CN110066257B - 一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法 - Google Patents

一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于有机物提纯技术领域，具体涉及一种2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮的提纯方法。本发明的2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮的提纯方法包括以下步骤：将2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮粗品溶于有机溶剂中，然后过滤得滤液；除去滤液中的有机溶剂，得固体，然后对固体进行洗涤、混合溶剂重结晶处理。采用本发明的提纯方法提纯得到的2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮的纯度达到99.9％，有效提高了2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮粗品的纯度。

Description

一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法
技术领域
本发明属于有机物提纯技术领域，具体涉及一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法。
背景技术
2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)是一种高效、光谱、配伍性好的杀菌剂，被广泛应用于制浆造纸、化妆品、个人护理品、涂料、胶粘剂、油墨和制革等行业产品的防腐杀菌。MIT是一类致敏剂，与皮肤接触会发生过敏或皮炎等症状，且具有一定的细胞毒性和神经毒性。国内外食品接触材料、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，MIT的质量百分比不得超过0.01％。目前，国内试剂公司提供的MIT试剂的纯度均为95％，国家标准物质信息中没有MIT纯度标准物质的信息，并且更高纯度的MIT目前也尚未见报道。
杀菌剂MIT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5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CMI)的混合物。申请号为US08220763的美国专利文件中公开了一种3-异噻唑啉酮生物杀菌剂的制备方法，其主要技术方案是将MIT和CMI的混合物通过加热选择性的解离盐酸盐使CMI解离，溶于溶剂中，MIT以盐酸盐的形式单独分离出来，该方法虽可实现MIT和CMI的分离，但获得的MIT的纯度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，能够提高2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的纯度。
为实现上述目的，本发明的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2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括以下步骤：将2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品溶于有机溶剂中，然后过滤得滤液；除去滤液中的有机溶剂，得固体，然后对固体进行洗涤、混合溶剂重结晶处理。
本发明的提纯过程中，先将粗品溶于有机溶剂中除去粗品中溶解性差的物质或杂质，然后洗涤除去固体中的影响后续重结晶步骤的低极性的物质，最后采用混合溶剂重结晶得到2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮终品。本发明的提纯方法有效提高了2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的纯度，得到的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮终品的纯度可达到99.9％。
为保证2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品全部溶解，所述2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品与有机溶剂的质量比为1：(1～5)。
所述洗涤为采用石油醚洗涤。石油醚极性较低，可除去粗品中低极性的杂质。
所述石油醚与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为(1.2～4):1。若采用较多的石油醚，则造成后续的石油醚去除比较困难；若采用的石油醚较少则可能使得极性低的杂质无法除去完全，因此本发明采用的石油醚与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为(1.2～4):1。
本发明的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法还包括洗涤后对固体进行抽真空处理，抽真空能够除去残余的石油醚(洗涤时产生的)以及其他低沸点的杂质。
