CN101230051A - 一种S-(α,α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种S－(α，α－二甲基苄基)哌啶－1－硫代甲酸酯的制备方法，所述方法为：以哌啶为原料，先与盐酸在苯类溶剂中进行成盐反应得到哌啶盐酸盐，哌啶盐酸盐再与光气或固体光气反应得到哌啶酰氯，哌啶酰氯与2－苯基－2－丙硫醇钠在吡啶类催化剂存在下、于苯类溶剂中进行缩合反应得到所述的S－(α，α－二甲基苄基)哌啶－1－硫代甲酸酯。本发明的有益效果主要体现在：(1)先将原料哌啶制成哌啶盐酸盐，再用光气或固体光气进行酰化，可保证哌啶全部转化，反应更彻底、收率高；(2)用无味无臭的2－苯基－2－丙硫醇钠原料代替恶臭的2－苯基－2－丙硫醇并使用吡啶类催化剂进行缩合反应，实现清洁化生产之目的，适合于工业化生产。

Description

一种S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯的制备方法

(一)技术领域

本发明涉及S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯的制备方法。

(二)背景技术

S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯是硫代甲酸酯类除草剂，是水稻和稗草间高选择性内吸传导型稻田除草剂，广泛应用于水稻等作物上防除杂草。

以往，S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯的合成可按下列方法来实施。如日本专利JP81236167，JP8267571所记载的，将哌啶在有机溶剂下直接通入光气合成哌啶酰氯。再同2-苯基-2-丙硫醇缩合制得目的产物，但是用这种方法合成总收率低，生产成本高，污染严重。在哌啶酰氯的合成过程中，在较低温度下通入光气反应，产生大量的哌啶盐，哌啶盐和哌啶混合物共存，影响反应的完全性，总是有部分原料不能转化，影响反应收率；若采用较高温度反应，则容易产生副反应，也会影响反应收率。在缩合反应过程中，采用的2-苯基-2-丙硫醇原料，特别恶臭，在生产过程和废水处理过程中污染特别严重。因此，上述方法不利于工业化生产。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种高收率、低成本，能够进行清洁化生产的S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯的制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯的制备方法，所述方法为：以哌啶为原料，先与盐酸在苯类溶剂中进行成盐反应得到哌啶盐酸盐，哌啶盐酸盐再与光气或固体光气反应得到哌啶酰氯，哌啶酰氯与2-苯基-2-丙硫醇钠在吡啶类催化剂存在下、于苯类溶剂中进行缩合反应得到所述的S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯，所述吡啶类催化剂为吡啶、2-甲基吡啶或2，4-二甲基吡啶，所述苯类溶剂为苯、甲苯或二甲苯。固体光气为三个单光气分子的聚合物，在溶剂中加热自动分解为单光气，再同哌啶盐酸盐反应。

本发明的特点在于，合成中间体哌啶酰氯时，先将原料哌啶制成哌啶盐酸盐，哌啶盐酸盐在甲苯溶液中通入光气或固体光气合成哌啶酰氯，通过哌啶成盐，保证哌啶全部转化，从而使酰化反应进行更彻底，提高了酰化反应的收得率。在缩合反应过程中，采用了一种高效的吡啶类催化剂，能使2-苯基-2-丙硫醇钠同哌啶酰氯的缩合反应进行完全。用无味无臭的2-苯基-2-丙硫醇钠原料代替恶臭的2-苯基-2-丙硫醇进行缩合反应，可极大地改善生产环境，从而可使整个生产工艺做到了清洁化生产。因此，采用本发明的方法，提高了反应收率，可降低生产成本。替代了恶臭的原料，从源头上控制了污染，是一条绿色的清洁化工艺，适合于工业化生产。

具体的，所述方法包括：

(1)将哌啶溶于苯类溶剂1中，于20～90℃下滴加浓盐酸进行成盐反应，成盐反应结束后去除溶液中的水分，得到哌啶盐酸盐的有机相溶液；所述苯类溶剂1为苯、甲苯或二甲苯，所述哌啶、苯类溶剂1、盐酸的物质的量之比为1∶4～6∶0.9～1.3；其中盐酸用量以浓盐酸中溶质含量计；

(2)于20～100℃下往哌啶盐酸盐的有机相溶液中通入光气或固体光气，至反应液澄清后，除去多余的光气，反应溶液经分离纯化得到哌啶酰氯；

(3)将2-苯基-2-丙硫醇钠溶解于苯类溶剂2中，在吡啶类催化剂存在下，于60～120℃下滴加步骤(2)所得哌啶酰氯，回流温度下反应2～10小时，反应液经分离纯化得到所述的S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯；所述苯类溶剂2为苯、甲苯或二甲苯，所述吡啶类催化剂为吡啶、2-甲基吡啶或2，4-甲基吡啶，所述2-苯基-2-丙硫醇钠、苯类溶剂2、哌啶酰氯的物质的量之比为1∶4～6∶1.0～1.5，吡啶类催化剂质量用量为2-苯基-2-丙硫醇钠质量的1～5％。

