CN107245055B - 异菌脲的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异菌脲的制备方法,包括:将N‑[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸与有机溶剂混合,在催化剂A的作用下反应生成3‑(3,5‑二氯苯基)‑2,4‑咪唑烷二酮,其中,催化剂A为浓硫酸,甲磺酸和对甲苯磺酸的混合物;将3‑(3,5‑二氯苯基)‑2,4‑咪唑烷二酮与异氰酸异丙酯在催化剂B和催化剂C的作用下反应生成异菌脲,其中,催化剂B为碳酸铵、碳酸氢钠和碳酸钠的混合物,催化剂C为吡啶和三乙胺的混合物。本发明所制备的异菌脲成品含量达到97%以上,大大降低了异菌脲的制备成本。

Description

异菌脲的制备方法
技术领域
本发明属于农药合成领域,尤其涉及异菌脲的制备方法。
背景技术
异菌脲(英文通用名为Iprodione,别名:扑海因),3-(3,5-二氯苯基)-1-异丙基氨基甲酰基乙内酰脲,难溶于水,易溶于丙酮、二甲基甲酰胺等有机溶剂,遇碱分解,无吸湿性,无腐蚀性。异菌脲是二甲酰亚胺类高效广谱、触杀型杀菌剂。适用于防治多种果树、蔬菜、瓜果类等作物早期落叶病、灰霉病、早疫病等病害。
目前市场上的所有该产品的合成方法都是使用3.5-二氯苯胺、异丙胺和甘氨酸为起始原料,二甲苯等有机溶剂作为溶剂,利用光气合成对应的异氰酸酯,进而分步合成N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸、3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮和异菌脲。该种工艺设备投入大,利用率不高,产生的三废量大,不经济,不环保。而且现有技术中需要分离3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮,导致废水量大,离心困难等不利情况。
因此,为了克服上述缺点,需要开发一种新的异菌脲制备方法。
发明内容
针对上述技术问题,本发明设计开发了一种异菌脲制备方法,其通过加入性能良好的催化剂,缩短了生产步骤,提高了生产设备利用率,减少了三废,提高了产品收率。
本发明提供的技术方案为:
一种异菌脲的制备方法,包括:
将N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸与有机溶剂混合,在催化剂A的作用下反应生成3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮,其中,催化剂A为浓硫酸,甲磺酸和对甲苯磺酸的混合物;
将3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮与异氰酸异丙酯在催化剂B和催化剂C的作用下反应生成异菌脲,其中,催化剂B为碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠和液氨的混合物,催化剂C为吡啶和三乙胺的混合物。
优选的是,所述的异菌脲的制备方法中,所述催化剂A中,浓硫酸,甲磺酸和对甲苯磺酸的质量比为1-3:1-3:1。
优选的是,所述的异菌脲的制备方法中,所述催化剂B中,碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠的质量比为:1-3:1-3:3;所述催化剂C中,吡啶和三乙胺的质量比为1:2-3。
优选的是,所述的异菌脲的制备方法中,N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸:催化剂A:异氰酸异丙酯:催化剂B:催化剂C的质量比为1:0.04-0.13:0.38-0.43:0.04-0.17:0.04-0.15。
优选的是,所述的异菌脲的制备方法,包括:将N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸与有机溶剂混合,升温至90-120℃,在催化剂A的作用下反应4-8h,生成3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮;向3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮内加入异氰酸异丙酯、催化剂B、催化剂C,在微回流下进行反应,反应8-14h。
优选的是,所述的异菌脲的制备方法,还包括:将异菌脲冷却后过滤,烘干。
本发明所述的异菌脲制备方法通过加入性能良好的催化剂,缩短了生产步骤,提高了生产设备利用率,减少了三废,提高了产品收率。制备过程中不需要分离3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮,3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的残留量被降低至0.5%以下,达到了和分离3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的相同效果,后续处理获得的异菌脲成品含量达到97%以上,大大降低了异菌脲的制备成本。
附图说明
图1为实施例三的异菌脲制备样的液相色谱图。
图2为实施例三异菌脲标准样液相色谱图。
图3为实施例三中合成过程中对N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸残留进行监控的液相色谱图。
图4为实施例三中合成过程中对3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮残留进行监控的液相色谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种异菌脲的制备方法,包括:
将N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸与有机溶剂混合,在催化剂A的作用下反应生成3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮,其中,催化剂A为浓硫酸,甲磺酸和对甲苯磺酸的混合物;
将3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮与异氰酸异丙酯在催化剂B和催化剂C的作用下反应生成异菌脲,其中,催化剂B为碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠和液氨的混合物,催化剂C为吡啶和三乙胺的混合物。
