CN108341784A - 4,6-二氯嘧啶的合成方法 - Google Patents

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丁永良
张飞
陈孝建
钟显威
陈依柔
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    • C07D239/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings
    • C07D239/02—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings
    • C07D239/24—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings having three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D239/28—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings having three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, directly attached to ring carbon atoms
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Abstract

本发明公开了一种4,6‑二氯嘧啶的合成方法，包括以下步骤：(1)将4,6‑二羟基嘧啶与催化剂混合，并加入双光气和三光气中的一种或两种组合进行反应；(2)反应结束后，分离提纯反应液，得到产品4,6‑二氯嘧啶；所述催化剂为有机膦和酞菁钴的组合物。本发明不使用任何有机碱，避免了有机碱回收和再利用的繁琐过程，避免了资源的浪费和产品损失，环境友好，不会产生额外的固废，也不会产生大量的含磷废液和废渣；并且本发明使用特定的催化剂组合，催化剂用量非常小、成本低。

Description

4,6-二氯嘧啶的合成方法
技术领域
本发明涉及有机化学技术领域，特别是涉及一种4,6-二氯嘧啶的合成方法。
背景技术
嘧啶类化合物具有活性分子结构，是许多医药、农药的中间体，因其在农药和医药界的重要作用，引起了广大学者的重视。用作医药中间体时，主要用于磺胺类药的生产，例如磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲噻二唑、磺胺莫托辛、磺胺-6-甲氧嘧啶等。4,6-二氯嘧啶也是合成磺胺类药物及杀菌剂嘧菌酯的重要中间体。
关于其制备方法，文献中已有很多报道。其中最为常见方法是：将4,6-二羟基嘧啶与三乙胺、吡啶、N,N-二甲基苯胺等叔胺和三氯氧磷在一定温度下反应，对所得反应混合物减压蒸馏，回收过量的三氯氧磷后，倾入冰水中，用有机溶剂萃取、干燥脱水，回收有机溶剂，即获得4,6-二氯嘧啶；或者将反应混合物在低温下加氢氧化钠溶液中和，再用水蒸气蒸馏、离心、洗涤、干燥得产品(杨桂秋，彭立刚，田晋，韩燕，4,6-二氯嘧啶的合成工艺研究，沈阳化工学院学报，2009，23(2)，118-120；彭军，刘卫东，兰支利，杜升华，4,6-二氯嘧啶的合成研究，精细化工中间体，2009，39(6)，14-17；US5723612；US6018045；CN102746237)。该方法虽然能够制备得到4,6-二氯嘧啶，但是在制备过程中需要使用大量的有机碱，需要花费巨大的资金予以回收和再利用，由此产生的废水和废渣的处理操作非常繁琐而且成本高。使用碱的主要目的是与反应过程中生成的二氯代磷酸络合以使反应彻底进行，而通过减少碱的用量来改进已知方法会大大地降低4,6-二氯嘧啶的收率。
为解决以上难题，公开号为CN1147508的中国专利公开了一种4,6-二氯嘧啶的制备方法，该方法不使用任何有机碱，而是在反应过程中加入过量的三氯化磷和氯气(以4,6-二羟基嘧啶的羟基计)从而使反应彻底，反应结束后回收三氯氧磷和三氯化磷，减压蒸馏得到产品。该方法虽然解决了碱用量大的问题，但需要在较高的温度下加入氯气，控制非常困难，而且溢出氯气会污染环境。
申请号为2013104377680的发明专利公开了一种4,6-二氯嘧啶的制备方法，以4,6-二羟基嘧啶、三氯氧磷、五氯化磷为原料制备4,6-二氯嘧啶，五氯化磷为固体且极易吸潮水解变质，在实际的生产过程中，加入五氯化磷时，存在操作不方便、操作现场环境差等问题，亟待改进。