本发明方法涉及的反应式如下：

优选的，所述苯类溶剂1为甲苯。

优选的，所述苯类溶剂2为甲苯。

优选的，所述吡啶类催化剂为吡啶。

优选的，所述方法如下：

(1)将哌啶溶于甲苯中，于50～80℃下滴加浓盐酸进行成盐反应，成盐反应结束后升温回流除去水分，得到哌啶盐酸盐的甲苯溶液；所述哌啶、甲苯、盐酸的物质的量之比为1∶4～6∶0.9～1.3；

(2)于60～90℃下往哌啶盐酸盐的甲苯溶液中通入光气，至反应液澄清后，通入N₂除去多余的光气(可用碱溶液进行吸收)，反应溶液经蒸馏脱除有机溶剂得到哌啶酰氯；

(3)将2-苯基-2-丙硫醇钠溶解于甲苯中，在吡啶存在下，于65～95℃下滴加步骤(2)所得哌啶酰氯，回流温度下反应4～8小时后，反应液过滤除去氯化钠，滤液经蒸馏脱除有机溶剂得到所述的S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯；所述2-苯基-2-丙硫醇钠、甲苯、哌啶酰氯的物质的量之比为1∶4～6∶1.0～1.5，吡啶质量用量为2-苯基-2-丙硫醇钠质量的1～5％。

上述反应也可将光气改用为固体光气，具体方法如下∶

(1)将哌啶溶于甲苯中，于50～80℃下滴加浓盐酸进行成盐反应，成盐反应结束后升温回流除去水分，得到哌啶盐酸盐的甲苯溶液；所述哌啶、甲苯、盐酸的物质的量之比为1∶4～6∶0.9～1.3；

(2)于60～90℃下往哌啶盐酸盐的甲苯溶液中滴加固体光气的甲苯溶液(所配溶液固体光气与甲苯的重量比为1∶4)，至反应液澄清后，停止滴加，通入N₂除去多余的光气(可用碱溶液进行吸收)，反应溶液经蒸馏脱除有机溶剂得到哌啶酰氯；

(3)将2-苯基-2-丙硫醇钠溶解于甲苯中，在吡啶存在下，于65～95℃下滴加步骤(2)所得哌啶酰氯，回流温度下反应4～8小时后，反应液过滤除去氯化钠，滤液经蒸馏脱除有机溶剂得到所述的S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯；所述2-苯基-2-丙硫醇钠、甲苯、哌啶酰氯的物质的量之比为1∶4～6∶1.0～1.5，吡啶质量用量为2-苯基-2-丙硫醇钠质量的1～5％。

本发明的有益效果主要体现在：(1)先将原料哌啶制成哌啶盐酸盐，再用光气或固体光气进行酰化，可保证哌啶全部转化，反应更彻底、收率高；(2)用无味无臭的2-苯基-2-丙硫醇钠原料代替恶臭的2-苯基-2-丙硫醇并使用吡啶类催化剂进行缩合反应，实现清洁化生产之目的，适合于工业化生产。

(四)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1：

向有冷却器、温度计、电动搅拌器的1000毫升四口圆底烧瓶内，加入甲苯600毫升(5.2摩尔)、哌啶103g(1.21摩尔)，开启搅拌，在50～80℃的温度下滴加浓盐酸147克(溶质含量1.21摩尔)，加完后升温回流分去水相，得到甲苯哌啶盐酸盐溶液；备用。将上述哌啶盐酸盐溶液再投入到1000毫升的四口烧瓶内，在60～90℃下通入气体光气，反应6小时，反应液变为澄清后，通入N₂赶走过量的光气。母液经蒸馏脱除甲苯得到透明的哌啶酰氯中间体170克，经气相色谱检测含量为98.3％，反应收率为95.5％。

在1000毫升四口烧瓶中，按配比投入甲苯520毫升(4.5摩尔)、2-苯基-2-丙硫醇钠80克(0.46摩尔)，再加入吡啶0.8在60～120℃温度下滴加哌啶酰氯70克(0.475摩尔)。在回流温度下保温反应8小时，过滤去除氯化钠后，用200毫升水洗涤两次。有机层减压蒸馏回收甲苯后，得到S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯112克，经气相色谱检测含量为97.3％，反应收率为93.0％。

