CN102898382A - 一种2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的合成方法 - Google Patents
一种2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种精细化工原料2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的合成方法。本发明以硝酸胍、丙二酸二乙酯、甲醇钠、甲醇以及碳酸二甲酯为原料，经过成环、水解生成2-氨基-4，6-二羟基嘧啶，然后与碳酸二甲酯经甲基化反应生成2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶。本发明原料廉价，方法工艺简单，操作方便，易于大规模工业化生产，具有较高的应用价值。采用碳酸二甲酯这种绿色原料作为甲基化试剂，缩短了反应进程，大大的减少的三废的生成，同时由于路线的缩短也降低了能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种精细化工原料2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的合成方法。
背景技术
磺酰脲类除草剂由于具有超高活性以及低毒性能等特点，在世界上被公认为高效、环保的绿色型农药，从1979年美国杜邦公司开发出的氯磺隆问世至今，磺酰脲类除草剂品种的开发经历了约30年，已开发出了30多个品种。近年来，随着一些存在环境问题的除草剂淡出市场，磺酰脲类除草剂发展迅速，目前销售市场仅次于草甘膦等氨基酸类除草剂，用量非常大。2-氨基4,6-二甲氧基嘧啶（嘧啶胺）是一种白色晶体，是一种重要的农药中间体，主要用于合成磺酰脲类农药，如苄嘧磺隆、烟嘧磺隆、啶嘧磺隆、氯吡嘧磺隆、四唑嘧磺隆、吡嘧磺隆（NC-311）等。农药排行中，烟嘧磺隆和苄嘧磺隆进入了全球年销售超亿美元农药行列之中。目前国内开发的比较成熟的工艺技术是首先利用硝酸胍与丙二酸二乙酯在甲醇钠作碱条件下先转化为2-氨基-4,6-二羟基嘧啶，然后用三氯氧磷（POC13）氯化生成2-氨基-4,6-二氯嘧啶，最后与甲醇钠反应得到2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶。该方法工艺过程复杂，且产生大量的废水、废酸，能耗以及设备损失也较大。
发明内容
本发明的目的是改善现有工艺中的不足，提供一种经济、环保、高效的合成2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的方法。
本发明的2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的合成方法，包括以下步骤：
步骤1、取硝酸胍及丙二酸二乙酯按摩尔比1~1.5:1加入500ml四颈瓶中，加入5-40ml无水甲醇搅拌均匀，得到混合液；
步骤2、取液体甲醇钠在40℃-60℃下匀速滴加到混合液中；
步骤3、升温至68℃，在带有回流的反应装置中反应3.5小时；
步骤4、蒸馏，回收甲醇，剩余白色固体；
步骤5、取白色固体，加水至完全溶解，过滤除去不溶性絮状物，用0.1mol/L的HCl溶液调节pH值至5-6之间；
步骤6、抽滤、水洗，干燥、研磨，真空干燥，得2-氨基-4,6-二羟基嘧啶；
步骤7、将2-氨基-4,6-二羟基嘧啶加入高压反应釜中，按摩尔比1:2~10加入碳酸二甲酯，加热至100℃~200℃，压力2Mpa~4Mpa，反应4~20h；
步骤8、室温下抽滤除去不溶性固体，将滤液在0.05atm、40℃条件下减压蒸馏，除去溶剂得到的固体即为2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品；
步骤9、将2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品加入乙酸乙酯中至完全溶解，70℃~90℃条件下进行回流反应半小时，冷却重结晶，过滤除去溶剂得2-氨基-4,6-二甲氧嘧啶纯品。
上述方法中，步骤2中加入的甲醇钠与步骤1中加入的硝酸胍的摩尔比为1:3~5；步骤7中添加催化剂，所述的催化剂为K2CO3、NaOH、水滑石任意一种。