US5750694公开了一种4,6-二氯嘧啶的合成方法，4,6-二羟基嘧啶与光气在一定的碱(如N,N-二甲基苯胺、4-(N,N-二甲胺基)吡啶等)存在下发生氯化反应得到4,6-二氯嘧啶，4,6-二羟基嘧啶与碱以及光气的比例为1:0.8-2.5:2.5-3.6，反应过程中碱与光气释放出的氯化氢生成季铵盐，如果该季铵盐不回收则生产成本高，回收过程消耗大量的氢氧化钠并产生大量的含盐废水。
为解决上述难题，US6160117公开了一种4,6-二氯嘧啶的合成方法，4,6-二羟基嘧啶与光气在三芳基氧膦或者三烷基氧磷催化下发生氯化反应得到4,6-二氯嘧啶，光气是剧毒气体，在实际使用过程中安全控制难度大，该方法不需加入有机碱，但需加入较多的催化剂(8％mol)，催化剂用量大、成本高。
光气是剧毒气体，不能运输和销售，因此限制了其在生产4,6-二氯嘧啶中的应用，专利CN200510077242.1公开了一种用双光气或者三光气代替光气制备4,6-二氯嘧啶的方法，虽然解决了光气不能运输和销售的难题，但工艺过程中仍然要使用有机碱，依然存在有机碱回收以及因此带来的种种问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种4,6-二氯嘧啶的合成方法，用于解决现有技术中有机碱的回收和再利用过程繁琐、催化剂的用量大和成本高等问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种4,6-二氯嘧啶的合成方法，包括以下步骤：
(1)将4,6-二羟基嘧啶与催化剂混合，并加入双光气和三光气中的一种或两种组合进行反应；
(2)反应结束后，分离提纯反应液，得到产品4,6-二氯嘧啶；
所述催化剂为有机膦和酞菁钴的组合物，所述有机膦的结构如下所示：
R1、R2、R3为烷基、芳香基、烷氧基和芳氧基的一种或者几种，R1、R2、R3为相同或者不同的基团。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)中，有机膦的摩尔数小于等于4,6-二羟基嘧啶的摩尔数的3％，酞菁钴的摩尔数小于等于4,6-二羟基嘧啶的摩尔数的0.1％。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)中加入双光气反应时，双光气与4,6-二羟基嘧啶的摩尔比为1-2:1；双光气为液态，操作方便，不需要额外加入溶剂进行反应，生产成本更低，生产效率更高。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)中加入三光气反应时，三光气与4,6-二羟基嘧啶的摩尔比为0.67-1.35:1，三光气加入溶剂溶解后再加入到反应中；所述溶剂选自芳香类溶剂、卤代烃溶剂和聚醚类溶剂中的一种或几种组合；芳香族试剂包括但不限于甲苯、二甲苯、三甲苯、氯苯、硝基苯等；氯代烃包括但不限于二氯乙烷、四氯乙烷等；聚醚类包括聚乙二醇二甲醚等；使用溶剂主要是考虑三光气为固体，加入溶剂溶解后方便投料。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)中，反应温度为40-120℃。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)中，反应至反应液中4,6-二羟基嘧啶的质量百分含量低于1％时结束；此处1％指液相色谱法中控分析时，采用面积归一法计算出的DHP(4,6-二羟基嘧啶)的百分含量占比，DHP占比为1％时原料已基本反应完全；上述百分比的计算不包含溶剂，当反应体系中包含溶剂时，溶剂不积分，DHP占比低于1％时结束反应。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(2)中，分离提纯方法为精馏或重结晶。
本发明的有益效果在于：
本发明提出了一种4,6-二氯嘧啶的合成方法，不使用任何有机碱，避免了有机碱回收和再利用的繁琐过程，避免了资源的浪费和产品损失，环境友好，不会产生额外的固废，也不会产生大量的含磷废液和废渣；并且本发明使用特定的催化剂组合，催化剂用量非常小、成本低。本发明制备得到的产品收率高，纯度好，不需二次纯化即能达到市售要求，可用于大规模工业化生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
以下所涉及的含量均为质量含量。
实施例1
将212g三光气(含量99％，0.71mol)溶解于500mL硝基苯中待用。
