CN102993238A - 噻唑磷及其异构体的制备新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及噻唑磷及其异构体的制备新方法，与现有生产工艺相比较，新方法制备的噻唑磷及其异构体的生产成本降低20％以上，能耗降低30％以上，废水排放量降低95％以上。
Description
本发明涉及噻唑磷及其一对非对映立体异构体的制备方法和用途，与现有生产工艺相比较，新方法制备的噻唑磷及其异构体的生产成本降低20％以上，能耗降低30％以上，废水排放量降低95％以上。
背景技术
噻唑磷，通用名：fosthiazate，化学名称：(R，S)-S-仲丁基-O-乙基-2氧化-1，3-噻唑烷-3-基硫代磷酸酯，1985年由日本石原公司开发成功，并作为一种新颖、高效、广谱性的非熏蒸型杀虫、杀线虫剂，已在日本等许多国家投放市场。
关于噻唑磷的合成工艺，已有文献报道的合成路线需要使用以下原料：
仲丁基二硫化物，或者溴化仲丁烷，使用这些原料有几个严重的缺陷，其一是价格昂贵，使生产成本偏高，其二是产生疏基类化合物，具有特别难闻的硫醇类气味，污染环境，其三是反应收率低，碱使用量大，生成的“三废”物量较大。
另外，噻唑磷属于不对称磷酰胺酯类化合物，具有磷原子与氮原子二个手性中心，存在至少一对以上非对映立体异构体。并且还具有五元环的噻唑结构，还存在其它的一些顺反异构体，已有文献报道的各种合成方法只能是制备噻唑磷的这些异构体的混合消旋体。
发明内容
本发明的目的是运用由本发明专利申请人曾经发现的有机磷合成新反应(其申请号201010237200.0，专利名称“一种异构反应”)的原理，设计组合三氯硫磷、仲丁醇、2-噻唑烷酮、乙醇4种原料进行化学反应，制备噻唑磷(外消旋混合物)及其非对映立体异构体，达到明显提高药效和大幅度降低成本以及节能减排的目的。
本制备新方法的工艺合成路线如下：
一、
式1中化合物1和化合物2都属于未见文献报道的新化合物。化合物1为淡黄色液体，沸点154℃/66.7Pa，溶于苯，乙醇，氯仿，不溶于水；化合物2为淡黄色液体，沸点176℃/66.7Pa，溶于甲苯，甲醇，二氯甲烷，微溶于水，化合物3就是目标化合物——噻唑磷。
二、
5+乙醇——→3
6+2-噻唑烷酮-→3
式2中4是制备噻唑磷3的关键中间体。
从上述工艺路线可知，整个制备过程不使用双硫化合物原料，没有硫醇类副产物生成。
另外，组合PSCl3，2-噻唑烷酮，仲丁醇，乙醇4种原料进行化学反应，可以直接地合成噻唑磷的非对映立体异构体，反应方程式如下：
7与8之间相互成为一对非对映的立体异构体，它们的理化性质与生物活性不同。
化合物7的沸点210℃/66.7Pa，溶解度：水17％，正己烷12％；化合物8的沸点187℃/66.7Pa，溶解度：水11％，正己烷14％。
非对映体7、8与现有工艺生产的噻唑磷原药的杀虫活性见下表：
对黄瓜根结线虫室内毒力测定结果。
由上表可知，化合物7和化合物8对线虫的毒力显著高于现有工艺生产的噻唑磷原药，化合物7的毒力高于化合物8。
通过对现有生产的噻唑磷原药在80℃的热贮实验也已经证明，热贮144小时后，热贮之前的噻唑磷原药已有45％异构互变为化合物7，17％异构互变为化合物8，这些实验科学地说明了化合7和化合物8与热贮前的那个现有工艺生产的噻唑磷原药互为化学结构式相同但原子空间位置排列不同的立体异构体。而且热贮前的那个噻唑磷原药是属于这些立体异构体中生物活性最低、热稳定性最差的一个立体异构的外消旋的混合体。
(一)组合PSCl3、仲丁醇、2-噻唑烷酮、乙醇4种原料进行化学反应，制备噻唑磷原药及其非对映立体异构体，包括以下次序的几个步骤：
