CN112110871A - 一种3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法 - Google Patents

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强新新
李振宇
张晓娜
刘述宽
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刘伟
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    • C07D275/02—Heterocyclic compounds containing 1,2-thiazole or hydrogenated 1,2-thiazole rings not condensed with other rings
    • C07D275/03—Heterocyclic compounds containing 1,2-thiazole or hydrogenated 1,2-thiazole rings not condensed with other rings with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms

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Abstract

本发明公开了一种3‑异噻唑啉酮类化合物的制备方法，包括以下步骤：在反应体系中加入原料与溶剂，搅拌混合；在混合后的溶液中加入脱水剂，搅拌反应；向反应体系中通入氯气，反应混合物搅拌反应，过滤分离得到产物。本发明通过在反应体系中加入化学脱水剂，与反应体系中的水或醇发生反应，从而脱除体系中的水或醇，以避免由水或醇导致的副反应，提高反应的收率，经济效益显著。

Description

一种3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法
技术领域
本发明涉及一种3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，属于化工技术领域。
背景技术
3-异噻唑啉酮类化合物(化学结构如式I)是一类广谱杀菌剂，具有高效、广谱、低毒、使用浓度下无害、在环境中能够自然降解等优点，广泛应用于工业水处理、化妆品、建筑材料、涂料、医疗卫生、纺织、照相、洗涤剂等领域。
Figure BDA0002758898150000011
式I中R1＝烷基；R2，R3＝H或Cl。
3-异噻唑啉酮类化合物有多条合成路线，但现在主要的制备路线是以1967年由罗门哈斯提交的三件美国专利申请(申请号为US621766，US621770，US621780)为基础发展而来(李世昌,杨育农,张龚敏,等.异噻唑啉酮化合物的合成研究进展[J].合成材料老化与应用,2018,047(004):120-123.)。该路线以二硫代二丙烯酰胺为原料，氯化环化制备3-异噻唑啉酮化合物。
英国专利GB1224661公开了一种3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，它是以N,N’-二烷基-3,3’-二硫代二丙酰胺为原料，在1,2-二氯乙烷、乙酸乙酯等溶剂存在的条件下与卤化试剂经卤化环合反应合成3-异噻唑啉酮类化合物。反应式如下(式II)：
Figure BDA0002758898150000012
式II中R1＝烷基；R2，R3＝H或Cl；其中5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CIT)：R1＝甲基，R2＝H，R3＝Cl；N-甲基-3-异噻唑啉酮(MIT)：R1＝甲基，R2＝H，R3＝H；2-正辛基-3-异噻唑啉酮(OIT)：R1＝正辛基，R2＝H，R3＝H；4,5-二氯-N-辛基-3-异噻唑啉酮(DCOIT)：R1＝正辛基，R2＝Cl，R3＝Cl。
美国专利US6740759公开了一种合成2-烷基-3-异噻唑啉酮类化合物的方法，以N,N’-二烷基-3,3’-二硫代二丙酰胺或N-烷基-3-巯基丙酰胺为原料，以二氯甲烷、氯苯、氯仿等为溶剂，与氯气反应，生成MIT或OIT，收率70％～77％。
3-异噻唑啉酮类化合物制备过程中，卤化剂一般选用氯气或磺酰氯，生产过程中需要使用有机溶剂，溶剂通常为乙酸乙酯，乙酸丁酯，氯仿，二氯乙烷等极性小的非质子溶剂，而不选用能与氯气反应的质子溶剂，如水，醇，酸，胺等。以氯气为氯化剂，反应结束后，异噻唑啉酮以盐酸盐的形式从反应体系中析出，便于产物的分离、纯化。但产物CIT或MIT的总收率一般只在70％～80％左右。
2-烷基-3-异噻唑啉酮类化合物收率偏低的原因主要是反应体系中存在水分或醇等溶剂。其中水分来源于溶剂或原料中含有或残留，醇通常来自原料生产工艺。反应体系中的水或醇不仅会淬灭自由基，导致氯化试剂过量消耗，同时还会造成中间体向副产物转化，导致整体收率降低。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种提高3-异噻唑啉酮收率的方法。该方法是在反应体系中加入脱水剂，从而减少体系中的水或醇，进而提高目标产品的收率。
为了达到上述目的，本申请提供了一种3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)在溶剂中加入反应原料N,N’-二烷基-3,3’-二硫代二丙酰胺或N-烷基-3-巯基丙酰胺，进行搅拌混合，所述烷基优选为C1-10；