本发明以硝酸胍，丙二酸二乙酯，甲醇钠，甲醇以及碳酸二甲酯为原料，经过成环，水解生成2-氨基-4，6-二羟基嘧啶，制备反应方程式为：
然后与碳酸二甲酯经甲基化反应生成2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶，制备反应方程式为：
本发明具有如下有益效果：本发明提出一种精细化工中间体2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的制备方法，具有以下优点：①采用碳酸二甲酯作为甲基化反应原料，一方面具有价格低廉，绿色环保的特点；另一方面，与原先路线采用的三氯氧磷这种剧毒易爆的危险化工原料相比，碳酸二甲酯具有无毒安全易储运等优点，增加了生产使用安全性。②传统制备2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的方法为三步法，包括环化，氯化，甲氧基化，该方法步骤繁琐，后处理工程量巨大，尤其是氯化过程会产生大量含磷酸及磷酸盐的废水，成本高，污染严重；而本发明采用成环后直接进行嘧啶环羟基甲基化的两步法反应，与传统的路线相比，简化了工艺路线的同时，省略了大量后处理工作，尤其是氯化过程的后处理，降低了生成成本，同时第二步的甲基化反应的生成物为目标产物，水以及二氧化碳，是典型的绿色反应。此外，与其他的甲基化试剂如硫酸二甲酯（剧毒），重氮甲烷（危险易爆品）以及碘甲烷（价格昂贵）等相比，采用碳酸二甲酯作为甲基化试剂，具有绿色环保，安全易储运以及价格低廉等优点；甲基化反应中，本发明加入催化剂提高产率，特别是水滑石催化剂，效果明显。③采用液体甲醇钠代替固体甲醇钠，操作简单，免去了配制甲醇钠的甲醇溶液的步骤，避免了甲醇钠粉末吸入及接触皮肤的危害。
具体实施方式
下面将通过实施例对本发明作进一步的说明，但不限于此：
实施例1
（1）取48.8g硝酸胍及64g丙二酸二乙酯置于500ml四颈瓶中（硝酸胍与丙二酸二乙酯的摩尔比为1:1），加入10g无水甲醇搅拌均匀。另取216g液体甲醇钠（液体甲醇钠与硝酸胍摩尔比为1:3）40℃下滴加到混合液中，1h左右滴加完毕，升温至68℃，在带有回流的反应装置中反应3.5h。加蒸馏装置回收甲醇，剩余白色固体；然后向反应瓶中加水使白色固体物完全溶解，过滤除去不溶性絮状物，用0.1mol/L的HCl溶液调节PH值至5-6之间，抽滤、水洗，干燥、研磨，真空干燥。得2-氨基-4,6-二羟基嘧啶50.6g，收率83%。
（2）将25.4g 2-氨基-4,6-二羟基嘧啶加入150ml高压反应釜中，加入36g碳酸二甲酯（2-氨基-4,6-二羟基嘧啶与碳酸二甲酯摩尔比为1:2）。加热至100℃反应6h，室温下抽滤除去不溶性固体，将滤液在0.05atm、40℃条件下减压蒸馏，得2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品，将2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品加入乙酸乙酯中至完全溶解，70℃~90℃条件下进行回流反应半小时，冷却重结晶，过滤除去溶剂得2-氨基-4,6-二甲氧嘧啶纯品1.55g，收率5%。
实施例2
（1）取58.6g硝酸胍及64g丙二酸二乙酯置于500ml四颈瓶中（硝酸胍与丙二酸二乙酯的摩尔比为1.2:1），加入23.6g无水甲醇搅拌均匀。另取216g液体甲醇钠（液体甲醇钠与硝酸胍摩尔比为1:3）60℃下滴加到混合液中，1h左右滴加完毕，升温至68℃，在带有回流的反应装置中反应3.5h。加蒸馏装置回收甲醇，剩余白色固体；然后向反应瓶中加水使白色固体物完全溶解，过滤除去不溶性絮状物，用0.1mol/L的HCl溶液调节PH值至5-6之间，抽滤、水洗多次，干燥、研磨，真空干燥。得2-氨基-4,6-二羟基嘧啶57.9g，收率95%。
