CN103724320B - 2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,以邻氯苯腈为原料,在碱性条件下,与4-异丙基苯硫酚反应得到溶解性好的中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈,中间体在硫酸催化下合环反应得到2-异丙基硫杂蒽酮。本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法是一种原料廉价易得、反应温度低、反应中间体溶解性好、反应收率高、操作简单方便、适宜工业化生产的工艺方法。

Description

2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法
技术领域
本发明涉及一种光引发剂2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,具体地涉及一种以邻氯苯腈和4-异丙基苯硫酚为原料制备具有很好溶解性的中间体,在硫酸催化下反应生成2-异丙基硫杂蒽酮。
背景技术
 2-异丙基硫杂蒽酮是一种高效自由基Ⅱ型光引发剂,适用于不饱和聚酯、丙烯酸单体等组成的光固化材料中,可用于无色或有色UV固化油墨、木质家具、装饰涂料、胶黏剂、汽车金属部件涂料、光纤制造、印刷品发光材料等。它与阳离子光引发剂一起使用时具有敏化剂的作用,还可作为光敏化剂使用以增强光引发剂907的固化效能。近年来,硫杂蒽酮类光引发剂的研究趋于大分子方向(CN200410093977.9,CN02824159.2,CN20101021842208),但是一般存在收率低、成本高、环境、难以实现工业化等问题(杨保平,催锦峰,陈建敏等.自由基型高分子光引发剂的研究进展.涂料工业,2005,35(01):36-43,藏阳陵,徐伟箭.水性光引发剂的研究进展.精细化工中间体,2002,32(02):1-3),因此2-异丙基硫杂蒽酮的制备研究仍然具有重要的意义。
 目前,2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法主要有:
1、以2,2’-二硫代二苯基甲酸和异丙基苯为原料
专利CN1220666披露2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法以2,2’-二硫代二苯基甲酸为原料,与异丙基苯以浓硫酸为溶剂和催化剂一步反应生成目标产物。该方法的缺点是:使用浓硫酸的量大(二硫代二苯基甲酸质量的10倍以上)因此产生大量废酸;得到的产品收率不高(收率只有75%左右);而且得到的产品是2-异丙基硫杂蒽酮和4-异丙基硫杂蒽酮的混合物,二者无法分离,从而降低了其光引发效率。
专利CN1461302披露了2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法以2,2’-二硫代二苯基甲酸为原料,先与氯化亚砜反应生成2-氯硫化苯甲酰氯中间体,然后中间体在三氯化铝催化下反应付氏反应得到目标产品。该方法同样也存在上述方法的缺点:使用大量过量的挥发性的、刺激性的、强腐蚀性的氯化亚砜;得到的产品收率低(收率69%);得到的产品是2-异丙基硫杂蒽酮和4-异丙基硫杂蒽酮的混合物。
2、以邻氯苯甲酸和4-异丙基苯甲醚为原料
专利US4661595披露了以邻氯苯甲酸、4-异丙基苯甲醚进行Freidl-Crafst酰化反应,酰化产物与三水合硫化钠在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中反应得到2-异丙基硫杂蒽酮,收率仅有18%左右,不适合工业化生产。
3、以邻氯苯甲酸和4-异丙基苯硫酚为原料
专利CN101570534披露了以邻氯苯甲酸、4-异丙基苯硫酚为原料,分散在四氢化萘溶剂中,在氢氧化锂的催化下进行反应、酸化得到中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯甲酸,中间体在浓硫酸(浓硫酸即做溶剂又作催化剂)中合环反应得到2-异丙基硫杂蒽酮,两步反应收率80%以下。此方法虽然产品收率有所提高,但是收率仍只有中等收率,而且反应过程中使用了较贵的原料氢氧化锂、四氢化萘,氢氧化锂用量较大(5.5eq),反应结束后产生大量的废酸,因此该方法的成本较高,环境不友好,不适合工业化生产。
专利CN101817812披露了以邻氯苯甲酸、4-异丙基苯硫酚为原料,甲苯、二甲苯等为溶剂,在氢氧化钠催化下,所得溶液用氮气保护,密闭加压1MPa,在150-250℃下反应8-12小时,得到2-(4-异丙基苯硫酚基)苯甲酸中间体,然后在浓硫酸催化下合环反应,两步反应总收率80%左右。
方法3的工艺需要很高的反应温度200℃左右,都经过中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯甲酸,本发明的发明人发现2-(4-异丙基苯硫酚基)苯甲酸(或盐)溶解性特别差,室温下在很多溶剂中微溶或不溶,增加了后处理的难度,或者需要在高温下(90℃左右)先酸化得到2-(4-异丙基苯硫酚基)苯甲酸溶液(2-(4-异丙基苯硫酚基)苯甲酸在高温下溶于一些溶剂),然后在温度较高的条件下分液;或者在室温下先进行酸化反应,在酸水中析出中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯甲酸,经过抽滤、干燥等操作才能进行下一步反应,而且两步反应总收率不理想。
