CN113429357A - 一种丙硫菌唑的合成方法 - Google Patents

Abstract

一种丙硫菌唑的合成方法，其通过2‑(1‑氯‑环丙基‑1‑基）‑1‑（2‑氯‑苯基）‑2‑羟基‑3‑（1,2,4‑三唑烷‑5‑硫酮‑1‑基）‑丙烷在氧气的存在下反应制得丙硫菌唑，其中，反应在塔式反应器中进行，氧气以空气的形式进行投料，反应在相转移催化剂的存在下进行。本发明通过将2‑(1‑氯‑环丙基‑1‑基）‑1‑（2‑氯‑苯基）‑2‑羟基‑3‑（1,2,4‑三唑烷‑5‑硫酮‑1‑基）‑丙烷在催化剂的作用下与空气在塔式反应器中进行反应，无需添加还原剂即可直接获得高收率的丙硫菌唑，反应过程原子利用率高、无三废，并且反应后的催化剂能够反复套用。

Description

一种丙硫菌唑的合成方法

技术领域

本发明涉及一种丙硫菌唑的合成方法。

背景技术

丙硫菌唑是拜耳公司研制的一种新型广谱三唑硫酮类杀菌剂，主要用于防治谷类、麦类豆类作物等众多病害，丙硫菌唑毒性低，无致畸，致突变型，对胚胎无毒性，对人和环境安全。

现有的工业化生产工艺大都以乙酰丁内酯为起始原料，合成中间体2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷，然后再与氧化剂氧化得到目标产物。而最常用的氧化剂为三氯化铁，因为三氯化铁氧化性能比较温和，产生的杂质较少，能够得到较高的反应收率。

专利CN108689952A、CN109232452A使用三氯化铁直接氧化2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷或通过相转移催化剂催化，获得丙硫菌唑的收率能够达到95%以上。但三氯化铁氧化的最大缺点是产生大量固废，一般要产生2倍以上产品质量的固废。专利CN109912522A、CN111303059A以及CN111527071A分别使用硝酸、双氧水、亚硝酸钠等氧化剂氧化，也能取得不错的收率，但本质上并未改善三废产生的问题。

专利CN1137103C、CN111269190A使用氧气作氧化剂，大大提升了原子利用率，但由于涉及到两相甚至三相反应，并且氧气氧化性能较强，反应体系比较复杂，难以仅通过氧气氧化而直接获得高收率的丙硫菌唑，往往还需要添加还原剂，不仅增加生产成本，还产生三废。CN1137103C采取KOH和硫粉保护的方案提升反应收率，而CN111269190A直接将2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷过度氧化成下式所示的中间体1，再通过硫代硫酸钠等还原剂将中间体1还原成目标产物丙硫菌唑，以上两种方法因引入大量的KOH或硫代硫酸钠等还原剂，也不能避免产生大量三废。

其中，中间体1的化学结构式为：

。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低廉、绿色环保不产生三废的丙硫菌唑的合成方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种丙硫菌唑的合成方法，其通过2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-（1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷在氧气的存在下反应制得所述丙硫菌唑，所述反应在塔式反应器中进行，所述氧气以空气的形式进行投料，所述反应在相转移催化剂的存在下进行，其中，反应方程式为

。

由于氧气的强氧化性，氧气氧化法制丙硫菌唑普遍面临原料被过度氧化，使得制得的丙硫菌唑收率低，而为了防止原料被过度氧化，技术人员往往向反应体系中加入还原剂，此方法虽然能够获得较高收率的丙硫菌唑，但是还原剂的加入不仅不利于后续丙硫菌唑的结晶分离，且增加了生产成本和产生了三废，既不经济也不环保。本申请通过原料、氧气与相转移催化剂、塔式反应器之间的配合，使得反应体系能够充分传质、传热，进而获得高收率且无需借助还原剂而能够一步法制得的丙硫菌唑。

优选地，控制所述反应的温度为0~100℃，进一步为35~60℃。2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-（1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷对反应温度尤为敏感，尤其是在塔式反应器中，塔式反应器的高效传质、传热，反应温度的设置不合理极易无法获得高收率的丙硫菌唑，甚至会导致丙硫菌唑的分解。本发明中的反应温度在能够满足反应合成高收率的丙硫菌唑的同时，有效避免丙硫菌唑的高温分解。

