CN103073535A - 一种吡虫啉的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种吡虫啉的合成方法，其合成步骤为：①向反应器中依次加入胺类物质、2-氯-5-氯甲基吡啶、溶剂，加热回流2h后，冷却，得到催化剂溶液；②然后向催化剂溶液中依次加入溶剂、2-硝基亚氨基咪唑烷、1/5量的碱金属氢氧化物，搅拌下加热至45℃保温；③保温结束后，向反应液中滴加2-氯-5-氯甲基吡啶的溶剂溶液，每次滴加30min，共4次，每次滴加完后向反应液中加入1/5量的碱金属氢氧化物，共4次，完全加完后保温反应1~2h；④反应结束后，水洗3次，蒸出溶剂，-5℃结晶，抽滤，干燥，得到吡虫啉粗品。本发明的合成方法，反应时间短，副产物少，吡虫啉粗品纯度达98%，收率达95.3%。
Description
技术领域
本发明涉及杀虫剂领域，尤其是涉及一种杀虫剂吡虫啉的合成方法。
背景技术
吡虫啉作为一种通过阻断昆虫的神经系统而起作用的杀虫剂，兼具内吸传导性、触杀性和胃毒性三种功能，被誉为跨世纪三大杀虫剂之一，具有取代传统高毒农药的前景。
目前国内外传统的吡虫啉生产工艺已逐渐筛选出对于吡虫啉的合成较优的溶剂与碱类物质，但具体合成方法仍为仅将各种原料与溶剂、催化剂简单混合后直接反应，普遍存在反应周期长、能耗高、副产物过多、收率低的问题。
专利CN101011057以2-氯-5-氯甲基吡啶与2-硝基亚氨基咪唑烷为原料，选用高沸点质子性溶剂，在碱金属氢氧化物存在的条件下进行反应，收率有所提高，但由于该反应为两相反应，故仍存在反应时间长、产品纯度低的问题。专利CN201010197424选用季铵盐为相转移催化剂，提高反应速率，降低了反应条件，但副产物较多，产品纯度仍欠佳。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种吡虫啉的合成方法，缩短反应时间，提高产品收率，减少杂质含量。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案为：一种吡虫啉的合成方法，其合成步骤如下：
①先向反应器中加入胺类物质，然后依次加入2-氯-5-氯甲基吡啶和溶剂，加热回流2h后，冷却至45℃，得到催化剂溶液，其中，胺类物质与2-氯-5-氯甲基吡啶的摩尔比为0.8~1.5：1，2-氯-5-氯甲基吡啶与溶剂的质量比为1：5；
②然后向催化剂溶液中依次加入溶剂、2-硝基亚氨基咪唑烷、1/5量的碱金属氢氧化物，搅拌下加热至45℃保温30min，溶剂与2-硝基亚氨基咪唑烷的质量比为5~10：1；
③保温结束后，向反应液中滴加9.1%~16.7%的2-氯-5-氯甲基吡啶的溶剂溶液，每次滴加30min，共4次，每次滴加完后向反应液中加入1/5量的碱金属氢氧化物，共4次，最后一次碱金属氢氧化物加完后保温反应1~2h；
④保温反应结束后，水洗3次，蒸出溶剂，降温至-5℃后结晶，抽滤，干燥，得到吡虫啉粗品；
其中，催化剂溶液的加入量为2-氯-5-氯甲基吡啶质量的10%~40%，2-硝基亚氨基咪唑烷、2-氯-5-氯甲基吡啶、碱金属氢氧化物总量的摩尔比为1.2~1.4：1：1~1.4。
步骤①中所述的胺类物质为三甲胺、三乙胺、三丁胺中的任意一种。
步骤①中所述的胺类物质为1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯或1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5。
所述的溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种。
本发明的一种吡虫啉的合成方法，具体的合成步骤如下：
①先向反应器中加入7.78g 1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5，然后依次加入8.83g 2-氯-5-氯甲基吡啶和44.14g N,N-二甲基甲酰胺，加热回流2h后，冷却至45℃，得到60.75g催化剂溶液；
