CN100413851C - 一种制备n－环丙基－n’－(1,1－二甲基乙基)－6－(甲硫基)－1,3,5－三嗪－2,4－二胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺的方法。本发明方法包括如下步骤：1)将三聚氯氰加入到有机溶剂中搅拌混合均匀，加入第一种胺，以碱中和反应释出的氯化氢，反应完全后，去除水相；然后，加入第二种胺，再加碱中和反应释出的氯化氢，反应后分离得到中间体丙丁津；所述第一种胺和第二种胺为叔丁胺或环丙胺；2)将中间体丙丁津与甲硫醇盐在有机溶剂中在加热条件下搅拌反应，得到产物N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺。本发明的工艺方法简明，反应条件温和，产率和质量稳定，避免了使用高毒的硫酸二甲酯，也避免了高成本的硫脲的使用，适合工业化生产，所得产物产品纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及化合物的合成方法，特别是涉及一种制备化学防污剂：N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺的方法。
背景技术
N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺(N-Cyclopropyl-N’-(1，1-dimethylethyl)-6-(methylthio)-1，3，5-triazine-2，4-diamine)，结构如式I所示，英文通用名为cybutryne，化学文摘(CAS)登记号：28159-98-0，分子式为C11H19N5S，分子量为253.38，国际纯化学与应用化学联盟(IUPAC)名为N2-tert-butyl-N4-cyclopropyl-6-methylthio-1，3，5-triazine-2，4-diamine。
该化合物为白色、细小的晶体粉末，熔点127.5℃，不溶于水，溶于二氯甲烷、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃、二甲苯等有机溶剂。
此化合物高效、高选择、可逆地抑制、阻断藻类的光合作用，用以防止及控制藻类的生长，具有出色的功效，是防污涂料中一种性能优异的有机防污剂。它通过阻断藻类的光合作用而发生防藻、防粘的效能，现已广泛地应用在海洋防污涂料配方中作为替代“有机锡”的有机防污剂。
从三聚氯氰(结构式见式II)出发，分步用叔丁胺基、环丙胺基和甲硫基分别取代三聚氯氰分子中的三个氯原子，即可以得到该化合物。制备过程中所生成的中间体N-环丙基-N′-(1，1-二甲基乙基)-6-氯-1，3，5-三嗪-2，4-二胺称作“丙丁津”，结构式见式III。
(式II)
(式III)
在现有制备方法中(如US Patent 3,629,256)，甲硫基取代反应，需要联合使用硫脲和硫酸二甲酯为试剂。众所周知，硫酸二甲酯性质高毒、强刺激性、高致敏性，已被列入我国卫生部印发的《高毒物品目录》；另一方面，硫脲作为硫原子的来源，成本明显偏高。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法简单、条件温和的制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺的方法。
本发明方法，包括如下步骤：
1)将三聚氯氰加入到有机溶剂中搅拌混合均匀，加入第一种胺，以碱中和反应释出的氯化氢，反应完全后，去除水相；然后，加入第二种胺反应，再加碱中和反应释出的氯化氢，反应后分离得到中间体丙丁津；所述第一种胺和第二种胺为叔丁胺或环丙胺；
2)将中间体丙丁津与甲硫醇盐在加热条件下搅拌反应，得到产物N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺。
步骤1)所述三聚氯氰∶叔丁胺∶环丙胺的摩尔比为1∶1∶1；步骤1)胺对于氯原子的取代反应，必定释出等摩尔的氯化氢。所以，不论加料顺序如何，每一种胺与三聚氯氰的缩合反应，都需要用碱将缩合反应释出的氯化氢中和掉。如果不将氯化氢中和掉，氯化氢就会与游离胺结合成盐，使得缩合反应不能进行完全。本发明中碱选用氢氧化钠或氢氧化钾溶液，其质量百分浓度为5％-50％，优选为20％；在每一步缩合反应中，碱与胺的摩尔比为1∶1；碱的加料方式是徐徐滴加到反应体系中。反应的温度为10-70℃。
反应常用有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、二氯乙烷、丙酮、丁酮、环己酮、甲基异丁基酮、甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种。
步骤1)制备中间体丙丁津阶段，叔丁胺若为第一种胺，则环丙胺为第二种胺；环丙胺若为第一种胺，则叔丁胺为第二种胺；第一种胺务须与三聚氯氰完全反应，二者(即第一种胺与三聚氯氰)都消耗完毕后，才进行第二种胺的加料；第一种胺与三聚氯氰，经缩合反应都消耗完毕后，即可进行第二种胺的加料，其间不做第一步产物的分离，可以分离去除盐水；第一种胺、第二种胺的加料和反应方式，就是化工领域所谓的“一锅法”。