优选地，所述相转移催化剂为选自季铵盐类相转移催化剂、季鏻盐类相转移催化剂及重均分子量为200～6000的聚乙二醇中的一种或多种的组合。

进一步优选地，所述季铵盐类相转移催化剂包括四甲基溴化铵、四丁基溴化铵、苄基三甲基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。

进一步优选地，所述季鏻盐类相转移催化剂包括三苯基乙基溴化鏻、四苯基氯化鏻、苄基三苯基溴化鏻、苄基三苯基氯化鏻、四苯基溴化鏻、四（二乙胺基）溴化鏻、三苯基丁基溴化鏻中的一种或多种。

进一步优选地，所述聚乙二醇的重均分子量为400~1000。

优选地，将所述2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-（1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷和所述相转移催化剂分散在稀释剂中进行投料。

进一步优选地，所述2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-（1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷、所述相转移催化剂以及所述稀释剂的分散液自所述塔式反应器的塔顶自上而下与所述氧气反应。

优选地，所述稀释剂包括甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、叔丁醇、乙腈、丙酮、四氢呋喃、甲级四氢呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚中的一种或几种。

根据一些优选的实施方式，所述丙硫菌唑的合成方法还包括所述反应结束后进行重结晶的步骤，所述重结晶后的母液经浓缩后可反复套用。

进一步优选地，所述重结晶使用的溶剂包括甲苯、二甲苯、氯苯、正庚烷、正己烷、环己烷、甲基环己烷、异丙醇、正丁醇中的一种或几种组合。

优选地，所述塔式反应器包括填料塔反应器，所述填料塔反应器中的填料包括金属填料、陶瓷填料、玻璃填料、分子筛、活性炭、硅藻土、层析硅胶中的一种或多种。

进一步优选地，所述填料的填充高度不低于塔身总长的2/3。

根据一些优选的实施方式，所述塔式反应器包括塔釜、安装在所述塔釜上的填料塔反应器，与所述塔釜、所述填料塔反应器分别相连通的循环泵，与所述填料塔反应器的顶端相连通的冷凝器，所述原料、所述相转移催化剂、稀释剂通过所述循环泵从所述塔釜进入到所述填料塔反应器的塔顶并向下运动，所述空气从塔釜进入并向上运动，所述原料与所述空气在所述填料中接触、反应。进一步优选地，所述空气的进料方式为通过气源装置进料。

本发明通过循环泵使得物料能够在塔式反应器中从下往上、从上往下不断循环，进而使得物料能够充分反应，同时，利用冷凝器对蒸发的稀释剂进行冷却，使其回流至填料塔，避免稀释剂蒸出而影响反应效果；此外，空气通过气源装置不断进料，使填料中的物料与空气不间断充分接触，缩短了反应时间，提高了反应效率。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明通过将2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-（1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷在催化剂的作用下与空气在塔式反应器中进行反应，无需添加还原剂即可直接获得高收率的丙硫菌唑，反应过程原子利用率高、无三废，并且反应后的催化剂能够反复套用。

附图说明

图1为本发明实施例1中的塔式反应器的装置图；

其中，1、塔釜；2、填料塔反应器；3、循环泵；4、冷凝器；5、进气管道；6、物料循环管道；7、排气管道。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所述，本发明中的塔式反应器包括釜1，安装在塔釜1上的填料塔反应器2，与塔釜1、填料塔反应器2通过物料循环管道6相连通的循环泵3，与填料塔反应器2的顶端相连通的冷凝器4，与冷凝器4相连通的用于排气的排气管道7，其中，塔釜1上还设有进气管道5、进料口、出料口。进料口、出料口可以为同一个，在需要进料和出料时打开；进料口和出料口也可以分别设置，并且进料口、出料口均能根据实际需要打开和关闭。

在没有特别说明的情况下，本发明实施例中的装有金属填料的精馏塔指的是本发明所述的塔式反应器，下述实施例中涉及的金属填料的材质为304L不锈钢。

实施例1

向100ml装有金属填料的精馏塔塔釜投入10.00g（质量含量为83.0%）2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷 、40g甲醇、0.6g苄基三甲基氯化铵，搅拌升温至50℃，开启循环泵，开始物料循环，并从塔釜通入空气。4h后，HLPC检测，原料含量低于1%，出料。70℃脱除甲醇，加入20g甲苯，冷却至室温重结晶，获得8.17g（质量含量为98.0%）丙硫菌唑 ，摩尔收率97.0%，重结晶母液浓缩后（含有相转移催化剂）留待下批反应套用。