（2）将25.4g 2-氨基-4,6-二羟基嘧啶加入150ml高压反应釜中，加入36g碳酸二甲酯（2-氨基-4,6-二羟基嘧啶与碳酸二甲酯摩尔比为1:10）。加热至140℃反应8h，室温下抽滤除去不溶性固体，将滤液在0.05atm、40℃条件下减压蒸馏，得2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品，将2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品加入乙酸乙酯中至完全溶解，70℃~90℃条件下进行回流反应半小时，冷却重结晶，过滤除去溶剂得2-氨基-4,6-二甲氧嘧啶纯品1.922g，收率6.2%。
实施例3
（1）取73.2g硝酸胍及64g丙二酸二乙酯置于500ml四颈瓶中（硝酸胍与丙二酸二乙酯的摩尔比为1.5:1），加入50g无水甲醇搅拌均匀。另取360g液体甲醇钠（液体甲醇钠与硝酸胍摩尔比为1:5）60℃下滴加到混合液中，1h左右滴加完毕，升温至68℃，在带有回流的反应装置中反应。加蒸馏装置回收甲醇，剩余白色固体；然后向反应瓶中加水使白色固体物完全溶解，过滤除去不溶性絮状物，用0.1mol/L的HCl溶液调节PH值至5-6之间，抽滤、水洗多次，干燥、研磨，真空干燥。得2-氨基-4,6-二羟基嘧啶58.7g，收率96.3%。
（2）将25.4g 2-氨基-4,6-二羟基嘧啶加入150ml高压反应釜中，加入72g碳酸二甲酯（2-氨基-4,6-二羟基嘧啶与碳酸二甲酯摩尔比为1:4）。加热至200℃反应8h，室温下抽滤除去不溶性固体，将滤液在0.05atm、40℃条件下减压蒸馏，得2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品，将2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品加入乙酸乙酯中至完全溶解，70℃~90℃条件下进行回流反应半小时，冷却重结晶，过滤除去溶剂得2-氨基-4,6-二甲氧嘧啶纯品2.511g，收率8.1%。
实施例4
（1）操作同实例2
（2）将25.4g 2-氨基-4,6-二羟基嘧啶加入150ml高压反应釜中，加入72g碳酸二甲酯（2-氨基-4,6-二羟基嘧啶与碳酸二甲酯摩尔比为1:4）。加热至140℃反应8h，室温下抽滤除去不溶性固体，将滤液在0.05atm、40℃条件下减压蒸馏，得2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品，将2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品加入乙酸乙酯中至完全溶解，70℃~90℃条件下进行回流反应半小时，冷却重结晶，过滤除去溶剂得2-氨基-4,6-二甲氧嘧啶纯品5.21g，收率16.8%。
实施例5
（1）操作同实例2
（2）将25.4g 2-氨基-4,6-二羟基嘧啶加入150ml高压反应釜中，加入72g碳酸二甲酯（2-氨基-4,6-二羟基嘧啶与碳酸二甲酯摩尔比为1:4）与催化剂0.4gNaOH。加热至140℃反应8h，室温下抽滤除去不溶性固体，将滤液在0.05atm、40℃条件下减压蒸馏，得2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品，将2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品加入乙酸乙酯中至完全溶解，70℃~90℃条件下进行回流反应半小时，冷却重结晶，过滤除去溶剂得2-氨基-4,6-二甲氧嘧啶纯品8.866g，收率28.6%。
实施例6
（1）操作同实例2
（2）将25.4g 2-氨基-4,6-二羟基嘧啶加入150ml高压反应釜中，加入72g碳酸二甲酯（2-氨基-4,6-二羟基嘧啶与碳酸二甲酯摩尔比为1:4）与催化剂1.38gK2CO3。加热至140℃反应8h，室温下抽滤除去不溶性固体，将滤液在0.05atm、40℃条件下减压蒸馏，得2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品，将2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品加入乙酸乙酯中至完全溶解，70℃~90℃条件下进行回流反应半小时，冷却重结晶，过滤除去溶剂得2-氨基-4,6-二甲氧嘧啶纯品9.331g，收率30.1%。
实施例7
（1）操作同实例2