将步骤1)得到的中间体丙丁津从反应混合物中分离出来，与特定含量的甲硫醇盐在有机溶剂中反应，得到目标产物。甲硫醇盐系指，在投入与丙丁津反应之前的形态已是甲硫醇盐，而不是甲硫醇在此反应器内“就地”与碱作用产生的甲硫醇盐。明确地说，作为甲硫基来源的物料形态，是甲硫醇钠或甲硫醇钾，而不是甲硫醇。甲硫醇盐的特定含量系指，甲硫醇钠质量百分含量为50％-99.5％，甲硫醇钾质量百分含量为60％-99.5％。中间体丙丁津与甲硫醇盐的摩尔比为1∶1-2，两者都可以一次性加到反应混合物中。步骤2)加热反应温度的上限为反应溶剂沸腾、回流的温度。有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、二氯乙烷、丙酮、丁酮、环己酮、甲基异丁基酮、甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种。
本发明的工艺方法简明，反应条件温和，产率和质量稳定，避免了使用高毒的硫酸二甲酯，也避免了高成本的硫脲的使用，适合工业化生产，所得产物产品纯度高，可以用于海洋防腐涂料作为防污剂，也可以用于木材及木材建筑防腐涂料。
具体实施方式
实施例1、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
一、制备中间体丙丁津
将18.4g(0.1mol)三聚氯氰在250mL三口烧瓶中溶于150mL甲苯中。在冰水浴冷却下，滴加7.3g(0.1mol)叔丁胺作为第一种胺。滴毕，搅拌15min。然后滴加由4.0g(0.1mol)氢氧化钠和20mL水配制的碱液。滴毕，将水浴升温至物料温度为50℃。停止搅拌，经过充分的静置，水相和有机相两层分离得透明清晰。趁热分去水层，将有机层返回烧瓶。
返回烧瓶的有机层用冷水浴冷却至物料温度25℃，滴加5.7g(0.1mol)环丙胺作为第二种胺。滴毕，搅拌15min，再滴加由16.0g(0.4mol)氢氧化钠和20mL水配制的碱液。滴碱毕，将水浴升温至物料70℃。停止搅拌，经过充分的静置，物料分为透明清晰两个液层。检测盐水层，pH呈中性，排弃之。将有机层物料进行水蒸汽蒸馏，回收溶剂甲苯。甲苯蒸净，从水相的白色浆状物中，过滤得到白色固体中间体丙丁津，干燥后为23.0g，产率95％。
二、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺将24.2g(0.1mol)中间体丙丁津和28.0g质量含量50％的甲硫醇钠在100mL三口烧瓶中溶于100mL有机溶剂乙醇中。加热至回流并始终维持溶剂的回流，搅拌反应16h。取样进行高效液相色谱法检测，当丙丁津完全消失、主体有机产物为目标产物N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺时，认为反应完成。
将反应物料趁热过滤后，将滤液置于冰箱中冷却、析晶。趁冷过滤得粗品晶体产物，粗品经热水煮洗，过滤得到白色固体产物，干燥称重23.8g，产率94％，纯度98％。
实施例2、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
一、制备中间体丙丁津
将有机溶剂改换为氯苯，碱液换用5.6g(0.1mol)氢氧化钾和20mL水配制，将环丙胺作为第一种胺，它与三聚氯氰反应完成后，水相和有机相两层的分离，需要在70℃保温和更长时间的静置；第一种胺反应后，加入第二种胺(叔丁胺)，其余操作如同实施例1，得到白色固体丙丁津，干燥后为23.7g，产率98％。
二、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
将实施例1的甲硫醇钠，换为15.0g质量含量70％的甲硫醇钠，其余操作如同实施例1，产率94％。
实施例3、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
一、制备中间体丙丁津
将有机溶剂改换为混合二甲苯，其余操作如同实施例1，得到白色固体丙丁津，干燥后为23.0g，产率95％。
二、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
将实施例1的甲硫醇钠，换为7.0g质量含量99.5％的甲硫醇钠，其余操作如同实施例1，产率94％。
实施例4、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
一、制备中间体丙丁津
将有机溶剂改换为三氯乙烯，其余操作如同实施例1，得到白色固体丙丁津，干燥后为23.2g，产率96％。
二、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
将实施例1的甲硫醇钠换为28.7g质量含量60％的甲硫醇钾、乙醇换为甲醇，其余操作如同实施例1，产率94％。
实施例5、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
一、制备中间体丙丁津
将有机溶剂改换为邻二氯苯，其余操作如同实施例1，得到白色固体丙丁津，干燥后为23.0g，产率95％。
