CN115448889A - 一种高含量的丙硫菌唑的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高含量的丙硫菌唑的制备方法。本发明的制备方法包括：将2‑(1‑氯‑环烷‑1‑基)‑1‑(2‑氯苯基)‑2‑羟基‑3‑(1,2,4‑三唑烷‑5‑硫‑1‑基)丙烷，加入适量的溶剂和水中，依次加入相转移催化剂和氧化剂，进行反应。反应结束后，冷却，转移至多功能过滤器中进行后处理，得到丙硫菌唑。产物收率可达90.0％‑96.0％，产物质量含量可达98.0％‑99.0％。有机相和水相可分别处理后重复利用。本发明的原料利用率高，反应的选择性很好，反应速度快，三废少，催化剂廉价用量少，所得产物收率高和含量高。本发明的制备方法效率高，操作方便，经济环保，产品品质高，可放大，具有很好的应用前景。

Description

一种高含量的丙硫菌唑的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高含量的丙硫菌唑的制备方法，属于农药化工技术领域。

背景技术

丙硫菌唑，中文名2-(1-氯-环丙-1-基)-1-(2-氯-苯基)-3-(4,5-二氢-1,2,4-三唑-5-硫羰-1-基)-丙-2-醇，是由拜耳公司研制的一种新型广谱三唑硫酮类杀菌剂，具有良好的内吸作用，优异的保护、治疗和铲除活性，而且持效期长。丙硫菌唑具有比其他三唑类杀菌剂更为广泛的杀菌谱，主要用于小麦、大麦、油菜、花生、水稻、豆类、甜菜和大田蔬菜等作物的病害防治。同时，丙硫菌唑在动物体内能被快速、广泛吸收，通过粪便能迅速排出体外，没有潜在的蓄积作用；在植物体内经过氧化和裂解反应而代谢；在土壤/环境中能迅速降解，母体化合物和代谢产物的淋溶和蓄积作用都较小。大量田间药效试验结果表明，丙硫菌唑无环境风险关注点，对作物安全性好，防病治病效果好，增产明显，具有毒性低，无致畸，致突变性，对胚胎无毒，对环境安全等诸多优点，是公认最具前景的三唑类杀菌剂之一。

由于丙硫菌唑及其中间体的结构复杂，工业化合成时，存在着合成的路线较长，合成及后处理过程比较困难，同时工业化产品存在颜色外观性状比较差，产品有效含量偏低，而且生产过程中需要大量的水洗，废水非常多，过程中三废产量大，导致生产和应用受到较多限制。

丙硫菌唑的化学结构式为：

目前国内传统方法中，合成丙硫菌唑的方法为：2-(1-氯-环烷-1-基)-1-(2-氯苯基)-2-羟基-3-(1,2,4-三唑烷-5-硫-1-基)丙烷(以下简称化合物A)在氧化剂作用下经氧化得到丙硫菌唑。由于丙硫菌唑产品在酸性和高温环境下不太稳定，温度越高越容易分解，并且反应温度高还会生成大量焦油。但该合成反应也需要在一定的温度下进行，且反应过程中还有一定的副反应发生，因此要得到纯度和收率较高的丙硫菌唑产品具有较大的难度。目前报道的制备方法中丙硫菌唑的收率偏低，纯度在97％左右，很少有收率和纯度均很高的制备方法的相关报道。同时，目前市场上丙硫菌唑的工业化产品含量一般都在95％-97％左右。

采用化合物A制备丙硫菌唑的相关专利报道如下：

专利CN109232452A中使用低级醇为溶剂，以氯化铁为氧化剂进行反应，反应完毕后加入甲苯萃取，油层中加入螯合剂去除含铁杂质，再经碱化、酸化等操作得到丙硫菌唑产品。该方法收率、纯度较高，但是后处理过程中加入螯合剂，增加了废水的处理难度；后处理过程中需要碱化、酸化等操作，增加了操作工序，带来了大量含盐废水的处理，增加了环保压力。此外，甲苯和甲醇混合溶剂的回收率低，回收成本高。

