CN115819369B - 一种中间体4-甲基噻唑的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于精细化工领域，涉及一种中间体4‑甲基噻唑的制备工艺，该工艺包括：S1.在酸性溶液中，反应原料2‑氯乙酰乙酸乙酯和二硫代氨基甲酸铵发生合环反应，再加入碱溶液，水解，调节PH至2‑3，抽滤，干燥，生成中间产物2‑巯基‑4‑甲基噻唑‑5‑羧酸；S2.将中间产物M0溶解于非质子极性溶剂中，搅拌，加热至反应温度85～150℃，脱羧反应；减压蒸馏除去溶剂，生成2‑巯基‑4‑甲基噻唑；S3.向2‑巯基‑4‑甲基噻唑中缓慢滴加氧化剂，在反应温度0～70℃下，氧化反应，获得4‑甲基噻唑。该工艺绿色环保，三废量少，无污染，而且不使用催化剂，成本低，溶剂可以回收再利用，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于精细化工领域，涉及一种中间体4-甲基噻唑的制备工艺。具体地，涉及更环保、更适合工业化的中间体4-甲基噻唑的制备工艺。
背景技术
4-甲基噻唑是一种无色至浅黄色液体，沸点133-134℃，是医药、农药以及食用香料的重要中间体。现有技术中已存在一些关于4-甲基噻唑的合成的研究。具体地，有的合成工艺以3-氧丁酸为原料，经过磺酰氯氯代，再与硫代甲酰胺合环，最后在二甲基亚砜溶剂中碳酸银催化合成4-甲基噻唑。这种工艺反应条件苛刻，收率低，催化剂碳酸银昂贵，工业化生产成本太大。也有工艺以一氯丙酮和二硫代氨基甲酸铵为原料，进行合环，再利用高锰酸钾氧化巯基得到4-甲基噻唑。虽然该工艺只有两步，但高锰酸钾氧化反应剧烈且不易控制，产生的三废量多，对环境不友好，不属于环境友好的方法，在一定程度上，难于进行工业化推广。
针对现有技术中存在的不足，本申请的发明人旨在提供一种环境友好型、更适合工业化生产的中间体4-甲基噻唑的制备工艺，同时期望大幅度降低生产成本，提高产能。
发明内容
本发明旨在提供一种新的、更环保、更低成本的中间体4-甲基噻唑的制备工艺。具体地，该工艺包括：
S1.在酸性溶液中，反应原料2-氯乙酰乙酸乙酯和二硫代氨基甲酸铵发生合环反应；加入碱溶液，水解，调节PH至2-3，抽滤，干燥，生成中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸；
S2.将所述中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸溶解于非质子极性溶剂中，搅拌，加热至反应温度85～150℃下，脱羧反应，减压蒸馏除去溶剂，生成2-巯基-4-甲基噻唑；
S3.向2-巯基-4-甲基噻唑中缓慢滴加氧化剂，在反应温度0～70℃下，氧化反应，获得4-甲基噻唑。
进一步地，步骤S1中，2-氯乙酰乙酸乙酯与二硫代氨基甲酸铵的摩尔比为1：1.1～1.5。
优选地，步骤S2中，该非质子极性溶剂为选自N,N-二甲基甲酰胺DMF、N,N-二甲基乙酰胺DMAC、二甲基亚砜DMSO和N-甲基吡咯烷酮NMP中的任一种；更优选地，该非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
优选地，步骤S3中，氧化剂为选自过氧化氢、过碳酸钠、氧气和过苯甲酸中的任一种；更优选地，该氧化剂为N,N-二甲基甲酰胺。进一步地，步骤S3中，氧化剂为30重量％的双氧水。
进一步地，步骤S3之后，萃取、蒸馏可制备高纯度4-甲基噻唑。
进一步地，步骤S3中，2-巯基-4-甲基噻唑与过氧化氢的摩尔比为1：2.5～4。
有益效果
通过本发明上述技术方案，本发明克服了现有技术中存在技术不足，获得了一种更环保、更适合工业化生产的4-甲基噻唑的制备工艺。
与现有4-甲基噻唑的制备工艺相比，本发明采用二硫代氨基甲酸胺进行合环，收率高，三废少，不需要采用碳酸银作为脱羧试剂，也无需使用催化剂，收率高，成本显著降低。此外采用优选的氧化剂双氧水氧化，效果优于使用高锰酸钾，污染小，且绿色环保。
再者，从反应物、溶剂等原料上和操作条件上均降低了生产成本，不存在苛刻的反应条件，不需要使用大量强酸和有毒气体，产生的废水量显著降低，由此大幅度降低物料成本；必要步骤少，操作简单，中间体4-甲基噻唑产率高、纯度高，大幅度降低时间成本，提高效率。
