CN101880261A - 一种中间体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的合成方法 - Google Patents

一种中间体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的合成方法 Download PDF

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成江
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发明一种中间体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的合成方法涉及一种农药杀螨剂——噻螨酮的关键中间体的合成方法，以反式-2-氨基-1-对氯苯基丙醇为原料，在碱溶液的存在下与二硫化碳环化，再经双氧水氧化得到中间体。本发明的创新是将原来的三步工艺路线缩短到现在的两步。本发明的工艺方法具有操作简单、安全、三废少，并且合成收率高、产品质量好的特点。

Description

一种中间体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种农药杀螨剂关键中间体的合成方法，具体是采用2-氨基-1-(4-氯代苯基)丙醇制备反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的生产方法，属于农药化工领域。
背景技术：
噻螨酮(hexythiazox)化学名为反式-5-(4-氯苯基)-N-环己基-4-甲基-2-氧代-1，3-噻唑烷-3-羧酰胺，是由日本曹达公司开发的杀螨剂。它是可同时杀灭幼虫和虫卵的杀螨剂，具有高效、低毒、环保、对植物表皮穿透性好的特点。主要用于防治果树、棉花、茶树、烟草、西瓜等作物的害螨。
噻螨酮的合成是以反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮和环己基异氰酸酯为原料，经缩合而成，这步反应条件温和，操作简便，收率亦高。但中间体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的合成就比较复杂，所以噻螨酮的合成关键是中间体的制备。
中间体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的合成路线有两条。第一条是氨基盐酸盐路线：以赤式-1-对氯苯基丙醇-2-氨基盐酸盐为原料，在碱存在下与二硫化碳及苄氯反应，反应产物在二氯甲烷中与氯化亚砜一起进行化合，然后，将生成物在盐酸水溶液中加热进行回流开环成酮反应，最后，再经环合得目标产物，即取代的反式噻唑烷酮。此路线反应步骤长，操作繁琐，收率也低，不适合工业化生产。
Figure G201010004274XD00011
第二条是硫酸酯路线：此路线以赤式-2-氨基-1-对氯苯基丙醇的硫酸酯为原料，在碱存在下与二硫化碳反应得到反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮，然后用双氧水氧化得到反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮。此路线较第一条路线收率要高，操作较为简单。但从反式-2-氨基-1-对氯苯基丙醇算起也有三步反应。反应步骤越多，相应地操作变得更为复杂、废液就会增多、生产成本也会增加。
Figure G201010004274XD00021
发明内容：
本发明的目的是克服中间体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮现有合成方法中步骤繁多的缺点，提供一条操作简单、安全、三废少，并且合成收率较高、产品质量较好的方法。
本发明合成中间体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的方法，其特征是：将原料反式-2-氨基-1-对氯苯基丙醇和碱溶液(按一定计量比)投入到反应釜中搅拌均匀，再加入三倍计量的CS2在110℃搅拌反应10h。冷却至常温，用氯仿萃取，有机层旋干，用水做重结晶，最后抽滤干燥得到反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮，然后用双氧水氧化得到反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮。
按本发明的合成中间体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的方法，所得中间体含量大于98％，以原料反式-2-氨基-1-对氯苯基丙醇计，收率大于90％。
本发明的原理如下所示。
Figure G201010004274XD00022
本发明所述的碱溶液的浓度为1mol/L～10mol/L。
本发明所述的碱是LiOH、NaOH、KOH、Ca(OH)2或CsOH，优选较为便宜的碱。
本发明所述的原料和碱的计量是碱的用量是原料的1-10倍。
本发明是一种合成除螨剂噻螨酮的中间体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的生产方法，其发明具有以下几个优点：
1、本发明缩短了反应步骤，简化了操作；
2、通过本发明的合成方法生产产品的总体收率比现有的合成方法高；
3、本发明不需要使用硫酸与原料进行酯化反应，避免了强酸的使用，降低了对生产设备的腐蚀和对环境的污染，操作安全系数高。
4、本发明避免了生成大量的废酸，降低了对环境的损害。
具体实施方法：
实施例1
将原料反式-2-氨基-1-对氯苯基丙醇2.8g(14mmol)和70mL 2mol/L的KOH水溶液投入到反应釜中搅拌均匀，再加入3.2gCS2在110℃搅拌反应10h。冷却至常温，用氯仿萃取，有机层旋干，用水做重结晶，最后抽滤干燥得到反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮3.13g，经高效液相色谱分析含量为99.0％，结果见图1。以反式-2-氨基-1-对氯苯基丙醇计收率为92.2％。反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮粗品用乙酸乙酯溶解，水浴加热至70℃，在溶液中滴加石油醚，至溶液浑浊，冷却。等析出晶体，抽滤，用少量乙酸乙酯洗涤，干燥得到反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮纯品。纯品经核磁共振波谱和质谱分析，结果见图2、3、4。将反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮2.43g(10.0mmol)溶于25mL甲醇中，室温下将12mL20％甲醇钠的甲醇溶液滴入，搅拌0.5h。然后在不高于40℃下，缓慢滴入4.1g30％的双氧水，滴加毕，在30℃搅拌2h。反应毕，减压蒸除甲醇，将残渣溶于20mL三氯甲烷中，水洗，无水硫酸镁干燥，减压蒸除溶剂，得固体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮1.91g，经高效液相色谱分析含量为95.0％，结果见图5。以反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮计收率为收率84.5％。将粗产品反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮溶于乙酸乙酯，水浴加热至70℃，在溶液中滴加石油醚，至溶液浑浊，冷却。等析出晶体，抽滤，用少量乙酸乙酯洗涤，干燥得到反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮纯品。纯品经核磁共振波谱分析和质谱分析，结果见图6、7、8。