发明内容
本发明的目的就是要避免现有技术中出现的问题提供一种反应温度低、反应中间体溶解性好、反应收率高、操作简单方便的制备2-异丙基硫杂蒽酮的工艺方法。
本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法的工艺路线:
  本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法的工艺的具体操作步骤:
1)将对异丙基苯硫酚溶于溶剂中,加入无机碱,装上回流脱水装置,加热回流脱水,TLC或气相监测反应,反应结束后,开始降温,降至溶剂沸点以下,将分水器中的水分出,撤掉分水装置;
2)加入邻氯苯腈,继续加热升温,升至合适温度,保温反应,TLC或气相监测反应,反应结束后,降至室温,得到中间体 2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈溶液;
3)在冰水浴条件下,向2)步骤中得到的2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈溶液中缓慢滴加硫酸,滴毕,加热到合适温度,保温反应,TLC或气相监测反应,反应结束后,开始降温,降至室温,向反应体系中加水稀释,搅拌30min,静置,分层,分出有机相,分别用10%氢氧化钠溶液和水洗,减压蒸馏回收溶剂,残渣为2-异丙基硫杂蒽酮粗品;
4)将3)步骤中所得的2-异丙基硫杂蒽酮粗品用溶剂重结晶提纯,得到淡黄色的2-异丙基硫杂蒽酮固体。
本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法,其特征在于步骤1)所用的溶剂选自甲苯、二甲苯、硝基苯、氯苯一种或几种。
本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法,其特征在于步骤1)所用溶剂的用量选自对异丙基苯硫酚质量的2~4倍。
本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法,其特征在于步骤1)所用的无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂的一种或几种,优选氢氧化钠。
本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法,其特征在于步骤1)对异丙基苯硫酚与氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂的物质的量之比选自1:1.0~2.0
本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法,其特征在于步骤2)加入邻氯苯腈的用量选自邻氯苯腈与对异丙基苯硫酚物质的量比1.0~1.2倍,反应温度选自110~170℃。
本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法,其特征在于步骤3)硫酸浓度选自93%~98%,硫酸的用量选自硫酸与对异丙基苯硫酚的物质的量比1.5~5:1,反应温度选自50~120℃,优选60~100℃。
本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法,其特征在于步骤4)所用的重结晶的溶剂选自甲醇、乙醇、甲苯、石油醚、正己烷的一种或几种。
本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法,是以邻氯苯腈为原料,与对异丙基苯硫酚盐反应生成2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈中间体,得到的中间体在硫酸催化下得到2-异丙基硫杂蒽酮目标产物。中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈溶解度较好,在室温下在很多溶剂中都有比较好的溶解性,方便后处理,避免了高温酸化、高温分液;同时本发明提供的方法中间体的制备温度较低150℃左右(现有技术中间体的制备温度200℃左右),而且所得的收率提高两步总收率为90%左右,纯度99%以上。
以邻氯苯甲酸为原料制备2-异丙基硫杂蒽酮的现有技术,首先制备2-(4-异丙基苯硫酚基)苯甲酸中间体,中间体的收率可以达到95%以上(CN101570534),然后中间体在硫酸的作用下合环反应,合环反应的收率较低80%以下,原因是中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯甲酸的溶解度差,在合环反应步中,有两种处理方法:一是在较高的温度下将2-(4-异丙基苯硫酚基)苯甲酸溶解在溶剂中(CN101817812,在90℃溶解在甲苯中),然后在该温度下加入需要量的浓硫酸保温反应;二是直接以浓硫酸为溶剂,将过滤干燥后的2-(4-异丙基苯硫酚基)苯甲酸固体溶于浓硫酸中(CN101570534)进行反应。第一种方法在较高的温度下加入浓硫酸,反应副产物多,第二种方法反应温度低,但是以浓硫酸为溶剂,浓硫酸的用量较大,仍然避免不了副反应,最终导致总反应都不理想。而本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法避免产生溶解性差的中间体,能在较低的反应温度下溶解于溶剂中降低了中间体的浓度,加入硫酸反应,然后再加热保温反应,从而避免副反应的发生,提高收率,简化后处理。
