CN101412733B - “一锅法”制备n-烃基硫代磷酰三胺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业上有利的“一锅法”制备N-烃基硫代磷酰三胺的方法，其特点是在四氢呋喃溶剂中，有叔胺缚酸剂存在条件下，反应温度-10～50℃，三氯硫磷与烃基伯胺反应生成中间产物N-烃基氨基硫代磷酰二氯和叔胺缚酸剂盐酸盐，生成的中间产物不经纯化和分离，在同一反应体系内继续再与氨气反应，生成目标产物N-烃基硫代磷酰三胺、缚酸剂和氯化铵，之后经过滤、浓缩得产品

Description

“一锅法”制备N-烃基硫代磷酰三胺

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，涉及N-烃基硫代磷酰三氨脲酶抑制剂的制备方法，特别涉及一种新颖的工业上有利的“一锅法”制备脲酶抑制剂N-烃基硫代磷酰三氨的方法。 

背景技术

N-烃基硫代磷酰三氨是应用在农业上的有效的土壤脲酶抑制剂之一。关于该类化合物的合成主要研究报道有： 

1985年Jaroslav F.Kolc等在US4530714中首先公开了N-烃基硫代磷酰三氨类化合物具有脲酶抑制活性，添加该类化合物的尿素可以提高尿素的利用率，增进植物的增长，提高农作物收成。在该专利中还公开了N-烃基硫代磷酰三氨的合成制备方法，即采用两步法(“两锅法”)制备N-烃基硫代磷酰三氨，第一步反应是三氯硫磷与烃基胺反应或三氯硫磷与烃基胺盐酸盐反应，制备出相应的N-烃基硫代磷酰二氯，并进行分离和纯化。第二步反应是N-烃基硫代磷酰二氯与氨反应制备N-烃基硫代磷酰三氨；这两步反应分别进行，采用溶剂为乙醚、二氯甲烷，反应温度-30℃，N-烃基硫代磷酰三氨收率30-75％，该制备工艺较复杂，收率较低，该工艺制备N-烃基硫代磷酰三氨成本较高。 

1999年Gerald M.Sulzer等在US5883297专利中公开了一条加压、连续工艺的“两锅法”工艺路线。第一步反应：常压，-20～50℃下在反应器中烃基胺与三氯硫磷以四氢呋喃为溶剂，三乙胺为缚酸剂，生成中间物N-烃基硫代磷酰二氯和三乙胺盐酸盐，中间物N-烃基硫代磷酰二氯和三乙胺盐酸盐的混合溶液再被转移到另一反应器中，在另一反应器中进行第二步加压反应：反应中间物 N-烃基硫代磷酰二氯和三乙胺盐酸盐的混合溶液与1.7～2.6个大气压下23～25倍摩尔量的氨气在5～50℃反应生成N-烃基硫代磷酰三氨和氯化铵和氨共生物(NH₄Cl.3NH₃)，通过自然重力沉降分层分离含有N-烃基硫代磷酰三氨、有机溶剂和缚酸剂的有机相和含有氯化铵和氨络合物(NH₄Cl.3NH₃)，氨，氯化铵的无机相，实现连续制备操作，该工艺可规模化生产，但工艺消耗氨量大，共生物氯化铵和氨的络合物处理成本较高。 

大连轻工业学院梁艳丽等(大连轻工业学院学报；2006；25(2)：103～106)研究了用两步法(“两锅法”)制备N-正丁基硫代磷酰三胺方法，即第一步反应在10℃条件下氯仿溶剂中用三氯硫磷与正丁胺反应制备正丁基硫代磷酰二氯，第二步反应在0℃条件下的氯仿溶剂中正丁基硫代磷酰二氯和液氨为原料制备N-正丁基硫代磷酰三胺，该研究对合成物抑制脲酶的活性进行检测，未能给出该合成工艺的产率，也未对产物结构进行表征。 

发明内容

本发明目的在于提供一种工艺简化、连续、高效、低成本、溶剂和缚酸剂可循环使用的脲酶抑制剂N-烃基硫代磷酰三氨的一步法(“一锅法”)制备工艺，解决现有技术存在收率低、工时长、成本高和反应步骤多的问题。 