所述混合溶剂重结晶处理包括以下步骤：先将固体溶解于良性溶剂中，然后加入不良溶剂；所述良性溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、四氢呋喃、氯仿、甲醇中的至少一种；不良溶剂为石油醚、正己烷中的至少一种。先采用良性溶剂将固体溶解，然后加入不良溶剂降低固体的溶解度使得晶体析出。
所述固体溶解于良性溶剂中包括：在40～80℃条件下将固体溶于良性溶剂中。升高温度有利于提高固体在良性溶剂中的溶解度，从而减少良性溶剂的用量。
为使得固体溶解完全并不造成浪费，所述良性溶剂与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为(0.4～2):1。
所述不良溶剂与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为(0.5～3):1。采用上述质量比的不良溶剂能够保证晶体的析出，同时不会造成过多的浪费。
所述混合溶剂重结晶处理还包括：加入不良溶剂后在有晶体析出后进行冷冻处理，冷冻处理的温度为-14～-16℃，处理的时间为3～8h。低温环境进一步降低了固体在混合溶剂中的溶解度，有助于结晶析出。
附图说明
图1为本发明的实施例1中得到的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的1H NMR谱图。
具体实施方式
本发明的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括以下步骤：将2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品溶于有机溶剂中，然后过滤得滤液；除去滤液中的有机溶剂，得固体，然后对固体进行洗涤、混合溶剂重结晶处理。
所述有机溶剂为乙酸乙酯、乙醇、丙酮中的至少一种。
有机溶剂与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为(1～5)：1。优选的，有机溶剂与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为2：1
优选的，除去滤液中的有机溶剂前先向滤液中加入无水硫酸钠干燥1～2h。无水硫酸钠与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为(0.08～0.4):1。优选的，无水硫酸钠与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为0.2:1。
洗涤为采用石油醚洗涤。石油醚与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为(1.2～4):1。优选的，石油醚与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为2.4：1。
洗涤后对固体进行抽真空处理。抽真空处理的时间为1～2h。
所述混合溶剂重结晶处理包括以下步骤：先将固体溶解于良性溶剂中，然后加入不良溶剂；所述良性溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、四氢呋喃、氯仿、甲醇中的至少一种；不良溶剂为石油醚。
优选的，良性溶剂为二氯甲烷。
优选的，加入不良溶剂时在搅拌条件下加入，能够避免析出的晶体结块。
所述固体溶解于良性溶剂中包括：在40～80℃条件下将固体溶于良性溶剂中。优选的，先向固体中加入少量良性溶剂使部分固体溶解，然后升温至40～80℃后，然后缓慢滴加剩余良性溶剂至固体刚好溶解完全(即为澄清的溶液)。
优选的，良性溶剂与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为1.2：1。
优选的，不良溶剂与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为1：1。
所述混合溶剂重结晶处理还包括：加入不良溶剂后在有晶体析出后进行冷冻处理，冷冻处理的温度为-14～-16℃，冷冻处理的时间为3～8h。优选的，冷冻处理的温度为-15℃。优选的，冷冻处理的时间为5h。
本发明的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法还包括将混合溶剂重结晶得到的晶体进行干燥处理。干燥处理的温度为20～40℃。优选的，干燥处理的温度为35℃。干燥处理的时间为8～24h。优选的，干燥处理的时间为12h。
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、二氯甲烷、石油醚、氯仿试剂均经过重蒸处理以除去高沸点物质。所用乙酸乙酯的密度为0.902g/mL，二氯甲烷的密度为1.325g/mL，石油醚的密度为0.65g/mL，氯仿的密度为1.5g/mL。
实施例1
本实施例的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括以下步骤：
将25g MIT试剂(纯度为95％，阿拉丁试剂公司)溶于50mL乙酸乙酯，然后倒入与水泵连接的砂芯漏斗进行抽滤，然后再用乙酸乙酯对砂芯漏斗进行洗涤，得一次滤液；向一次滤液中加入3g无水硫酸钠干燥1h，除去一次滤液中的水分后再次抽滤除去无水硫酸钠得二次滤液，然后用乙酸乙酯洗涤无水硫酸钠得洗涤液，然后将二次滤液和洗涤液收集到250mL的圆底烧瓶中用旋转蒸发仪进行旋蒸，将易挥发的溶剂乙酸乙酯除去，得白色固体。将白色固体用石油醚洗涤、过滤得固体(重复3次，每次使用20mL石油醚)，然后将固体置于250mL圆底烧瓶中，然后用油泵抽真空，持续1h。
