CN108794389B - 2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法 - Google Patents

2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种2,3,5,6‑四氯‑4‑甲磺酰基吡啶的制备方法,将五氯吡啶溶于四氢呋喃中,在常温下滴加甲硫醇钠水溶液,反应完成后分相、常压蒸馏回收四氢呋喃得到有机相;向有机相中加入有机酸和催化剂,再分段滴加双氧水,反应完成后冷却结晶得到目标产物2,3,5,6‑四氯‑4‑甲磺酰基吡啶。本发明解决了现有技术中产品分离纯化困难、生产成本高、三废量较大、中间体有较大恶臭味、氧化剂昂贵等问题,采用绿色氧化剂,不会对环境造成二次污染,并对反应条件进行了优化,有效地提高了目标产物的纯度及收率;同时,氧化剂原料廉价易得,选择性好、副反应少,产品收率高,反应条件温和易于控制,工艺操作简单易于工业化。

Description

2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成的技术领域,更具体地讲,涉及一种2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法。
背景技术
2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶具有吡啶类农药的特点,在水中溶解性低而在有机溶剂中有适度的溶解性,特别应用在防止霉菌对农作物的侵害。它还在油墨、造纸、纺织和聚合材料等领域中有较为广泛的应用。
目前合成2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的方法如下:
Figure BDA0001770307520000011
传统的2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶生产工艺是以五氯吡啶为原料,利用剧毒试剂硫化钠对其进行亲核取代反应,生成的硫醇钠中间体再与碘甲烷或硫酸二甲酯等甲基化试剂反应得到中间体2,3,5,6-四氯-4-甲巯基吡啶。最后用过氧化氢、浓硫酸或氯气氧化得到最终产品,这些已有工艺存在产能低、反应收率低、纯化后的产品含量只能达到95%,不能满足市场需求,已经失去市场竞争力,不仅产生大量三废同时使得操作环境恶劣,属于淘汰的陈旧工艺。
Figure BDA0001770307520000012
专利CN201610844428.3公开了一种2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的生产方法,该方法以五氯吡啶为原料,加入催化剂,溶于溶剂中与甲硫醇钠水溶液室温条件下发生取代反应一步法生成2,3,5,6-四氯-4-甲巯基吡啶,2,3,5,6-四氯-4-甲疏基吡啶溶于二氯甲烷中,加入氧化剂间氯过氧苯甲酸室温氧化生成目标产物。该生产方法氧化剂使用间氯过氧苯甲酸为氧化剂,该原材料过量2-3倍才能使得中间体氧化完全,会产生大量的副产物间氯苯甲酸,且该原材料价格昂贵,故不能应用于生产放大。
专利US382943公开了采用70~85%硫酸做溶剂,30%双氧水氧化制备2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶,该方案所得目标产物含量较低,且生产温度控制困难,易产生大量泡沫而带来安全风险,产生大量的低浓度硫酸废水,故不能应用于生产放大。
发明内容
为了解决现有技术中产品分离纯化困难、生产成本高、三废量较大、中间体有较大恶臭味、氧化剂昂贵等问题,本发明的目的是提供一种优化的2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法。
本发明提供了一种2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:将五氯吡啶的四氢呋喃溶液与甲硫醇钠水溶液反应,取有机相;向有机相中加入有机酸和催化剂,再分段滴加双氧水,反应完成后得到目标产物2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶。
根据本发明2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法的一个实施例,所述四氢呋喃与五氯吡啶的质量比为1:1~1:5。
根据本发明2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法的一个实施例,所述甲硫醇钠水溶液的质量浓度为20~22%,甲硫醇钠水溶液中甲硫醇钠与五氯吡啶的摩尔比为1:1~1.2。
根据本发明2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法的一个实施例,所述有机酸为甲酸、乙酸或丙酸,所述五氯吡啶与有机酸的质量比为1:3~1:5。
根据本发明2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法的一个实施例,所述催化剂为钨酸钠,催化剂用量为五氯吡啶质量的0.5~5%。
根据本发明2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法的一个实施例,所述双氧水的质量浓度为30~70%,双氧水与五氯吡啶的摩尔比为2~4:1。
根据本发明2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法的一个实施例,所述分段滴加为在30~85℃的氧化段温度内进行分温度阶段的双氧水滴加。