二、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
将实施例1的甲硫醇钠换为8.6g质量含量99.5％的甲硫醇钾、乙醇换为甲醇，其余操作如同实施例1，产率94％。
实施例6、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
一、制备中间体丙丁津
将有机溶剂改换为二氯乙烷，碱液换用5.6g(0.1mol)氢氧化钾和20mL水配制，其余操作如同实施例1，得到白色固体丙丁津，干燥后为23.2g，产率96％。
二、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
将有机溶剂改换为甲醇，其余操作如同实施例1，得到白色固体产物，产率90％。
实施例7、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
一、制备中间体丙丁津
将有机溶剂改换为丁酮，其余操作如同实施例1，碱液换用5.6g(0.1mol)氢氧化钾和20mL水配制，得到白色固体丙丁津，干燥后为22.7g，产率94％。
二、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
将有机溶剂改换为异丙醇，其余操作如同实施例1，得到白色固体产物，产率92％。
实施例8、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
一、制备中间体丙丁津
将有机溶剂改换为环己酮，其余操作如同实施例1，得到白色固体丙丁津，干燥后为23.5g，产率97％。
二、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
将有机溶剂改换为丙酮，其余操作如同实施例1，得到白色固体产物，产率82％。
实施例9、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
将步骤二中有机溶剂改换为丁酮，其余操作如同实施例1，得到白色固体产物，产率88％。
实施例10、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
将步骤二中有机溶剂改换为环己酮，其余操作如同实施例1，得到白色固体产物，产率92％。
实施例11、制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺
将步骤二中有机溶剂改换为甲基异丁基酮，其余操作如同实施例1，得到白色固体产物，产率92％。
Claims (9)
1. 一种制备N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺的方法，包括如下步骤：
1)将三聚氯氰加入到有机溶剂中搅拌混合均匀，加入第一种胺，以碱中和反应释出的氯化氢，反应完全后，去除水相；然后，加入与第一种胺不同的第二种胺，再加碱中和反应释出的氯化氢，反应后分离得到中间体丙丁津；所述第一种胺和第二种胺为叔丁胺或环丙胺；
2)将中间体丙丁津与甲硫醇盐在有机溶剂中在加热条件下搅拌反应，得到产物N-环丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺；所述甲硫醇盐为质量百分含量为60％-99.5％的甲硫醇钾或质量百分含量为50％-99.5％的甲硫醇钠。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)所述三聚氯氰∶叔丁胺∶环丙胺的摩尔比为1∶1∶1；碱与叔丁胺或环丙胺的摩尔比为1∶1。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：氢氧化钠或氢氧化钾溶液的质量百分浓度为5-50％；加料方式是徐徐滴加到反应体系中。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、二氯乙烷、丙酮、丁酮、环己酮、甲基异丁基酮、甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)反应的温度为10-70℃；
7. 根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于：所述中间体丙丁津与甲硫醇盐的摩尔比为1∶1至1∶2。
8. 根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于：步骤2)反应温度的上限为所述有机溶剂的沸腾、回流温度。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤2)所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、二氯乙烷、丙酮、丁酮、环己酮、甲基异丁基酮、甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种。
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