专利CN108752283A中使用甲苯为溶剂，将化合物A在氧化剂存在下进行反应，反应完毕后经萃取、蒸馏、水洗、脱溶、成粉等操作，得到97.5％含量的丙硫菌唑。该方法操作过程繁琐，反应过程中使用溶剂量较大，并且该步的单步收率较低约80％左右。

专利CN108689952A将化合物A与氯化铁在芳烃类溶剂中进行非均相氧化反应，得到丙硫菌唑。该方法以芳烃类溶剂为反应溶剂，以氯化铁为氧化剂，得到含量为98％的丙硫菌唑。该方法所述的反应温度较高，反应时间长，需12小时，且所得产品中会夹带铁盐，导致颜色发黄，影响产品的外观。

专利CN111662240A该发明先将化合物A和氧化剂在溶剂中进行氧化反应得到丙硫菌唑粗品，然后将丙硫菌唑粗品进行重结晶得到高纯度的丙硫菌唑。该方法虽然纯度较高，但是反应时间长，后处理过程中加入另一种溶剂重结晶，增加了溶剂种类和溶剂回收压力；后处理过程中，也增加了操作工序，带来了大量废水的处理，增加了环保压力。此外，甲苯甲醇混合溶剂的回收率低，回收成本高。

基于上述现有方法中的缺点，开发一种反应时间短，反应温度低、成本低、高收率、高纯度、工业操作简单、金属离子达标，环境友好的丙硫菌唑制备方法是非常有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术在进行丙硫菌唑的制备时，尤其是进行工业化生产时，存在着反应时间长，反应温度高，成本高，收率较低，产物含量不高，操作复杂，金属离子超标，三废量大等问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高含量的丙硫菌唑的制备方法，包括：

将化合物A、季铵盐相转移催化剂和氧化剂在有机溶剂和水的混合体系中于15～40℃条件下进行反应，反应结束后冷却，转移至多功能过滤器中进行过滤，经过打浆水洗多次，然后经过真空干燥得到丙硫菌唑产物，产物收率为90.0％-96.0％，产物质量含量为98.0％-99.0％；其中，过滤后的有机相和水相进行分液，分液后的有机相直接套用于下一批次反应，分液后的水相和第一次打浆水洗的水相合并回收；所述化合物A为2-(1-氯-环烷-1-基)-1-(2-氯苯基)-2-羟基-3-(1,2,4-三唑烷-5-硫-1-基)丙烷。

优选地，所述的有机溶剂为氯苯，二氯苯，甲苯，对二甲苯，邻二甲苯和间二甲苯中的至少一种，所述化合物A与有机溶剂的质量比为1:0.5-5.0；所述化合物A的质量含量≥98％；所述化合物A与水的质量比为1:0.2-3.0。

优选地，所述化合物A与季铵盐相转移催化剂的质量比为1:0.00001-0.1，所述季铵盐相转移催化剂为四丁基氯化铵，苄基三乙基氯化铵，四丁基溴化铵和四丁基硫酸氢铵中的至少一种。

优选地，所述氧化剂为三氯化铁，空气和氧气中的至少一种；当氧化剂选用三氯化铁时，所述化合物A与氧化剂的摩尔比为1:1.0-5.0；当氧化剂选用空气或氧气时，通入过量的空气或氧气进行反应。

优选地，当氧化剂选用三氯化铁时，所述分液后的水相和第一次打浆水洗的水相合并回收后，其中含有的亚铁盐通过双氧水氧化后转化为三氯化铁溶液，所述三氯化铁溶液浓缩后经过定量测定铁离子含量，重复套用。