实施例2：

向有冷却器、温度计、电动搅拌器的1000毫升四口圆底烧瓶内，加入甲苯600毫升(5.2摩尔)、哌啶103g(1.21摩尔)，开启搅拌，在20～90℃的温度下滴加浓盐酸1 60克(1.31摩尔)，加完后升温回流分去水相，得到甲苯哌啶盐酸盐溶液；备用。将上述哌啶盐酸盐溶液再投入到1000毫升的四口烧瓶内，在20～100℃下通入气体光气，反应6小时后反应液变为澄清后，通入N₂赶走过量的光气。母液经蒸馏脱除甲苯得到透明的哌啶酰氯中间体170克，经气相色谱检测含量为98.8％，反应收率为95.8％。

在1000毫升四口烧瓶中，按配比投入甲苯520毫升(4.5摩尔)、2-苯基-2-丙硫醇钠8.0克(0.46摩尔)，再加入吡啶催化剂0.8克，在60～120℃温度下滴加哌啶酰氯78克(0.529摩尔)。在回流温度下保温反应6小时，过滤去除氯化钠后，用200毫升水洗涤两次。有机层减压蒸馏回收甲苯后，得到S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯113.5克，经气相色谱检测含量为97.5％，反应收率为93.8％。

实例3：

向有冷却器、温度计、电动搅拌器的1000毫升四口圆底烧瓶内，加入甲苯600毫升(5.2摩尔)、哌啶103g(1.21摩尔)，开启搅拌，在50～80℃的温度下滴加浓盐酸147克(溶质含量1.21摩尔)，加完后升温回流分去水相，得到甲苯哌啶盐酸盐溶液；备用。将上述哌啶盐酸盐溶液再投入到1000毫升的四口烧瓶内，在60～90℃下通入气体光气，反应6小时，反应液变为澄清后，通入N₂赶走过量的光气。母液经蒸馏脱除甲苯得到透明的哌啶酰氯中间体170克，经气相色谱检测含量为98.2％，反应收率为95.4％。

在1000毫升四口烧瓶中，按配比投入甲苯520毫升(4.5摩尔)、2-苯基-2-丙硫醇钠80克(0.46摩尔)，再加入2-甲基吡啶0.8克，在60～120℃温度下滴加哌啶酰氯70克(0.475摩尔)。在回流温度下保温反应8小时，过滤去除氯化钠后，用200毫升水洗涤两次。有机层减压蒸馏回收甲苯后，得到S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯112克，经气相色谱检测含量为97.4％，反应收率为93.1％。

实施例4：

向有冷却器、温度计、电动搅拌器的1000毫升四口圆底烧瓶内，加入甲苯600毫升(5.2摩尔)、哌啶103g(1.21摩尔)，开启搅拌，在40～60℃的温度下滴加浓盐酸147克(溶质含量1.21摩尔)，加完后升温回流分去水相，得到甲苯哌啶盐酸盐溶液；备用。将上述哌啶盐酸盐溶液再投入到1000毫升的四口烧瓶内，在50～70℃下通入气体光气，反应10小时，反应液变为澄清后，通入N₂赶走过量的光气。母液经蒸馏脱除甲苯得到透明的哌啶酰氯中间体172克，经气相色谱检测含量为98.0％，反应收率为96.3％。

在1000毫升四口烧瓶中，按配比投入甲苯520毫升(4.5摩尔)、2-苯基-2-丙硫醇钠80克(0.46摩尔)，再加入2，4-二甲基吡啶0.8克，在60～120℃温度下滴加哌啶酰氯70克(0.475摩尔)。在回流温度下保温反应8小时，过滤去除氯化钠后，用200毫升水洗涤两次。有机层减压蒸馏回收甲苯后，得到S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯111克，经气相色谱检测含量为97.8％，反应收率为92.7％。

实施例5：

向有冷却器、温度计、电动搅拌器的1000毫升四口圆底烧瓶内，加入甲苯600毫升(5.2摩尔)、哌啶103g(1.21摩尔)，开启搅拌，在50～80℃的温度下滴加浓盐酸147克(溶质含量1.21摩尔)，加完后升温回流分去水相，得到甲苯哌啶盐酸盐溶液；备用。将上述哌啶盐酸盐溶液再投入到1000毫升的四口烧瓶内，在60～90℃下滴加固体光气的甲苯溶液(所配溶液固体光气与甲苯的重量比为1∶4)，反应6小时，反应液变为澄清后，停止滴加，通入N₂赶走过量的光气。母液经蒸馏脱除甲苯得到透明的哌啶酰氯中间体170克，经气相色谱检测含量为98.3％，反应收率为95.5％。

在1000毫升四口烧瓶中，按配比投入甲苯520毫升(4.5摩尔)、2-苯基-2-丙硫醇钠80克(0.46摩尔)，再加入吡啶0.8在60～120℃温度下滴加哌啶酰氯70克(0.475摩尔)。在回流温度下保温反应8小时，过滤去除氯化钠后，用200毫升水洗涤两次。有机层减压蒸馏回收甲苯后，得到S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯112克，经气相色谱检测含量为97.3％，反应收率为93.0％。