本发明中,N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸(行业俗称“脲酸”)为:
Figure BDA0001315186080000031
3-(3,5-二氯苯基)-2,4C-l咪唑烷二酮O为:
Figure BDA0001315186080000032
具体地化学反应式如下:
其中,N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸在有机溶剂中,在催化剂A的作用下发生分子内脱水生成3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮;随后,3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮与异氰酸异丙酯,在催化剂B和催化剂C作用下反应生成异菌脲。
制备过程中不需要分离3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮,3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的残留量被降低至0.5%以下,达到了和分离3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的相同效果,后续处理获得的异菌脲成品含量达到97%以上,大大降低了异菌脲的制备成本。
在一个优选的实施例中,所述的异菌脲的制备方法中,所述催化剂A中,浓硫酸,甲磺酸和对甲苯磺酸的质量比为1-3:1-3:1。
在一个优选的实施例中,所述的异菌脲的制备方法中,所述催化剂B中,碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠的质量比为:1-3:1-3:3;所述催化剂C中,吡啶和三乙胺的质量比为1:2-3。
在一个优选的实施例中,所述的异菌脲的制备方法中,N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸:催化剂A:异氰酸异丙酯:催化剂B:催化剂C的质量比为1:0.04-0.13:0.38-0.43:0.04-0.17:0.04-0.15。
在一个优选的实施例中,所述的异菌脲的制备方法,包括:将N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸与有机溶剂混合,升温至90-120℃,在催化剂A的作用下反应4-8h,生成3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮;向3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮内加入异氰酸异丙酯、催化剂B、催化剂C,在微回流下进行反应,反应8-14h。
在一个优选的实施例中,所述的异菌脲的制备方法,还包括:将异菌脲冷却后过滤,烘干。
为进一步说明本发明的技术方案,现提供以下实施例。
经过液相色谱分析,实施例一至实施例六中最终N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸基本反应完成;3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮最终基本反应完成,残留低于0.50%。
实施例一
在带有机械搅拌、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的1000ml的反应瓶中加入92g的N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸(Mr=263,0.34mol,98%的工业品)、400ml有机溶剂和12g催化剂A(0.13倍尿酸质量),开启搅拌,将混合物加热到90℃下,回流带水4-6h。将40g(Mr=85,0.47mol,99%,工业品)异氰酸异丙酯、16g催化剂B(0.17倍尿酸质量)、14g催化剂C(0.15倍尿酸质量)加入反应瓶中,滴加完毕,保温反应8-10h,保温完毕后,水洗,脱溶,过滤,干燥,得异菌脲103g,含量96.8%,收率88.2%。
催化剂A中,浓硫酸、甲磺酸和对甲苯磺酸的质量比为1:1:1。催化剂B中,碳酸铵、碳酸氢钠和碳酸钠的质量比为1:1:3;催化剂C中,吡啶和三乙胺的质量比为1:2。
实施例二
在带有机械搅拌、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的1000ml的反应瓶中加入92g的N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸(Mr=263,0.34mol,98%的工业品)、400ml有机溶剂和12g催化剂A(0.13倍尿酸质量),开启搅拌,将混合物加热到120℃下,回流带水4-6h。将40g(Mr=85,0.47mol,99%,工业品)异氰酸异丙酯、16g催化剂B(0.17倍尿酸质量)、14g(0.15倍尿酸质量)催化剂C加入反应瓶中,滴加完毕,保温反应8-10h,保温完毕后,水洗,脱溶,过滤,干燥,得异菌脲105g,含量97.5%,收率90.6%。
催化剂A中,浓硫酸、甲磺酸和对甲苯磺酸的质量比为1:1:1。催化剂B中,碳酸铵、碳酸氢钠和碳酸钠的质量比为1:1:3;催化剂C中,吡啶和三乙胺的质量比为1:2。
实施例三(最优条件)
在带有机械搅拌、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的1000ml的反应瓶中加入92g的N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸(Mr=263,0.34mol,98%的工业品)、400ml有机溶剂和10g催化剂A(0.11倍尿酸量),开启搅拌,将混合物加热到120℃下,回流带水4-6h。将40g(Mr=85,0.47mol,99%,工业品)异氰酸异丙酯、10g催化剂B(0.11倍尿酸量)、11g催化剂C(0.12倍尿酸量)加入反应瓶中,滴加完毕,保温反应8-10h,保温完毕后,水洗,脱溶,过滤,干燥,得异菌脲107g,含量97.5%,收率92.3%。
催化剂A中,浓硫酸、甲磺酸和对甲苯磺酸的质量比为2:2:1。催化剂B中,碳酸铵、碳酸氢钠和碳酸钠的质量比为1:1:3;催化剂C中,吡啶和三乙胺的质量比为1:3。
