CN101041642A - 4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的洁净生产方法,即以三聚氯氰、取代胺为原料,在碱性条件下在离子液体中进行两步取代反应制得所述的4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物,所述的离子溶液为咪唑盐类、吡啶盐类或季铵盐类离子液体。本发明的方法简单易操作,环境污染较小,收率高,离子液体可回收套用,适合进行规模化工业生产。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种除草剂4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法,尤其是一种由胺与三聚氯氰在离子液体中合成一系列4,6-二取代-1,3,5-三嗪类衍生物的方法。
(二)背景技术
合成除草剂均三嗪类衍生物的方法通常是以三聚氯氰、不同取代基的胺为原料,经二步取代反应制得,根据所用溶剂的不同,分为水相法、溶剂法及均相混合法。
水相法是以水作为介质。由于三聚氯氰微溶于水,在水中分散性差,采用助剂把三聚氯氰分散在水中,然后滴加胺,用氢氧化钠作缚酸剂。三聚氯氰化学性质活泼,容易发生水解反应。环境温度升高,水解反应加快。采用较低温度反应可减少三聚氯氰的水解,但又引起反应的不完全。一般产物的收率在91.5%左右。
溶剂法是最早的生产方法,以氯苯等为溶剂。由于三聚氯氰完全溶解,不存在分散和分解问题,反应效果好,收率也有所提高,在93%左右。但由于采用大量的溶剂,相应地增加了溶剂消耗,在生产时设备投资增加。回收的溶剂需经CaCl2除水后才能回用,生产成本同水相法相近。
均相混合法是1990年代的技术,即采用水加溶剂混合介质,在多种助剂的作用及相对低温下,使三聚氯氰均匀乳化在混合液中。既避免了水相法的不均匀分散问题,又大大减少了溶剂的使用量,具有较好的反应效果。收率大于94%。但由于水和有机溶剂(如氯苯)几乎不溶,而且存在密度的差异,必须选用合适的复合助剂,达到水油乳化均相混合,并减少密度差异,以求共混。
因此,开发离子液体中合成除草剂4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的新方法,避免工业化生产中对环境的污染具有较高的应用价值。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的洁净生产方法,使得三废少,收率高,合成工艺操作简单,易于控制。
为实现本发明目的,本发明采用的技术方案如下:
4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法,一般是以三聚氯氰、取代胺为原料,经取代反应制得,本发明所采用的合成方法包括两步取代反应,所述的取代反应都是在碱性条件下在离子液体中进行,所述的离子液体为咪唑盐类、吡啶盐类或季铵盐类离子液体,分别如式(I)、(II)、(III)所示:
式中R1、R6、R11为氢原子或苯环;R2~R5、R7~R10、R12~R14各自独立为氢原子或C1~C18的烷基,L为BF4、PF6、OAC、CF3SO3或N(SO2CF3)2。
具体地,本发明所述的合成方法包括如下步骤:
(1)在离子液体中,冷却到-20~10℃,加入三聚氯氰,于0~30℃滴加取代胺A(R1-NH2)溶液,再于此温度下滴加10%~30%的碱溶液,反应10~60min;
(2)逐渐将温度升到15~75℃,滴加取代胺B(R2-NH2)溶液;再于此温度下滴加10%~30%的碱溶液,滴加完毕后于15~75℃反应10~60min;
(3)反应结束后,分离纯化得到产物(IV);
其中,R1、R2为碳原子数≤12的烷基、碳原子数≤8的环烷基或碳原子数≤10的芳基,取代胺A和取代胺B可以是相同的,也可以是不相同的。
上述反应的投料物质的量比三聚氯氰∶取代胺A∶取代胺B∶碱为1∶1~1.5∶1~1.5∶2~2.5。所述离子液体的用量为每摩尔三聚氯氰用2~5kg。
所述的碱溶液为下列之一:氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液。
所述的分离纯化为反应后将反应液冷却至常温,加水洗涤,过滤,滤饼用水、二氯甲烷洗涤、干燥,得到目标产物(IV)。合并滤液,滤液用二氯甲烷萃取,萃取液用无水硫酸镁干燥,浓缩,可分别回收二氯甲烷和离子液体。
进一步,所述的离子液体优选为1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。更优选为下列之一:1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
