CN115806532A - 一种mit中杂质的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种MIT中杂质的制备方法,涉及精细化工技术领域。本发明以3‑巯基丙酸甲酯为起始原料,经过氯化、氨化、甲胺化、关环和酰胺化多步反应,得到纯度较高的2‑丙烯酰基‑4‑甲基‑1,2,4‑硫二氮杂环庚烷‑5‑酮‑1,1‑二氧化物。本发明的制备方法简单可控,操作性强,可作为标准品用于MIT生产过程中该杂质含量的控制,减少其对MIT质量的影响,具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及精细化工技术领域,尤其涉及一种MIT中杂质的制备方法。
背景技术
2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(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、油田回注水、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。
在MIT产品的实际生产过程中,发现部分批次的MIT在配稀料后存在稳定性差的问题,易出现变色和混浊等现象,经研究表明,导致MIT稀料稳定性差的原因在于2-丙烯酰基-4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物杂质含量偏高。根据MIT生产工艺能够确定2-丙烯酰基-4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物的生成机理为:生产MIT的原料N,N'-二甲基-3,3’-二硫代二丙酰胺经氯气的氯化和氧化作用生成3-氯磺酰丙酰甲胺,3-氯磺酰丙酰甲胺再与该反应体系内产生的常规杂质氯代-N-甲基丙烯酰胺相互作用生成2-丙烯酰基-4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物。因此,如何根据2-丙烯酰基-4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物的生成机理提供一种MIT中杂质的制备方法,并将得到的产品作为标准品用于MIT中该杂质含量的检测以实现纯化MIT的目的是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种MIT中杂质的制备方法,具体包括以下步骤:
1)将3-巯基丙酸甲酯、二氯甲烷和冰水混合,降温至0~5℃,通入氯气,控制通入氯气的速度使反应液温度保持在0~10℃,反应液呈浅绿色后停止通氯,继续保温搅拌2h后通入氮气吹走残余氯气,分出有机相加入无水硫酸钠干燥,过滤得到3-氯磺酰丙酸甲酯的二氯甲烷溶液;
2)将3-氯磺酰丙酸甲酯的二氯甲烷溶液降温至-5~0℃,加入三乙胺,缓慢通入氨气,控制氨气通入速度使反应液温度保持在0~5℃,通完氨气后继续保温搅拌,反应完成后向反应液中加水,搅拌静置后分液,有机相分别用1%盐酸、水和饱和食盐水洗涤后脱溶,减压蒸馏得3-氨磺酰丙酸甲酯;
3)将3-氨磺酰丙酸甲酯溶解于无水甲醇中充分搅拌,降温至10~15℃后滴加35wt%甲胺甲醇溶液,滴加完毕后保持13~17℃搅拌反应10~18h,反应完成后减压蒸出残余的甲胺及甲醇后,加入甲醇和水的混合物打浆洗涤,过滤后得3-氨磺酰丙酰甲胺;
4)将3-氨磺酰丙酰甲胺与3-氨磺酰丙酰甲胺、溶剂和甲基磺酸混合,加热共沸脱水,至无水分出时停止反应并降温至室温,加入饱和碳酸氢钠溶液中和至溶液pH=8,中和后分出油层,加入无水硫酸钠干燥,过滤后脱溶,柱层析纯化后得到4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物;
5)将4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物与无水四氢呋喃混合,得到混合溶液,将60%氢化钠悬浮于无水四氢呋喃中得到氢化钠悬浊液,降温至0~5℃,在氮气保护下滴加混合溶液,滴加完成后继续搅拌30min,搅拌结束后加入丙烯酰氯,加完后保持20~25℃继续搅拌8h,加水淬灭反应,减压脱溶后加入二氯甲烷和水,搅拌后分液,有机相分别用1wt%盐酸、水和饱和食盐水洗涤,柱层析纯化得2-丙烯酰基-4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物。
进一步地,所述步骤1)中3-巯基丙酸甲酯、二氯甲烷、冰水的重量比为2:16:5。
进一步地,所述步骤2)中3-氯磺酰丙酸甲酯的二氯甲烷溶液、三乙胺、氨气的重量比为10:1:0.13。