该工艺中所使用的非质子极性溶剂还可以回收再利用，无污染，适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的解释，但是并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所属领域的普通技术人员来说，能够实现的任何改动、改造或者等同替换方法都将落入本发明的权利要求范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明的实施例提供一种新的、更环保、更低成本的中间体中间体4-甲基噻唑的制备工艺。具体地，该工艺包括：
S1.在酸性溶液中，反应原料2-氯乙酰乙酸乙酯和二硫代氨基甲酸铵发生合环反应；加入碱溶液，水解，调节PH至2-3，抽滤，干燥，生成中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸；
S2.将所述中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸溶解于非质子极性溶剂中，搅拌，加热至反应温度85～150℃下，脱羧反应，减压蒸馏除去溶剂，生成2-巯基-4-甲基噻唑；
S3.向2-巯基-4-甲基噻唑中缓慢滴加氧化剂，在反应温度0～70℃下，氧化反应，获得4-甲基噻唑。
进一步地，步骤S1中，2-氯乙酰乙酸乙酯与二硫代氨基甲酸铵的摩尔比为1：1.1～1.5。
优选地，步骤S2中，该非质子极性溶剂为选自N,N-二甲基甲酰胺DMF、N,N-二甲基乙酰胺DMAC、二甲基亚砜DMSO和N-甲基吡咯烷酮NMP中的任一种；更优选地，该非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
优选地，步骤S3中，氧化剂为选自过氧化氢、过碳酸钠、氧气和过苯甲酸中的任一种；更优选地，该氧化剂为30重量％的双氧水。
进一步地，步骤S3之后，萃取、蒸馏可制备高纯度4-甲基噻唑。。
进一步地，步骤S3中，2-巯基-4-甲基噻唑与过氧化氢的摩尔比为1：2.5～4。
在一些实施例中，采用以下具体反应路线制备中间体4-甲基噻唑。
实施例1
将143.3g(1.3mol)二硫代氨基甲酸铵缓慢加入到含164.6g(1.0mol)2-氯乙酰乙酸乙酯的酸性水溶液中，在55℃下保温反应，再加入40％的氢氧化钠水溶液，水解，调节至PH＝2，抽滤干燥，生成中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸。
接下来，采用500.0g N,N-二甲基甲酰胺溶解中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸，加热至95～105℃，搅拌，脱羧反应8小时，减压蒸馏以除去溶剂。
在20～50℃下，向2-巯基-4甲基噻唑中加入130.0g水和20.0g乙酸乙酯，溶解，再缓慢滴加396.8g(3.5mol)过氧化氢(30％ H2O2)，反应8小时，再调节PH＝7，萃取，蒸馏，得到浅黄色油状，即4-甲基噻唑。经计算，产物收率81％。纯度为95％。
实施例2
将143.3g(1.3mol)二硫代氨基甲酸铵缓慢加入到含164.6g(1mol)2-氯乙酰乙酸乙酯的酸性水溶液中，在45-55℃下保温反应；再加入40％的氢氧化钠水溶液，水解，调节至PH＝2，抽滤、干燥，生成中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸。
接下来，采用500.0g N,N-二甲基甲酰胺溶解中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸，加热至85～95℃，搅拌，反应8小时，减压蒸馏除去溶剂，生成2-巯基-4-甲基噻唑。
在0～20℃下，向2-巯基-4甲基噻唑中加入130.0g水和20.0g乙酸乙酯，溶解，再缓慢滴加283.4g(2.5mol)过氧化氢(30％ H2O2)，反应16小时，再调节PH＝7，萃取，蒸馏，得到浅黄色油状，即4-甲基噻唑。经计算，产物收率78％。纯度为95％
实施例3
