一种噻虫嗪的合成方法
文献发布时间:2023-06-19 19:30:30
技术领域
本发明涉及杀虫药物合成技术领域,尤其涉及一种噻虫嗪的合成方法。
背景技术
噻虫嗪作为一种全新结构的第二代烟碱类高效低毒杀虫剂,对害虫具有胃毒、触杀及内吸活性,用于叶面喷雾及土壤灌根处理。其施药后迅速被内吸,并传导到植株各部位,对刺吸式害虫如蚜虫、飞虱、叶蝉、粉虱等有良好的防效。
目前合成噻虫嗪主要以DMF(N,N-二甲基甲酰胺)做溶剂,以碳酸钾做缚酸剂,通过噁二嗪与2-氯-5氯甲基噻唑反应得到噻虫嗪,如式I所示反应式。
上述合成方法中碳酸钾用量大,生产成本高,同时会导致产物中有大量的碳酸氢钾和氯化钾,为提纯产物,需加大量水来溶解碳酸氢钾和氯化钾,产生废水较多。其次,在碱性条件下,2-氯-5氯甲基噻唑较容易反生分解,造成噻虫嗪收率低。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种收率高、产物纯度高噻虫嗪合成方法。
为达到上述发明目的,本发明实施例采用了如下的技术方案:
一种噻虫嗪的合成方法,包括以下步骤:
a.将3-甲基-4-硝基亚胺基-1,3,5-噁二嗪(以下简称噁二嗪)与有机强碱加入到有机溶剂中反应生成噁二嗪盐,当噁二嗪质量含量低于0.5%后,得噁二嗪盐反应液;
b.调节所述噁二嗪盐反应液pH值至中性,然后加入2-氯-5-氯甲基噻唑,在50-60℃反应,至噁二嗪盐质量含量低于0.5%,得噻虫嗪反应液;
c.在所述噻虫嗪反应液中加水,洗去杂质,降温,离心,得到噻虫嗪。
本发明实施例的反应方程式如式II和式III所示:
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相对于现有技术,本发明提供的制备方法具有以下优势:本发明采用有机强碱与噁二嗪反应制得噁二嗪盐,中和反应液后,噁二嗪盐再与2-氯-5-氯甲基噻唑反应,最后经水解生成噻虫嗪。一方面本方法合成中不再使用碳酸钾,降低了生产成本,减少了产物提纯时的用水量,对环境友好;另一方面在中性环境下,避免了现有技术中2-氯-5-氯甲基噻唑在碱性条件下的分解,提高了反应收率。本合成方法的产品收率可达到95%以上,噻虫嗪的纯度可达到98%以上。
可选的,步骤a中所述有机强碱为甲醇钠、乙醇钠或叔丁醇钠。
可选的,步骤a的反应温度为40-60℃。
可选的,步骤a中所述有机溶液为DMF、二氯乙烷、二氯甲烷、碳酸二甲酯。
在上述可选的实验条件下,步骤a反应速度快,产物收率高。
可选的,步骤a中所述噁二嗪与有机强碱的摩尔比为1:1-1.05。
可选的,步骤b中所述酸性溶液包括醋酸、盐酸、甲酸或20%质量分数的稀硫酸。
可选的,步骤b的反应温度为40-60℃。
温度低于40℃,反应速率较慢,20-30℃反应时间长达12-20小时,低于20℃时反应无法进行。
可选的,步骤b中2-氯-5-氯甲基噻唑与噁二嗪的摩尔比为1-1.2:1。
优选的,步骤b中2-氯-5-氯甲基噻唑与噁二嗪的摩尔比为1.05:1
可选的,步骤c中降温至1-10℃后进行离心甩料。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种噻虫嗪的合成方法,包括以下步骤:
a.将84.8g噁二嗪(0.53mol),29.2g甲醇钠(0.54mol)加入到反应瓶中,再加入95ml DMF,在40℃下反应。反应4小时,HPLC中控,噁二嗪含量低于0.5%后得噁二嗪盐反应液;
b.向噁二嗪盐反应液中加入醋酸将pH值调节至中性,然后加入93.4g 2-氯-5-氯甲基噻唑(0.556mol),反应温度50℃。反应4小时,HPLC中控,噁二嗪钠含量低于0.5%后得噻虫嗪反应液;
c.向上述噻虫嗪反应液中加120ml水,洗去杂质,然后降温至1℃,离心甩料,得到噻虫嗪151.0g,含量98.5%,收率97.6%,产生废水242.0g。
实施例2
一种噻虫嗪的合成方法,包括以下步骤:
a.将84.8g噁二嗪(0.53mol),36.0g乙醇钠(0.53mol)加入到反应瓶中,再加入95ml二氯乙烷,在50℃下反应。反应4小时,HPLC中控,噁二嗪含量低于0.5%后得噁二嗪盐反应液;
