CN104447690A - 一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法，其特征是本发明所采取的合成方法如下：
Description
技术领域
本发明涉及一种精细化工中间体的合成，尤其涉及一种一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法。
背景技术
氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷是一种重要的精细化工中间体，特别是作为杀虫剂吡虫啉、哌虫啶、环氧虫啶的主要合成原料。氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的分子式是：C5H6Cl2O，其化学名称是：2-氯-5-[[2-(硝基亚甲基)-1-咪唑啉基]甲基]吡啶，英文名称：2-chloro-5-[[2-(nitromethylene)-1-imidazolidinyl]methyl]pyridine；CAS号是：101336-63-4；结构式：
氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的合成方法，文献报道的相关资料工业生产工艺复杂，可操作性差，成本高。如专利CN103524489A报道的合成方法，通过多步反应制备得到咪唑烷钾盐后合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷，各步反应不仅收率低，而且均需要通过分离纯化后投料，工艺操作复杂。又如专利WO2007101369和文献Bioorg.Med.Chem.,2008,18,6513-6516报道，以氯吡啶与乙二胺先制备氯吡啶乙二胺后，再与二硫甲基硝基乙烯反应，脱除甲硫醇合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法，不仅反应条件苛刻，制备氯吡啶乙二胺的反应问题要求-10℃以下，而且反应选择性较差，易于形成二氯吡啶苄基取代乙二胺的双联化合物，更为重要的是，反应释放的甲硫醇其他具有恶臭，严重污染空气，难以工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种一锅法合成1氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法，该方法反应步骤短，反应活性好，操作条件温和，工艺绿色环保，两步合成目标产品，后处理简单，蒸馏即可获得纯度为98％的氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷，大大降低了合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的原料成本，具有工业化生产的前景。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的制备方法，本发明所采取的合成路线如下：
一种一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法，具体步骤如下：以硝基二氯乙烯为原料，溶于溶剂中，加入甲醇钠，升温反应3-5h后，加入乙二胺，升温反应2-8h，冷却至常温。加入催化剂和碱，加入2-氯-5-氯甲基吡啶，搅拌1-5小时后大量固体析出，抽滤得产物粗品，有机溶剂重结晶后得氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷白色固体产物，含量>98％。
一种一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法，所述溶剂为水和有机溶剂中的任意一种或几种；所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、仲丁醇、叔丁醇、乙二醇，乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二醇二甲醚、正己烷、乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、苯、甲苯、氯苯、二甲苯中的任意一种或几种；优选为乙醇、仲丁醇、乙腈中的任意一种或几种。
一种一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法，其中，升温反应中温度范围介于为60℃-120℃，优选为80-110℃。
一种一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法，其中常温的范围介于为5℃-35℃，优选为25-35℃。
一种一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法，所述催化剂是相转移催化剂，选自卤化正丁基铵、卤化苄基三甲基铵、卤化苄基三乙基铵、卤化十二烷基三甲基铵、卤化十六烷基三甲基铵中任意的一种或几种，优选为四丁基溴化铵、苄基三乙基氯化铵中的任意一种或其组合。
一种一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法，所用催化剂的物质的量为5-20％，优选为5-10％。
一种一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法，所述碱选自有机碱与无机碱中的任意一种或几种，所述碱选自氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、甲醇钠、乙醇钠、三乙胺、吡啶、哌啶、氢化钠中的任意一种或几种。优选的所述氢氧化物选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化铵中的任意一种或几种，所述碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的任意一种或几种，所述碳酸氢盐选自碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵中的任意一种或几种。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.一锅法三步合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷，设备占用少、设备利用率高，后处理简便、产生三废少，绿色环保。
2.上述制备新方法在同一反应釜内完成三步反应操作，溶剂用量少，无需多次脱溶回收，溶剂用量显著下降，大大降低了合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的原料成本。
3.经上述方法合成得到氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷(含量98％)，产品含量高。
具体实施方式
下面参照具体的实施例对本发明“一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的制备方法”作进一步地描述，以更好地理解本发明。