所述反应的投料物质的量比三聚氯氰∶取代胺A∶取代胺B∶碱为1∶1~1.5∶1~1.5∶2~2.5,优选为1∶1~1.1∶1~1.1∶2~2.2,更优选为1∶1∶1∶2,离子液体的用量优选为每摩尔三聚氯氰用3kg。
推荐本发明所述的合成反应中的碱用氢氧化钠,离子溶液用[C4mim]BF4,所述的反应物投料物质的量比三聚氯氰∶取代胺A∶取代胺B∶碱为1∶1∶1∶2,离子液体[C4mim]BF4的用量为每摩尔三聚氯氰用3kg,按照如下步骤进行:
(1)一取代反应:将离子液体[C4mim]BF4加入到反应容器中,冷却到-5℃,迅速加入三聚氯氰,搅拌均匀,于5℃滴加取代胺A溶液;滴加结束后,在此温度下,滴加30%的氢氧化钠溶液;滴加完毕,继续搅拌10min;
(2)二取代反应:逐渐将温度升到15℃,滴加取代胺B溶液;滴加结束后,在此温度下,滴加30%的氢氧化钠溶液;滴加完毕,继续搅拌30min;
(3)在反应混合物中加入水,搅拌,过滤,滤饼用水、二氯甲烷洗涤,真空干燥,得到产物(IV)。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
(1)合成方法简单,条件温和。
(2)反应时间短,反应速度快。
(3)三聚氯氰水解少,收率高。
(4)离子液体回收套用,溶剂处理简单,没有废弃物,污染少,符合绿色化学的要求。
(5)合成的各种4,6-二取代-1,3,5-三嗪类衍生物具有除草活性。
本发明的方法简单易操作,环境污染较小,收率高,离子液体可回收套用,适合进行规模化工业生产。
(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1:2-氯-4-乙胺基-6-异丙胺基-1,3,5-三嗪的合成
在250mL三口烧瓶中,加入100g离子液体[C4mim]BF4,用冰盐浴将温度冷却到-20℃,迅速加入三聚氯氰6.05g(0.0328mol),搅拌均匀后,于0℃滴加70%的异丙胺溶液2.74g(含异丙胺1.92g,0.0325mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加30%的氢氧化钠溶液4.3g(含氢氧化钠1.3g,0.0325mol)。滴加完毕,继续搅拌10min。
逐渐将温度升到15℃,滴加65%的乙胺溶液2.3g(含乙胺1.5g,0.0333mol),滴加结束后,在此温度下,滴加30%的氢氧化钠溶液4.48g(含氢氧化钠1.344g,0.0336mol)。滴加完毕,继续搅拌30min。
在反应混合物中加入100mL水,搅拌,减压过滤,滤饼分别用水20mL×2、二氯甲烷20mL×3洗涤,抽干。然后在110℃下真空干燥,得到产物6.7g,收率95.7%,熔点172~174℃,MS m/z:215(M+,58.9),172(20.9),158(11.9),58(99.9)。
滤液用二氯甲烷30mL×3萃取。萃取液用无水硫酸镁干燥,用旋转蒸发仪常压下回收二氯甲烷后,升温到85℃,减压30min,回收离子液体92g。离子液体套用。
实施例2:2-氯-4-乙胺基-6-异丙胺基-1,3,5-三嗪的合成
在250mL三口烧瓶中,加入67g离子液体[C4mim]PF6,用冰盐浴将温度冷却到0℃,迅速加入三聚氯氰6.05g(0.0328mol)。搅拌均匀后,开始滴加65%的乙胺溶液2.50g(含乙胺1.63g,0.0361mol),滴加过程中保持温度在0℃,滴加结束后,在此温度下,滴加30%的氢氧化钾溶液6.13g(含氢氧化钾1.84g,0.0328mol)。滴加完毕,继续搅拌30min。
逐渐将温度升到20℃,滴加70%的异丙胺溶液2.81g(含异丙胺1.96g,0.0333mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加30%的氢氧化钾溶液6.27g(含氢氧化钾1.88g,0.0336mol)。滴加完毕,继续搅拌30min。
在反应混合物中加入100mL水,搅拌,减压过滤,滤饼分别用水20mL×2、二氯甲烷20mL×3洗涤,抽干。然后在110℃下真空干燥,得到目标产物6.5g,收率93.2%。
实施例3:2-氯-4,6-二异丙胺基-1,3,5-三嗪的合成
在250mL三口烧瓶中,加入100g离子液体[C4mim]BF4,用冰盐浴将温度冷却到10℃,迅速加入三聚氯氰6.05g(0.0328mol)。搅拌均匀后,开始滴加70%的异丙胺溶液2.88g(含异丙胺2.02g,0.0341mol),滴加结束后,在此温度下,滴加10%的碳酸钠溶液36.1g(含碳酸钠3.61g,0.0340mol)。滴加完毕,继续搅拌20min。