实施例2

除了使用实施例1的重结晶浓缩母液替代苄基三甲基氯化铵，与实施例1相同操作得到有效质量含量为97.8%的丙硫菌唑8.12g，摩尔收率96.2%。

实施例3

除了使用四苯基溴化鏻替代苄基三甲基氯化铵，其余与实施例1相同，得到有效质量含量为97.4%的丙硫菌唑8.22g，摩尔收率97.0%。

实施例4

将实施例1中的重结晶浓缩母液反复套用10次后替代苄基三甲基氯化铵，其余与实施例1相同，得到有效质量含量为93.3%的丙硫菌唑8.43g，摩尔收率95.3%。

实施例5

除了反应温度为25℃，其余与实施例1相同操作得到有效质量含量为98.1%的丙硫菌唑7.07g，摩尔收率84.0%。

对比例1

使用100ml配有温度计、冷凝管和搅拌装置的四口圆底烧瓶替代实施例1的塔式反应器，以实施例1相同操作得到有效含量 94.4%的丙硫菌唑4.78g，摩尔收率54.7%。

对比例2

使用二甲苯作稀释剂，反应温度为120℃，其余与实施例1相同操作得到有效质量含量为83.4%的丙硫菌唑5.69g，摩尔收率57.5%。

对比例3

除了不添加相转移催化剂，其余与实施例1相同，得到有效质量含量为95.9%的丙硫菌唑6.85g，摩尔收率79.6%。

对比例4

除了塔釜中通入的是氧气，其余与实施例1相同，得到有效质量含量为95.4%的丙硫菌唑6.47g，摩尔收率74.8%。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种丙硫菌唑的合成方法，其通过2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-（1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷在氧气的存在下反应制得所述丙硫菌唑，其特征在于：所述反应在塔式反应器中进行，所述氧气以空气的形式进行投料，所述反应在相转移催化剂的存在下进行，其中，反应方程式为

。

2.根据权利要求1所述的丙硫菌唑的合成方法，其特征在于：控制所述反应的温度为0~100℃。

3.根据权利要求1所述的丙硫菌唑的合成方法，其特征在于：所述相转移催化剂为选自季铵盐类相转移催化剂、季鏻盐类相转移催化剂及重均分子量为200～6000的聚乙二醇中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求3所述的丙硫菌唑的合成方法，其特征在于：所述季铵盐类相转移催化剂包括四甲基溴化铵、四丁基溴化铵、苄基三甲基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种；

所述季鏻盐类相转移催化剂包括三苯基乙基溴化鏻、四苯基氯化鏻、苄基三苯基溴化鏻、苄基三苯基氯化鏻、四苯基溴化鏻、四（二乙胺基）溴化鏻、三苯基丁基溴化鏻中的一种或多种。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的丙硫菌唑的合成方法，其特征在于：将所述2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-（1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷和所述相转移催化剂分散在稀释剂中进行投料。

6.根据权利要求5所述的丙硫菌唑的合成方法，其特征在于：所述2-(1-氯-环丙基-1-基）-1-（2-氯-苯基）-2-羟基-3-（1,2,4-三唑烷-5-硫酮-1-基）-丙烷、所述相转移催化剂以及所述稀释剂的分散液自所述塔式反应器的塔顶自上而下与所述氧气反应。

7.根据权利要求5所述的丙硫菌唑的合成方法，其特征在于：所述稀释剂包括甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、叔丁醇、乙腈、丙酮、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的丙硫菌唑的合成方法，其特征在于：所述丙硫菌唑的合成方法还包括所述反应结束后进行重结晶的步骤，所述重结晶后的母液经浓缩后可反复套用。

9.根据权利要求8所述的丙硫菌唑的合成方法，其特征在于：所述重结晶使用的溶剂包括甲苯、二甲苯、氯苯、正庚烷、正己烷、环己烷、甲基环己烷、异丙醇、正丁醇中的一种或几种组合。

10.根据权利要求1所述的丙硫菌唑的合成方法，其特征在于：所述塔式反应器包括填料塔反应器，所述填料塔反应器中的填料包括金属填料、陶瓷填料、玻璃填料、分子筛、活性炭、硅藻土、层析硅胶中的一种或多种。

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