CN112552244A - 一种4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机合成领域，公开了提供一种4,6‑二甲氧基‑2‑甲磺酰基嘧啶的生产工艺。所述生产工艺以丙二酸二甲酯、硫脲、甲醇钠为原材料，经过环合、甲基化、氯化、甲氧基化、氧化、重结晶反应制备得到。按照本发明提供的工艺，4,6‑二甲氧基‑2‑甲磺酰基嘧啶的收率大于90%。与现有技术相比，本发明重复利用甲醇、三氯氧磷、甲苯，钨酸钠，减少了废水处理的难度并降低了生产成本；而且，在生产4,6‑二甲氧基‑2‑甲磺酰基嘧啶的同时可以联产硫酸钠、盐酸、磷酸钠、氯化钠，大幅度降低了生产过程中产生的污染物，进一步提高了生产工艺的经济效益与环境效益。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺。
背景技术
嘧啶类相关化合物的研发制备一直受到医药领域与农药领域的高度重视。研究者们在20世纪80年代就已经发现嘧啶类衍生物甲氧基嘧啶类化合物在农业中具有较为理想的除草性。其中，嘧啶类中间体4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶可以进一步合成制备除草剂、植物调节剂等。
CN101747282B公开了一种制备弱致敏、操作安全性高的4，6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的制备方法，反应以4，6-二羟基-2-甲硫基嘧啶为主要原料，经过氯化、催化甲氧基化和氧化合成。按照本发明提供的制备方法，可以保证中间体氯嘧啶的转化率为100％，避免致敏性杂质的生成，从而解决了使用过程中操作人员严重过敏的问题，保证了使用人员的健康。但是在制备过程中使用的有机溶剂没有得到有效地重复使用，并且反应生成的许多副产物也未得到有效处理，增加了污水处理的难度，在一定程度上容易造成环境的污染。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，即以丙二酸二甲酯、硫脲、甲醇钠为原材料，经过环合、甲基化、氯化、甲氧基化、氧化、重结晶反应制备得到，该生产工艺可以实现硫脲、甲醇钠、甲醇、三氯氧磷、甲苯的重复使用，而且可以联产硫酸钠、盐酸、磷酸钠、氯化钠，大幅度降低了生产过程产生的污染物，减少了4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶生产成本，在有机合成领域有着广泛的应用前景。
为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，以丙二酸二甲酯、硫脲、甲醇钠为原材料，经过环合、甲基化、氯化、甲氧基化、氧化、重结晶反应制备得到。
反应式如下：
上述4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，具体步骤如下：
步骤1，环合工段
将无水甲醇、丙二酸二甲酯和硫脲按照质量比4-5:1.5-2:1投入反应釜中，升温至45-65℃后，滴加甲醇钠甲醇溶液，所述甲醇钠甲醇溶液与硫脲的质量比为2.5-3:1，50-63℃下反应2-10h得2-巯基-4，6-二羟基嘧啶钠盐，常压脱溶回收甲醇，向脱溶后的物料加水，所加水的质量为硫脲的8-12倍，升温至60-80℃打浆30分钟得浆料A；所回收的甲醇一部分甲醇回用工艺，一部分作为副产品；
步骤2，甲基化工段
常温下向浆料A中加入硫酸调节反应液pH至3-5，再加入催化剂A并加热35-55℃，依次滴加硫酸二甲酯，当pH降至3时，滴加碱液控制pH为3-5，并保持pH不变，反应2-10 h后，抽滤，滤饼为甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶，母液蒸馏提出硫酸钠，滤饼加水水洗后，烘干得到甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶；
步骤3，氯化工段
将甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶与三氯氧磷按质量比为1:2.2-3.5混合投入反应釜中，加热至80-95℃后保温4-6h后，减压回收三氯氧磷，所得三氯氧磷可循环使用；反应釜的尾气经加水降膜吸收塔吸收后所得盐酸，生产联产工业盐酸，将反应釜中的反应物滴加至0°的水中，且2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶与水的质量比为1：6-8，抽滤水解反应釜中的反应物，用水冲洗滤出固体两次后得氯代产物2-甲硫基-4,6-二氯嘧啶，再向抽滤液中加碱液中和，蒸发中和液提纯联产磷酸钠、氯化钠，蒸出所得水套用于工艺水，多次提纯出盐后残留母液收集处理；
步骤4，甲氧基化工段
将氯代产物2-甲硫基-4,6-二氯嘧啶投入反应釜中，加入无水甲醇，并滴加甲醇钠甲醇溶液，升温至40-60℃反应2-10 h，过滤反应液，固体为生产用氯化钠，母液再脱溶反应，蒸馏回收甲醇套用；脱溶结束后降温至40℃，并加入水过滤，所得固体经两次水洗后得甲氧基化固体产品2-甲硫基-4,6-二甲氧基嘧啶；水洗水循环利用；
步骤5，氧化与重结晶工段
向反应釜中加入双氧水、甲苯、钨酸钠、冰醋酸与催化剂B，升温至40-80℃后，加入甲氧基化固体产品2-甲硫基-4,6-二甲氧基嘧啶，保温反应2-4h，然后降温至30℃，对反应后的物料进行抽滤，所得固体粗品烘干，即得成品4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶，抽滤所得母液中上层甲苯蒸馏套用，蒸馏残渣送危废处理，下层为水层，可排入厂区的污水处理站进行处理；烘干出的水回用于甲氧基工段脱溶固体的水洗用水。
作为改进的是，所述步骤1中甲醇钠甲醇溶液的质量分数为30%-60%。
作为改进的是，步骤1中反应温度为65℃，反应时间为3h。
作为改进的是，所述步骤2的催化剂A为三氟甲基磺酸盐、季铵盐或有机碱中的一种或多种混合。
作为改进的是，所述步骤4中甲醇钠甲醇溶液的质量分数为30%-60%。
所述步骤5的催化剂B为十二烷基苯磺酸钠或十六烷基苯磺酸钠；所述步骤5的反应温度为50-70℃。
有益效果：
与现有技术相比，本发明一种4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，具有如下优势：
（1）本发明实现相关生产原料（甲醇、三氯氧磷、甲苯）的重复使用，降低了污水的处理要求；
（2）本发明可以联产硫酸钠、盐酸、磷酸钠、氯化钠，降低了生产过程产生的污染物；
（3）本发明实现了生产用水的重复循环使用，大幅度降低了废水的总量；
（4）本发明使用甲苯-催化剂体系，增加了最终产品的提纯效率，提高了产品的收率；
（5）本发明所述的工艺可以实现4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶大批量连续化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1中步骤1的2-巯基-4，6-二羟基嘧啶钠盐的液相色谱图；
图2为本发明实施例1中步骤1的4,6-二羟基-2-甲硫基嘧啶的液相色谱图；
图3为本发明实施例1中步骤1的4,6-二氯-2-甲硫基嘧啶的液相色谱图；
图4为本发明实施例1中步骤1的4,6-二甲氧基-2-甲硫基嘧啶的液相色谱图；
图5为本发明实施例1中步骤1的4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的液相色谱图。
具体实施方式
实施例1
一种4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1，环合工段
在500 mL的反应釜中投入80 g无水甲醇、26.4g丙二酸二甲酯、16 g硫脲，升温至65℃后，以0.383g/min的速度滴加质量分数为30%的甲醇钠甲醇溶液46 g,滴加2h后，在65℃反应3h，然后常压脱溶回收全部甲醇，脱溶后的物料降至室温后，加入140g水打浆得浆料A，并将转料A至甲基化工段；经过液相检测，如图1所示，5.040min是2-巯基-4，6-二羟基嘧啶钠盐的液相色谱峰。
步骤2，甲基化工段