将143.3g(1.3mol)二硫代氨基甲酸铵缓慢加入到含164.6g(1mol)2-氯乙酰乙酸乙酯的酸性水溶液中，在55～65℃下保温反应；再加入40％的氢氧化钠水溶液，水解，调节至PH＝3，抽滤、干燥，生成中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸。
接下来，采用500.0g N,N-二甲基甲酰胺溶解产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸，加热至105～115℃，搅拌，脱羧反应6小时，减压蒸馏除去溶剂，生成2-巯基-4-甲基噻唑。
在50～70℃下，向2-巯基-4甲基噻唑中加入130.0g水和20.0g乙酸乙酯，溶解，然后再缓慢滴加453.5g(4.0mol)过氧化氢(30％ H2O2)，反应8小时，再调节PH＝7，萃取，蒸馏，得到浅黄色油状，即4-甲基噻唑。经计算，产物收率75％，纯度为93％。
对比例
将143.3g(1.3mol)二硫代氨基甲酸铵缓慢加入到含164.6g(1mol)2-氯乙酰乙酸乙酯的酸性水溶液中，在55℃下保温反应，再加40％的氢氧化钠水溶液，水解，调节至PH＝2，抽滤干燥，生成中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸。
接下来，采用500.0g二甲基亚砜溶解中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸，再加入20g(0.1mol)碳酸银催化剂和3g(0.05mol)醋酸，加热140℃反应，反应结束，除去溶剂。
温度保持在20～50℃下，加入130.0g水和20.0g乙酸乙酯，溶解，然后再加入173.8g(1.1mol)高锰酸钾，反应8小时，过滤，萃取，蒸馏，得到浅黄色油状物4-甲基噻唑，收率48.2％。纯度为85％
从上述实施例1-3，可以看出，该工艺不使用催化剂，反应条件及对设备要求苛刻度不高，中间体收率较高；整体生产成本低，溶剂还可以回收再利用，无污染，适合工业化生产。
经比较，可以确认，本发明的制备工艺能够得到纯度和收率更高的中间体4-甲基噻唑，在具体的实施例中，本发明的制备工艺所获得的中间体4-甲基噻唑收率达到75％以上，纯度达到93％以上。
Claims (4)
1.一种中间体4-甲基噻唑的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括：
S1.在酸性溶液中，反应原料2-氯乙酰乙酸乙酯和二硫代氨基甲酸铵发生合环反应；加入碱溶液，水解，调节PH至2-3，抽滤，干燥，生成中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸；
S2.将所述中间产物2-巯基-4-甲基噻唑-5-羧酸溶解于非质子极性溶剂中，搅拌，加热至反应温度85～150℃下，脱羧反应，减压蒸馏除去溶剂，生成2-巯基-4-甲基噻唑；所述非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
S3.向2-巯基-4-甲基噻唑中缓慢滴加氧化剂，在反应温度0～70℃下，氧化反应，获得4-甲基噻唑；所述氧化剂为过氧化氢；
所述工艺的反应式为：
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在步骤S1中，2-氯乙酰乙酸乙酯与二硫代氨基甲酸铵的摩尔比为1：(1.1～1.5)。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在步骤S3之后，萃取、蒸馏，制备高纯度4-甲基噻唑。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在步骤S3中，2-巯基-4-甲基噻唑与过氧化氢的摩尔比为1：2.5～4。
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4111948A (en) * | 1975-06-27 | 1978-09-05 | Merck & Co., Inc. | Process for the preparation of 4-methylthiazole |
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