本发明的技术方案是提供一种工业上有利的“一锅法”制备N-烃基硫代磷酰三氨的方法，即：在有机非质子溶剂中，存在缚酸剂的条件下，三氯硫磷与烃基伯胺反应生成中间体N-烃基硫代磷酰二氯和缚酸剂盐酸盐，中间体N-烃基硫代磷酰二氯和缚酸剂盐酸盐在同一反应体系中再与氨气反应，生成目标产物N-烃基硫代磷酰三氨、缚酸剂和氯化铵的过程，化学反应式如下： 

该方法制备N-烃基硫代磷酰三氨的方法，其特征在于，完成第一步反应后，中间产物不经纯化和分离，在同一反应体系中进行第二步反应的一锅法的制备N-烃基硫代磷酰三氨方法。缚酸剂和有机溶剂可循环使用。 

下面具体说明本发明的制备N-烃基硫代磷酰三氨方法： 

本发明制备N-烃基硫代磷酰三氨的方法采用的有机非质子溶剂为四氢呋喃、甲基呋喃、四氢吡喃、1，4-环氧六环、1，3-环氧六环、乙醚、乙二醇二甲醚或丁二醇二甲醚，优选有机溶剂为四氢呋喃。 

本发明制备N-烃基硫代磷酰三氨的方法反应采用的缚酸剂为三乙胺、甲基二乙胺、丙基二乙胺、甲基哌啶、三乙基二胺、吡啶或甲基吡硌，优选缚酸剂为三乙胺。缚酸剂与三氯硫磷的摩尔比为0.90～2.0。 

本发明制备N-烃基硫代磷酰三氨的方法反应采用的N-烃基胺的烃基为C₂-C₁₀脂肪族，C₅-C₁₀的环戊烷、环己烷及其衍生物，苄基及其苄基取代衍生物，优选烃基基团为正丙基，正丁基，异丁基，苄基中的一种，N-烃基胺与三氯硫磷的摩尔比为0.90～1.10。 

本发明制备N-烃基硫代磷酰三胺的方法中N-烃基硫代磷酰二氯和缚酸剂盐酸盐与氨气反应，反应压力为范围0.07～0.12MPa。 

本发明制备N-烃基硫代磷酰三氨的方法，其特征在于所述在缚酸剂存在下N-烃基胺与三氯硫磷的反应，在同一反应器N-烃基硫代磷酰二氯和缚酸剂盐酸盐继续与氨气反应，制备出目标产品N-烃基硫代磷酰三氨，反应温度为-10～50℃。 

反应结束后，过滤反应液，滤出副产氯化铵，母液在减压状态下(-0.099Mpa～-0.080Mpa)，温度在30～80℃蒸发有机溶剂和缚酸剂，得到N-烃基硫代磷酰三氨，收率≥85％。 

本发明的效果和益处是采用“一锅法”制备N-烃基硫代磷酰三氨，其反应条件适宜，工艺简洁，高效，具有≥85％收率，缚酸剂和溶剂可循环使用，成本低适用于规模化工业生产方法。 

具体实施方式

以下结合技术方案和实例详细说明本发明的具体实施方式，但不能限制发明的内容。 

实施例1N-正丙基硫代磷酰三氨的制备 

一锅法制备反应方程式： 

在氮气保护下向配有机械搅拌、温度计、恒压滴定漏斗、回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中加入THF134.40g，加入三氯硫磷(PSCl₃)51.9g；由正丙胺(NPA)18.3g和三乙胺(TEA)30.4g混和溶于136.0g THF的溶液加入250ml恒压滴定漏斗中；控制反应温度达到温度0℃，开始滴加，控制滴加速度，在2小时30min滴加完成，滴加结束，继续搅拌1小时。安装通氨插管，开氨气阀通入氨气，控制氨气压力小于0.12MPa；控制温度在5℃，通氨气2小时，同时体系内不再吸收氨气，缓慢升温至室温，停止搅拌。抽滤，滤除不溶物氯化铵，用少量四氢呋喃冲洗滤饼，将此母液倒入1000ml旋蒸瓶中，水浴35～50℃(-0.096～-0.099Mpa)，回收THF和TEA，将反应瓶内浅黄色粘稠液体在35℃条件下，真空度为-0.099Mpa，在真空烘箱减压干燥得微黄色固体产物44.0g，收率为93.7％。 产品¹H-NMR(CDCl₃)：δ0.934[m，3H，CH₃-]，δ1.549[m，2H，-CH₂-]，δ2.721[m，2H，-CH₂-]，δ2.934[宽s，5H，2×NH₂，-NH-]；³¹PNMR(CDCl₃)，δ59.39ppm；MS(API-ES)m/z：154[(M+1)⁺]；176[(M+Na)⁺]。 