②然后向60.75g催化剂溶液中依次加入1.9kg N,N-二甲基甲酰胺、253.7g 2-硝基亚氨基咪唑烷、14.4g氢氧化钠，搅拌下加热至45℃保温30min；
③保温结束后，向反应液中滴加12.9%的2-氯-5-氯甲基吡啶的N,N-二甲基甲酰胺溶液，每次滴加30min，共4次，共滴加1.88kg 2-氯-5-氯甲基吡啶的N,N-二甲基甲酰胺溶液，每次滴加完后向反应液中加入14.4g氢氧化钠，共4次，最后一次氢氧化钠加完后保温反应1.5h；
④保温反应结束后，水洗3次，每次300mL，蒸出N,N-二甲基甲酰胺2.94kg，降温至-5℃后结晶，抽滤，干燥，得到吡虫啉粗品365.9g。
本发明的一种吡虫啉的合成方法，在传统工艺以2-氯-5-氯甲基吡啶和2-硝基亚氨基咪唑烷为原料，碱金属氢氧化物做缚酸剂的基础之上，采用2-氯-5-氯甲基吡啶和碱金属氢氧化物多次分批、交替加入的的投料方式，保证了反应的平稳进行，能够较好的控制反应的选择性以及对反应温度的控制，避免了由于反应物聚集而发生副反应，减少了副产物的产生。
本发明的一种吡虫啉的合成方法，以胺类物质与2-氯-5-氯甲基吡啶制备合成催化剂溶液，一方面，以胺类物质与2-氯-5-氯甲基吡啶合成的铵盐作为两相反应的相转移催化剂，该催化剂以合成吡虫啉的原料（2-氯-5-氯甲基吡啶）为自身原料，能够减少吡虫啉产品中的杂质含量，提高产品纯度，并且该催化剂的催化活性高于常用的季铵盐类相转移催化剂；另一方面，催化剂溶液中未反应的有机碱——胺类物质与碱金属氢氧化物作为复合缚酸剂，胺类物质能够弥补碱金属氢氧化物在有机溶剂中溶解度较小的不足，溶于有机溶剂的胺类物质可较快的吸收氯化氢并生成盐酸盐，促进反应平衡正向进行，同时生成的盐酸盐又被碱性较强的碱金属氢氧化物中和，胺类物质重新游离出来，进一步加快了反应速度。
本发明的一种吡虫啉的合成方法，反应时间短，产品收率高，副产物少，纯度高，最终制备的吡虫啉粗品纯度高达98%，收率高达95.3%，适合工业化生产。
具体实施方式
本发明的一种吡虫啉的合成方法，其合成步骤如下：
①先向反应器中加入胺类物质，然后依次加入2-氯-5-氯甲基吡啶和溶剂，加热回流2h后，冷却至45℃，得到催化剂溶液，其中，胺类物质与2-氯-5-氯甲基吡啶的摩尔比为0.8~1.5：1，2-氯-5-氯甲基吡啶与溶剂的质量比为1：5；
②然后向催化剂溶液中依次加入溶剂、2-硝基亚氨基咪唑烷、1/5量的碱金属氢氧化物，搅拌下加热至45℃保温30min，溶剂与2-硝基亚氨基咪唑烷的质量比为5~10：1；
③保温结束后，向反应液中滴加9.1%~16.7%的2-氯-5-氯甲基吡啶的溶剂溶液，每次滴加30min，共4次，每次滴加完后向反应液中加入1/5量的碱金属氢氧化物，共4次，最后一次碱金属氢氧化物加完后保温反应1~2h；
④保温反应结束后，水洗3次，蒸出溶剂，降温至-5℃后结晶，抽滤，干燥，得到吡虫啉粗品；
其中，催化剂溶液的加入量为2-氯-5-氯甲基吡啶质量的10%~40%，2-硝基亚氨基咪唑烷、2-氯-5-氯甲基吡啶、碱金属氢氧化物总量的摩尔比为1.2~1.4：1：1~1.4。
步骤①中优选的胺类物质为三甲胺、三乙胺、三丁胺中的任意一种。
步骤①中优选的胺类物质为1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯或1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5。1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯为非亲核性碱，1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5为弱亲核性碱，与2-氯-5-氯甲基吡啶反应后生成的铵盐作为相转移催化剂能够在吡虫啉合成过程的温度范围内达到最优的催化活性，进一步提高吡虫啉产品纯度。另外，8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯或1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5作为缚酸剂时能够较快速的游离出来，保证合成反应的速率。