优选地，所述反应的时间为1-5小时，所述反应结束后冷却的温度为0-12℃。

优选地，所述打浆水洗的次数为至少两次，每次打浆水洗的用水量按照化合物A质量的0.5～3倍量计算，所述打浆水洗的时间为0.5-2.0小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明对溶剂进行了筛选，在加入相转移催化剂的情况下，能在15-40℃的温度下进行反应，且反应时间比目前工艺明显缩短，节省了能源消耗，减少了杂质的生成，提高了产品收率和含量，同时溶剂可通过简单分液后回收并可循环使用，溶剂中的少量产品都可以得到回收，大幅降低三废量，降低了生产时间和生产成本；

(2)本发明采用多功能过滤器代替普通过滤装置来除去溶剂和水相，可以在该多功能过滤器中进行过滤，打浆洗涤，真空干燥，出料等操作，避免了多次转釜，简化了操作，提高了收率；同时，对铁离子的除去效果好，避免了由于铁离子的残留导致产品颜色发黄和结块等现象；

(3)本发明通过加入少量相转移催化剂，反应的选择性好，加快了两相界面反应速度，反应时间缩短，且催化剂用量少，催化效果好，易得，廉价；对产物的稳定性不产生影响，产物含量高；

(4)本发明方法实现了丙硫菌唑产品的高含量、高收率，丙硫菌唑含量可以达到98.0％-99.0％，收率可达90.0％-96.0％，产物纯化工艺简便，溶剂可简便的回收套用，原料综合利用率高，三废可简便回收利用，可产业化，具有很高的经济效益。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。

本发明中未作特殊说明的百分比均指质量浓度或质量百分比。

本发明实施例中对丙硫菌唑的纯度测定均采用高效液相色谱法。

本发明实施例中对丙硫菌唑的定性确认，均采用高效液相色谱法定性分析和液质(LC-MS)确认。

本发明实施例中，丙硫菌唑的质量收率＝产品实际质量/产品理论质量。

本发明实施例中，所用化合物A按照可通过市场渠道购买或现有技术自行制备，其纯度为≥98％。其余试剂均为为市购产品纯度为≥99％。

实施例1

一种高含量的丙硫菌唑的制备方法：

在15℃下，向反应釜中，依次加入3533.4克(纯度为98％，10.0mol)化合物A，7066.8克邻二甲苯，8480克水，3.5克四丁基溴化铵，3568.4克(22.0mol)氯化铁，搅拌均匀，然后升温至28℃，通过多孔鼓泡器向反应体系中不断通入空气，在28℃，保温搅拌反应3.5小时，至反应结束。反应结束后降温至5℃，转移至多功能过滤器中进行过滤，过滤的液体相进入液体收集罐。向多功能过滤器中加入7066.8克水，打浆水洗1.0小时后，过滤，再次向多功能过滤器中加入7066.8克水，打浆水洗1.0小时后，再次过滤，得到的粗品，在多功能过滤器中真空干燥8小时后，搅拌出料，得到丙硫菌唑固体3101.7克，为白色结晶粉末状固体。HPLC分析表明，该固体中的丙硫菌唑含量为98.5％。质量收率为90.1％(此收率为第一批反应后的质量收率，有机相重复使用后，质量收率可达95％)。液体收集罐中的液体，静置分液，得到有机相和水相。有机相可以直接用作下一批氧化反应的溶剂。

上述分液得到的水相，和第一次打浆水洗的水相，可合并，在搅拌条件下加入少量浓盐酸，控制温度30-40℃，缓慢加入适量的过氧化氢水溶液，然后体系升温至80℃左右保温3小时，然后减压脱去适量水，根据实际测定的氯化铁浓度补加少量新鲜氯化铁，使氯化铁溶液总重量保持在3568.4克左右，并且总摩尔数保持在22.0mol左右，然后用于下一批氧化反应。第二次打浆水洗的水相，由于实际测定的铁离子含量很小，可以直接套用于下一批次的第一次打浆水洗。

