CN109970677A - 一种1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于精细化工领域,具体涉及一种1,2‑苯并异噻唑啉‑3‑酮的提纯方法。本发明的提纯方法包括以下步骤:将1,2‑苯并异噻唑啉‑3‑酮粗品与第一溶剂混合,升温至60~80℃,然后固液分离;将固液分离后的液体降温、析晶,然后固液分离;将固液分离后所得固体与极性和第一溶剂相反的第二溶剂混合,升温至60~80℃,然后降温、析晶,固液分离;然后干燥,即得。本发明的提纯方法可有效除去粗品中的不同性质的杂质,并且所采用的溶剂后处理简单。本发明的提纯方法所得产品纯度高,杂质少。
Description
技术领域
本发明属于精细化工领域,具体涉及一种1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法。
背景技术
异噻唑啉酮类物质作为一类高效、广谱、配伍性好的杀菌剂,被广泛用于制浆造纸、化妆品、个人护理品、涂料、胶粘剂、油墨、染料、制革、水处理等行业产品。其中,1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)较为常用。BIT是一类致敏剂,与皮肤接触可能引起过敏或皮炎等反应,过量接触还可导致皮肤灼伤。国内外对食品、玩具、化妆品等日用品中异噻唑啉酮类杀菌剂的使用均有严格的限制,欧盟玩具标准EN71-9-2007规定了BIT在玩具皮革、水状液体、造型黏土、含黏合剂贴纸类等玩具中的限量为5mg/kg。目前,国内试剂公司提供的BIT多为纯度为98%的分析纯,并且国家标准物质信息中没有有关BIT纯度和溶液标准物质的信息。因此,如何获取高纯度的BIT标准品成为法规符合性分析的关键。
授权公告号为CN105801516B的中国专利文件中公开了一种利用非质子溶剂、辅助反应型溶剂及固体金属盐与1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品混合后重结晶提纯1,2-苯并异噻唑-3-酮的方法,所得产品收率高和晶体外观好,但在终产品中会残留金属盐和辅助反应型溶剂,且可能引入新的金属配合物杂质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,该方法避免了引入金属杂质。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案为:
一种1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,包括以下步骤:
(1)将1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品与第一溶剂混合,升温至60~80℃,然后固液分离;所述第一溶剂为非极性溶剂或极性溶剂,所述非极性溶剂为乙酸乙酯、丙酮中的至少一种,所述极性溶剂为甲醇、乙醇中的至少一种;
(2)将步骤(1)固液分离后的液体降温、析晶,然后固液分离;
(3)将步骤(2)固液分离后所得固体与第二溶剂混合,升温至60~80℃,然后降温、析晶,固液分离;所述第二溶剂为极性溶剂或非极性溶剂,所述极性溶剂为甲醇、乙醇中的至少一种,所述非极性溶剂为乙酸乙酯、丙酮中的至少一种;
(4)将步骤(3)固液分离所得固体进行干燥,即得。
本发明采用两种不同极性的溶剂对1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品进行提纯,可有效除去粗品中的不同性质的杂质并且避免了引入金属杂质,所采用的溶剂通过简单的处理即可去除。本发明的提纯方法所得产品纯度高,杂质少,可作为标准物质的候选物。
为使1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品能够全部溶解,步骤(1)所述1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品与第一溶剂的质量比为1:(1.2~1.5)。
步骤(1)所述升温至60~80℃后加入活性炭,混合均匀后保温10~20min。活性炭可以吸附1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品中的部分杂质,进行脱色处理。为避免保温时间过长导致溶剂挥发,本发明所用保温时间为10~20min。
步骤(3)所述固体与第二溶剂的质量比为1:(2~2.6)。较多的溶剂保证固体全部溶解。
为使1,2-苯并异噻唑啉-3-酮重结晶完全,步骤(2)和步骤(3)所述降温为降温至0~10℃。
步骤(4)所述干燥是先进行热烘干,然后进行真空冷冻干燥,以去除产品中多余的水分和溶剂。
所述热烘干为在70~80℃温度下干燥1~3h,可去除提纯产品中游离的水分。
所述真空冷冻干燥的温度为-80~-40℃,可去除提纯产品中残留的水分和溶剂。
为进一步保证除去提纯产品中的杂质,所述真空冷冻干燥的真空度小于0.12mbar。
附图说明
图1为高效液相色谱分析本发明的实施例1提纯得到的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮时的典型色谱图;
图2为高效液相色谱分析本发明的实施例1提纯得到的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮时的典型色谱图的局部放大图;
图3为本发明的实施例3提纯得到的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的DSC曲线。