优选的溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种。所选溶剂能够使2-硝基亚氨基咪唑烷、2-氯-5-氯甲基吡啶以及胺类物质均达到较好的溶解性，促使催化剂溶液在吡虫啉缩合过程中达到最好的催化效果。
本发明的一种吡虫啉的合成方法，可以通过以下具体的实施例做进一步的说明：
实施例1 具体的合成步骤如下：
①先向反应器中加入0.9g 1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯，然后依次加入1.2g 2-氯-5-氯甲基吡啶和6.0g 甲醇，加热回流2h后，冷却至45℃，得到8.1g催化剂溶液；
②然后向8.1g催化剂溶液中依次加入390.3g甲醇、78.06g 2-硝基亚氨基咪唑烷、4g氢氧化钠，搅拌下加热至45℃保温30min；
③保温结束后，向反应液中滴加9.1%的2-氯-5-氯甲基吡啶的甲醇溶液，每次滴加30min，共4次，共滴加890.1g 2-氯-5-氯甲基吡啶的甲醇溶液，每次滴加完后向反应液中加入4g氢氧化钠，共4次，最后一次氢氧化钠加完后保温反应1h；
④保温反应结束后，水洗3次，每次200mL，蒸出甲醇1.12kg，降温至-5℃后结晶，抽滤，干燥，得到吡虫啉粗品121.39g，收率为92.1%，纯度为97.0%。
实施例2 具体的合成步骤如下：
①先向反应器中加入8.75g 三乙胺，然后依次加入9.3g 2-氯-5-氯甲基吡啶和46.7g 乙醇，加热回流2h后，冷却至45℃，得到64.8g催化剂溶液；
②然后向64.8g催化剂溶液中依次加入1.82kg乙醇、182.14g 2-硝基亚氨基咪唑烷、15.68g氢氧化钾，搅拌下加热至45℃保温30min；
③保温结束后，向反应液中滴加16.7%的2-氯-5-氯甲基吡啶的乙醇溶液，每次滴加30min，共4次，共滴加970.1g 2-氯-5-氯甲基吡啶的乙醇溶液，每次滴加完后向反应液中加入15.68g氢氧化钾，共4次，最后一次氢氧化钾加完后保温反应2h；
④保温反应结束后，水洗3次，每次300mL，蒸出乙醇2.06kg，降温至-5℃后结晶，抽滤，干燥，得到吡虫啉粗品252g，收率为95.3%，纯度为96.7%。
实施例3 具体的合成步骤如下：
①先向反应器中加入7.78g 1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5，然后依次加入8.83g 2-氯-5-氯甲基吡啶和44.14g N,N-二甲基甲酰胺，加热回流2h后，冷却至45℃，得到60.75g催化剂溶液；
②然后向60.75g催化剂溶液中依次加入1.9kg N,N-二甲基甲酰胺、253.7g 2-硝基亚氨基咪唑烷、14.4g氢氧化钠，搅拌下加热至45℃保温30min；
③保温结束后，向反应液中滴加12.9%的2-氯-5-氯甲基吡啶的N,N-二甲基甲酰胺溶液，每次滴加30min，共4次，共滴加1.88kg 2-氯-5-氯甲基吡啶的N,N-二甲基甲酰胺溶液，每次滴加完后向反应液中加入14.4g氢氧化钠，共4次，最后一次氢氧化钠加完后保温反应1.5h；
④保温反应结束后，水洗3次，每次300mL，蒸出N,N-二甲基甲酰胺2.94kg，降温至-5℃后结晶，抽滤，干燥，得到吡虫啉粗品365.9g，收率为93.5%，纯度为98%。
实施例4 具体的合成步骤如下：
①先向反应器中加入5.57g 三甲胺，然后依次加入15.3g 2-氯-5-氯甲基吡啶和76.36g 丁酮，加热回流2h后，冷却至45℃，得到97.2g催化剂溶液；
②然后向97.2g催化剂溶液中依次加入3.04kg丁酮、338.3g 2-硝基亚氨基咪唑烷、10.53g氢氧化锂，搅拌下加热至45℃保温30min；
③保温结束后，向反应液中滴加15%的2-氯-5-氯甲基吡啶的丁酮溶液，每次滴加30min，共4次，共滴加2.16kg 2-氯-5-氯甲基吡啶的丁酮溶液，每次滴加完后向反应液中加入10.53g氢氧化锂，共4次，最后一次氢氧化锂加完后保温反应1h；