实施例2

一种高含量的丙硫菌唑的制备方法：

步骤1：在15℃下，向反应釜中，依次加入3533.4克(纯度为98％，10.0mol)化合物A，7066.8克甲苯，8480克水，4.5克四丁基氯化铵，3568.4克(22.0mol)氯化铁，搅拌均匀，然后升温至30℃，通过多孔鼓泡器向反应体系中不断通入空气，在30℃，保温搅拌反应4.0小时，至反应结束。反应结束后降温至3℃，转移至多功能过滤器中进行过滤，过滤的液体相进入液体收集罐。向多功能过滤器中加入7066.8克水，打浆水洗1.5小时后，过滤，再次向多功能过滤器中加入7066.8克水，打浆水洗1.5小时后，再次过滤，得到的粗品，在多功能过滤器中真空干燥8小时后，搅拌出料，得到丙硫菌唑固体3170.5克，为白色结晶粉末状固体。HPLC分析表明，该固体中的丙硫菌唑含量为98.7％。质量收率为92.1％(此收率为第一批反应后的质量收率，有机相重复使用后，质量收率可达96％)。液体收集罐中的液体，静置分液，得到有机相和水相。有机相可以直接用作下一批氧化反应的溶剂。

上述分液得到的水相，和第一次打浆水洗的水相，可合并，在搅拌条件下加入少量浓盐酸，控制温度30-40℃，缓慢加入适量的过氧化氢水溶液，然后体系升温至80℃左右保温3小时，然后减压脱去适量水，根据实际测定的氯化铁浓度补加少量新鲜氯化铁，使氯化铁溶液总重量保持在3568.4克左右，并且总摩尔数保持在22.0mol左右，然后用于下一批氧化反应。第二次打浆水洗的水相，由于实际测定的铁离子含量很小，可以直接套用于下一批次的第一次打浆水洗。

实施例3

一种高含量的丙硫菌唑的制备方法：

在15℃下，向反应釜中，依次加入3533.4克(纯度为98％，10.0mol)化合物A，5000.0克甲苯，8480克水，3.5克四丁基硫酸氢铵，3568.4克(22.0mol)氯化铁，搅拌均匀，然后升温至30℃，在30℃，保温搅拌反应4.5小时，至反应结束。反应结束后降温至3℃，转移至多功能过滤器中进行过滤，过滤的液体相进入液体收集罐。向多功能过滤器中加入7066.8克水，打浆水洗1.5小时后，过滤，再次向多功能过滤器中加入7066.8克水，打浆水洗1.5小时后，再次过滤，得到的粗品，在多功能过滤器中真空干燥8小时后，搅拌出料，得到丙硫菌唑固体3201.5克，为白色结晶粉末状固体。HPLC分析表明，该固体中的丙硫菌唑含量为98.4％。质量收率为93.0％(此收率为第一批反应后的质量收率，有机相重复使用后，质量收率可达96％)。液体收集罐中的液体，静置分液，得到有机相和水相。有机相可以直接用作下一批氧化反应的溶剂。

上述分液得到的水相，和第一次打浆水洗的水相，可合并，在搅拌条件下加入少量浓盐酸，控制温度30-40℃，缓慢加入适量的过氧化氢水溶液，然后体系升温至80℃左右保温3小时，然后减压脱去适量水，根据实际测定的氯化铁浓度补加少量新鲜氯化铁，使氯化铁溶液总重量保持在3568.4克左右，并且总摩尔数保持在22.0mol左右，然后用于下一批氧化反应。第二次打浆水洗的水相，由于实际测定的铁离子含量很小，可以直接套用于下一批次的第一次打浆水洗。