实施例1
在250ml三口烧瓶中加入硝基二氯乙烯(28.2g，0.2mol)和仲丁醇50mL，加入甲醇钠固体(21.6g，0.4mol)，升温至回流。反应5h后，冷却至室温，加入无水乙二胺(11.4g，0.19mol)，继续回流反应6h。冷却至室温，加入四丁基溴化铵(3.22g，10mmol)，氢氧化钠(12.0g，0.3mol)，2-氯-5氯甲基吡啶(29.0g，0.18mol)，25℃搅拌5h后，抽滤，滤饼用无水乙醇重结晶，烘干得氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷(白色固体，熔点：158.4-160.8℃)。液相含量98％，收率86％(以硝基二氯乙烯计)。
1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.89(s,1H),8.37(s,1H),7.80-7.78(dd,J1＝2.52Hz、J2＝8.23Hz,1H),7.56-7.54(d,J＝8.24Hz,1H),6.77(s,1H),4.50(s，2H),3.65-3.61(m,2H),3.56-3.52(m,2H)。IR(KBr)2926,1596,1545,1426,1288,760cm-1。
实施例2
在250ml三口烧瓶中加入硝基二氯乙烯(28.2g，0.2mol)和乙腈50mL，加入甲醇钠固体(21.6g，0.4mol)，升温至回流。反应8h后，冷却至室温，加入无水乙二胺(11.4g，0.19mol)，继续回流反应4h。冷却至室温，加入四丁基溴化铵(3.86g，12mmol)，氢氧化钠(11.2g，0.28mol)，2-氯-5氯甲基吡啶(30.6g，0.19mol)，28℃搅拌5h后，抽滤，滤饼用无水乙醇重结晶，烘干得氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷，液相含量98％，收率75％(以硝基二氯乙烯计)。
实施例3
在250ml三口烧瓶中加入硝基二氯乙烯(28.2g，0.2mol)和乙二醇二甲醚50mL，加入甲醇钠固体(21.6g，0.4mol)，升温至回流。反应4h后，冷却至室温，加入无水乙二胺(11.4g，0.19mol)，继续回流反应3h。冷却至室温，加入苄基三乙基溴化铵(2.72g，10mmol)，氢氧化钾(16.8g，0.3mol)，2-氯-5氯甲基吡啶(32.2g，0.2mol)，20℃搅拌5h后，抽滤，滤饼用无水乙醇重结晶，烘干得氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷，液相含量98％，收率81％(以硝基二氯乙烯计)。
实施例4
在250ml三口烧瓶中加入硝基二氯乙烯(28.2g，0.2mol)和甲苯50mL，加入甲醇钠的甲醇溶液(86.4g,25％)，升温至回流。反应3h后，冷却至室温，加入无水乙二胺(12.0g，0.2mol)，继续回流反应4h。冷却至室温，加入四丁基氯化铵(2.78g，10mmol)，碳酸钾(41.4g，0.3mol)，2-氯-5氯甲基吡啶(29.0g，0.18mol)，30℃搅拌4h后，抽滤，滤饼用无水乙醇重结晶，烘干得氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷，液相含量98％，收率78％(以硝基二氯乙烯计)。
实施例5
在250ml三口烧瓶中加入硝基二氯乙烯(28.2g，0.2mol)和正丁醇50mL，加入甲醇钠固体(21.6g，0.4mol)，升温至回流。反应3h后，冷却至室温，加入无水乙二胺(10.8g，0.18mol)，继续回流反应4h。冷却至室温，加入四丁基溴化铵(3.86g，12mmol)，氢氧化钾(16.8g，0.3mol)，2-氯-5氯甲基吡啶(30.6g，0.19mol)，25℃搅拌4h后，抽滤，滤饼用无水乙醇重结晶，烘干得氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷，液相含量98％，收率82％(以硝基二氯乙烯计)。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (9)
1.一种一锅法合成氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：
将硝基二氯乙稀溶于溶剂后，依次加入甲醇钠、乙二胺反应；
步骤二：
经步骤一反应后的溶液中加入催化剂、碱、2-氯-5-氯甲基吡啶反应，收集固体得到氯吡啶硝基亚甲基咪唑烷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂选自水、甲醇、乙醇、仲丁醇、叔丁醇、乙二醇，乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二醇二甲醚、正己烷、乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、苯、甲苯、氯苯、二甲苯中的任意一种或几种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述溶剂选自乙醇、仲丁醇、乙腈中的任意一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中所述的催化剂为相转移催化剂，选自卤化正丁基铵、卤化苄基三甲基铵、卤化苄基三乙基铵、卤化十二烷基三甲基铵、卤化十六烷基三甲基铵中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂的物质的量为总物质的量的5-20％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱选自有机碱和/或无机碱，选自氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、甲醇钠、乙醇钠、三乙胺、吡啶、哌啶、氢化钠中的任意一种或几种。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述氢氧化物选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化铵中的任意一种或几种；所述碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的任意一种或几种；所述碳酸氢盐选自碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵中的任意一种或几种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述依次加入甲醇钠、乙二胺反应是先加入甲醇钠在60-120℃下反应3-5小时，然后加入乙二胺在60-120℃下反应2-8小时，然后冷却至常温25-35℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二是在搅拌下反应1-5小时。
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