A、将计算量的2-噻唑烷酮固体和计算量的PSCl3投入反应瓶中，启动搅拌，可以再加入二氯甲烷，二氯乙烷，DMF，乙腈，四氢呋喃等溶剂，也可以不加入任何溶剂，缓缓升温至60～80℃，搅拌反应5～24小时，开始滴加无水仲丁醇，滴完后，搅拌反应4小时，再滴加无水乙醇，并同时加入等摩尔的三乙胺或其它碱作为缚酸剂，搅拌反应6～8小时，此时已经生成噻唑磷及其化合物7和化合物8；
B、加入5～10倍2-噻唑烷酮重量的无水乙醇或无水乙腈，回流搅拌溶解生成物，降温，过滤除去NaCl或三乙胺盐酸盐等，将母液蒸馏，尽量蒸去乙醇或乙腈，蒸馏底物即为噻唑磷及其异构体，各异构体总含量94％，反应收率90％。
(二)组合PSCl3、无水仲丁醇、2-噻唑烷酮、无水乙醇4种原料进行化学反应，制备噻唑磷及其异构体，包括以下次序的几个步骤：
a、将计算量的PSCl3与正己烷或甲苯等溶剂投入反应瓶中，启动搅拌，控制温度5℃至回流，滴加计算量的仲丁醇，反应时间共4～18小时；
b、控制温度30℃至回流，缓缓加入计算量的2-噻唑烷酮，加完后继续保温反应5～18小时，再开始滴加计算量的无水乙醇，并同时加入等摩尔的固体NaOH缚酸剂，继续保温反应2～5小时；此时已生成噻唑磷及其异构体，通过蒸馏蒸出正己烷溶剂；
c、加入5～10倍2-噻唑烷酮重量的无水乙醇或无水乙腈，搅拌溶解噻唑磷及其异构体产物，降温，过滤去除NaCl固体，将母液蒸馏，尽量蒸去乙醇或乙腈溶剂，得棕黄色的液体噻唑磷原药，总含量88％，其中包含42％的噻唑磷非对映立体异构体7和8，反应总收率95％。
具体实施方案
实施例1
将98％的2-噻唑烷酮20.6g和98％的PSCl3 33.9g投入反应瓶中，启动搅拌，缓缓升温至80℃，搅拌反应6小时，滴加14.8g99％的无水仲丁醇，滴完后，搅拌反应4小时，又开始滴加99％的无水乙醇10g，并缓缓加入8gNaOH固体，搅拌反应2～5小时，然后加入200g无水乙醇或无水乙腈，搅拌溶解3小时，降至常温，过滤，去除NaCl固体，将母液蒸馏，尽量蒸去乙醇或乙腈溶剂，蒸馏底物即为噻唑磷原药及其异构体的混合物，其中噻唑磷占45％，化合物7占28％，化合物8占4％，其它不明异构体占6％，总反应收率90％。
实施例2
将实施例1制备的噻唑磷及其异构体的混合物，按照常规的农药乳油配制方法配制成为10％的乳油A，又将现有工艺生产的噻唑磷原药也配制成相同的10％的乳油B，将A和B一起进行黄瓜作物杀线虫的大田药效实验，结果是A样品杀线虫的效果比B样品提高了11％。
实施例3
将100g二氯乙烷溶剂和20.6g2-噻唑烷酮投入反应瓶中，启动搅拌，升温至回流，缓缓加入33.9gPSCl3，搅拌回流24小时，然后回流状态下滴加无水仲丁醇14.8g，继续回流反应14小时，再开始滴加无水乙醇10g与等摩尔的三乙胺，继续搅拌反应5小时，然后加入200g无水乙腈，搅拌溶解3小时，降至常温，过滤除去三乙胺盐酸盐固体，将母液尽量蒸去二氯乙烷和乙腈溶剂，蒸馏底物即为噻唑磷的非对映立体异构体，含化合物7为92％，含化合物8为2％，反应收率94％。
实施例4
将33.9gPSCl3和40g正己烷或甲苯投入反应瓶中，启动搅拌，控制温度5℃至回流，滴加14.8g无水仲丁醇，滴完后，继续回流反应4小时，仍然在回流状态下，缓缓加入20.6g2-噻唑烷酮，继续回流反应14小时，开始滴加10g无水乙醇，降温至60℃，缓缓加入等摩尔的固体NaOH，继续反应5小时，蒸馏蒸出正己烷或甲苯溶剂，加入200g无水乙醇，搅拌溶解2小时，降至常温，过滤去除NaCl固体，将母液蒸馏尽量蒸干净乙醇溶剂，蒸馏底物即为噻唑磷原药及其异构体，总有效含量92％，总反应收率90％。
实施例5
将20.6g2-噻唑烷酮和33.9gPSCl3和14.8g仲丁醇以及300gDMF、200克乙腈一次性投入反应瓶中，启动搅拌，缓缓升温至89℃，保温反应6小时，又控制温度60℃，然后滴加10％的乙醇钠乙醇溶液136g，继续反应4小时，降温至常温，过滤去除NaCl固体，在高真空下，将母液中的溶剂尽量蒸馏干净，蒸馏底物即为噻唑磷的非对映立体异构体化合物7，含量90％，收率90％。
