。

现有的工业化生产工艺大都以乙酰丁内酯为起始原料，合成中间体2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷，然后再与氧化剂氧化得到目标产物。常用的氧化剂有三氯化铁，但使用三氯化铁一般要产生2倍以上产品质量的固废，对生态环境造成污染。专利CN109912522A、CN111303059A以及CN111527071A分别使用硝酸、双氧水、亚硝酸钠等氧化剂氧化，也能取得不错的收率，但本质上并未解决三废产生的问题。专利CN1137103C、CN111269190A使用氧气作氧化剂，大大提升了原子利用率，但由于涉及到两相甚至三相反应，并且氧气氧化性能较强，难以仅通过氧气氧化而直接获得高收率的丙硫菌唑，往往还需要添加还原剂，例如，专利CN1137103C采取KOH和硫粉保护的方案提高反应收率，专利CN111269190A直接将2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷过度氧化成中间体，再通过硫代硫酸钠等还原剂将中间体还原成丙硫菌唑，以上两种方法因引入大量的KOH或硫代硫酸钠等还原剂，也不能避免产生大量固废。

专利CN 113429357 A使用氧气作为氧化剂，氧气以空气的形式投料，在相转移催化剂的存在下，与2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷在塔式反应器中合成丙硫菌唑，该方法避免了三氯化铁的使用且基本不产生三废，然而，该方法反应时间长（4h左右），且该方法使用的相转移催化剂为盐，需要定期处理塔式反应器上引入的盐，十分不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种丙硫菌唑的合成方法，其在满足绿色、不影响丙硫菌唑收率和纯度甚至还能提升的基础上，大大提高丙硫菌唑的制备效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种丙硫菌唑的制备方法，使2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷与氧气在多孔材料和稀释剂的存在下反应，其中，所述氧气以空气的形式进行投料，所述反应的相对压力为0.5~10bar。

本发明通过加压的方式增加反应体系的氧浓度，从而提升反应速率，然而，氧浓度的增大会导致体系局部反应过快，副产物增加，影响丙硫菌唑的收率以及纯度；通过使用多孔材料负载体系中的氧，使反应在多孔材料的孔隙中进行，减少了副产物的产生，在不影响丙硫菌唑收率和纯度甚至还能提升的基础上，大大缩短了丙硫菌唑的制备时间。

优选地，所述反应的压力为1.5~10bar，例如1.5 bar、2 bar、3 bar、4 bar、5 bar、6 bar、7 bar、8 bar、9 bar、10 bar等。

优选地，所述多孔材料选自改性或未改性的氧化铝、氧化硅、二氧化钛、沸石、活性炭、碳纳米管、石墨、膨润土、蒙脱石、离子交换树脂中的一种或多种。

进一步优选地，所述多孔材料的粒径为40~1000μm。

优选地，所述2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷与所述多孔材料的投料质量比为1：（0.01~2）。

进一步优选地，所述2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷与所述多孔材料的投料质量比为1：（0.1~1），更优选为1：（0.1~0.5），例如1:0.1、1:0.125、1:0.15、1:0.2、1:0.3、1:0.4等。

优选地，所述2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷与所述空气的投料质量体积比为1g：（0.16~0.5）L。

进一步优选地，所述2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷与所述空气的投料质量体积比为1g：（0.16~0.4）L，例如1g：0.2L、1g：0.25L、1g：0.3L、1g：0.4 L等。

更进一步优选地，控制所述空气的进气流量为50~100ml/min。本发明中的空气的进气流量可以根据实际反应器的体积以及原料的投料量进行调整。

优选地，所述反应的时间为10~60min。

进一步优选地。所述反应的时间为20~50min。

根据一些优选的实施方式，所述制备方法包括如下步骤：（1）向反应器内分别投入所述2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷、多孔材料和稀释剂，搅拌并升温至反应的温度；（2）向反应器内通入所述空气，调节进气流量，调节反应器内的压力至反应的压力。

优选地，所述反应的温度为20~140℃。

进一步优选地，所述反应的温度为40~100℃，例如40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃等。

优选地，所述稀释剂选自甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、叔丁醇、乙腈、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基甲酮中的一种或多种。