实施例2N-正丁基硫代磷酰三氨的制备 

一锅法制备反应方程式如下： 

在氮气保护下向配有机械搅拌、温度计、恒压滴定漏斗、回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中加入THF158.6g，加入三氯硫磷(PSCl₃)50.9g；由正丁胺(NBA)22.6g和三乙胺(TEA)30.4g混和溶于138.9g THF的溶液加入250ml恒压滴定漏斗中；控制反应温度达到温度-5℃，开始滴加，控制滴加速度，在3小时30min滴加完成，滴加结束，继续搅拌1小时。安装通氨插管，开氨气阀通入氨气，控制氨气压力小于0.12MPa；控制温度在0℃～5℃，通氨气2小时，同时体系内不再吸收氨气，缓慢升温至室温，1小时后，停止搅拌。抽滤，滤除不溶物氯化铵，用少量四氢呋喃冲洗滤饼，将此母液倒入1000ml旋蒸瓶中，水浴35～50℃(-0.096～-0.099Mpa)，回收THF和TEA，将反应瓶内浅黄色粘稠液体在35℃条件下，真空度为-0.099Mpa，在真空烘箱减压干燥得微黄色固体产物49.0g，收率为95.6％。¹H-NMR(CDCl₃)：δ0.943[m，3H，CH₃-]，δ1.370[m，2H，-CH₂-]，δ1.500[m，2H，-CH₂-]，δ2.817[宽s，5H，2×NH₂，-NH-]，δ2.980[m，2H，-CH₂-]，³¹PNMR(CDCl₃)，δ59.32ppm MS(API-ES)m/z：168[(M+1)⁺]；190[(M+Na)⁺]。 

实施例3N-异丁基硫代磷酰三氨的制备 

一锅法制备反应方程式如下： 

在氮气保护下向配有机械搅拌、温度计、恒压滴定漏斗、回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中加入THF135.7g，加入三氯硫磷(PSCl₃)51.9g；由异正丁胺22.6g和三乙胺(TEA)30.4g混和溶于136.6g THF的溶液加入250ml恒压滴定漏斗中；控制反应温度达到温度0℃，开始滴加，控制滴加速度，在3小时滴加完成，滴加结束，继续搅拌1小时。安装通氨插管，开氨气阀通入氨气，控制氨气压力小于0.12MPa，控制温度在5℃，通氨气2小时，缓慢升温至室温，体系内不再吸收氨气，停止搅拌。抽滤，滤除不溶物氯化铵，用少量四氢呋喃冲洗滤饼，将此母液倒入1000ml旋蒸瓶中，水浴35～50℃(-0.096～-0.099Mpa)，回收THF和TEA，将反应瓶内浅黄色粘稠液体在35℃条件下，真空度为-0.099Mpa，在真空烘箱减压干燥得微黄色固体产物48.5g，收率为94.6％。¹H-NMR(CDCl₃)：δ0.936[d，6H，2×CH₃-]，δ1.736[m，1H，-CH-]，δ2.784[宽s，5H，2×NH₂，-NH-]，δ2.826[m，2H，-CH₂-]；³¹PNMR(CDCl₃)，δ59.62ppm；MS(API-ES)m/z：168[M+1)⁺]；190[(M+Na)⁺]。 