④保温反应结束后，水洗3次，每次400mL，蒸出丁酮4.27kg，降温至-5℃后结晶，抽滤，干燥，得到吡虫啉粗品493.6g，收率为94.1%，纯度为97.5%。
实施例5 具体的合成步骤如下：
①先向反应器中加入22.6g 三丁胺，然后依次加入16.48g 2-氯-5-氯甲基吡啶和82.4g 正丁醇，加热回流2h后，冷却至45℃，得到121.5g催化剂溶液；
②然后向121.5g催化剂溶液中依次加入2.34kg正丁醇、390.3g 2-硝基亚氨基咪唑烷、26g氢氧化钠，搅拌下加热至45℃保温30min；
③保温结束后，向反应液中滴加10%的2-氯-5-氯甲基吡啶的正丁醇溶液，每次滴加30min，共4次，共滴加4.05kg 2-氯-5-氯甲基吡啶的正丁醇溶液，每次滴加完后向反应液中加入26g氢氧化钠，共4次，最后一次氢氧化钠加完后保温反应1.8h；
④保温反应结束后，水洗3次，每次500mL，蒸出正丁醇5.62kg，降温至-5℃后结晶，抽滤，干燥，得到吡虫啉粗品619.5g，收率为94.3%，纯度为97.3%。
Claims (5)
1. 一种吡虫啉的合成方法，其特征在于：其合成步骤如下：
①先向反应器中加入胺类物质，然后依次加入2-氯-5-氯甲基吡啶和溶剂，加热回流2h后，冷却至45℃，得到催化剂溶液，其中，胺类物质与2-氯-5-氯甲基吡啶的摩尔比为0.8~1.5：1，2-氯-5-氯甲基吡啶与溶剂的质量比为1：5；
②然后向催化剂溶液中依次加入溶剂、2-硝基亚氨基咪唑烷、1/5量的碱金属氢氧化物，搅拌下加热至45℃保温30min，溶剂与2-硝基亚氨基咪唑烷的质量比为5~10：1；
③保温结束后，向反应液中滴加9.1%~16.7%的2-氯-5-氯甲基吡啶的溶剂溶液，每次滴加30min，共4次，每次滴加完后向反应液中加入1/5量的碱金属氢氧化物，共4次，最后一次碱金属氢氧化物加完后保温反应1~2h；
④保温反应结束后，水洗3次，蒸出溶剂，降温至-5℃后结晶，抽滤，干燥，得到吡虫啉粗品；
其中，催化剂溶液的加入量为2-氯-5-氯甲基吡啶质量的10%~40%，2-硝基亚氨基咪唑烷、2-氯-5-氯甲基吡啶、碱金属氢氧化物总量的摩尔比为1.2~1.4：1：1~1.4。
2. 根据权利要求1所述的一种吡虫啉的合成方法，其特征在于：步骤①中所述的胺类物质为三甲胺、三乙胺、三丁胺中的任意一种。
3. 根据权利要求1所述的一种吡虫啉的合成方法，其特征在于：步骤①中所述的胺类物质为1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯或1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5。
4. 根据权利要求1所述的一种吡虫啉的合成方法，其特征在于：所述的溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种。
5. 根据权利要求1所述的一种吡虫啉的合成方法，其特征在于：具体的合成步骤如下：
①先向反应器中加入7.78g 1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5，然后依次加入8.83g 2-氯-5-氯甲基吡啶和44.14g N,N-二甲基甲酰胺，加热回流2h后，冷却至45℃，得到60.75g催化剂溶液；
②然后向60.75g催化剂溶液中依次加入1.9kg N,N-二甲基甲酰胺、253.7g 2-硝基亚氨基咪唑烷、14.4g氢氧化钠，搅拌下加热至45℃保温30min；
③保温结束后，向反应液中滴加12.9%的2-氯-5-氯甲基吡啶的N,N-二甲基甲酰胺溶液，每次滴加30min，共4次，共滴加1.88kg 2-氯-5-氯甲基吡啶的N,N-二甲基甲酰胺溶液，每次滴加完后向反应液中加入14.4g氢氧化钠，共4次，最后一次氢氧化钠加完后保温反应1.5h；
④保温反应结束后，水洗3次，每次300mL，蒸出N,N-二甲基甲酰胺2.94kg，降温至-5℃后结晶，抽滤，干燥，得到吡虫啉粗品365.9g。
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