本发明提供的2-异丙基硫杂蒽酮制备方法优点为:
(a)原料廉价易得,反应温度低,反应中间体溶解性好,操作简单方便;
(b)副反应少,反应收率高;
(c)总反应收率高,易操作,适宜工业化生产。
具体实施例
为了更清楚地说明本发明,下文中采取非限定性实施例进一步说明。
实施例1: 2-异丙基硫杂蒽酮制备方法
将30.4g(0.20mol)4-异丙基苯硫酚、80ml甲苯、9.6g(0.24mol)氢氧化钠加入到500ml四口瓶,装上回流脱水装置,搅拌,加热回流分水,反应2h后,4-异丙基苯硫酚完全转化为4-异丙基苯硫酚钠,降温至溶剂沸点以下,分去水,去掉分水装置,加入33.0g(0.24mol)邻氯苯腈,加热回流反应,TLC或液相监测反应,反应结束后,降温至室温,得到中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈溶液,在水浴下缓慢滴加30ml 93%硫酸,30min滴毕,缓慢加热升温,升至100℃保温反应,TLC或液相监测反应,反应完全后,降温加入30ml水,搅拌30min,静置分层,分出有机相,分别用30ml 10%氢氧化钠溶液和30mL水洗,蒸馏回收溶剂,残渣用100mL无水乙醇重结晶,得到44.0g淡黄色固体,即:2-异丙基硫杂蒽酮,含量为99.2%,熔点:75-77℃;1H NMR (CDCl3) δ1.30(d,6H),3.03(m,1H),7.42~8.45(m,7H)。
实施例2:2-异丙基硫杂蒽酮的制备
将30.4g(0.20mol)4-异丙基苯硫酚、80ml甲苯、9.6g(0.24mol)氢氧化钠加入到500ml四口瓶,装上回流脱水装置,搅拌,加热回流分水,反应2h后,4-异丙基苯硫酚完全转化为4-异丙基苯硫酚钠,降温至溶剂沸点以下,分去水,去掉分水装置,加入33.0g(0.24mol)邻氯苯腈,加热回流反应,TLC或液相监测反应,反应结束后,降温至室温,得到中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈溶液,在水浴下缓慢滴加35ml 95%硫酸,30min滴毕,缓慢加热升温,升至100℃保温反应,TLC或液相监测反应,反应完全后,降温加入40ml水,搅拌30min,静置分层,分出有机相,分别用30ml 10%氢氧化钠溶液和30mL水洗,蒸馏回收溶剂,残渣用100mL无水乙醇重结晶,得到45.2g淡黄色固体,即:2-异丙基硫杂蒽酮,含量为99.2%。
实施例3:2-异丙基硫杂蒽酮的制备
将30.4g(0.20mol)4-异丙基苯硫酚、80ml二甲苯、9.6g(0.24mol)氢氧化钠加入到500ml四口瓶,装上回流脱水装置,搅拌,加热回流分水,反应2h后,4-异丙基苯硫酚完全转化为4-异丙基苯硫酚钠,降温至溶剂沸点以下,分去水,去掉分水装置,加入33.0g(0.24mol)邻氯苯腈,加热回流反应,TLC或液相监测反应,反应结束后,降温至室温,得到中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈溶液,在水浴下缓慢滴加35ml 95%硫酸,30min滴毕,缓慢加热升温,升至100℃保温反应,TLC或液相监测反应,反应完全后,降温加入40ml水,搅拌30min,静置分层,分出有机相,分别用30ml 10%氢氧化钠溶液和30mL水洗,蒸馏回收溶剂,残渣用100mL无水乙醇重结晶,得到46.2g淡黄色固体,即:2-异丙基硫杂蒽酮,含量为99.0%。
实施例4:2-异丙基硫杂蒽酮的制备
将30.4g(0.20mol)4-异丙基苯硫酚、80ml二甲苯、9.6g(0.24mol)氢氧化钠加入到500ml四口瓶,装上回流脱水装置,搅拌,加热回流分水,反应2h后,4-异丙基苯硫酚完全转化为4-异丙基苯硫酚钠,降温至溶剂沸点以下,分去水,去掉分水装置,加入33.0g(0.24mol)邻氯苯腈,加热回流反应,TLC或液相监测反应,反应结束后,降温至室温,得到中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈溶液,在水浴下缓慢滴加35ml 95%硫酸,30min滴毕,缓慢加热升温,升至80℃保温反应,TLC或液相监测反应,反应完全后,降温加入40ml水,搅拌30min,静置分层,分出有机相,分别用30ml 10%氢氧化钠溶液和30mL水洗,蒸馏回收溶剂,残渣用100mL无水乙醇重结晶,得到44.5g淡黄色固体,即:2-异丙基硫杂蒽酮,含量为99.2%。
实施例5:2-异丙基硫杂蒽酮的制备
     将30.4g(0.20mol)4-异丙基苯硫酚、80ml二甲苯、9.6g(0.24mol)氢氧化钠加入到500ml四口瓶,装上回流脱水装置,搅拌,加热回流分水,反应2h后,4-异丙基苯硫酚完全转化为4-异丙基苯硫酚钠,降温至溶剂沸点以下,分去水,去掉分水装置,加入30.3g(0.22mol)邻氯苯腈,加热回流反应,TLC或液相监测反应,反应结束后,降温至室温,得到中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈溶液,在水浴下缓慢滴加35ml 95%硫酸,30min滴毕,缓慢加热升温,升至100℃保温反应,TLC或液相监测反应,反应完全后,降温加入40ml水,搅拌30min,静置分层,分出有机相,分别用30ml 10%氢氧化钠溶液和30mL水洗,蒸馏回收溶剂,残渣用100mL无水乙醇重结晶,得到46.0g淡黄色固体,即:2-异丙基硫杂蒽酮,含量为99.3%。