逐渐将温度升到50℃,滴加70%的异丙胺溶液2.94g(含异丙胺2.06g,0.0350mol),滴加结束后,在此温度下,滴加10%的碳酸钠溶液37.1g(含碳酸钠3.71g,0.0350mol)。滴加完毕,继续搅拌30min。
在反应混合物中加入100mL水,搅拌,减压过滤,滤饼分别用水20mL×2、二氯甲烷20mL×2洗涤,抽干。然后在110℃下真空干燥,得到产物7.2g,收率96.1%,熔点215~216℃,MS m/z:229(M+,45.1),214(57.0),172(39.0),58(99.9)。
滤液放置后,分层(上层为水层,下层为离子液体层)。分离出离子液体层后,水层用二氯甲烷30mL×2萃取。合并上述洗涤液、离子液体层、萃取液,用无水硫酸镁干燥,用旋转蒸发仪常压下回收二氯甲烷后,升温到85℃,减压60min,回收离子液体套用。
实施例4:2-氯-4,6-二乙胺基-1,3,5-三嗪的合成
在250mL三口烧瓶中,加入80g离子液体[C4mim]PF6,用水浴将温度冷却到5℃,迅速加入三聚氯氰6.05g(0.0328mol)。搅拌均匀后,在30℃,滴加65%的乙胺溶液2.27g(含乙胺1.48g,0.0328mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加20%的氢氧化钠溶液6.55g(含氢氧化钠1.31g,0.0328mol)。滴加完毕,继续搅拌30min。
逐渐将温度升到60℃,滴加65%的乙胺溶液2.3g(含乙胺1.5g,0.0333mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加20%的氢氧化钠溶液6.72g(含氢氧化钠1.344g,0.0336mol)。滴加完毕,继续搅拌10min。
在反应混合物中加入100mL水,搅拌,减压过滤,滤饼分别用水20mL×2、二氯甲烷20mL洗涤,抽干。然后在110℃下真空干燥,得到产物6.3g,收率95.5%,熔点223~225℃,MS m/z:201(M+,99.9),186(58.5),158(27.5),68(91.8)。
滤液放置后,分层(上层为水层,下层为离子液体层)。分离出离子液体层后,水层用二氯甲烷30mL×2萃取。合并上述洗涤液、离子液体层、萃取液,用无水硫酸镁干燥,用旋转蒸发仪常压下回收二氯甲烷后,升温到85℃,减压60min,回收离子液体套用。
实施例5:2-氯-4,6-二正己胺基-1,3,5-三嗪的合成
在250mL三口烧瓶中,加入90g离子液体[C4mim]OAc,用冰盐浴将温度冷却到10℃,迅速加入三聚氯氰6.05g(0.0328mol)。搅拌均匀后,在10℃,滴加70%的正己胺溶液5.66g(含正己胺3.96g,0.0390mol),滴加结束后,在此温度下,滴加10%的氢氧化钠溶液13.2g(含氢氧化钠1.32g,0.0330mol)。滴加完毕,继续搅拌60min。
逐渐将温度升到75℃,滴加70%的正己胺溶液5.66g(含正己胺3.96g,0.0390mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加10%的氢氧化钠溶液15.6g(含氢氧化钠1.56g,0.0390mol)。滴加完毕,继续搅拌10min。
在反应混合物中加入100mL水,搅拌,减压过滤,滤饼分别用水20mL×2、二氯甲烷20mL洗涤,抽干。然后在110℃下真空干燥,得到产物9.56g,收率88.3%,熔点192~194。
滤液放置后,分层(上层为水层,下层为离子液体层)。分离出离子液体层后,水层用二氯甲烷30mL×2萃取。合并上述洗涤液、离子液体层、萃取液,用无水硫酸镁干燥,用旋转蒸发仪常压下回收二氯甲烷后,升温到85℃,减压60min,回收离子液体套用。
实施例6:2-氯-4,6-二环己胺基-1,3,5-三嗪的合成
在250mL三口烧瓶中,加入110g离子液体[C2mim]BF4,用冰盐浴将温度冷却到-20℃,迅速加入三聚氯氰6.05g(0.0328mol)。搅拌均匀后,于0℃开始滴加70%的环己胺溶液5.94g(含环己胺4.16g,0.0422mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加10%的氢氧化钠溶液19.4g(含氢氧化钠1.94g,0.0484mol)。滴加完毕,继续搅拌30min。
逐渐将温度升到15℃,滴加70%的环己胺溶液6.13g(含环己胺4.29g,0.0433mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加30%的氢氧化钠溶液4.48g(含氢氧化钠1.344g,0.0336mol)。滴加完毕,继续搅拌60min。