Claims (9)

1.一种S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯的制备方法，所述方法为：以哌啶为原料，先与盐酸在苯类溶剂中进行成盐反应得到哌啶盐酸盐，哌啶盐酸盐再与光气或固体光气反应得到哌啶酰氯，哌啶酰氯与2-苯基-2-丙硫醇钠在吡啶类催化剂存在下、于苯类溶剂中进行缩合反应得到所述的S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯，所述吡啶类催化剂为吡啶、2-甲基吡啶或2，4-二甲基吡啶，所述苯类溶剂为苯、甲苯或二甲苯。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括：

(1)将哌啶溶于苯类溶剂1中，于20～90℃下滴加浓盐酸进行成盐反应，成盐反应结束后去除溶液中的水分，得到哌啶盐酸盐的有机相溶液；所述苯类溶剂1为苯、甲苯或二甲苯，所述哌啶、苯类溶剂1、盐酸的物质的量之比为1∶4～6∶0.9～1.3；

(2)于20～100℃下往哌啶盐酸盐的有机相溶液中通入光气或固体光气，至反应液澄清后，除去多余的光气，反应溶液经分离纯化得到哌啶酰氯；

(3)将2-苯基-2-丙硫醇钠溶解于苯类溶剂2中，在吡啶类催化剂存在下，于60～120℃下滴加步骤(2)所得哌啶酰氯，回流温度下反应2～10小时，反应液经分离纯化得到所述的S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯；所述苯类溶剂2为苯、甲苯或二甲苯，所述吡啶类催化剂为吡啶、2-甲基吡啶或2，4-二甲基吡啶，所述2-苯基-2-丙硫醇钠、苯类溶剂2、哌啶酰氯的物质的量之比为1∶4～6∶1.0～1.5，吡啶类催化剂质量用量为2-苯基-2-丙硫醇钠质量的1～5％。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤(2)为于20～100℃下往哌啶盐酸盐的有机相溶液中通入光气，至反应液澄清后，除去多余的光气，反应溶液经分离纯化得到哌啶酰氯。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤(2)为于20～100℃下往哌啶盐酸盐的有机相溶液中通入光气，至反应液澄清后，将多余的光气经碱溶液吸收分解后除去，反应溶液经分离纯化得到哌啶酰氯。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述苯类溶剂1为甲苯。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述苯类溶剂2为甲苯。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述吡啶类催化剂为吡啶。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法如下：

(1)将哌啶溶于甲苯中，于50～80℃下滴加浓盐酸进行成盐反应，成盐反应结束后升温回流除去水分，得到哌啶盐酸盐的甲苯溶液；所述哌啶、甲苯、盐酸的物质的量之比为1∶4～6∶0.9～1.3；

(2)于60～90℃下往哌啶盐酸盐的甲苯溶液中通入光气，至反应液澄清后，通入N₂除去多余的光气，反应溶液经蒸馏脱除有机溶剂得到哌啶酰氯；

(3)将2-苯基-2-丙硫醇钠溶解于甲苯中，在吡啶存在下，于65～95℃下滴加步骤(2)所得哌啶酰氯，回流温度下反应4～8小时后，反应液过滤除去氯化钠，滤液经蒸馏脱除有机溶剂得到所述的S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯；所述2-苯基-2-丙硫醇钠、甲苯、哌啶酰氯的物质的量之比为1∶4～6∶1.0～1.5，吡啶质量用量为2-苯基-2-丙硫醇钠质量的1～5％。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法如下：

(1)将哌啶溶于甲苯中，于50～80℃下滴加浓盐酸进行成盐反应，成盐反应结束后升温回流除去水分，得到哌啶盐酸盐的甲苯溶液；所述哌啶、甲苯、盐酸的物质的量之比为1∶4～6∶0.9～1.3；

(2)于60～90℃下往哌啶盐酸盐的甲苯溶液中通入光气，至反应液澄清后，通入N₂除去多余的光气，反应溶液经蒸馏脱除有机溶剂得到哌啶酰氯；

(3)将2-苯基-2-丙硫醇钠溶解于甲苯中，在吡啶存在下，于65～95℃下滴加步骤(2)所得哌啶酰氯，回流温度下反应4～8小时后，反应液过滤除去氯化钠，滤液经蒸馏脱除有机溶剂得到所述的S-(α，α-二甲基苄基)哌啶-1-硫代甲酸酯；所述2-苯基-2-丙硫醇钠、甲苯、哌啶酰氯的物质的量之比为1∶4～6∶1.0～1.5，吡啶质量用量为2-苯基-2-丙硫醇钠质量的1～5％。