根据本发明2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法的一个实施例,控制温度在30~40℃时滴加部分双氧水,升温至60~75℃时继续滴加部分双氧水,最后升温至75~85℃滴加剩余双氧水。
根据本发明2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法的一个实施例,步骤A的反应温度为10~25℃,反应时间为0.5~3h;步骤B的反应时间为5~10h。
与现有技术相比,本发明提供的2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶制备方法采用绿色氧化剂,不会对环境造成二次污染,并对反应条件进行了优化,有效地提高了目标产物的纯度及收率;同时,氧化剂原料廉价易得,选择性好、副反应少,产品收率高,反应条件温和易于控制,工艺操作简单易于工业化。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面对本发明2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法进行详细的说明。
根据本发明,本发明2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法的技术路线如下式所示:
Figure BDA0001770307520000041
根据本发明的示例性实施例,所述2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法具体包括以下步骤:
将五氯吡啶的四氢呋喃溶液与甲硫醇钠水溶液反应,取有机相;
向有机相中加入有机酸和催化剂,再分段滴加双氧水,反应完成后得到目标产物2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶。
具体地,本发明实际上包括两部分的反应,即先生成中间体2,3,5,6-四氯-4-甲巯基吡啶,再生成目标产物2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶。
在生成中间体2,3,5,6-四氯-4-甲巯基吡啶的步骤中,先将四氢呋喃作为中等极性非质子性溶剂用于溶解五氯吡啶,优选地控制四氢呋喃与五氯吡啶的质量比为1:1~1:5。所加入甲硫醇钠水溶液的质量浓度为20~22%,优选地控制甲硫醇钠水溶液中甲硫醇钠与五氯吡啶的摩尔比为1:1~1.2,以保证反应的完全。
其中,反应温度优选为10~25℃,反应时间为0.5~3h。
在后续生成目标产物2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的步骤中,有机酸是作为溶剂加入的,本发明可以采用的有机酸为甲酸、乙酸或丙酸,优选为更为绿色经济的乙酸。其中,优选地控制五氯吡啶与有机酸的质量比为1:3~1:5。本发明采用的催化剂为钨酸钠,优选地控制催化剂用量为五氯吡啶质量的0.5~5%。
本发明采用的氧化剂为绿色氧化剂双氧水,不会对环境造成二次污染,原料廉价易得、选择性好、副反应少且产品收率高。本发明采用的双氧水的质量浓度为30~70%,优选地控制双氧水与五氯吡啶的摩尔比为2~4:1。
并且,本发明加入氧化剂的过程为分段滴加,该分段滴加具体为在30~90℃的氧化段温度内进行分温度阶段的双氧水滴加。根据本发明的优选实施例,控制温度在30~40℃时滴加部分双氧水,升温至60~75℃时继续滴加部分双氧水,最后升温至75~90℃滴加剩余双氧水,其中,每个阶段加入的双氧水量可以根据具体情况调整,例如可以控制为等量滴加。
最后,反应完成后冷却结晶并进行离心过滤、漂洗、烘干等后处理即可得到目标产物2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶。本步骤的反应时间为5~10h。
其中,本发明采用的有机酸可以通过对离心母液回收得到,无水化处理后套用无影响,回收率可以达到95%以上。本发明采用的四氢呋喃也可以采用有机相蒸馏回收得到。
下面结合实施例对本发明2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法作进一步的说明。
实施例1:
在200L搪瓷反应釜中加入90kg四氢呋喃和30kg五氯吡啶,开启搅拌并控制温度为20±5℃下缓慢滴加质量浓度为20%的甲硫醇钠水溶液41.7kg,滴加完成后保温反应1h,HPLC中控反应完全。分相后,将有机相常压蒸馏回收四氢呋喃,随后向有机相中加入冰乙酸90kg、催化剂钨酸钠0.3kg,控制温度为30~40℃时滴加双氧水5.7kg。升温至60~75℃继续滴加双氧水5.7kg,最后控制温度75~85℃时滴加双氧水5.7kg,HPLC中控反应完成后,冷却至20~25℃结晶,离心过滤、漂洗、烘干得到2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶32.47kg,含量为99.8%,收率为92.3%。
实施例2:
在200L搪瓷反应釜中加入90kg四氢呋喃和30kg五氯吡啶,开启搅拌并控制温度为20±5℃下缓慢滴加质量浓度为22%的甲硫醇钠39.8kg,滴加完成后保温反应2h,HPLC中控反应完全。分相后,将有机相常压蒸馏回收四氢呋喃,随后向有机相中加入冰乙酸90kg、催化剂钨酸钠0.3kg,控制温度为30~40℃时滴加双氧水5.7kg。升温至60~75℃继续滴加双氧水5.7kg,最后控制温度75~85℃时滴加双氧水5.7kg,HPLC中控反应完成后,冷却至20~25℃结晶,离心过滤、漂洗、烘干得到2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶32.2kg,含量为99.3%,收率为91.8%。