在装有回流冷凝器、温度计、搅拌器和恒压滴液漏斗的装置中，加入4,6-二羟基嘧啶(114g，含量98％，1mol)、三苯基氧膦(8.4g，含量99％，0.03mol)、酞菁钴(0.57g，0.001mol)，搅拌混合均匀，升温至90-95℃，滴加三光气的硝基苯溶液反应。
反应5小时后取样分析，HPLC分析4,6-二羟基嘧啶含量为0.25％、4,6-二氯嘧啶含量为98.2％，反应结束，减压精馏反应混合物(油浴温度95℃，真空度-0.095Mpa)，得到4,6-二氯嘧啶143.8g(含量99.7％)，收率96.2％(以4,6-二羟基嘧啶计)。
对比例1(不加有机膦)
将212g三光气(含量99％，0.71mol)溶解于500mL硝基苯中待用。
在装有回流冷凝器、温度计、搅拌器和恒压滴液漏斗的装置中，加入4,6-二羟基嘧啶(114g，含量98％，1mol)、酞菁钴(0.57g，0.001mol)，搅拌混合均匀，升温至95-100℃，滴加三光气的硝基苯溶液反应。
12小时后反应液仍有大量4,6-二羟基嘧啶存在，取样，HPLC分析4,6-二氯嘧啶含量小于1.0％，反应不能进行。
对比例2(不加酞菁钴)
将212g三光气(含量99％，0.71mol)溶解于500mL硝基苯中待用。
在装有回流冷凝器、温度计、搅拌器和恒压滴液漏斗的装置中，加入4,6-二羟基嘧啶(114g，含量98％，1mol)、三苯基氧膦(8.4g，含量99％，0.03mol)，搅拌混合均匀，升温至95-100℃，滴加三光气的硝基苯溶液反应。
8小时后取样，HPLC分析无4,6-二氯嘧啶生成，继续升温至120℃，反应12小时，HPLC分析仍无4,6-二氯嘧啶生成。
实施例2
在装有回流冷凝器、温度计、搅拌器和恒压滴液漏斗的装置中，加入4,6-二羟基嘧啶(114g，含量98％，1mol)、三正辛基氧膦(7.74g，含量99％，0.02mol)、酞菁钴(0.46g，0.0008mol)，搅拌混合均匀，升温至110-120℃，滴加297g双光气(含量99％，1.5mol)反应。
反应6小时后取样分析，HPLC分析4,6-二羟基嘧啶含量为0.31％、4,6-二氯嘧啶含量为97.5％，反应结束，减压精馏反应混合物(油浴温度95℃，真空度-0.095Mpa)，得到4,6-二氯嘧啶141.6g(含量99.8％)，收率94.8％(以4,6-二羟基嘧啶计)。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种4,6-二氯嘧啶的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将4,6-二羟基嘧啶与催化剂混合，并加入双光气和三光气中的一种或两种组合进行反应；
(2)反应结束后，分离提纯反应液，得到产品4,6-二氯嘧啶；
所述催化剂为有机膦和酞菁钴的组合物，所述有机膦的结构如下所示：
R1、R2、R3为烷基、芳香基、烷氧基和芳氧基的一种或者几种，R1、R2、R3为相同或者不同的基团。
2.根据权利要求1所述的4,6-二氯嘧啶的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中，有机膦的摩尔数小于等于4,6-二羟基嘧啶的摩尔数的3％，酞菁钴的摩尔数小于等于4,6-二羟基嘧啶的摩尔数的0.1％。
3.根据权利要求1所述的4,6-二氯嘧啶的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中加入双光气反应时，双光气与4,6-二羟基嘧啶的摩尔比为1-2:1。
4.根据权利要求1所述的4,6-二氯嘧啶的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中加入三光气反应时，三光气与4,6-二羟基嘧啶的摩尔比为0.67-1.35:1，三光气加入溶剂溶解后再加入到反应中，所述溶剂选自芳香类溶剂、卤代烃溶剂和聚醚类溶剂中的一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的4,6-二氯嘧啶的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中，反应温度为40-120℃。
6.根据权利要求1所述的4,6-二氯嘧啶的合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中，反应至反应液中4,6-二羟基嘧啶的质量百分含量低于1％时结束。
7.根据权利要求1所述的4,6-二氯嘧啶的合成方法，其特征在于：所述步骤(2)中，分离提纯方法为精馏或重结晶。
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