(三)发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单,生产安全可靠、反应收率高、成本低、基本无三废的一种N上无取代基的3-氯-1,2-苯并异噻唑类化合物的合成方法。
本发明采用的技术方案如下:
如式(I)所示的N上无取代基的3-氯-1,2-苯并异噻唑类化合物的合成方法,以如式(II)所示的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮和双(三氯甲基)碳酸酯为原料,在有机胺催化剂作用下在有机溶剂中于50~150℃反应制备所述的N上无取代基的3-氯-1,2-苯并异噻唑类化合物,
所述的式(I)、(II)中,R为氢、卤素、硝基、C1~C6的烷基或烷氧基,
其反应方程式为:
所述的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶有机胺催化剂的投料物质的量比为1∶0.4~3.0∶0.01~1.0,优选投料物质的量比为1∶0.4~1.0∶0.01~0.20。
合成方法中所述的有机溶剂为下列之一或是任意几种任意比例的组合:硝基苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、异丙基苯、甲基环己烷、C8~C10的脂肪烷,优选二甲苯、氯苯、癸烷中的一种或几种的任意比例的组合,所述的有机溶剂用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的1~5倍。
方法中,所述的有机胺催化剂为下列之一:三乙胺、吡啶、N-甲基吡咯、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基四氢吡咯、四甲基胍、四甲基脲、N,N-二丁基甲酰胺,优选1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、四甲基胍。
进一步,所述的反应温度为80~130℃。
本发明是以TLC跟踪监测反应,展开剂是乙酸乙酯∶石油醚=1∶5(V∶V)的混合溶液,通过检测原料1,2-苯并异噻唑啉-3-酮类化合物的消失来判断反应终点。本发明的反应完成所需的时间一般为1~5小时。
较为具体的,所述的3-氯-1,2-苯并异噻唑类化合物的合成方法,按如下步骤进行:
a.按照1,2-苯并异噻唑啉-3-酮:双(三氯甲基)碳酸酯:有机胺催化剂的物质的量比为1∶0.4~1.0∶0.01~0.20投料,加入1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的1~5倍量有机溶剂溶解,所述的有机胺催化剂为四甲基胍,所述的有机溶剂为氯苯或二甲苯;
b.升温至80~130℃,进行反应,用TLC跟踪监测,直至反应完毕;
c.通氮气0.5~1小时,蒸去溶剂,对苯环上不含取代基的3-氯-1,2-苯并异噻唑类化合物,可真空蒸馏得3-氯-1,2-苯并异噻唑,真空蒸馏的条件推荐130℃,10mbar,对于苯环上含取代基的3-氯-1,2-苯并异噻唑类化合物,可用甲苯重结晶的方法得到。
本发明以双(三氯甲基)碳酸酯代替传统的三氯氧磷和光气作为N上不含取代基的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的制备的氯代试剂,其有益效果体现在:工艺路线先进,工艺条件合理,革除了三氯氧磷和光气的使用,就从根本上消除了传统工艺安全隐患大、三废污染严重等问题。操作简单安全,反应收率高,生产成本低,基本无三废,具有大的实施价值和社会经济效益。
(四)具体实施方式:
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案,但本发明的保护范围不限于此:
实施例1
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶0.4∶0.01,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为119g(0.4mol),有机溶剂为氯苯,催化剂为四甲基胍,用量为1.2g(0.01mol)。
在装有温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗和机械搅拌的500mL四口烧瓶内,加入1,2-苯并异噻唑啉-3-酮151g、双(三氯甲基)碳酸酯、氯苯300ml和催化剂四甲基胍。加毕,升温到80~85℃,反应数小时,TLC跟踪监测(展开剂:乙酸乙酯∶石油醚=1∶5),反应完毕后,通氮气半小时,常压蒸去溶剂,130℃,10毫巴蒸馏得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶147g,产品收率86.7%,纯度98.0%,熔点40~41℃。
实施例2
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂1∶0.4∶0.01,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为119g(0.4mol),有机溶剂为氯苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的3倍,催化剂为四甲基胍,其用量为1.2g(0.01mol)。
反应温度为110~115℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶144g,产品收率84.9%,纯度98.2%,熔点40-41℃。
实施例3
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂1∶0.4∶0.01,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为119g(0.4mol),有机溶剂为二氯苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的3倍,催化剂为吡啶,其用量为0.8g(0.01mol)。
反应温度为125~130℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶145g,产品收率85.5%,纯度98.2%,熔点40-41。
实施例4
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂1∶0.7∶0.01,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为208g(0.7mol),有机溶剂为异丙基苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的2倍,催化剂为三乙胺,其用量为1.0g(0.01mol)。
反应温度为85~90℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶118g,产品收率69.6%,纯度97.5%,熔点38-39℃。
实施例5
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶0.7∶0.01,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为208g(0.7mol),有机溶剂为氯苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的4倍,催化剂为四甲基胍,其用量为1.2g(0.01mol)。
反应温度为115~120℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶149g,产品收率87.9%,纯度99.0%,熔点40-41℃。
实施例6
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶0.7∶0.03,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为208g(0.7mol),有机溶剂为二甲苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的2.5倍,催化剂为四甲基胍,其用量为3.5g(0.03mol)。
反应温度为115~120℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶148g,产品收率87.3%,纯度99.0%,熔点40-41℃。
实施例7
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶0.7∶0.07,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为208g(0.7mol),有机溶剂为甲基环己烷,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的3倍,催化剂为N-甲基吡咯,其用量为5.7g(0.07mol)。
反应温度为85~90℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶125g,产品收率73.7%,纯度98.0%,熔点39-40℃。
实施例8
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶0.7∶0.10,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为208g(0.7mol),有机溶剂为硝基苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的5倍,催化剂为N-甲基四氢吡咯,其用量为8.5g(0.1mol)。
反应温度为115~120℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶120g,产品收率70.8%,纯度98.0%,熔点39-40℃。
实施例9
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶0.7∶0.20,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为208g(0.7mol),有机溶剂为二甲苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的3倍,催化剂为四甲基胍,其用量为23g(0.2mol)。
反应温度为100~110℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶140g,产品收率82.6%,纯度98.0%,熔点39-40℃。
实施例10