进一步优选地，所述2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷与所述稀释剂的投料质量比为1：（1~10），例如1：2、1：3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8等。

优选地，所述制备方法还包括反应结束后，过滤回收所述多孔材料，以及对过滤得到的滤液进行重结晶的步骤，所述过滤回收的多孔材料经过洗涤、干燥后可反复套用。

进一步优选地，所述重结晶的步骤包括脱除部分或全部的稀释剂，然后选择性地加入溶剂，冷却结晶，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯、正庚烷、正己烷、环己烷、甲基环己烷、异丙醇、正丁醇中的一种或多种。

更进一步优选地，所述2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷与所述溶剂的投料质量比为1:（0.5~3），例如1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3等。

优选地，所述反应在高压釜中进行。

进一步优选地，所述高压釜包括高压釜本体、至少部分设置在所述高压釜本体内且能够用于搅拌的搅拌器、安装在所述高压釜本体的外周侧且用于对所述高压釜本体进行加热的加热套，所述高压釜本体上开设有一个或多个用于进料的进料口及用于出料的出料口，至少一个所述进料口上连接有进气管道，所述进气管道上安装有用于检测气体流量的流量计，至少一个所述出料口上连接有出料管道，所述出料管道上分别安装有冷凝器以及背压阀，所述进料口和所述出料口均具有打开状态或者关闭状态。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的制备方法绿色环保，在提高反应速率的同时，能够减少副产物的产生，保证丙硫菌唑的收率以及纯度。

附图说明

图1为本发明实施例1中的高压釜的结构简图；

其中，1、高压釜本体；2、搅拌器；3、加热套；4、进气管道；5、流量计；6、出料管道；7、冷凝器；8、背压阀。

具体实施方式

本发明通过向反应体系加压提升反应速率，并通过使用多孔材料负载反应体系中的氧气，使反应在多孔材料的孔隙中进行，避免了局部反应过快，减少了副产物的产生，保证了丙硫菌唑的收率以及纯度。以下对本申请的技术方案做进一步论述。

一种丙硫菌唑的制备方法，使2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷与氧气在多孔材料和稀释剂的存在下反应，其中，氧气以空气的形式进行投料，反应的相对压力为0.5~10bar。

根据一些优选的实施方式，制备方法包括如下步骤：

（1）向反应器内分别投入2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷、多孔材料和稀释剂，搅拌并升温至反应的温度，其中，多孔材料包括但不限于改性或未改性的氧化铝、氧化硅、二氧化钛、沸石、活性炭、碳纳米管、石墨、膨润土、蒙脱石、离子交换树脂中的一种或多种；

（2）向反应器内通入空气，调节进气流量，调节反应器内的压力至反应的压力，其中，反应的相对压力为0.5~10bar；

（3）反应结束后，过滤回收多孔材料，对过滤得到的滤液进行重结晶，即得丙硫菌唑。

根据本发明，反应器优选为能够加压的高压釜，高压釜的结构参见图1，当然，高压釜也可以为其他市售的高压釜，本发明不作具体限制。

本发明的方案至少具有如下优点：

（1）与专利CN 113429357 A相比，本发明的制备方法可在不影响丙硫菌唑收率和纯度甚至还能提升的基础上，大大缩短丙硫菌唑的制备时间，制备时间仅有专利CN113429357 A的六分之一。

（2）本发明的制备方法无需使用盐类相转移催化剂，不会在反应器上引入盐，省去了定期处理反应器上引入的盐的步骤，十分方便。

（3）本发明的制备方法在能够加压的釜式反应器中反应即可，无需使用操作起来繁琐且价格昂贵的塔式反应器。

（4）本发明的多孔材料回收简单，并且可反复套用。

（5）本发明的制备方法使用空气作为氧化剂，原料便宜易得，并且不产生三废，尤其适用于工业化生产。

下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在没有特别说明的情况下，下述实施例以及对比例中的压力指相对压力，即以大气压力作为基准所表示的压力。