常温下向环合工段脱溶后浆料A中加入硫酸，调节pH=4，添加1g三氟甲基磺酸盐并加热至35℃，再依次添加39 g硫酸二甲酯，当pH降至3时，滴加体积分数30%碱液控制pH=4，反应2 h后抽滤固体，过滤蒸馏提出硫酸钠；湿料用180 g水水洗后进行烘干得到甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶；经过液相检测，如图2所示，5.420min是4,6-二羟基-2-甲硫基嘧啶的液相色谱峰。
步骤3，氯化工段
在250 mL的反应釜中投入32 g甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶与98 g三氯氧磷，加热至90℃并保温4 h, 减压回收三氯氧磷，所得三氯氧磷可循环使用；反应釜的尾气经加水降膜吸收塔通过水吸收后所得盐酸，生产联产工业盐酸；将釜中的反应物水解后抽滤，用水冲洗固体两次后得氯代产物2-甲硫基-4,6-二氯嘧啶，滴加碱液，蒸发提纯联产磷酸钠、氯化钠。蒸出所得水套用于工艺水。蒸发后先冷析出磷酸钠，再蒸发结晶出氯化钠。釜残液收集处理；经过液相检测，如图3所示，18.032min是4,6-二氯-2-甲硫基嘧啶的液相色谱峰。
步骤4，甲氧基化工段
将氯代产物2-甲硫基-4,6-二氯嘧啶投入250 mL反应釜中,加入16 g甲醇搅拌溶解，并滴加57g质量分数为30%甲醇钠甲醇溶液，升温至75℃进行脱溶反应，蒸馏回收甲醇套用；脱溶结束后降温至40℃并加入160 g水过滤，所得固体经两次水洗后得甲氧基化固体产品2-甲硫基-4,6-二甲氧基嘧啶；水洗水循环利用；经过液相检测，如图4所示，14.165min是4,6-二甲氧基-2-甲硫基嘧啶的液相色谱峰。
步骤5，氧化与重结晶工段
在250 mL反应釜中加入70 g双氧水、44 g甲苯、1 g钨酸钠、2 g冰乙酸与1g催化剂十二烷基苯磺酸钠，升温至50℃后加入2-甲硫基-4,6-二甲氧基嘧啶，保温反应2 h后，降温至30℃，对反应后的物料进行抽滤，所得固体粗品烘干，即得成品4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶，抽滤所得母液中上层甲苯蒸馏套用，蒸馏残渣送危废处理，下层为水层，可排入厂区的污水处理站进行处理；烘干出的水回用于甲氧基工段脱溶固体的水洗用水。经过液相检测，如图5所示，3.677min是4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的液相色谱峰。
4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶纯品（纯度＞99%）重量为24 g, 4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的量24g÷丙二酸二甲酯 的量26.4g，即收率为91%。
实施例2
一种4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1，环合工段
在500 mL的反应釜中投入80g无水甲醇、30g丙二酸二甲酯、16g硫脲，升高温度至60℃后，以0.383g/min的速度滴加质量分数为35%的甲醇钠甲醇溶液46 g,滴加2 h后，在65℃反应6 h，然后常压脱溶回收全部甲醇，脱溶后的物料降至室温后，加入140g水打浆得浆料A，并将转料A至甲基化工段。
步骤2，甲基化工段
常温下向环合工段脱溶后浆料A中加入硫酸，调节pH=4，添加1g三氟甲基磺酸盐并加热至55℃，再依次添加39 g硫酸二甲酯，当pH降至3时，滴加体积分数30%碱液控制pH=4，反应4 h后抽滤固体，过滤蒸馏提出硫酸钠；湿料用180 g水水洗后进行烘干得到甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶。
步骤3，氯化工段
在250 mL的反应釜中投入32 g甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶与98 g三氯氧磷，加热至95℃并保温6 h, 减压回收三氯氧磷，所得三氯氧磷可循环使用；反应釜的尾气经加水降膜吸收塔通过水吸收后所得盐酸，生产联产工业盐酸；将釜中的反应物水解后抽滤，用水冲洗固体两次后得氯代产物2-甲硫基-4,6-二氯嘧啶，滴加碱液，蒸发提纯联产磷酸钠、氯化钠。蒸出所得水套用于工艺水。蒸发后先冷析出磷酸钠，再蒸发结晶出氯化钠。釜残液收集处理；
