(三)发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点,提供一种操作简便、条件温和、反应收率高、纯度好、具有良好原子经济性的从三苯基氧膦(TPPO)和2-巯基苯并噻唑(M)制备二苯并噻唑二硫醚(DM)和三苯基膦(TPP)的方法。
从绿色合成技术和循环经济角度出发,本发明的发明构思如下:采用如式(II)所示双(三氯甲基)碳酸酯(BTC)将三苯基氧膦(TPPO)转化为二氯三苯基膦(Ph3PCl2),随后与如式(III)所示2-巯基苯并噻唑(M)反应生成如式(I)所示的二苯并噻唑二硫醚(DM)和三苯基膦(TPP)。具体反应途径如下:
本发明制备DM和TPP具体采用如下技术方案:
一种如式(I)所示的二苯并噻唑二硫醚(DM)和三苯基膦(TPP)的制备方法,包括如下顺序步骤:
(1)在反应瓶中依次加入有机溶剂A、如式(II)所示的双(三氯甲基)碳酸酯(BTC)和三苯基氧膦(TPPO),于-30~90℃下保温反应0.5~10小时;所述的TPPO:BTC的投料物质的量比为1.0:0.3~0.6;所述有机溶剂A的质量用量为TPPO投料质量的1~10倍;
(2)往步骤(1)的反应液中滴入用有机溶剂B溶解的如式(III)所示的2-巯基苯并噻唑(M)与有机碱的混合溶液,于-30~90℃下混合反应0.5~10小时;所述的TPPO:M:有机碱的投料物质的量比为1.0:1.5~3.0:0.5~3.0;所述有机溶剂B的质量用量为TPPO投料质量的1~10倍;
(3)反应完毕抽滤,滤饼干燥得DM,滤液回收有机溶剂得粗产物,所得粗产物经重结晶得TPP。
所述的有机溶剂A和有机溶剂B各自独立选自下列一种或两种以上任意比例的混合:二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙醚、苯甲醚、苯、甲苯、氯苯、二甲苯、乙基苯、1,4-二氧六环、乙腈、乙酸乙酯。进一步,所述的有机溶剂A和有机溶剂B各自独立优选自下列之一:氯苯、甲苯、乙腈。
所述的有机碱选自下列之一:三乙胺、三正丙胺、三异丙胺、二乙基异丙胺、三正丁胺、三乙烯二胺、吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、N,N-二甲基氨基-4-吡啶、N-甲基吡咯、N-甲基咪唑、N-甲基吗啉。进一步,所述的有机碱优选自下列之一:N,N-二甲基苯胺、吡啶。
更进一步,本发明所述的TPPO:BTC:M:有机碱的投料物质的量比优选为1.0:0.34~0.4:1.8~2.4:1.0~2.0。
再进一步,步骤(1)中有机溶剂A的质量用量优选为TPPO投料质量的3~8倍,步骤(2)中有机溶剂B的质量用量优选为TPPO投料质量的2~5倍。
所述的步骤(1)的反应温度优选为20~50℃,反应时间优选为3~5h;所述步骤(2)的反应温度优选为20~50℃,反应时间优选为4~6h。
所述重结晶溶剂为下列一种或两种以上任意比例的混合:C1~C6的醇、C5~C8的烷烃、C5~C8的环烷烃、丙酮、石油醚;优选为异丙醇。
本发明与现有技术相比,其创新点在于:
a)如何将TPPO再生为TPP一直是个技术难题。现有技术中,一般采用直接还原法,反应条件较苛刻,所用试剂也较昂贵,后处理繁琐、收率偏低、生产成本较高。而本发明方法是先用BTC将TPPO转化为Ph3PCl2,然后在M存在下转化为TPP,反应条件温和,所用试剂廉价,操作简便,收率高,所得产物易于分离纯化。
b)将M转化为DM一般采用双氧水氧化法,但该法反应温度较高,操作比较繁琐。本发明采用一锅法同时制备DM和TPP,不仅大大简化了生产工序,降低了生产成本,所得产物收率和纯度高。
c)本发明采用一锅法将副产物M和TPPO同时转化为DM和TPP,为头孢类活性酯生产过程中的副产物的综合利用提供了一条绿色方法,具有操作简便、反应收率高、产品纯度好、原子经济性好等优点,解决了副产物因难以利用而导致的环境污染等问题,达到了变废为宝的目的,因而具有较大的实施价值和潜在社会经济效益。
(四)具体实施例
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
投料比为TPPO:BTC:M:有机碱=1.0:0.34:2.0:1.5,有机碱为三乙胺,有机溶剂A和B均为氯苯,步骤(1)和步骤(2)中有机溶剂A和B的用量分别为TPPO投料质量的4倍和2倍。第一阶段反应温度为20℃(T1),反应时间5h(t1),第二阶段反应温度为20℃(T2),反应时间4h(t2)。重结晶溶剂为异丙醇。
(1)20℃下往装有温度计、滴液漏斗、机械搅拌的500mL四口烧瓶内依次投入氯苯111.2g、BTC(30.3g,0.034mol)、TPPO(27.8g,0.1mol),保温反应5小时,所得反应液直接用步骤(2);
