CN110066256B - 一种5-氯-2-甲基-4-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技术领域，具体涉及一种5‑氯‑2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮的提纯方法。本发明的5‑氯‑2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮的提纯方法，包括以下步骤：将含5‑氯‑2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮的样品在层析柱中采用洗脱剂洗脱，即得；所述洗脱剂为第一溶剂与第二溶剂的混合溶剂，所述第一溶剂为石油醚，第二溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯中的至少一种。采用本发明的提纯方法提纯得到的5‑氯‑2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮的纯度较高，最高可达到99.9％。

Description

一种5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法。
背景技术
甲基异噻唑啉酮及其氯代物，俗称卡松或凯松(Kathon CG)，活性成分为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CMI)和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)，二者通常按照3:1的质量比配伍使用，能够避免产品受微生物污染，延长产品寿命，被广泛用于化妆品、个人护理、造纸和涂料等行业。其中CMI是含氯杂环化合物，具有较强的刺激性，因此其单独在化妆品及其它和人体直接接触的场合的使用受到限制，但是其杀菌效率远远高于MIT。
卡松杀菌剂的合成通常以N,N-二甲基-3,3-二硫代二丙酰胺或N-甲基-3-巯基丙酰胺为原料，在溶剂存在的条件下和氯气反应得到MIT和CMI的混合物。现有技术中的工艺或方法仅可获得较低纯度的CMI。通过对百灵威科技有限公司、阿拉丁试剂、上海迈瑞尔化学技术有限公司、国药集团化学试剂有限公司等网站的查询，国内试剂公司仅能提供纯度为2.0～2.5％的CMI和MIT的混合物水溶液，因此，如何从MIT和CMI混合物中分离出CMI，是获取高纯度的CMI的关键。
《氯甲基异噻唑啉酮防腐剂的特性及制备》(李程碑、杨杰，广东化工，41(10):53～54)一文中公开了一种从商品14％的异噻唑啉酮(CMI/MIT＝3:1)中分离CMI的方法，具体包括：先采用氯仿进行萃取，将下层氯仿分出后在76℃以下蒸出大部分氯仿，然后采用减压蒸馏，得残液，将残液溶在200g(密度为1.19g/cm3)硝酸镁水溶液中，用氧化镁调pH到2～4，得到约3.6％的CMI水溶液，但该方法得到的CMI的纯度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，该提纯方法能够获得高纯度的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。
为实现上述目的，本发明的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法采用的技术方案为：
一种5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括以下步骤：将含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的样品在层析柱中采用洗脱剂洗脱，即得；所述洗脱剂为第一溶剂与第二溶剂的混合溶剂，所述第一溶剂为石油醚，第二溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯中的至少一种。
本发明采用柱层析的方法将5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮与其他物质分离，达到提纯的目的。柱层析时采用的洗脱剂为石油醚与其他有机溶剂的混合溶剂，有较好的分离效果。采用本发明的提纯方法提纯得到的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的纯度可达到99.9％。
为进一步提高分离效果，所述第一溶剂与第二溶剂的体积比为(0.25～5):1。
所述层析柱的长径比为(60～62)：(7～8)。
所述含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的样品由包括以下步骤的方法制得：将含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的水溶液采用萃取剂进行萃取，分液后得有机相，然后去除有机相中的萃取剂。由于目前市面上的CMI产品多为纯度为2.0～2.5％的CMI和MIT的混合物水溶液，因此先经过萃取得有机物。
为使有机物萃取完全并减少浪费，所述含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的水溶液与萃取剂的质量比为1：(0.5～2)。
优选的，所述含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的水溶液与萃取剂的质量比为1：(0.8～0.9)。
所述萃取剂为乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷中的至少一种。上述萃取剂为常用有机溶剂，廉价易得。
附图说明
图1为本发明的实施例1中提纯得到的目标产物的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
本发明的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括以下步骤：将含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的样品在层析柱中采用洗脱剂洗脱，即得；所述洗脱剂为第一溶剂与第二溶剂的混合溶剂，所述第一溶剂为石油醚，第二溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯中的至少一种。
层析柱中所用吸附剂为薄层层析硅胶。
优选的，第一溶剂为石油醚，第二溶剂为乙酸乙酯。
优选的，第一溶剂与第二溶剂的体积比为(1～3)：1。进一步优选的，第一溶剂与第二溶剂的体积比为2：1。
本发明的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法还包括采用薄层层析法确定目标产物。采用薄层层析法确定洗脱得到的物质具体为：将用展开剂(展开剂为体积比为1:1的石油醚与乙酸乙酯的混合液)展开的薄层层析板放置在波长为254nm的紫外灯下，通过比较显色点的位置确定，Rf值为0.2时即为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。