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶0.4∶0.04,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为119g(0.4mol),有机溶剂为氯苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的4倍,催化剂为四甲基胍,其用量为4.6g(0.04mol)。
反应温度为85~90℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶141g,产品收率83.2%,纯度98.5%,熔点40-41℃。
实施例11
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶0.4∶0.08,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为119g(0.4mol),有机溶剂为氯苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的2.5倍,催化剂为四甲基胍,其用量为9.2g(0.08mol)。
反应温度为95~100℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶144g,产品收率84.9%,纯度99.0%,熔点40-41℃。
实施例12
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂1∶0.4∶0.15,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为119g(0.4mol),有机溶剂为氯苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的3倍,催化剂为四甲基胍,其用量为17g(0.15mol)。
反应温度为110~115℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶145g,产品收率85.5%,纯度99.0%,熔点40-41℃。
实施例13
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶1.0∶0.01,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为297g(1mol),有机溶剂为二甲苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的1.5倍,催化剂为四甲基胍,其用量为1.2g(0.01mol)。
反应温度为115~120℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶148g,产品收率87.3%,纯度99.0%,熔点40-41℃。
实施例14
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶1.0∶0.01,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为297g(1mol),有机溶剂为二甲苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的3.5倍,催化剂为四甲基胍,其用量为1.2g(0.01mol)。
反应温度为115~120℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶148g,产品收率87.3%,纯度99.0%,熔点40-41℃。
实施例15
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶1.0∶0.05,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为297g(1mol),有机溶剂为氯苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的2倍,催化剂为1,3-二甲基-2-咪唑烷酮,其用量为5.7g(0.05mol)。
反应温度为115~120℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶146g,产品收率86.1%,纯度99.0%,熔点40-41。
实施例16
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶1.0∶0.08,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为297g(1mol),有机溶剂为二甲苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的3倍,催化剂为1,3-二甲基-2-咪唑烷酮,其用量为9.1g(0.08mol)。
反应温度为115~120℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶143g,产品收率84.4%,纯度99.0%,熔点40-41℃。
实施例17
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶1.0∶0.08,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为297g(1mol),有机溶剂为二甲苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的1.5倍,催化剂为N,N-二丁基甲酰胺,其用量为12.6g(0.08mol)。
反应温度为115~120℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶135g,产品收率79.6%,纯度98.5%,熔点40-41℃。
实施例18
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶1.0∶0.15,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为297g(1mol),有机溶剂为二甲苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的2.5倍,催化剂为1,3-二甲基-2-咪唑烷酮,其用量为17g(0.15mol)。
反应温度为115~120℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶150g,产品收率88.5%,纯度99.0%,熔点40-41℃。
实施例19
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂1∶1.0∶0.15,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为297g(1mol),有机溶剂为二甲苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的4倍,催化剂为1,3-二甲基-2-咪唑烷酮,其用量为17g(0.15mol)。
反应温度为115~120℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶148g,产品收率87.3%,纯度99.0%,熔点40-41℃。
实施例20
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶1.0∶0.20,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为297g(1mol),有机溶剂为癸烷,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的5倍,催化剂为N,N-二甲基乙酰胺,其用量为23g(0.20mol)。
反应温度为135~140℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶146g,产品收率86.1%,纯度99.0%,熔点40-41℃。
实施例21
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂1∶2.0∶0.30,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为594g(2mol),有机溶剂为甲苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的3倍,催化剂为N,N-二甲基甲酰胺,其用量为22g(0.30mol)。
反应温度为100~105℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶119g,产品收率70.2%,纯度96.0%,熔点38-39℃。
实施例22
投料物质的量比1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶0.7∶0.03,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为151g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为208g(0.7mol),有机溶剂为二甲苯,其用量为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮质量的3倍,催化剂为四甲基胍,其用量为3.5g(0.03mol)。
反应温度为115~120℃,其它操作同实施例1,得淡黄色的3-氯-1,2-苯并异噻唑结晶148g,产品收率87.3%,纯度99.0%,熔点40-41℃。
实施例23
投料物质的量比6-氯-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮∶双(三氯甲基)碳酸酯∶催化剂为1∶0.7∶0.20,6-氯-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮投料量为204g(1mol),双(三氯甲基)碳酸酯投料量为208g(0.7mol),有机溶剂为氯苯,催化剂为四甲基脲,其用量为23g(0.2mol)。
在装有温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗和机械搅拌的500mL四口烧瓶内,加入6-氯-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮204g(1mol)、双(三氯甲基)碳酸酯、氯苯350ml和催化剂四甲基脲。加毕,升温到80~85℃,反应数小时,TLC跟踪监测(展开剂:乙酸乙酯∶石油醚=1∶5),反应完毕后,通氮气半小时,常压蒸去溶剂,用甲苯重结晶得淡黄色的3,6-二氯-1,2-苯并异噻唑结晶141g,产品收率69.1%,纯度98.0%,熔点99-101℃。