进一步地,所述步骤3)中3-氨磺酰丙酸甲酯、无水甲醇、35wt%甲胺甲醇溶液、甲醇和水的混合物的重量比为66.9:400:39.1:120。
进一步地,所述步骤4)中3-氨磺酰丙酰甲胺、3-氨磺酰丙酰甲胺、溶剂、甲基磺酸的重量比为166:81:750:1。
进一步地,所述步骤4)中的溶剂为甲苯、二甲苯、氯苯、环己烷、甲基环己烷、正庚烷、1,2-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷中的一种或几种。
进一步地,所述步骤5)中4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物与无水四氢呋喃的重量比为8.9:30,所述60%氢化钠与无水四氢呋喃的重量比为1:50。
进一步地,所述步骤5)中混合溶液与氢化钠悬浊液的重量比为38.9:102。
进一步地,所述步骤5)中丙烯酰氯的添加量为反应物总重量的3%,二氯甲烷和水的添加量为反应物总重量的50%。
进一步地,所述步骤5)中二氯甲烷和水的重量比为3:1。
本发明的另一个目的是提供所述MIT中杂质的制备方法在MIT纯化中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果:
本发明以3-巯基丙酸甲酯为起始原料,经过氯化、氨化、甲胺化、关环和酰胺化多步反应,得到纯度较高的2-丙烯酰基-4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物,可作为标准品用于MIT生产过程中该杂质含量的控制,减少其对MIT质量的影响,且整个制备方法简单可控,操作性强,具有广泛的应用前景。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明2-丙烯酰基-4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物的反应原理图。
具体实施方式
本发明提供了一种MIT中杂质的制备方法,具体包括以下步骤:
1)将3-巯基丙酸甲酯、二氯甲烷和冰水混合,降温至0~5℃,通入氯气,控制通入氯气的速度使反应液温度保持在0~10℃,反应液呈浅绿色后停止通氯,继续保温搅拌2h后通入氮气吹走残余氯气,分出有机相加入无水硫酸钠干燥,过滤得到3-氯磺酰丙酸甲酯的二氯甲烷溶液;
2)将3-氯磺酰丙酸甲酯的二氯甲烷溶液降温至-5~0℃,加入三乙胺,缓慢通入氨气,控制氨气通入速度使反应液温度保持在0~5℃,通完氨气后继续保温搅拌,反应完成后向反应液中加水,搅拌静置后分液,有机相分别用1%盐酸、水和饱和食盐水洗涤后脱溶,减压蒸馏得3-氨磺酰丙酸甲酯;
3)将3-氨磺酰丙酸甲酯溶解于无水甲醇中充分搅拌,降温至10~15℃后滴加35wt%甲胺甲醇溶液,滴加完毕后保持13~17℃搅拌反应10~18h,反应完成后减压蒸出残余的甲胺及甲醇后,加入甲醇和水的混合物打浆洗涤,过滤后得3-氨磺酰丙酰甲胺;
4)将3-氨磺酰丙酰甲胺与3-氨磺酰丙酰甲胺、溶剂和甲基磺酸混合,加热共沸脱水,至无水分出时停止反应并降温至室温,加入饱和碳酸氢钠溶液中和至溶液pH=8,中和后分出油层,加入无水硫酸钠干燥,过滤后脱溶,柱层析纯化后得到4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物;
5)将4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物与无水四氢呋喃混合,得到混合溶液,将60%氢化钠悬浮于无水四氢呋喃中得到氢化钠悬浊液,降温至0~5℃,在氮气保护下滴加混合溶液,滴加完成后继续搅拌30min,搅拌结束后加入丙烯酰氯,加完后保持20~25℃继续搅拌8h,加水淬灭反应,减压脱溶后加入二氯甲烷和水,搅拌后分液,有机相分别用1wt%盐酸、水和饱和食盐水洗涤,柱层析纯化得2-丙烯酰基-4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物。
在一个实施例中,所述步骤1)中3-巯基丙酸甲酯、二氯甲烷、冰水的重量比为2:16:5。
在一个实施例中,所述步骤2)中3-氯磺酰丙酸甲酯的二氯甲烷溶液、三乙胺、氨气的重量比为10:1:0.13。
在一个实施例中,所述步骤3)中3-氨磺酰丙酸甲酯、无水甲醇、35wt%甲胺甲醇溶液、甲醇和水的混合物的重量比为66.9:400:39.1:120。
在一个实施例中,所述步骤4)中3-氨磺酰丙酰甲胺、3-氨磺酰丙酰甲胺、溶剂、甲基磺酸的重量比为166:81:750:1。
在一个实施例中,所述步骤4)中的溶剂为甲苯、二甲苯、氯苯、环己烷、甲基环己烷、正庚烷、1,2-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷中的一种或几种。