然后向圆底烧瓶中加入少量二氯甲烷和搅拌子，把圆底烧瓶放置在40℃油浴锅内，在圆底烧瓶上加装球形冷凝管，用流动水作为冷却液，使溶剂回流，然后缓慢滴加二氯甲烷至固体刚好溶解完全(共用30mL二氯甲烷)。将圆底烧瓶从油浴中取出，向圆底烧瓶中加入25mL石油醚并且用玻璃棒搅拌溶液，当有晶体析出时，将圆底烧瓶放置在冰箱冷藏室(-15℃)中5h，之后抽滤，并用石油醚洗涤晶体。然后将晶体放置在真空干燥箱(温度控制在35℃)，干燥12h，得到MIT白色固体23g，纯度为99.9％(纯度根据气相色谱的谱图中目标峰面积与总的峰面积之比确定)，收率为96.8％。
实施例2
本实施例的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括以下步骤：
将20g MIT试剂(纯度为95％，阿拉丁试剂公司)溶于40mL乙酸乙酯中，然后倒入与水泵连接的砂芯漏斗进行抽滤，然后再用乙酸乙酯对砂芯漏斗进行洗涤，得一次滤液；向一次滤液中加入2g无水硫酸钠干燥1h，除去一次滤液中的水分后再次抽滤除去无水硫酸钠得二次滤液，然后用乙酸乙酯洗涤无水硫酸钠得洗涤液，然后将二次滤液和洗涤液收集到250mL的圆底烧瓶中用旋转蒸发仪进行旋蒸，将易挥发的溶剂乙酸乙酯除去，得白色固体。将白色固体用石油醚洗涤、过滤得固体(重复3次，每次使用15mL石油醚)，然后将固体置于250mL圆底烧瓶中，然后用油泵抽真空，持续1h。
然后向圆底烧瓶中加入少量乙酸乙酯和搅拌子，把圆底烧瓶放置在80℃油浴锅内，在圆底烧瓶上加装球形冷凝管，用流动水作为冷却液，使溶剂回流，然后缓慢滴加乙酸乙酯至固体刚好溶解完全(共用20mL乙酸乙酯)。将圆底烧瓶从油浴中取出，向圆底烧瓶中加入40mL石油醚并且用玻璃棒搅拌溶液，当有晶体析出时，将圆底烧瓶放置在冰箱冷藏室(-15℃)中5h，之后抽滤，并用石油醚洗涤晶体。将晶体放置在真空干燥箱(温度控制在35℃)，干燥12h，得到MIT白色固体17g，纯度为99.9％，收率为89.5％。
实施例3
本实施例的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括以下步骤：
将10g MIT试剂(纯度为95％，百灵威科技公司)溶于25mL乙酸乙酯中，然后倒入与水泵连接的砂芯漏斗进行抽滤，然后再用乙酸乙酯对砂芯漏斗进行洗涤，得一次滤液；向一次滤液中加入2g无水硫酸钠干燥1h，除去一次滤液中的水分后再次抽滤除去无水硫酸钠得二次滤液，然后用乙酸乙酯洗涤无水硫酸钠得洗涤液，然后将二次滤液和洗涤液收集到250mL的圆底烧瓶中用旋转蒸发仪进行旋蒸，将易挥发的溶剂乙酸乙酯除去，得白色固体。将白色固体用石油醚洗涤、过滤得固体(重复3次，每次使用10mL石油醚)，然后将固体置于250mL圆底烧瓶中，然后用油泵抽真空，持续1h。
然后向圆底烧瓶中加入少量氯仿和搅拌子，把圆底烧瓶放置在60℃油浴锅内，在圆底烧瓶上加装球形冷凝管，用流动水作为冷却液，使溶剂回流，然后缓慢滴加氯仿至固体溶解刚好完全(共用10mL氯仿)。将圆底烧瓶从油浴中取出，向圆底烧瓶中加入30mL石油醚并且用玻璃棒搅拌溶液，当有晶体析出时，将圆底烧瓶放置在冰箱冷藏室(-15℃)中5h，之后抽滤，并用石油醚洗涤晶体。将晶体放置在真空干燥箱(温度控制在35℃)，干燥12h，得到MIT白色固体7.8g，纯度为99.9％，收率为82.1％。
试验例
将实施例1所得MIT白色固体进行核磁共振测试，氢谱如图1所示。

Claims (6)

1.一种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2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品溶于有机溶剂中，然后过滤得滤液；除去滤液中的有机溶剂，得固体，然后对固体进行洗涤、混合溶剂重结晶处理；所述混合溶剂重结晶处理包括以下步骤：先将固体溶解于良性溶剂中，然后加入不良溶剂；加入不良溶剂后在有晶体析出后进行冷冻处理，冷冻处理的温度为-14~-16℃，冷冻处理的时间为3~8h；所述良性溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、四氢呋喃、氯仿、甲醇中的至少一种；不良溶剂为石油醚、正己烷中的至少一种；所述洗涤为采用石油醚洗涤；洗涤后对固体进行抽真空处理。
2.根据权利要求1所述的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品与有机溶剂的质量比为1：（1~5）。
3.根据权利要求1所述的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述石油醚与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为（1.2~4）:1。
4.根据权利要求1所述的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述固体溶解于良性溶剂中包括：在40~80℃条件下将固体溶于良性溶剂中。
5.根据权利要求1或4所述的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述良性溶剂与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为（0.4~2）:1。
6.根据权利要求1所述的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述不良溶剂与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮粗品的质量比为（0.5~3）:1。
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