b.向噁二嗪盐反应液中加入盐酸将pH值调节至中性,然后加入105.8g2-氯-5-氯甲基噻唑(0.63mol),反应温度55℃。HPLC中控,噁二嗪盐含量低于0.5%后得噻虫嗪反应液;
c.向上述噻虫嗪反应液中加120ml水,洗去杂质,然后降温至3℃,离心甩料,得到噻虫嗪146.0g,含量98.1%,收率94.3%,产生废水240.0g。
实施例3
一种噻虫嗪的合成方法,包括以下步骤:
a.将84.8g噁二嗪(0.53mol),51.9g叔丁醇钠(0.54mol)加入到反应瓶中,再加入95ml二氯甲烷,在40℃下反应。反应4小时,HPLC中控,噁二嗪含量低于0.5%后得噁二嗪盐反应液;
b.向噁二嗪盐反应液中加入甲酸将pH值调节至中性,然后加入97.4g 2-氯-5-氯甲基噻唑(0.58mol),反应温度40℃。HPLC中控,噁二嗪盐含量低于0.5%后得噻虫嗪反应液;
c.向上述噻虫嗪反应液中加120ml水,洗去杂质,然后降温至5℃,离心甩料,得到噻虫嗪150.0g,含量98.3%,收率96.9%,产生废水243.0g。
实施例4
一种噻虫嗪的合成方法,包括以下步骤:
a.将84.8g噁二嗪(0.53mol),29.2g甲醇钠(0.54mol)加入到反应瓶中,再加入95ml碳酸二甲酯,在50℃下反应。反应4小时,HPLC中控,噁二嗪含量低于0.5%后得噁二嗪盐反应液;
b.向上述噁二嗪盐反应液中加入醋酸将pH值调节至中性,然后加入89g2-氯-5-氯甲基噻唑(0.53mol),反应温度60℃。HPLC中控,噁二嗪盐含量低于0.5%后得噻虫嗪反应液;
c.向噻虫嗪反应液中加120ml水,洗去杂质,然后降温至8℃,离心甩料,得到噻虫嗪148.0g,含量98.2%,收率95.6%,产生废水243.0g。
实施例5
一种噻虫嗪的合成方法,包括以下步骤:
a.将84.8g噁二嗪(0.53mol),29.2g甲醇钠(0.54mol)加入到反应瓶中,再加入95ml DMF,在40℃下反应。反应4小时,HPLC中控,噁二嗪含量低于0.5%后得噁二嗪盐反应液;
b.向噁二嗪盐反应液中加入醋酸将pH值调节至中性,然后加入93.4g 2-氯-5-氯甲基噻唑(0.556mol),反应温度50℃。HPLC中控,噁二嗪盐含量低于0.5%后得噻虫嗪反应液;
c.向噻虫嗪反应液中加120ml水,洗去杂质,然后降温至1℃,离心甩料,得到噻虫嗪151.0g,含量98.5%,收率97.6%,产生废水242.0g。
对比例1
采用碳酸钾制备噻虫嗪,具体制备步骤如下:
a.将84.8g噁二嗪(0.53mol)、90g碳酸钾(0.65mol)、93.5g 2-氯-5-氯甲基噻唑(0.556mol)加入到反应瓶中,再加入95ml DMF,在60℃下反应。HPLC中控,噁二嗪含量低于0.5%后得噻虫嗪反应液;
b.向噻虫嗪反应液中加250ml水,洗去杂质,然后降温至5℃,离心甩料,得到噻虫嗪135.0g,含量98.1%,收率87.0%,产生废水400.0g。
对比例2
采用碳酸钾制备噻虫嗪,具体制备步骤如下:a.将84.8g噁二嗪(0.53mol)、90g碳酸钾(0.65mol)、93.5g 2-氯-5-氯甲基噻唑(0.556mol)加入到反应瓶中,再加入95ml DMF,在56℃下反应。HPLC中控,噁二嗪含量低于0.5%后得噻虫嗪反应液;
b.向噻虫嗪反应液中加120ml水,洗去杂质,然后降温至5℃,离心甩料,得到噻虫嗪156.0g,含量88.0%,收率89.0%,产生废水270.0g。
对比例3
将甲醇钠替换为氢氧化钾制备噻虫嗪,其余物料及反应步骤与实施例1一致,具体步骤如下:
将84.8g噁二嗪(0.53mol),30.2g氢氧化钾(0.54mol)加入到反应瓶中,再加入95ml DMF,在60℃下反应。HPLC中控,反应10小时后,噁二嗪含量大于99%,反应无法进行。
对比例4
将84.8g噁二嗪(0.53mol),29.2g甲醇钠(0.54mol)加入到反应瓶中,再加入95mlDMF,在25℃下反应。反应8小时,HPLC中控,噁二嗪含量仍大于10%。
表1实验结果汇总
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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