步骤4，甲氧基化工段
将氯代产物2-甲硫基-4,6-二氯嘧啶投入250 mL反应釜中,加入16 g无水甲醇搅拌溶解，并滴加57 g质量分数为30%甲醇钠甲醇溶液，升高温度至90℃进行脱溶反应，蒸馏回收甲醇套用；脱溶结束后降温至40℃并加入160 g水过滤，所得固体经两次水洗后得甲氧基化固体产品2-甲硫基-4,6-二甲氧基嘧啶；水洗水循环利用；
步骤5，氧化与重结晶工段
在250 mL反应釜中加入70 g双氧水、44 g甲苯、1 g钨酸钠、2 g冰乙酸与1 g催化剂十二烷基苯磺酸钠，升高温度至70℃后加入2-甲硫基-4,6-二甲氧基嘧啶，保温反应4 h，降温至30℃，对反应后的物料进行抽滤，所得固体粗品烘干，即得成品4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶，抽滤所得母液中上层甲苯蒸馏套用，蒸馏残渣送危废处理，下层为水层，可排入厂区的污水处理站进行处理；烘干出的水回用于甲氧基工段脱溶固体的水洗用水。
测定方法参照实施例1，本实施例所得4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶纯品（纯度＞99%）重量为24.5 g,收率为93%。
实施例3
一种4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1，环合工段
在500 mL的反应釜中投入80g无水甲醇、30g丙二酸二甲酯、16 g硫脲，升温至65℃后，以0.383g/min的速度滴加质量分数为60%的甲醇钠甲醇溶液46 g,滴加2h后，在65℃反应3h，然后常压脱溶回收全部甲醇，脱溶后的物料降至室温后，加入140g水打浆得浆料A，并将转料A至甲基化工段；
步骤2，甲基化工段
常温下向环合工段脱溶后浆料A中加入硫酸，调节pH=3.5，添加1g三氟甲基磺酸盐并加热至35℃，添加39 g硫酸二甲酯当pH降至3时，滴加体积分数30%碱液控制pH为3.5，反应2 h后抽滤固体，过滤蒸馏提出硫酸钠；湿料用180 g水水洗后进行烘干得到甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶；
步骤3，氯化工段
在250 mL的反应釜中投入32 g甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶与98 g三氯氧磷，加热至90℃并保温4 h, 减压回收三氯氧磷，所得三氯氧磷可循环使用；反应釜的尾气经加水降膜吸收塔通过水吸收后所得盐酸，生产联产工业盐酸；将釜中的反应物水解后抽滤，用水冲洗固体两次后得氯代产物2-甲硫基-4,6-二氯嘧啶，滴加碱液，蒸发提纯联产磷酸钠、氯化钠。蒸出所得水套用于工艺水。蒸发后先冷析出磷酸钠，再蒸发结晶出氯化钠。釜残液收集处理；
步骤4，甲氧基化工段
将氯代产物2-甲硫基-4,6-二氯嘧啶投入250 mL反应釜中,加入16 g甲醇搅拌溶解，并滴加57 g质量分数为60%甲醇钠甲醇溶液，升高温度至75℃进行脱溶反应，蒸馏回收甲醇套用；脱溶结束后降温至40℃并加入160 g水过滤，所得固体经两次水洗后得甲氧基化固体产品2-甲硫基-4,6-二甲氧基嘧啶；水洗水循环利用；
步骤5，氧化与重结晶工段
在250 mL反应釜中加入140 g双氧水、88 g甲苯、2g钨酸钠、4g冰乙酸与2g催化剂十六烷基苯磺酸钠，升高温度至50℃后加入2-甲硫基-4,6-二甲氧基嘧啶，保温反应2 h，降温至30℃，对反应后的物料进行抽滤，所得固体粗品烘干，即得成品4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶，抽滤所得母液中上层甲苯蒸馏套用，蒸馏残渣送危废处理，下层为水层，可排入厂区的污水处理站进行处理；烘干出的水回用于甲氧基工段脱溶固体的水洗用水。
测定方法参照实施例1，本实施例所得4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶纯品重量为23.8 g,收率为90%。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，其特征在于，以丙二酸二甲酯、硫脲、甲醇钠为原材料，经过环合、甲基化、氯化、甲氧基化、氧化、重结晶反应制备得到。