实施例2
将实施例1中的KOH水溶液改为CsOH水溶液，用量相同，其他条件、操作不变。则得到反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮3.23g，经高效液相色谱分析含量为98.5％，以反式-2-氨基-1-对氯苯基丙醇计收率为85.6％。双氧水氧化步骤不变。
实施例3
将实施例1中的KOH水溶液改为NaOH水溶液，用量相同，其他条件、操作不变。则得到反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮2.76g，用LC-MS检测含量为96.2％，以反式-2-氨基-1-对氯苯基丙醇计收率为81.5％。双氧水氧化步骤不变。
附图说明：
图1为反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮的LC谱图。
图2为反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮的1H NMR谱图。
图3为反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮的13C NMR谱图。
图4为反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮的MS谱图。
图5为反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的LC谱图。
图6为反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的1H NMR谱图。
图7为反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的13C NMR谱图。
图8为反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的MS谱图。
图9为反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮的结构图。
图10为反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的结构图。
实施例1的第一步产物反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮经高效液相色谱、核磁共振波谱和质谱分析，其分析情况如下：
高效液相色谱分析如图1所示，色谱条件：柱温室温，流速为0.2mL/min，流动相V(甲醇)∶V(水)＝80∶20，进样量为2μL，检测波长为254nm。其保留时间为5.32min，其纯度为99.0％。
以氘代氯仿(CDCl3)为溶剂的反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮的氢-核磁谱图如图2所示，从核磁共振1H谱图可以显示：1H NMR(CDCl3，500MHz)，δ：1.33(d，J＝6.29Hz，3H)，4.21-4.26(m，1H)，4.62(d，J＝8.33Hz，1H)，7.28(s，4H)，8.32(br，1H)。
以氘代氯仿(CDCl3)为溶剂的反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮的碳-核磁谱图如图4所示。13C NMR(CDCl3)，δ：18.51，60.61，67.24，129.24，129.30，134.69，135.07，199.29。
质谱分析条件：ESI离子源，正离子检测模式，鞘气(N2)37流量单位(a.u.)，辅助气(N2)7流量单位(a.u.)，喷雾电压5.00kV，毛细管温度275℃，毛细管电压45.00V，管透镜补偿电压25.00V。
在正离子检测模式下质谱如图5所示，m/z 244为[M+H]+，故可以推断反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮分子量为243，与理论值一致(见图9)。
实施例1的第二步产物反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮经高效液相色谱、核磁共振波谱和质谱分析，其分析情况如下：
高效液相色谱分析如图7所示，色谱条件：柱温室温，流速为0.2mL/min，流动相V(甲醇)∶V(水)＝80∶20，进样量为2μL，检测波长为254nm。其保留时间为5.36min，其纯度为95.0％。
以氘代氯仿(CDCl3)为溶剂的反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的氢-核磁谱图如图8所示，从核磁共振1H谱图可以显示：1H NMR(CDCl3，500MHz)，δ：1.24(d，J＝6.21Hz，3H)，3.84-3.88(m，1H)，4.46(d，J＝8.12Hz，1H)，5.86(br，1H)，7.28(d，J＝8.43，2H)，7.33(d，J＝8.43，2H)。
以氘代氯仿(CDCl3)为溶剂的反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的碳-核磁谱图如图9所示。13C NMR(CDCl3)，δ：19.15，56.88，59.06，129.19，129.40，134.46，136.22，173.32。
质谱分析条件同的反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮。在正离子检测模式下质谱如图5所示，m/z 228为[M+H]+，故可以推断反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮分子量为227，与理论值一致(见图10)。

Claims (4)

1.一种中间体反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮的方法，其特征是：将原料反式-2-氨基-1-对氯苯基丙醇和碱溶液(按一定计量比)投入到反应釜中搅拌均匀，再加入三倍计量的CS2在110℃搅拌反应10h。冷却至常温，用氯仿萃取，有机层旋干，用水做重结晶，最后抽滤干燥得到反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-硫代噻唑烷酮，然后用双氧水氧化得到反式-5-(4-氯苯基)-4-甲基-2-氧代噻唑烷酮。
2.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征是所述的碱溶液的浓度为1mol/L～10mol/L。
3.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征是所述的碱是LiOH、NaOH、KOH、Ca(OH)2或CsOH，优选便宜的碱。
4.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征是所述的原料和碱的计量是碱的用量是原料的1-10倍。
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