在一个实施例中,所述步骤5)中4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物与无水四氢呋喃的重量比为8.9:30,所述60%氢化钠与无水四氢呋喃的重量比为1:50。
在一个实施例中,所述步骤5)中混合溶液与氢化钠悬浊液的重量比为38.9:102。
在一个实施例中,所述步骤5)中丙烯酰氯的添加量为反应物总重量的3%,二氯甲烷和水的添加量为反应物总重量的50%。
在一个实施例中,所述步骤5)中二氯甲烷和水的重量比为3:1。
本发明的另一个目的是提供所述MIT中杂质的制备方法在MIT纯化中的应用。
以下结合实施例对本发明提供的技术方案进行进一步说明。
实施例1
一种MIT中杂质的制备方法,步骤如下:
1)3-氯磺酰丙酸甲酯的制备:在装有机械搅拌、温度计和尾气吸收装置的四口瓶中加入3-巯基丙酸甲酯200g、二氯甲烷1600g、冰水500g,降温至0~)℃,通入氯气,控制通入氯气的速度使反应液温度保持在0~10℃,通至反应液呈浅绿色后停止通氯,继续保温搅拌2h后通入氮气吹走残余氯气,静置分出有机相,有机相加入无水硫酸钠干燥,过滤得到3-氯磺酰丙酸甲酯的二氯甲烷溶液;
2)3-氨磺酰丙酸甲酯的制备:在装有机械搅拌、温度计和尾气吸收装置的四口瓶中加入3-氯磺酰丙酸甲酯的二氯甲烷溶液1850g,降温至-5~0℃,加入三乙胺165g,缓慢通入氨气,控制氨气通入速度使反应液温度保持在0~5℃,TLC确定反应终点,通入氨气总量约为24g,反应结束后向反应液中加水,搅拌10min后静置分出有机相,有机相分别用1wt%盐酸、水和饱和食盐水洗涤,脱除溶剂,减压蒸馏得3-氨磺酰丙酸甲酯206.1g,两步收率74%,1H NMR(MeOD)δ:3.76(t,3H),3.48(s,3H),2.53(t,3H);
3)3-氨磺酰丙酰甲胺的制备:在装有机械搅拌和温度计和尾气吸收装置的四口瓶中加入3-氨磺酰丙酸甲酯66.9g、无水甲醇400g,搅拌10min后,降温至10~15℃,滴加35%甲胺甲醇溶液39.1g,控制滴加速度使反应液温度保持在10~15℃,滴加完毕后保持13~17℃搅拌18h,TLC确定反应终点,反应结束后减压脱除残余的甲胺和甲醇,加入120g甲醇和水的混合物室温搅拌打浆,过滤,真空干燥得橙黄色3-氨磺酰丙酰甲胺固体59.3g,收率89%;
4)4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物的制备:在装有机械搅拌、温度计、回流冷凝管、分水器和尾气吸收装置的四口瓶中加入3-氨磺酰丙酰甲胺33.2g、37%甲醛水溶液16.2g、甲苯150g和甲基磺酸0.2g,升温至回流后开始分水,待分水结束后停止反应,降温至室温,向反应液加入饱和碳酸氢钠溶液中和至pH=8,中和后分出油层,加入无水硫酸钠干燥,过滤后脱溶,干法上柱后进行柱层析纯化,得类白色固体4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物的制备20.7g,收率58%;
5)2-丙烯酰基-4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物的制备:将装有机械搅拌、温度计的四口瓶氮气置换三次,加入60%氢化钠2.0g和无水四氢呋喃100g,用氮气球封闭反应体系,搅拌悬浮分散,将反应液降温至0~5℃,将8.9g 4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物溶解于30g无水四氢呋喃中,控制反应液温度0~5℃,将4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物的无水四氢呋喃滴入反应液中,滴加完后继续搅拌30min,再一次性加入丙烯酰氯4.5g,加完后保持20~25℃继续搅拌8h,TLC确定反应终点,反应完成后加入2.0g水淬灭反应,减压脱除溶剂,向残余物中加入二氯甲烷和水,搅拌后分液,有机相分别用1%盐酸、水和饱和食盐水洗涤,湿法上柱后进行柱层析纯化,合并淋洗液加入50ppm的对羟基苯甲醚后浓缩得白色固体4.4g,收率38%,液相归一化纯度94.6%,1HNMR(DMSO)δ:6.46(d,1H),6.02(m,1H),5.86(d,1H),4.58(s,2H),3.77(t,2H),3.15(s,3H),2.89(t,2H)。
实施例2,