实施例6
噻唑磷关键中间体化合物4的制备
将33.9gPSCl3和20g二甲苯投入反应瓶中，启动搅拌，控制温度0～10℃，滴加14.8g仲丁醇，搅拌反应4～18小时，然后缓缓升温至回流，回流反应24小时，降温，静置一夜，分层，收集下层油状物，即为化合物4，含量95％，收率90％。
Claims (7)
1.新化合物结构式如下：
2.组合三氯硫磷、仲丁醇、2-噻唑烷酮、乙醇4种原料合成反应，用于制备噻唑磷及其异构体的混合物。
3.根据权利要求1，利用化合物1或化合物2，用于制备噻唑磷及其异构体的混合物。
4.组合PSCl3与仲丁醇2种原料合成反应，用于制备化合物4，
4具有下列化学结构式：
5.根据权利要求1，化合物7或化合物8作为杀虫剂的应用。
6.组合PSCl3、2-噻唑烷酮、仲丁醇、乙醇4种原料进行化学反应，制备噻唑磷原药及其异构体，包括以下次序的几个步骤：
A、将计算量的2-噻唑烷酮固体和计算量的PSCl3投入反应瓶中，启动搅拌，可以再加入二氯甲烷，二氯乙烷，DMF，乙腈，四氢呋喃等溶剂，也可以不加入任何溶剂，缓缓升温至60～80℃，搅拌反应5～24小时，开始滴加无水仲丁醇，滴完后，搅拌反应4小时，再滴加无水乙醇，并同时加入等摩尔的三乙胺或其它碱作为缚酸剂，搅拌反应6～8小时；
B、加入计算量的无水乙醇或无水乙腈，回流溶解生成物，降温，过滤除去NaCl或三乙胺盐酸盐，将母液蒸馏，蒸干净溶剂，蒸馏底物即为噻唑磷及其异构体。
7.组合PSCl3、无水仲丁醇、2-噻唑烷酮、无水乙醇4种原料进行化学反应，制备噻唑磷原药及其异构体，包括以下次序的几个步骤：
a、将计算量的PSCl3与正己烷或甲苯，二甲苯等溶剂投入反应瓶中，启动搅拌，控制温度5℃至回流，滴加计算量的仲丁醇，反应时间共4～18小时；
b、控制温度30℃至回流，缓缓加入计算量的2-噻唑烷酮，加完后继续保温反应5～18小时，再开始滴加计算量的无水乙醇，并同时加入等摩尔的固体NaOH缚酸剂，继续保温反应2～5小时后，蒸馏蒸出正己烷等溶剂；
c、加入计算量的无水乙醇或无水乙腈，溶解噻唑磷及其异构体产物，降温，过滤去除NaCl固体，将母液中溶剂蒸干净，蒸馏底物即为噻唑磷及其异构体。
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| CN (1) | CN102993238A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106167502A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-11-30 | 广西师范学院 | 噻二唑磷酰胺化合物及其制备方法及其作为杀虫剂的应用 |
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2011
- 2011-09-09 CN CN 201110280970 patent/CN102993238A/zh active Pending
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| CN106167502A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-11-30 | 广西师范学院 | 噻二唑磷酰胺化合物及其制备方法及其作为杀虫剂的应用 |
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