在反应混合物中加入100mL水,搅拌,减压过滤,滤饼分别用水20mL×2、二氯甲烷20mL×3洗涤,抽干。然后在110℃下真空干燥,得到产物8.2g,收率81.2%,熔点238~240℃。
滤液用二氯甲烷30mL×3萃取。萃取液用无水硫酸镁干燥,用旋转蒸发仪常压下回收二氯甲烷后,升温到85℃,减压30min,回收离子液体94.0g。离子液体套用。
实施例7:2-氯-4,6-二环丙胺基-1,3,5-三嗪的合成
在250mL三口烧瓶中,加入100g离子液体[mPy]OAc,用冰盐浴将温度冷却到-5℃,迅速加入三聚氯氰6.05g(0.0328mol)。搅拌均匀后,于5℃开始滴加70%的环丙胺溶液3.80g(含环丙胺2.66g,0.0455mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加10%的氢氧化钾溶液19.6g(含氢氧化钾1.96g,0.0350mol)。滴加完毕,继续搅拌40min。
逐渐将温度升到15℃,滴加70%的环丙胺溶液3.80g(含环丙胺2.66g,0.0455mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加10%的氢氧化钾溶液25.2g(含氢氧化钾2.52g,0.0450mol)。滴加完毕,继续搅拌50min。
在反应混合物中加入100mL水,搅拌,减压过滤,滤饼分别用水20mL×2、二氯甲烷20mL×2洗涤,抽干。然后在110℃下真空干燥,得到产物4.9g,收率67.5%,熔点209~210℃。
滤液放置后,分层(上层为水层,下层为离子液体层)。分离出离子液体层后,水层用二氯甲烷30mL×2萃取。合并上述洗涤液、离子液体层、萃取液,用无水硫酸镁干燥,用旋转蒸发仪常压下回收二氯甲烷后,升温到85℃,减压60min,回收离子液体87.0g套用。
实施例8:2-氯-4-乙胺基-6-环丙胺基-1,3,5-三嗪的合成
在250mL三口烧瓶中,加入130g离子液体[C4mim]BF4,用冰盐浴将温度冷却到-5℃,迅速加入三聚氯氰6.05g(0.0328mol)。搅拌均匀后,于5℃开始滴加70%的环丙胺溶液4.11g(含环丙胺2.88g,0.0492mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加30%的氢氧化钠溶液4.4g(含氢氧化钠1.32g,0.0330mol)。滴加完毕,继续搅拌10min。
逐渐将温度升到15℃,滴加65%的乙胺溶液2.73g(含乙胺1.77g,0.0492mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加30%的氢氧化钠溶液6.53g(含氢氧化钠1.96g,0.0490mol)。滴加完毕,继续搅拌40min。
在反应混合物中加入100mL水,搅拌,减压过滤,滤饼分别用水20mL×2、二氯甲烷20mL×3洗涤,抽干。然后在110℃下真空干燥,得到目标产物4.2g,收率60.6%,熔点198~200℃。
滤液用二氯甲烷30mL×3萃取。萃取液用无水硫酸镁干燥,用旋转蒸发仪常压下回收二氯甲烷后,升温到85℃,减压30min,回收离子液体套用。
实施例9:2-氯-4-异丙胺基-6-环丙胺基-1,3,5-三嗪的合成
在250mL三口烧瓶中,加入165g离子液体[C4mim]BF4,用冰盐浴将温度冷却到-5℃,迅速加入三聚氯氰6.05g(0.0328mol)。搅拌均匀后,于20℃开始滴加70%的环丙胺溶液2.76g(含环丙胺1.93g,0.0330mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加20%的氢氧化钾溶液9.2g(含氢氧化钾1.84g,0.0329mol)。滴加完毕,继续搅拌10min。
逐渐将温度升到25℃,滴加70%的异丙胺溶液2.8g(含异丙胺1.96g,0.0333mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加20%的氢氧化钾溶液11.9g(含氢氧化钾2.38g,0.0425mol)。滴加完毕,继续搅拌30min。
在反应混合物中加入100mL水,搅拌,减压过滤,滤饼分别用水20mL×2、二氯甲烷20mL×3洗涤,抽干。然后在110℃下真空干燥,得到目标产物7.0g,收率94.4%,熔点165~166℃。
滤液用二氯甲烷30mL×3萃取。萃取液用无水硫酸镁干燥,用旋转蒸发仪常压下回收二氯甲烷后,升温到85℃,减压30min,回收离子液体套用。
实施例10:2-氯-4-环丙胺基-6-环己胺基-1,3,5-三嗪的合成