具体实施方式
由于溶剂的选择是重结晶的关键之一,本发明先用1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品对11种常用的重结晶溶剂进行了筛选,其中重结晶溶剂包括了极性、中等极性和非极性溶剂,具体筛选过程及结果如表1所示。
表1重结晶溶剂筛选过程及结果
由表1可知,乙醇、甲醇、丙酮和乙酸乙酯作为重结晶溶剂时可得到晶形较好的结晶,使用其他溶剂得到的晶形较差甚至不结晶。
本发明的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法的步骤(1)所用第一溶剂与步骤(3)所用第二溶剂的极性相反,即当第一溶剂为非极性溶剂时第二溶剂为极性溶剂,当第一溶剂为极性溶剂时第二溶剂为非极性溶剂。
本发明的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法的步骤(2)和步骤(3)所述降温为先缓慢自然降温至20~30℃(即室温),然后再放置于0~10℃的环境中降温。
本发明的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯过程中步骤(3)固液分离所得固体先研磨,然后干燥。
本发明的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯过程中步骤(4)中真空冷冻干燥的时间为2~4天。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,包括以下步骤:
第一次重结晶:将210g 1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品(阿拉丁,纯度>98%)与300mL乙酸乙酯(默克,色谱纯99.9%)混合后(乙酸乙酯与粗品的质量比为1.28:1),升温至60℃,搅拌至完全溶解,加入2g活性炭,保温10min,过滤,所得滤液缓慢降温至室温,再放置于4℃环境中冷却结晶后过滤,将结晶产物置于75℃烘箱中烘干至恒重,约2h,得到170g晶体;
第二次重结晶:将所得的170g晶体与550mL甲醇(默克,色谱纯99.5%)混合后(甲醇与晶体的质量比为2.56:1),升温至78℃,搅拌至完全溶解,缓慢降温至室温,再放置于4℃环境中冷却结晶后过滤,得到130g晶体。将所得晶体研磨碎,置于75℃烘箱中烘干至恒重,约2h。随后再利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥(-80℃,真空度<0.12mbar)2天。得到1,2-苯并异噻唑啉-3-酮终产品129g。
实施例2
本实施例的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,包括以下步骤:
第一次重结晶:将100g 1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品(纯度>95%,J&K)与150mL乙酸乙酯(默克,色谱纯99.9%)混合后(乙酸乙酯与粗品的质量比为1.35:1),升温至70℃,搅拌至完全溶解,加入1g活性炭,保温15min,过滤,所得滤液缓慢降温至室温,再放置于10℃环境中冷却结晶后过滤,将结晶产物置于70℃烘箱中烘干至恒重,约2h,得到86g晶体;
第二次重结晶:将所得的86g晶体与270mL甲醇(默克,色谱纯99.5%)混合后(甲醇与晶体的质量比为2.48:1),升温至78℃,搅拌至完全溶解,缓慢降温至室温,再放置于4℃环境中冷却结晶后过滤,得到66g晶体。将所得晶体研磨碎,置于75℃烘箱中烘干至恒重,约2h。随后再利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥(-80℃,真空度<0.12mbar)2天。得到1,2-苯并异噻唑啉-3-酮终产品65g。
实施例3
本实施例的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,包括以下步骤:
第一次重结晶:将100g 1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品(纯度>98%,TCI)与190mL丙酮(默克,色谱纯99.9%)混合后(丙酮与粗品的质量比为1.5:1),升温至80℃,搅拌至完全溶解,加入1g活性炭,保温20min,过滤,所得滤液,缓慢降温至室温,再放置于4℃环境中冷却结晶后过滤,将结晶产物置于80℃烘箱中烘干至恒重,约3h,得到83g晶体;
第二次重结晶:将所得的83g晶体与210mL乙醇(默克,色谱纯99.5%)混合后(乙醇与晶体的质量比为2:1),升温至60℃,搅拌至完全溶解,缓慢降温至室温,再放置于10℃环境中冷却结晶后过滤,得到74g晶体。将所得晶体研磨碎,置于80℃烘箱中烘干至恒重,约需2h。随后再利用真空冷冻干燥机进行冷冻干燥(-40℃,真空度<0.12mbar)4天。得到1,2-苯并异噻唑啉-3-酮终产品76.3g。
在本发明的其他实施例中,先用乙醇对1,2-苯并异噻唑啉-3-酮结晶,然后用乙酸乙酯进行第二次结晶,得到的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮终产品同样具有较高的纯度。
试验例1