2.根据权利要求1所述的4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，环合工段
将无水甲醇、丙二酸二甲酯和硫脲按照质量比4-5:1.5-2:1投入反应釜中，升温至45-65℃后，滴加甲醇钠甲醇溶液，所述甲醇钠甲醇溶液与硫脲的质量比为2.5-3:1，50-65℃下反应2-10h得2-巯基-4，6-二羟基嘧啶钠盐，常压脱溶回收甲醇，向脱溶后的物料加水，所加水的质量为硫脲的8-12倍，升温至60-80℃打浆30分钟得浆料A；
步骤2，甲基化工段
常温下向浆料A中加入硫酸调节反应液pH至3-5，再加入催化剂A并加热35-55℃，依次滴加硫酸二甲酯，当pH降至3时，滴加碱液控制pH为3-5，并保持pH不变，反应2-10 h后，抽滤，滤饼为甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶，母液蒸馏提出硫酸钠，滤饼经水洗后，烘干得到甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶；
步骤3，氯化工段
将甲基化产物2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶与三氯氧磷按质量比为1:2.2-3.5混合投入反应釜中，加热至80-95℃后保温4-6h后，减压回收三氯氧磷，所得三氯氧磷可循环使用；反应釜的尾气经加水降膜吸收塔吸收后所得盐酸，生产联产工业盐酸，将反应釜中的反应物滴加至0°的水中，且2-甲硫基-4,6-二羟基嘧啶与水的质量比为1：6-8，抽滤水解反应釜中的反应物，用水冲洗滤出固体两次后得氯代产物2-甲硫基-4,6-二氯嘧啶，再向抽滤液中加碱液中和，蒸发中和液提纯联产磷酸钠、氯化钠，蒸出所得水套用于工艺水，多次提纯出盐后残留母液收集处理；
步骤4，甲氧基化工段
将氯代产物2-甲硫基-4,6-二氯嘧啶投入反应釜中，加入无水甲醇，并滴加甲醇钠甲醇溶液，升温至40-60℃反应2-10 h，过滤反应液，固体为生产用氯化钠，母液再脱溶反应，蒸馏回收甲醇套用；脱溶结束后降温至40℃，并加入水过滤，所得固体经两次水洗后得甲氧基化固体产品2-甲硫基-4,6-二甲氧基嘧啶；水洗水循环利用；
步骤5，氧化与重结晶工段
向反应釜中加入双氧水、甲苯、钨酸钠、冰醋酸与催化剂B，升温至40-80℃后，加入甲氧基化固体产品2-甲硫基-4,6-二甲氧基嘧啶，保温反应2-4h，然后降温至30℃，对反应后的物料进行抽滤，所得固体粗品烘干，即得成品4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶，抽滤所得母液中上层甲苯蒸馏套用，蒸馏残渣送危废处理，下层为水层，可排入厂区的污水处理站进行处理；烘干出的水回用于甲氧基工段脱溶固体的水洗用水。
3.根据权利要求2所述的4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，其特征在于，所述步骤1中甲醇钠甲醇溶液的质量分数为30%-60%。
4.根据权利要求2所述的4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，其特征在于，步骤1中反应温度为65℃，反应时间为3h。
5.根据权利要求2所述的4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，其特征在于，所述步骤2的催化剂A为三氟甲基磺酸盐、季铵盐或有机碱中的一种或多种混合。
6.根据权利要求2所述的4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，其特征在于，所述步骤4中甲醇钠甲醇溶液的质量分数为30%-60%。
7.根据权利要求2所述的4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶的生产工艺，其特征在于，所述步骤5的催化剂B为十二烷基苯磺酸钠或十六烷基苯磺酸钠；所述步骤5的反应温度为50-70℃。
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