实施例6:2-异丙基硫杂蒽酮的制备
     将30.4g(0.20mol)4-异丙基苯硫酚、80ml氯苯、9.6g(0.24mol)氢氧化钠加入到500ml四口瓶,装上回流脱水装置,搅拌,加热回流分水,反应2h后,4-异丙基苯硫酚完全转化为4-异丙基苯硫酚钠,降温至溶剂沸点以下,分去水,去掉分水装置,加入33.0g(0.24mol)邻氯苯腈,加热回流反应,TLC或液相监测反应,反应结束后,降温至室温,得到中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈溶液,在水浴下缓慢滴加35ml 95%硫酸,30min滴毕,缓慢加热升温,升至100℃保温反应,TLC或液相监测反应,反应完全后,降温加入40ml水,搅拌30min,静置分层,分出有机相,分别用30ml 10%氢氧化钠溶液和30mL水洗,减压蒸馏回收溶剂,残渣用100mL无水乙醇重结晶,得到45.7g淡黄色固体,即:2-异丙基硫杂蒽酮,含量为99.5%。

Claims (10)

1.一种2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,其特征在于其操作步骤:
1)将对异丙基苯硫酚溶于溶剂中,加入无机碱,加热回流脱水,TLC或气相监测反应,反应结束后,开始降温,降至溶剂沸点以下,分出分水器中的水,撤掉分水装置;
2)加入邻氯苯腈,继续加热升温,升至合适温度,保温反应,TLC或气相监测反应,反应结束后,降至室温,得到中间体2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈溶液;
3)在冰水浴条件下,向2)步骤中得到的2-(4-异丙基苯硫酚基)苯腈溶液中缓慢滴加硫酸,滴毕,加热到合适温度,保温反应,TLC或气相监测反应,反应结束后,开始降温,降至室温,向反应体系中加水稀释硫酸,搅拌30min,静置,分层,分出有机相,分别用10%氢氧化钠溶液和水洗,减压蒸馏回收溶剂,残渣为2-异丙基硫杂蒽酮粗品;
4)将3)步骤中所得的2-异丙基硫杂蒽酮粗品用溶剂重结晶提纯,得到淡黄色的2-异丙基硫杂蒽酮固体。
2.根据权利要求1所述的2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,其特征在于步骤1)所用的溶剂选自甲苯、二甲苯、硝基苯、氯苯的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,其特征在于步骤1)所用溶剂的用量选自对异丙基苯硫酚质量的2~4倍。
4.根据权利要求1所述的2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,其特征在于步骤1)所用的无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,其特征在于步骤1)对异丙基苯硫酚与氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂的物质的量之比选自1:1.0~2.0。
6.根据权利要求1所述的2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,其特征在于步骤2)加入邻氯苯腈的用量选自邻氯苯腈与对异丙基苯硫酚物质的量比1.0~1.2:1。
7.根据权利要求1所述的2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,其特征在于步骤2)反应温度选自110~170℃。
8.根据权利要求1所述的2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,其特征在于步骤3)所用硫酸浓度选自93%~98%,硫酸用量选自硫酸与对异丙基苯硫酚的物质的量比1.5~5:1。
9.根据权利要求1所述的2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,其特征在于步骤3)反应温度选自50~120℃。
10.根据权利要求1所述的2-异丙基硫杂蒽酮的制备方法,其特征在于步骤4)所用的重结晶的溶剂选自甲醇、乙醇、甲苯、石油醚、正己烷的一种或几种。
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Preparation and Antischistosomal and Antitumor Activity of Hycanthone and Some of Its Congeners. Evidence for the Mode of Action of Hycanthone;Sydney Archer, et al;《J. Med. Chem.》;19881231;第31卷(第1期);254-260 *

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