实施例4

一种高含量的丙硫菌唑的制备方法：

在15℃下，向反应釜中，依次加入3533.4克(纯度为98％，10.0mol)化合物A，4000.0克氯苯，8480克水，8.0克四丁基溴化铵，3568.4克(22.0mol)氯化铁，搅拌均匀，然后升温至38℃，在25℃，保温搅拌反应4.0小时，至反应结束。反应结束后降温至5℃，转移至多功能过滤器中进行过滤，过滤的液体相进入液体收集罐。向多功能过滤器中加入9000克水，打浆水洗1.0小时后，过滤，再次向多功能过滤器中加入9000克水，打浆水洗1.0小时后，再次过滤，得到的粗品，在多功能过滤器中真空干燥8小时后，搅拌出料，得到丙硫菌唑固体3115.5克，为白色结晶粉末状固体。HPLC分析表明，该固体中的丙硫菌唑含量为98.2％。质量收率为90.5％(此收率为第一批反应后的质量收率，有机相重复使用后，质量收率可达95％)。液体收集罐中的液体，静置分液，得到有机相和水相。有机相可以直接用作下一批氧化反应的溶剂。

上述分液得到的水相，和第一次打浆水洗的水相，可合并，在搅拌条件下加入少量浓盐酸，控制温度30-40℃，缓慢加入适量的过氧化氢水溶液，然后体系升温至80℃左右保温3小时，然后减压脱去适量水，根据实际测定的氯化铁浓度补加少量新鲜氯化铁，使氯化铁溶液总重量保持在3568.4克左右，并且总摩尔数保持在22.0mol左右，然后用于下一批氧化反应。第二次打浆水洗的水相，由于实际测定的铁离子含量很小，可以直接套用于下一批次的第一次打浆水洗。

Claims (7)

1.一种高含量的丙硫菌唑的制备方法，其特征在于，包括：

将化合物A、季铵盐相转移催化剂和氧化剂在有机溶剂和水的混合体系中于15～40℃条件下进行反应，反应结束后冷却，转移至多功能过滤器中进行过滤，经过打浆水洗多次，然后经过真空干燥，得到丙硫菌唑产物，产物收率为90.0％-96.0％，产物质量含量为98.0％-99.0％；其中，过滤后的有机相和水相进行分液，分液后的有机相直接套用于下一批次反应，分液后的水相和第一次打浆水洗的水相合并回收；所述化合物A为2-(1-氯-环烷-1-基)-1-(2-氯苯基)-2-羟基-3-(1,2,4-三唑烷-5-硫-1-基)丙烷。

2.如权利要求1所述的高含量的丙硫菌唑的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为氯苯，二氯苯，甲苯，对二甲苯，邻二甲苯和间二甲苯中的至少一种，所述化合物A与有机溶剂的质量比为1:0.5-5.0；所述化合物A的质量含量≥98％；所述化合物A与水的质量比为1:0.2-3.0。

3.如权利要求1所述的高含量的丙硫菌唑的制备方法，其特征在于，所述化合物A与季铵盐相转移催化剂的质量比为1:0.00001-0.1，所述季铵盐相转移催化剂为四丁基氯化铵，苄基三乙基氯化铵，四丁基溴化铵和四丁基硫酸氢铵中的至少一种。

4.如权利要求1所述的高含量的丙硫菌唑的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为三氯化铁，空气和氧气中的至少一种；当氧化剂选用三氯化铁时，所述化合物A与氧化剂的摩尔比为1:1.0-5.0；当氧化剂选用空气或氧气时，通入过量的空气或氧气进行反应。

5.如权利要求4所述的高含量的丙硫菌唑的制备方法，其特征在于，当氧化剂选用三氯化铁时，所述分液后的水相和第一次打浆水洗的水相合并回收后，其中含有的亚铁盐通过双氧水氧化后转化为三氯化铁溶液，所述三氯化铁溶液浓缩后经过定量测定铁离子含量，重复套用。

6.如权利要求1所述的高含量的丙硫菌唑的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为1-5小时，所述反应结束后冷却的温度为0-12℃。

7.如权利要求1所述的高含量的丙硫菌唑的制备方法，其特征在于，所述打浆水洗的次数为至少两次，每次打浆水洗的用水量按照化合物A质量的0.5～3倍量计算，所述打浆水洗的时间为0.5-2.0小时。