CN112110870B - 一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮水溶液的制备方法 - Google Patents

一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮水溶液的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮水溶液的制备方法，其具体步骤为：将N,N'‑二甲基‑3,3'‑二硫代二丙酰胺或N‑甲基‑3‑巯基丙酰胺与溶剂混合均匀；在混合后的溶液中加入卤化剂进行卤化关环反应；过滤出产物，滤饼用乙酸乙酯洗涤后干燥，得2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮盐酸盐固体；用碳酸钠水溶液溶解2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮盐酸盐固体，得到pH为5.0～7.0且2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮质量分数为50％的水溶液。此方法得到的2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮，纯度达到99.9％以上，其中5‑氯‑2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮的含量能够控制在100ppm以下。

Description

一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮水溶液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种异噻唑啉酮水溶液的制备方法，特别是2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的制备方法，属于精细化工领域。
背景技术
2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(简称MIT)是一种新型广谱杀菌防腐剂，能有效杀灭藻类、细菌和真菌，具有高效、广谱、低毒、在环境中能自然降解等优点。主要应用于工业冷却水、油田回罐水、造纸行业、管道、涂料、油漆、橡胶以及化妆品、感光胶片及洗涤用品等领域。
MIT产品中的主要杂质为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(简称CMIT)，具有较强的刺激性和诱变性。近年来由于MIT在日化及化妆品中的应用越来越广泛，对MIT中的CMIT含量要求越来越低，如：MIT 10％配方产品中要求CMIT含量小于40ppm，而常规方法生产的MIT中CMIT含量远远达不到要求，使MIT的应用推广受到一定的限制。
美国专利US3849430公开了一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的制备方法，它是以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，方程式为：
Figure BDA0002705359220000011
其中产物中5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的的含量占61％。
美国专利US5466818公开了一种3-异噻唑啉酮杀生剂的制备方法，提到了用N-甲基-3-巯基丙酰胺，氯气，乙酸乙酯合成5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮混合物(CMIT/MIT)。该专利技术在MIT盐酸盐阶段，经过加热，选择性的解离盐酸盐，使CMIT盐酸盐解离后溶在母液中，而MIT以盐酸盐的形式单独分离，从而实现CMIT和MIT的分离。用此方法可以得到纯度为99.6％的MIT盐酸盐，CMIT含量为0.4％。这种分离方法存在的缺陷是：混合物中5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的含量依然偏高；加热解离过程中主产物2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的损失较大。
美国专利US6740759公开了一种生产2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法，提到了用N,N'-二甲基-3,3'-二硫代二丙酰胺和氯气在二氯甲烷为溶剂，39-41℃反应合成2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，收率77％，CMIT含量为＜0.1％。上述方法虽然降低了CMIT的含量至0.1％以下，但是对于一些对CMIT含量有要求的领域而言，CMIT含量仍然偏高。
本发明针对现有MIT制备方法中存在的问题，提供了一种制备MIT的方法，从而使所制备的MIT的纯度得到明显提升，其中杂质CMIT含量小于100ppm，总杂质含量小于1000ppm。该方法操作简单，在提高产品纯度的同时可使收率提高5-8％。
发明内容
本发明的目的是提供一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮水溶液的制备方法，以克服现有制备方法中存在的问题，降低产品中的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的含量，提高产品质量。具体方案是：
一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮水溶液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将N,N'-二甲基-3,3'-二硫代二丙酰胺或N-甲基-3-巯基丙酰胺与溶剂混合均匀；
(2)在步骤(1)混合后的溶液中加入卤化剂进行卤化关环反应；
(3)过滤出产物，滤饼用乙酸乙酯洗涤后干燥，得2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体；
(4)用5wt％～20wt％的碳酸钠水溶液溶解步骤(3)中的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体，得到pH为5.0～7.0且2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮质量分数为50％的水溶液。
优选的，步骤(1)所述溶剂由氯化溶剂和偶极亲质子溶剂组成。
优选的，所述氯化溶剂包括乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯乙烷、四氯化碳、四氯乙烯、氯苯、二氯苯中至少一种。
优选的，所述偶极亲质子溶剂包括乙腈、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺、1,3-二甲基2-咪唑烷酮中至少一种。
更优选的，所述混合溶剂，以重量百分比计，含氯化溶剂90％～98％，偶极亲质子溶剂占2％～10％。
更优选的，所述卤化剂选自氯气、硫酰氯或者N-氯代丁二酰亚胺或者N-氯溴代丁二酰亚胺中的任意一种。
更优选的，所述卤化剂选自氯气。
更优选的，步骤(2)中的反应温度为5-60℃，反应时间为1h。
该反应的方程式如下所示：
Figure BDA0002705359220000031