实施例4N-苄丁基硫代磷酰三氨的制备 

一锅法制备反应方程式如下： 

在氮气保护下向配有机械搅拌、温度计、恒压滴定漏斗、回流冷凝管的 1000ml四口烧瓶中加入THF134.8g，加入三氯硫磷(PSCl₃)51.9g；由苄胺33.1g和三乙胺(TEA)30.4g混和溶于135.9g THF的溶液加入250ml恒压滴定漏斗中；控制反应温度达到温度-5℃，开始滴加，控制滴加速度，在3小时滴加完成，滴加结束，继续搅拌1小时。安装通氨插管，开氨气阀通入氨气，控制氨气压力小于0.12MPa；控制温度在5℃，通氨气2小时，同时体系内不再吸收氨气，缓慢升温至室温，搅拌1.0小时后，停止搅拌。抽滤，滤除不溶物氯化铵，用少量四氢呋喃冲洗滤饼，将此母液倒入1000ml旋蒸瓶中，水浴35～50℃(-0.096～-0.099Mpa)，回收THF和TEA，将反应瓶内浅黄色粘稠液体在35℃条件下，真空度为-0.099Mpa，在真空烘箱减压干燥得微黄色固体产物55.0g，收率为88.2％。¹H-NMR(CDCl₃)：δ2.920[宽s，4H，2×-NH₂]，δ3.184[宽s，1H，-NH-]，δ4.185[m，2H，-CH₂-]，δ7.310[m，5H，Ar-H]；³¹PNMR(CDCl₃)，δ59.52ppm；MS(API-ES)m/z：202[(M+1)⁺]；224[(M+Na)⁺]。 

实施例5缚酸剂和溶剂循环使用N-正丁基硫代磷酰三氨的制备 

在氮气保护下向配有机械搅拌、温度计、恒压滴定漏斗、回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中加入THF127.3g，加入三氯硫磷(PSCl₃)60.8g；由正丁胺(NBA)26.5g和回收的四氢呋喃和三乙胺混合溶剂(含三乙胺30％)240g的混合溶剂分次加入250ml恒压滴定漏斗中；控制反应温度达到温度0℃，开始滴加，控制滴加速度，在3.5～4.0h滴加结束，继续搅拌1小时。安装通氨插管，开氨气阀通入氨气，控制氨气压力小于0.12MPa；控制温度在5℃～20℃，通氨气2小时，同时体系内不再吸收氨气，缓慢升温至室温，搅拌1.0小时后，停止搅拌。抽滤，滤除不溶物氯化铵，用少量四氢呋喃冲洗滤饼，将此母液倒入1000ml旋蒸瓶中，水浴35～50℃(-0.096～-0.099Mpa)，回收THF和TEA，将反应瓶内浅 黄色粘稠液体在35℃条件下，真空度为-0.099Mpa，在真空烘箱减压干燥得微黄色固体产物57.0g，收率为95.0％。 

Claims (7)

1.一种“一锅法”制备N-烃基硫代磷酰三胺的方法，其特征在于，在四氢呋喃溶剂中，缚酸剂存在的条件下，三氯硫磷与烃基伯胺反应生成中间物N-烃基氨基硫代磷酰二氯和缚酸剂盐酸盐，中间物N-烃基氨基硫代磷酰二氯和缚酸剂盐酸盐在同一反应体系中继续再与氨气反应，生成目标产物N-烃基硫代磷酰三胺、缚酸剂和氯化铵沉淀，化学反应式如下：

该反应液经过滤分离出氯化铵，浓缩母液，制得N-烃基硫代磷酰三胺。

2.根据权利要求1所述的“一锅法”制备N-烃基硫代磷酰三胺的方法，其特征在于，完成第一步反应后，中间产物不经纯化和分离，在同一反应体系中进行第二步反应的一锅法的制备方法，缚酸剂和溶剂循环使用。

3.根据权利要求1所述的“一锅法”制备N-烃基硫代磷酰三胺的方法，其特征在于，所述的缚酸剂为三乙胺、甲基二乙胺、丙基二乙胺、甲基哌啶、吡啶或甲基吡咯。

4.根据权利要求3所述的“一锅法”制备N-烃基硫代磷酰三胺的方法，其特征在于，优选的缚酸剂是三乙胺。

5.根据权利要求1所述的“一锅法”制备N-烃基硫代磷酰三胺的方法，其特征在于，所述的烃基伯胺的烃基优选基团是正丙基、正丁基、异丁基。

6.根据权利要求1，2或4所述的“一锅法”制备N-烃基硫代磷酰三胺的方法，其特征在于，所述的烃基伯胺与三氯硫磷的摩尔比为0.90～1.10，所述的缚酸剂与三氯硫磷的摩尔比为0.90～2.0。

7.根据权利要求1所述的“一锅法”制备N-烃基硫代磷酰三胺的方法，其特征在于，在缚酸剂存在下烃基伯胺与三氯硫磷的反应和N-烃基氨基硫代磷酰二氯和缚酸剂盐酸盐与氨气的反应温度范围-10～50℃，N-烃基氨基硫代磷酰二氯和缚酸剂盐酸盐与氨气反应，氨气反应压力范围0.07～0.12MPa。