实施例1

如图1所示，高压釜包括高压釜本体1、部分设置在高压釜本体1内且能够用于搅拌的搅拌器2、安装在高压釜本体1的外周侧且用于对高压釜本体1进行加热的加热套3。本实施例中高压釜本体1的容积为100ml。

高压釜本体1的上部开设有具有打开状态或者关闭状态的进料口、出料口，进料口和出料口分别有两个，其中一个进料口连接有进气管道4，用于通入空气，进气管道4上安装有用于检测气体流量的流量计5；另一个进料口用于通入液体或固体物料；其中一个出料口上连接有出料管道6，用于排出气体，沿着气体的流出方向，出料管道6上依次安装冷凝器7以及背压阀8，另一个出料口用于通出反应后的物料。

实施例2

向实施例1中的高压釜本体1中投入16.00g（质量含量为83.0%）的2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷、40g甲苯、2.0g二氧化钛（粒径为50μm），启动搅拌器2搅拌，搅拌速度为300r/min，启动加热套3加热至70℃，通入空气，通过流量计5调节空气流量为88ml/min，背压阀8压力设定为8bar。

30min后，HLPC（高效液相色谱）检测，原料（2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷）含量低于1%，出料。过滤回收二氧化钛，70℃负压脱除20g甲苯，冷却至室温结晶，获得13.19g（质量含量为98.3%）丙硫菌唑，摩尔收率98.2%，回收二氧化钛水洗、烘干后，留待下批反应套用。

实施例3

向实施例1中的高压釜本体1中投入16.00g（质量含量为83.0%）2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷、40g甲醇、2.4g氧化铝（粒径为80μm），启动搅拌器2搅拌，搅拌速度为300r/min，启动加热套3加热至60℃，通入空气，通过流量计5调节空气流量为88ml/min，背压阀8压力设定为10bar。

40min后，HLPC检测，原料含量低于1%，出料。过滤回收氧化铝，70℃负压脱除甲醇，加入20g甲苯，冷却至室温结晶，获得13.22g（质量含量为98.0%）丙硫菌唑，摩尔收率98.2%，回收氧化铝，水洗、烘干后，留待下批反应套用。

实施例4

向实施例1中的高压釜本体1中投入10.00g（质量含量为83.0%）2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷、40g甲基异丁基甲酮、1.5g活性炭（粒径为154μm），启动搅拌器2搅拌，搅拌速度为300r/min，启动加热套3加热至55℃，通入空气，通过流量计5调节空气流量为60ml/min，背压阀8压力设定为10bar。

40min后，HLPC检测，原料含量低于1%，出料。过滤回收活性炭，70℃负压脱除甲基异丁基甲酮，加入20g甲苯，冷却至室温结晶，获得8.20g（质量含量为98.1%）丙硫菌唑，摩尔收率97.5%，回收活性炭水洗、烘干后，留待下批反应套用。

实施例5

与实施例2的区别在于使用3.0g膨润土（粒径为530μm）替代二氧化钛，该实施例获得质量含量为97.4%的丙硫菌唑13.08g，摩尔收率96.5%。

实施例6

与实施例2的区别在于使用实施例2的回收二氧化钛替代二氧化钛，该实施例获得质量含量为97.8%的丙硫菌唑13.21g，摩尔收率97.9%。

实施例7

与实施例2的区别在于将实施例2的回收二氧化钛重复套用10次后替代二氧化钛，该实施例获得质量含量为97.2%的丙硫菌唑13.31g，摩尔收率98.0%。

对比例1

向100ml配有温度计、冷凝管和搅拌装置的四口圆底烧瓶中投入16.00g（质量含量为83.0%）2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷、40g甲苯、2.0g二氧化钛（粒径为50μm），搅拌升温至70℃，通入空气，通过流量计5调节空气流量88ml/min，常压下反应。

13h后，HLPC检测，原料含量低于1%，出料。过滤回收二氧化钛，70℃负压脱除20g甲苯，冷却至室温结晶，获得12.37g（质量含量为97.3%）丙硫菌唑，摩尔收率91.2%。

对比例2

与实施例2的区别在于不添加二氧化钛，该对比例获得质量含量为96.8%的丙硫菌唑7.60g，摩尔收率55.7%。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。