图1为实施例三的异菌脲制备样的液相色谱图,图2为异菌脲标准样液相色谱图。图2中,异菌脲的保留时间为7.259min,出峰面积为99.2414%;图1中,异菌脲的保留时间为7.261min,出峰面积为99.2445%。经过对比可知,本实施例所制备的物质为异菌脲。其中,液相检测条件为:甲醇和水的体积比为70:30,波长220nm。
合成过程中对N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸和3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮进行监控,以便于监控合成反应的进度。图3给出了检测N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸残留的液相色谱图,N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸的保留时间为8.386min,出峰面积为0.09%,即N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸基本反应完成,残留仅为0.09%;图4为实施例三检测3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮残留的液相色谱图,3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的保留时间为6.411min,出峰面积为0.46%,即说明3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮最终基本反应完成,残留仅为0.46%。其中,液相色谱的检测条件为:甲醇和水的体积比为60:40,波长220nm。
实施例四
在带有机械搅拌、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的1000ml的反应瓶中加入92g的N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸(Mr=263,0.34mol,98%的工业品)、400ml有机溶剂和4g催化剂A(0.04倍尿酸质量),开启搅拌,将混合物加热到120℃下,回流带水4-6h。将40g(Mr=85,0.47mol,99%,工业品)异氰酸异丙酯、4g催化剂B(0.04倍尿酸质量)、4g催化剂C(0.04倍尿酸质量)加入反应瓶中,滴加完毕,保温反应8-10h,保温完毕后,水洗,脱溶,过滤,干燥,得异菌脲105g,含量97%,收率90.1%。
催化剂A中,浓硫酸、甲磺酸和对甲苯磺酸的质量比为1:1:1。催化剂B中,碳酸铵、碳酸氢钠和碳酸钠的质量比为1:1:3;催化剂C中,吡啶和三乙胺的质量比为1:2。
实施例五
在带有机械搅拌、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的1000ml的反应瓶中加入92g的N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸(Mr=263,0.34mol,98%的工业品)、400ml有机溶剂和12g催化剂A(0.04倍尿酸质量),开启搅拌,将混合物加热到90℃,回流带水6-8h。将40g(Mr=85,0.47mol,99%,工业品)异氰酸异丙酯、8g催化剂B(0.04倍尿酸质量)、14g催化剂C(0.04倍尿酸质量)加入反应瓶中,滴加完毕,保温反应12-14h,保温完毕后,水洗,脱溶,过滤,干燥,得异菌脲103g,含量97%,收率88.4%。
催化剂A中,浓硫酸、甲磺酸和对甲苯磺酸的质量比为3:3:1。催化剂B中,碳酸铵、碳酸氢钠和碳酸钠的质量比为1:1:1;催化剂C中,吡啶和三乙胺的质量比为1:3。
实施例六
在带有机械搅拌、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的1000ml的反应瓶中加入92g的N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸(Mr=263,0.34mol,98%的工业品)、400ml有机溶剂和12g催化剂A(0.13倍尿酸质量),开启搅拌,将混合物加热到90℃,回流带水6-8h。将40g(Mr=85,0.47mol,99%,工业品)异氰酸异丙酯、8g催化剂B(0.17倍尿酸质量)、14g催化剂C(0.15倍尿酸质量)加入反应瓶中,滴加完毕,保温反应12-14h,保温完毕后,水洗,脱溶,过滤,干燥,得异菌脲102g,含量97.2%,收率87.7%。
催化剂A中,浓硫酸、甲磺酸和对甲苯磺酸的质量比为3:3:1。催化剂B中,碳酸铵、碳酸氢钠和碳酸钠的质量比为1:1:3;催化剂C中,吡啶和三乙胺的质量比为1:3。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节。

Claims (1)

1.一种异菌脲的制备方法,其特征在于,包括:
将N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸与有机溶剂混合,在催化剂A的作用下反应生成3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮,反应温度为120℃,反应时间为4-6h;
向3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮内加入异氰酸异丙酯、催化剂B、催化剂C,在微回流下进行反应生成异菌脲,反应时间为8-10h;将异菌脲冷却后过滤,烘干;
其中,3-(3,5-二氯苯基)-2,4-咪唑烷二酮的合成和异菌脲的合成在同一个反应器中进行;
N-[[(3,5二氯苯基)氨基]羰基]氨基乙酸:催化剂A:异氰酸异丙酯:催化剂B:催化剂C的质量比为1:0.11:0.43:0.11:0.12;
所述催化剂A为浓硫酸、甲磺酸和对甲苯磺酸的混合物,所述催化剂A中浓硫酸、甲磺酸和对甲苯磺酸的质量比为2:2:1;
所述催化剂B为碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠和液氨的混合物,所述催化剂B中碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠的质量比为1:1:3;
所述催化剂C为吡啶和三乙胺的混合物,所述催化剂C中吡啶和三乙胺的质量比为1:3。
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