实施例3:
在200L搪瓷反应釜中加入90kg四氢呋喃和30kg五氯吡啶,开启搅拌并控制温度为20±5℃下缓慢滴加质量浓度为22%的甲硫醇钠39.8kg,滴加完成后保温反应3h,HPLC中控反应完全。分相后,将有机相常压蒸馏回收四氢呋喃,随后向有机相中加入80%甲酸90kg、催化剂钨酸钠0.3kg,控制温度为30~40℃时滴加双氧水6.27kg。升温至60~75℃继续滴加双氧水6.27kg,最后控制温度75~85℃时滴加双氧水6.27kg,HPLC中控反应完成后,冷却至20~25℃结晶,离心过滤、漂洗、烘干得到2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶29.9kg,含量为97.5%,收率为85%。
实施例4:
将实施例1中的四氢呋喃采用回收四氢呋喃套用90kg,其他物料比例及参数不变,得到2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶32.5kg,产品含量为99.5%,收率为92%。
此外,本发明还对不同反应条件对中间体含量的影响和不同反应条件对产品含量、收率的影响进行了具体试验。
试验例1:
调整甲硫醇钠的当量、反应温度和反应时间进行反应,反应结果如表1所示。
由表1结果表明,当甲硫醇钠与五氯吡啶摩尔比为1:1~1:1.2时,含量为最高,通过分析了解到甲硫醇钠的用量过多会产生双硫醚杂质,所得杂质很难去除,导致产品含量偏低。对于反应温度,0~25℃均可,温度越低则反应时间越长,温度过高会产生杂质且原料反应不完全,优选为10~25℃。
表1不同反应条件对中间体含量的影响
甲硫醇钠(当量) 反应温度(℃) 反应时间(h) 中间体含量(%)
20%(0.9) 20-25 3 94.50%
20%(1.0) 20-25 3 96.30%
20%(1.1) 20-25 3 96.50%
20%(1.2) 20-25 3 95.20%
20%(1.3) 20-25 3 92.60%
22%(1.0) 20-25 3 96.40%
20%(1.0) 40-50 2 94.20%
20%(1.1) 0-10 5 96.40%
调整反应条件进行反应,反应结果如表2所示。
由表2可得,双氧水与五氯吡啶的摩尔比为3~4:1时、催化剂用量为五氯吡啶质量的1%时、乙酸用量为五氯吡啶质量的3倍、反应温度为30~85℃时收率和含量均最高。当双氧水及乙酸用量减少,则含量均不达标。上述所有离心母液回收冰乙酸,无水化处理后套用无影响,回收率达95%。
表2不同反应条件对产品含量、收率的影响
Figure BDA0001770307520000071
Figure BDA0001770307520000081
综上所述,本发明提供的2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶制备方法采用绿色氧化剂,不会对环境造成二次污染,并对反应条件进行了优化,有效地提高了目标产物的纯度及收率;同时,氧化剂原料廉价易得,选择性好、副反应少,产品收率高,反应条件温和易于控制,工艺操作简单易于工业化。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
A、将五氯吡啶的四氢呋喃溶液与甲硫醇钠水溶液反应,取有机相;
B、向有机相中加入有机酸和催化剂,再分段滴加双氧水,反应完成后得到目标产物2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶;
其中,所述有机酸为甲酸、乙酸或丙酸,所述催化剂为钨酸钠,所述分段滴加为:控制温度在30~40℃时滴加部分双氧水,升温至60~75℃时继续滴加部分双氧水,最后升温至75~85℃滴加剩余双氧水。
2.根据权利要求1所述2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法,其特征在于,所述四氢呋喃与五氯吡啶的质量比为1:1~1:5。
3.根据权利要求1所述2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法,其特征在于,所述甲硫醇钠水溶液的质量浓度为20~22%,甲硫醇钠水溶液中甲硫醇钠与五氯吡啶的摩尔比为1:1~1.2。
4.根据权利要求1所述2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法,其特征在于,所述五氯吡啶与有机酸的质量比为1:3~1:5。
5.根据权利要求1所述2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法,其特征在于,所述催化剂用量为五氯吡啶质量的0.5~5%。
6.根据权利要求1所述2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法,其特征在于,所述双氧水的质量浓度为30~70%,双氧水与五氯吡啶的摩尔比为2~4:1。
7.根据权利要求1所述2,3,5,6-四氯-4-甲磺酰基吡啶的制备方法,其特征在于,步骤A的反应温度为10~25℃,反应时间为0.5~3h;步骤B的反应时间为5~10h。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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