在250mL三口烧瓶中,加入100g离子液体[C2mim]PF6,用冰盐浴将温度冷却到-5℃,迅速加入三聚氯氰6.05g(0.0328mol)。搅拌均匀后,于10℃开始滴加70%的环己胺溶液4.7g(含环己胺3.3g,0.0335mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加20%的碳酸钠溶液17.4g(含碳酸钠3.48g,0.0328mol)。滴加完毕,继续搅拌10min。
逐渐将温度升到15℃,滴加70%的环丙胺溶液2.89g(含环丙胺2.02g,0.0345mol)。滴加结束后,在此温度下,滴加20%的碳酸钠溶液20.9g(含碳酸钠4.18g,0.0394mol)。滴加完毕,继续搅拌30min。
在反应混合物中加入100mL水,搅拌,减压过滤,滤饼分别用水20mL×2、二氯甲烷20mL×2洗涤,抽干。然后在110℃下真空干燥,得到产物8.1g,收率93.4%,熔点153~155℃。
滤液用二氯甲烷30mL×3萃取。萃取液用无水硫酸镁干燥,用旋转蒸发仪常压下回收二氯甲烷后,升温到85℃,减压30min,回收离子液体套用。
Claims (10)
1.一种4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法,是以三聚氯氰、取代胺为原料,经取代反应制得,其特征在于所述的合成方法包括两步取代反应,所述的取代反应都是在碱性条件下在离子液体中进行,所述的离子液体为咪唑盐类、吡啶盐类或季铵盐类离子液体,分别如式(I)、(II)、(III)所示:
式中R1、R6、R11为氢原子或苯环;R2~R5、R7~R10、R12~R14各自独立为氢原子或C1~C18的烷基,L为BF4、PF6、OAC、CF3SO3或N(SO2CF3)2。
3.如权利要求2所述的4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法,其特征在于投料物质的量比三聚氯氰∶取代胺A∶取代胺B∶碱为1∶1~1.5∶1~1.5∶2~2.5,所述离子液体的用量为每摩尔三聚氯氰用2~5kg。
4.如权利要求1~3之一所述的4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法,其特征在于所述的碱溶液为下列之一:氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液。
5.如权利要求2所述的4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法,其特征在于所述的分离纯化为反应后将反应液冷却至常温,加水洗涤,过滤,滤饼用水、二氯甲烷洗涤、干燥,得到目标产物(IV)。
6.如权利要求5所述的4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法,其特征在于滤液用二氯甲烷萃取,萃取液用无水硫酸镁干燥,浓缩,分别回收二氯甲烷和离子液体。
7.如权利要求1所述的4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法,其特征在于所述的离子液体为1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
8.如权利要求7所述的4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法,其特征在于所述的离子液体为下列之一:1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
9.如权利要求3所述的4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法,其特征在于投料物质的量比三聚氯氰∶取代胺A∶取代胺B∶碱为1∶1~1.1∶1~1.1∶2~2.2,所述的离子液体的用量为每摩尔三聚氯氰用3kg。
10.如权利要求1所述的4,6-二取代氨基-1,3,5-三嗪类衍生物的合成方法,其特征在于所述的反应物投料物质的量比三聚氯氰∶取代胺A∶取代胺B∶碱为1∶1∶1∶2,离子液体[C4mim]BF4的用量为每摩尔三聚氯氰用3kg,按照如下步骤进行:
(1)一取代反应:将离子液体[C4mim]BF4加入到反应容器中,冷却到-5℃,迅速加入三聚氯氰,搅拌均匀,于5℃滴加取代胺A溶液;滴加结束后,在此温度下,滴加30%的氢氧化钠溶液;滴加完毕,继续搅拌10min;
(2)二取代反应:逐渐将温度升到15℃,滴加取代胺B溶液;滴加结束后,在此温度下,滴加30%的氢氧化钠溶液;滴加完毕,继续搅拌30min;
(3)在反应混合物中加入水,搅拌,过滤,滤饼用水、二氯甲烷洗涤,真空干燥,得到产物(IV)。
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