该反应体系中加入了偶极亲质子溶剂，可以避免反应体系中氯化剂或氯化氢局部浓度过高引起的杂质含量高。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明MIT水溶液的制备方法是在反应体系中加入偶极亲质子溶剂，可以有效地抑制副产物5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的形成，从而得到高纯度的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，纯度达到99.9％以上，其中5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的含量控制在100ppm以下。
附图说明
图1是实施例1得到产品的液相谱图；
图2是对比例1得到产品的液相谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮水溶液的制备方法，具体步骤如下：
在配备有机械搅拌，温度计，通气管的1L四口烧瓶中，加入N,N'-二甲基-3,3'-二硫代二丙酰胺100g，乙酸乙酯500g，乙腈25g。控制反应温度5-10℃通入氯气110g，通完氯气后继续保温反应1h，过滤出产物。滤饼用300g乙酸乙酯洗涤后干燥，得2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体，用碳酸钠水溶液溶解2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体，得到pH为7.0且2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮质量分数为50％的水溶液。其中5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CMIT)含量18ppm，合成收率85％。
将得到的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮水溶液进行检测，其液相谱图见图1。
实施例2-7
操作条件同实施例1，所用偶极亲质子溶剂有所不同，结果如下：
Figure BDA0002705359220000041
实施例8
一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮水溶液的制备方法，具体步骤如下：
在配备有机械搅拌，温度计，通气管的1L四口烧瓶中，加入N,N'-二甲基-3,3'-二硫代二丙酰胺100g，1，2-二氯乙烷500g，N-甲基吡咯烷酮50g。控制反应温度45-50℃通入氯气110g，通完氯气后继续保温反应1h，过滤出产物。滤饼用300g乙酸乙酯洗涤后干燥，得2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体，用碳酸钠水溶液溶解2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体，得到pH为6.0且2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮质量分数为50％的水溶液。其中5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CMIT)含量40ppm，合成收率82％。
实施例9-12
操作条件同实施例7，偶极亲质子溶剂用量有所不同，结果如下：
Figure BDA0002705359220000042
Figure BDA0002705359220000051
实施例13
一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的制备方法。
在配备有机械搅拌，温度计，通气管的1L四口烧瓶中，加入N-甲基-3-巯基丙酰胺150g，氯苯500g，N,N-二甲基乙酰胺50g。控制反应温度40-45℃通入氯气179g，通完氯气后继续保温反应1h，过滤出产物。滤饼用300g乙酸乙酯洗涤后干燥，得2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体，用碳酸钠水溶液溶解2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体，得到pH为5.0且2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮质量分数为50％的水溶液。其中5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CMIT)含量78ppm，合成收率74％。
对比例1
一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的制备方法。
在配备有机械搅拌，温度计，通气管的1L四口烧瓶中，加入N,N'-二甲基-3,3'-二硫代二丙酰胺100g，乙酸乙酯500g。控制反应温度5-10℃通入氯气110g，通完氯气后继续保温反应1h，过滤出产物。滤饼用300g乙酸乙酯洗涤后干燥，得2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体，用碳酸钠水溶液溶解2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体，得到pH为7.0且2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮质量分数为50％的水溶液。其中5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CMIT)含量1500ppm，合成收率78％。液相谱图见图2。
本发明不受上述实施方式的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (3)

1.一种2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮水溶液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将N,N'-二甲基-3,3'-二硫代二丙酰胺或N-甲基-3-巯基丙酰胺与溶剂混合均匀；
（2）在步骤（1）混合后的溶液中加入卤化剂进行卤化关环反应；
（3）过滤出产物，滤饼用乙酸乙酯洗涤后干燥，得2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体；
（4）用碳酸钠水溶液溶解步骤（3）中的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐固体，得到pH为5.0～7.0且2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮质量分数为50%的水溶液；
步骤（1）所述溶剂由氯化溶剂和偶极亲质子溶剂组成；
所述氯化溶剂选自乙酸乙酯、1,2-二氯乙烷、氯苯中至少一种；
所述偶极亲质子溶剂选自乙腈、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮中至少一种；
步骤（1）所述溶剂，以重量百分比计，含氯化溶剂90%～98%，偶极亲质子溶剂占2%～10%；
所述卤化剂选自氯气。
2.根据权利要求1所述的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮水溶液的制备方法，其特征在于所述步骤（2）的反应温度为5-60℃。
3.根据权利要求1所述的2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮水溶液的制备方法，其特征在于，所述偶极亲质子溶剂在2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮产品中残留0.0002-5.0%。
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