同实施例1,区别在于:步骤5)4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物的制备的工艺为:在装有机械搅拌、温度计、回流冷凝管、分水器和尾气吸收装置的四口瓶中加入3-氨磺酰丙酰甲胺33.2g、37%甲醛水溶液16.2g、环己烷150g和甲基磺酸0.2g,升温至回流后开始分水,待分水结束后停止反应,降温至室温。向反应液加入饱和碳酸氢钠溶液中和至pH=8,中和后分出油层,加入无水硫酸钠干燥,过滤后脱溶,干法上柱后进行柱层析纯化,得类白色固体4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物的制备18.2g,收率51%。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种MIT中杂质的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将3-巯基丙酸甲酯、二氯甲烷和冰水混合,降温至0~5℃,通入氯气,控制通入氯气的速度使反应液温度保持在0~10℃,反应液呈浅绿色后停止通氯,继续保温搅拌2h后通入氮气吹走残余氯气,分出有机相加入无水硫酸钠干燥,过滤得到3-氯磺酰丙酸甲酯的二氯甲烷溶液;
2)将3-氯磺酰丙酸甲酯的二氯甲烷溶液降温至-5~0℃,加入三乙胺,缓慢通入氨气,控制氨气通入速度使反应液温度保持在0~5℃,通完氨气后继续保温搅拌,反应完成后向反应液中加水,搅拌静置后分液,有机相分别用1%盐酸、水和饱和食盐水洗涤后脱溶,减压蒸馏得3-氨磺酰丙酸甲酯;
3)将3-氨磺酰丙酸甲酯溶解于无水甲醇中充分搅拌,降温至10~15℃后滴加35wt%甲胺甲醇溶液,滴加完毕后保持13~17℃搅拌反应10~18h,反应完成后减压蒸出残余的甲胺及甲醇后,加入甲醇和水的混合物打浆洗涤,过滤后得3-氨磺酰丙酰甲胺;
4)将3-氨磺酰丙酰甲胺与3-氨磺酰丙酰甲胺、溶剂和甲基磺酸混合,加热共沸脱水,至无水分出时停止反应并降温至室温,加入饱和碳酸氢钠溶液中和至溶液pH=8,中和后分出油层,加入无水硫酸钠干燥,过滤后脱溶,柱层析纯化后得到4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物;
5)将4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物与无水四氢呋喃混合,得到混合溶液,将60%氢化钠悬浮于无水四氢呋喃中得到氢化钠悬浊液,降温至0~5℃,在氮气保护下滴加混合溶液,滴加完成后继续搅拌30min,搅拌结束后加入丙烯酰氯,加完后保持20~25℃继续搅拌8h,加水淬灭反应,减压脱溶后加入二氯甲烷和水,搅拌后分液,有机相分别用1wt%盐酸、水和饱和食盐水洗涤,柱层析纯化得2-丙烯酰基-4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物。
2.根据权利要求1所述的一种MIT中杂质的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中3-巯基丙酸甲酯、二氯甲烷、冰水的重量比为2:16:5。
3.根据权利要求1所述的一种MIT中杂质的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中3-氯磺酰丙酸甲酯的二氯甲烷溶液、三乙胺、氨气的重量比为10:1:0.13。
4.根据权利要求1所述的一种MIT中杂质的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中3-氨磺酰丙酸甲酯、无水甲醇、35wt%甲胺甲醇溶液、甲醇和水的混合物的重量比为66.9:400:39.1:120。
5.根据权利要求1所述的一种MIT中杂质的制备方法,其特征在于,所述步骤4)中3-氨磺酰丙酰甲胺、3-氨磺酰丙酰甲胺、溶剂、甲基磺酸的重量比为166:81:750:1。
6.根据权利要求1所述的一种MIT中杂质的制备方法,其特征在于,所述步骤4)中的溶剂为甲苯、二甲苯、氯苯、环己烷、甲基环己烷、正庚烷、1,2-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种MIT中杂质的制备方法,其特征在于,所述步骤5)中4-甲基-1,2,4-硫二氮杂环庚烷-5-酮-1,1-二氧化物与无水四氢呋喃的重量比为8.9:30,所述60%氢化钠与无水四氢呋喃的重量比为1:50。
8.根据权利要求1所述的一种MIT中杂质的制备方法,其特征在于,所述步骤5)中混合溶液与氢化钠悬浊液的重量比为38.9:102。
9.根据权利要求1所述的一种MIT中杂质的制备方法,其特征在于,所述步骤5)中丙烯酰氯的添加量为反应物总重量的3%,二氯甲烷和水的添加量为反应物总重量的50%。
10.根据权利要求9所述的一种MIT中杂质的制备方法,其特征在于,所述步骤5)中二氯甲烷和水的重量比为3:1。
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