(2)20℃下,往步骤(1)所得反应液中滴加溶有M(33.4g,0.2mol)、三乙胺(15.2g,0.15mol)的氯苯(55.6g)的混合液,继续反应4小时。
(3)反应结束后抽滤,滤饼干燥得DM30.0g,收率90.4%,HPLC纯度99.0%。滤液减压回收溶剂,所得粗产物用异丙醇重结晶得TPP23.6g,收率90.1%,HPLC纯度98.6%。
实施例2
投料比为TPPO:BTC:M:有机碱=1.0:0.4:2.0:2.0,有机碱为吡啶,有机溶剂A和B均为甲苯,步骤(1)和步骤(2)中有机溶剂A和B的用量分别为TPPO投料质量的3倍和5倍。T1=30℃,t1=3h;T2=20℃,t2=6h。重结晶溶剂为异丙醇。
其它同实施例1,产品DM收率为92.6%,HPLC纯度99.0%;TPP收率91.0%,HPLC纯度98.8%。
实施例3
投料比为TPPO:BTC:M:有机碱=1.0:0.34:1.5:1.5,有机碱为三乙胺,有机溶剂A为乙腈,有机溶剂B为氯苯,步骤(1)和步骤(2)中有机溶剂A和B的用量分别为TPPO投料质量的1倍和2倍。T1=0℃,t1=10h;T2=90℃,t1=2h。重结晶溶剂为乙醇。
其它同实施例1,产品DM收率为73.2%,HPLC纯度99.3%;TPP收率71.9%,HPLC纯度98.3%。
实施例4
投料比为TPPO:BTC:M:有机碱=1.0:0.6:3.0:2.4,有机碱为三正丁胺,有机溶剂A和B均为四氢呋喃,步骤(1)和步骤(2)中有机溶剂A和B的用量分别为TPPO投料质量的10倍和10倍。T1=50℃,t1=7h;T2=50℃,t1=8h。重结晶溶剂为丙酮。反应瓶采用1L的四口烧瓶。
其它同实施例1,产品DM收率为89.6%,HPLC纯度98.7%;TPP收率84.2%,HPLC纯度98.5%。
实施例5
投料比为TPPO:BTC:M:有机碱=1.0:0.3:2.0:3.0,有机碱为N,N-二甲基氨基-4-吡啶(DMAP),有机溶剂A和B均为2-甲基四氢呋喃,步骤(1)和步骤(2)中有机溶剂A和B的用量分别为TPPO投料质量的8倍和1倍。T1=40℃,t1=1h;T2=40℃,t1=5h。重结晶溶剂为正丁醇/环己烷(体积比3:2)。
其它同实施例1,产品DM收率为87.2%,HPLC纯度98.5%;TPP收率85.1%,HPLC纯度99.0%。
实施例6
投料比为TPPO:BTC:M:有机碱=1.0:0.4:3.0:1.0,有机碱为三乙烯二胺,有机溶剂A和B均为三氯甲烷,步骤(1)和步骤(2)中有机溶剂A和B的用量分别为TPPO投料质量的6倍和4倍。T1=-10℃,t1=3h;T2=-10℃,t1=3h。重结晶溶剂为正丁醇/正己烷(体积比1:1)。
其它同实施例1,产品DM收率为88.4%,HPLC纯度98.6%;TPP收率85.8%,HPLC纯度98.4%。
实施例7
投料比为TPPO:BTC:M:有机碱=1.0:0.35:2.4:2.4,有机碱为4-甲基吡啶,有机溶剂A和B均为乙腈,步骤(1)和步骤(2)中有机溶剂A和B的用量分别为TPPO投料质量的3倍和2倍。T1=-30℃,t1=10h;T2=-15℃,t1=10h。重结晶溶剂为异丙醇/石油醚(体积比1:1)。
其它同实施例1,产品DM收率为92.1%,HPLC纯度99.1%;TPP收率91.6%,HPLC纯度98.8%。
实施例8
投料比为TPPO:BTC:M:有机碱=1.0:0.3:2.0:0.5,有机碱为N-甲基吗啉,有机溶剂A和B均为苯,步骤(1)和步骤(2)中有机溶剂A和B的用量分别为TPPO投料质量的9倍和3倍。T1=30℃,t1=4h;T2=30℃,t1=4h。重结晶溶剂为丙酮/正戊烷(体积比2:3)。
其它同实施例1,产品DM收率为88.1%,HPLC纯度98.5%;TPP收率87.2%,HPLC纯度98.6%。
实施例9
投料比为TPPO:BTC:M:有机碱=1.0:0.45:1.8:3.0,有机碱为三异丙胺,有机溶剂A为乙醚,有机溶剂B为氯仿,步骤(1)和步骤(2)中有机溶剂A和B的用量分别为TPPO投料质量的5倍和2倍。T1=-10℃,t1=6h;T2=0℃,t1=1h。重结晶溶剂为异丙醇/环己烷(体积比2:1)。
其它同实施例1,产品DM收率为86.4%,HPLC纯度98.4%;TPP收率81.7%,HPLC纯度98.9%。
实施例10
投料比为TPPO:BTC:M:有机碱=1.0:0.6:2.0:2.0,有机碱为N-甲基咪唑,有机溶剂A为甲苯,有机溶剂B为乙酸乙酯,步骤(1)和步骤(2)中有机溶剂A和B的用量分别为TPPO投料质量的7倍和3倍。T1=90℃,t1=0.5h;T2=90℃,t1=0.5h。重结晶溶剂为乙醇/石油醚(体积比1:1)。
其它同实施例1,产品DM收率为67.6%,HPLC纯度98.8%;TPP收率65.7%,HPLC纯度98.5%。