所述含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的样品由包括以下步骤的方法制得：将含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的水溶液采用萃取剂进行萃取，分液得有机相，然后去除有机相中的萃取剂。去除有机相中的萃取剂前先向有机相中加入硅胶。
下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步说明。
以下实施例中所用乙酸乙酯、石油醚均经过重蒸纯化。所用乙酸乙酯的密度为0.902g/mL。
实施例1
本实施例的CMI的提纯方法包括以下步骤：将100g异噻唑啉酮CMI/MIT(CMI和MIT的混合物的水溶液，混合物的质量分数为2.0～2.5％，购自阿拉丁)倒入分液漏斗中，然后采用乙酸乙酯萃取(萃取3次，每次使用30mL)，然后在锥形瓶中合并有机相，并加入无水硫酸钠干燥1h；然后过滤，并用乙酸乙酯洗涤无水硫酸钠得洗涤液，将滤液以及洗涤液转入圆底烧瓶，然后加入5g颗粒大小为200～300目的薄层层析硅胶(H级，化学纯)，用旋转蒸发仪进行旋蒸，将圆底烧瓶中的易挥发的乙酸乙酯除去，得粉末样品；
在长为305mm、直径为40mm的层析柱中填充薄层层析硅胶(H级，化学纯)，并用石油醚润湿硅胶，然后将粉末样品转移到层析柱中，并加盖一层石英砂。以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂(石油醚和乙酸乙酯的体积比为2:1)为洗脱剂，将从层析柱中滴出来的洗脱剂滴入试管中，然后用TLC薄层层析法分析试管中样品的成分(将用展开剂展开的薄层层析板放置在波长为254nm的紫外灯下，通过比较显色点的位置，可以分析出试管中样品的成分)，将含有目标产物的试管中的物质倒入圆底烧瓶，然后用旋转蒸发仪进行旋蒸，将易挥发的有机物除去，得到目标产物。将圆底烧瓶放置在35℃的真空干燥箱中，干燥12h，得到CMI白色固体1.5g，纯度为99.9％(通过气相色谱分析仪中的出峰面积比计算得到的)，收率为75％(以CMI和MIT的混合物的总质量为2g计算得到)。
实施例2
本实施例的CMI的提纯方法包括以下步骤：将100g异噻唑啉酮CMI/MI(CMI和MI的混合物的水溶液，混合物的质量分数为2.0～2.5％，购自阿拉丁)倒入分液漏斗中，然后采用乙酸乙酯萃取(萃取3次，每次使用30mL)，然后在锥形瓶中合并有机相，并加入无水硫酸钠干燥1h；然后过滤，并用乙酸乙酯洗涤无水硫酸钠得洗涤液，将滤液以及洗涤液转入圆底烧瓶，然后加入5g颗粒大小为200～300目的薄层层析硅胶(H级，化学纯)，用旋转蒸发仪进行旋蒸，将圆底烧瓶中的易挥发的乙酸乙酯除去，得粉末样品；
在长为305mm、直径为40mm的层析柱中填充薄层层析硅胶(H级，化学纯)，用石油醚润湿硅胶，然后将粉末样品转移到层析柱中，并加盖一层石英砂。以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂(石油醚和乙酸乙酯的体积比为1:1)为洗脱剂，将从层析柱中滴出来的洗脱剂滴入试管中，然后用TLC薄层层析法分析试管中样品的成分(将用展开剂展开的薄层层析板放置在波长为254nm的紫外灯下，通过比较显色点的位置，可以分析出试管中样品的成分)，将含有目标产物的试管中的物质倒入圆底烧瓶，然后用旋转蒸发仪进行旋蒸，将易挥发的有机物除去，得到目标产物。将圆底烧瓶放置在35℃的真空干燥箱中，干燥8h，得到CMI白色固体1.6g，纯度为99％，收率为80％(以CMI和MIT的混合物的总质量为2g计算得到)。
实施例3
本实施例的CMI的提纯方法包括以下步骤：将100g异噻唑啉酮CMI/MI(CMI和MI的混合物的水溶液，混合物的质量分数为2.0～2.5％，购自阿拉丁)倒入分液漏斗中，然后采用乙酸乙酯萃取(萃取3次，每次使用30mL)，然后在锥形瓶中合并有机相，并加入无水硫酸钠干燥1h；然后过滤，并用乙酸乙酯洗涤无水硫酸钠得洗涤液，将滤液以及洗涤液转入圆底烧瓶，然后加入5g颗粒大小为200～300目的薄层层析硅胶(H级，化学纯)，用旋转蒸发仪进行旋蒸，将圆底烧瓶中的易挥发的乙酸乙酯除去，得粉末样品；
在长为305mm、直径为40mm的层析柱中填充薄层层析硅胶(H级，化学纯)，用石油醚润湿硅胶，然后将粉末样品转移到层析柱中，并加盖一层石英砂。以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂(石油醚和乙酸乙酯的体积比为3:1)为洗脱剂，将从层析柱中滴出来的洗脱剂滴入试管中，然后用TLC薄层层析法分析试管中样品的成分(将用展开剂展开的薄层层析板放置在波长为254nm的紫外灯下，通过比较显色点的位置，可以分析出试管中样品的成分)，将含有目标产物的试管中的物质倒入圆底烧瓶，然后用旋转蒸发仪进行旋蒸，将易挥发的有机物除去，得到目标产物。将圆底烧瓶放置在35℃的真空干燥箱中，干燥24h，得到CMI白色固体1.1g，纯度为99.9％，收率为55％(以CMI和MIT的混合物的质量为2g计得到)。
试验例
对实施例1提纯后得到的CMI进行核磁共振分析，其氢谱如图1所示。

Claims (4)

1.一种5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：将含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的样品在层析柱中采用洗脱剂洗脱，即得；所述洗脱剂为第一溶剂与第二溶剂的混合溶剂，所述第一溶剂为石油醚，第二溶剂为乙酸乙酯；层析柱中所采用的吸附剂为薄层层析硅胶；所述第一溶剂与第二溶剂的体积比为(0.25～5):1；所述层析柱的长径比为(60～62)：(7～8)；所述含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的样品由包括以下步骤的方法制得：将含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的水溶液采用萃取剂进行萃取，分液后得有机相，然后去除有机相中的萃取剂；所述含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的水溶液为纯度为2.0～2.5％的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的混合物水溶液。
2.根据权利要求1所述的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的水溶液与萃取剂的质量比为1:(0.5～2)。
3.根据权利要求2所述的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述含5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的水溶液与萃取剂的质量比为1:(0.8～0.9)。
4.根据权利要求1或2所述的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述萃取剂为乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷中的至少一种。
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