将实施例1~3提纯所得1,2-苯并异噻唑啉-3-酮进行HPLC面积归一化法分析。结果表明实施例1所得1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的HPLC纯度为99.85%,实施例2所得1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的HPLC纯度为99.87%,实施例3所得1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的HPLC纯度为99.86%。
其中实施例1的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的液相色谱图及其局部放大图分别如图1和图2所示,面积归一化法测定提纯后产物的峰面积数据见表2。
表2液相色谱面积归一化法测定峰面积占比数据表
名称 | 保留时间/min | 峰面积 | 峰面积百分比% |
杂质1 | 13.160 | 9676 | 0.03 |
杂质2 | 14.078 | 21317 | 0.06 |
BIT | 16.432 | 35617482 | 99.85 |
杂质3 | 18.420 | 3657 | 0.01 |
杂质4 | 19.286 | 4344 | 0.01 |
杂质5 | 21.426 | 9644 | 0.03 |
杂质6 | 23.431 | 4730 | 0.01 |
由图1和图2可知,液相色谱对所有杂质峰与主峰、杂质峰之间分离较好。由表2可知,BIT主峰的面积占比为99.85%,同时分离出6个杂质峰,峰面积百分比较小,范围为0.01%~0.06%,说明杂质含量较低。
试验例2
将实施例3提纯所得1,2-苯并异噻唑啉-3-酮采用差示扫描量热法(DSC)进行纯度分析。所用仪器为德国NETZSCH公司的差示扫描量热仪DSC214。具体实验过程:样品称重8.89mg,先以10℃/min的速度升温至140℃,再以0.5℃/min的速度升温至170℃,炉内气体为N2,Al坩埚加盖。记录DSC热流值变化曲线,采用德国NETZSCH公司的Proteus分析软件计算其纯度。测试结果如图3所示,图中横坐标为1/F(F对应DSC熔融峰中的部分面积,即在该温度下对应的峰左侧面积占总面积的百分比),纵坐标为温度。右边曲线为根据非线性Van't Hoff方程所绘曲线,左边曲线为根据线性Van't Hoff方程所绘曲线及拟合线(两条曲线重合在一起)。右上角表中显示了物质名称与摩尔质量、纯度计算结果、熔点基线类型以及线性修正系数。
从图3可知,本发明的实施例3提纯所得1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的纯度为99.863mole%,杂质含量0.137mole%,进一步证明本发明的提纯方法提纯所得1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的纯度高。
Claims (9)
1.一种1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品与第一溶剂混合,升温至60~80℃,然后固液分离;所述第一溶剂为非极性溶剂或极性溶剂,所述非极性溶剂为乙酸乙酯、丙酮中的至少一种,所述极性溶剂为甲醇、乙醇中的至少一种;
(2)将步骤(1)固液分离后的液体降温、析晶,然后固液分离;
(3)将步骤(2)固液分离后所得固体与第二溶剂混合,升温至60~80℃,然后降温、析晶,固液分离;所述第二溶剂为极性溶剂或非极性溶剂,所述极性溶剂为甲醇、乙醇中的至少一种,所述非极性溶剂为乙酸乙酯、丙酮中的至少一种;
(4)将步骤(3)固液分离所得固体进行干燥,即得。
2.根据权利要求1所述的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,其特征在于,步骤(1)所述1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品与第一溶剂的质量比为1:(1.2~1.5)。
3.根据权利要求1或2所述的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,其特征在于,步骤(1)所述升温至60~80℃后加入活性炭,混合均匀后保温10~20min。
4.根据权利要求1所述的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,其特征在于,步骤(3)所述固体与第二溶剂的质量比为1:(2~2.6)。
5.根据权利要求1所述的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,其特征在于,步骤(2)和步骤(3)所述降温为降温至0~10℃。
6.根据权利要求1所述的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,其特征在于,步骤(4)所述干燥是先进行热烘干,然后进行真空冷冻干燥。
7.根据权利要求6所述的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,其特征在于,所述热烘干为在70~80℃温度下干燥1~3h。
8.根据权利要求6所述的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,其特征在于,所述真空冷冻干燥的温度为-80~-40℃。
9.根据权利要求6或8所述的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法,其特征在于,所述真空冷冻干燥的真空度小于0.12mbar。
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