(2)在步骤(1)混合后的溶液中加入化学脱水剂；
(3)向反应体系中通入氯气，反应混合物进行搅拌反应，过滤分离得到产物。
优选的，所述步骤(1)中的溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯乙烷、氯苯或氯仿中的至少一种。
优选的，所述步骤(1)中的反应体系控制温度0℃～35℃。
优选的，所述步骤(2)中的化学脱水剂包括氯化亚砜，三氯氧磷，三氯化磷，五氯化磷，甲基磺酰氯，乙酰氯，亚磺酰氯中的至少一种。
更优选的，所述化学脱水剂为三氯化磷或氯化亚砜。
更优选的，所述化学脱水剂的添加量为反应原料摩尔百分比的1％～15％。
更优选的，所述化学脱水剂的添加量为反应原料摩尔百分比的5％～10％。
优选的，所述步骤(2)中搅拌混合时间为10min～50min。
优选的，所述步骤(3)中搅拌反应时间为1h～5h。
本发明在反应体系中加入化学脱水剂，与反应体系中的水或醇发生反应，从而脱除体系中的水或醇，以避免由水或醇导致的副反应，从而提高收率。
本发明制备3-异噻唑啉酮类化合物方法的优点是：使用很少量、廉价的化学脱水剂即可脱除体系中的水或醇，基本不增加成本，收率可提高5％～10％，经济效益显著。
附图说明
图1为本发明实施例1制备出的MIT的液相色谱图
图2为本发明实施例3制备出的OIT的液相色谱图
图3为本发明对比例1制备出的OIT的液相色谱图
具体实施方式
实施例1
一种3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，具体步骤如下：
在装配有温度计、搅拌器的500ml四口瓶中加入乙酸乙酯200g，N,N’-二甲基-3,3’-二硫代二丙酰胺23.6g(0.1mol)，搅拌混合，控制反应温度为15℃，将1.8g二氯亚砜(15.1mmol)加入四口瓶中，搅拌10min混合。向反应体系中通入氯气21.3g(0.3mol)，混合物搅拌5h反应，过滤分离得到产物27.1g，测试N-甲基-3-异噻唑啉酮(MIT)外标含量为72.1％，收率84.9％。HPLC谱图见图1，MIT保留时间约为2.3min。
实施例2
一种3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，具体步骤如下：
在装配有温度计、搅拌器的500ml四口瓶中加入二氯乙烷200g，N甲基-巯基丙酰胺23.8g(0.2mol)，搅拌混合，反应体系控温5℃，将0.30g三氯氧磷(1.96mmol)加入四口瓶中，搅拌50min混合。向反应体系中通入氯气31.9g(0.45mol)，混合物搅拌2h反应，过滤分离得到产物31.4g，测试MIT+CIT外标含量为73.1％，收率81.5％。
实施例3-7
实施例3-7是以不同的取代基(R1)的二硫代二丙酰胺(0.1mol)为原料，在不同的温度、脱水剂、溶剂等条件下进行的试验，结果如表1：
表1
Figure BDA0002758898150000041
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明精神的基础之下，本领域普通技术人员可以对本发明的技术方案做出的各种修改和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在溶剂中加入反应原料N,N’-二烷基-3,3’-二硫代二丙酰胺或N-烷基-3-巯基丙酰胺，进行搅拌混合；
(2)在步骤(1)混合后的溶液中加入化学脱水剂；
(3)向反应体系中通入氯气，反应混合物进行搅拌反应，过滤分离得到产物。
2.根据权利要求1所述的3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯乙烷、氯苯或氯仿中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的反应体系控制温度0℃～35℃。
4.根据权利要求1所述的3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的化学脱水剂包括氯化亚砜，三氯氧磷，三氯化磷，五氯化磷，甲基磺酰氯，乙酰氯，亚磺酰氯中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，其特征在于，所述化学脱水剂为三氯化磷或氯化亚砜。
6.根据权利要求4所述的3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，其特征在于，所述化学脱水剂的添加量为反应原料摩尔百分比的1％～15％。
7.根据权利要求5所述的3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，其特征在于，所述化学脱水剂的添加量为反应原料摩尔百分比的5％～10％。
8.根据权利要求1所述的3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中搅拌混合时间为10min～50min。
9.根据权利要求1所述的3-异噻唑啉酮类化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中搅拌反应时间为1h～5h。
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