（2）将25.4g 2-氨基-4,6-二羟基嘧啶加入150ml高压反应釜中，加入72g碳酸二甲酯（2-氨基-4,6-二羟基嘧啶与碳酸二甲酯摩尔比为1:4）与1.27g水滑石催化剂，水滑石用量按照2-氨基-4,6-二羟基嘧啶的5wt%添加。加热至140℃反应8h，室温下抽滤除去不溶性固体，将滤液在0.05atm、40℃条件下减压蒸馏，得2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品，将2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品加入乙酸乙酯中至完全溶解，70℃~90℃条件下进行回流反应半小时，冷却重结晶，过滤除去溶剂得2-氨基-4,6-二甲氧嘧啶纯品18.91g，收率61%。
实施例8
（1）操作同实例2
（2）将25.4g 2-氨基-4,6-二羟基嘧啶加入150ml高压反应釜中，加入180g碳酸二甲酯（2-氨基-4,6-二羟基嘧啶与碳酸二甲酯摩尔比为1:10）与1.27g水滑石催化剂，水滑石用量按照2-氨基-4,6-二羟基嘧啶的5wt%添加。加热至160℃反应20h，室温下抽滤除去不溶性固体，将滤液在0.05atm、40℃条件下减压蒸馏，得2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品，将2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品加入乙酸乙酯中至完全溶解，70℃~90℃条件下进行回流反应半小时，冷却重结晶，过滤除去溶剂得2-氨基-4,6-二甲氧嘧啶纯品17.67g，收率57%。
Claims (5)
1.一种2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、取硝酸胍及丙二酸二乙酯按摩尔比1~1.5:1加入500ml四颈瓶中，加入10g-50g无水甲醇搅拌均匀，得到混合液；
步骤2、取液体甲醇钠在40℃-60℃下匀速滴加到混合液中；
步骤3、升温至68℃，在带有回流的反应装置中反应3.5小时；
步骤4、蒸馏，回收甲醇，剩余白色固体；
步骤5、取白色固体，加水至完全溶解，过滤除去不溶性絮状物，用0.1mol/L的HCl溶液调节pH值至5-6之间；
步骤6、抽滤、水洗，干燥、研磨，真空干燥，得2-氨基-4,6-二羟基嘧啶；
步骤7、将2-氨基-4,6-二羟基嘧啶加入高压反应釜中，按摩尔比1:2~10加入碳酸二甲酯，加热至100℃~200℃，压力2Mpa～4Mpa，反应4~20h；
步骤8、室温下抽滤除去不溶性固体，将滤液在0.05atm、40℃条件下减压蒸馏，除去溶剂得到的固体即为2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品；
步骤9、将2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶粗品加入乙酸乙酯中至完全溶解，70℃~90℃条件下进行回流反应半小时，冷却重结晶，过滤除去溶剂得2-氨基-4,6-二甲氧嘧啶纯品。
2.根据权利要求1所述的2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的合成方法，其特征在于：
步骤2中加入的甲醇钠与步骤1中加入的硝酸胍的摩尔比为1:3~5。
3.根据权利要求1所述的2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的合成方法，其特征在于：
步骤7中添加催化剂，所述的催化剂为K2CO3、NaOH和水滑石中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的合成方法，其特征在于：2-氨基-4,6-二羟基嘧啶的制备反应式如下：
5.根据权利要求1所述的2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的合成方法，其特征在于：2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的制备反应式如下：
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