CN115873031A - 一种制备氧乐果的方法 - Google Patents

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程伟琴
王延花
冯明
王柏楠
邵国斌
师传兴
汪心想
杨献红
王毅楠
王泽涛
乔桂芳
朱涵静
杨素芬
武盼盼
罗迎娣
刘建华
安战强
王宏力
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Abstract

本发明属于农药技术领域，具体涉及一种制备氧乐果的方法。本发明首次以溴乙酰氯、甲胺、硫代磷酸钠和原甲酸三甲酯为原料制备氧乐果，制备出的产品收率高、纯度高，制备过程不产生废液，制备工艺简单，反应的母液或溶剂不需要处理就可以循环使用6‑8次，并且在进一步提高产品收率、原料利用率的同时，产品仍保持较高的纯度，使产品的质量得到保证。使用本发明方法，通过反应体系的优化和反应细节的选择，每一步反应均能达到较高的收率。此外，使用本发明方法，在反应完成后，经过简单的后处理步骤，得到的产品含水量可低至0.01％，解决了产品因含水量高而分解的问题。

Description

一种制备氧乐果的方法
技术领域
本发明属于农药技术领域，具体涉及一种制备氧乐果的方法。
背景技术
小麦是我国主要粮食作物，产量居世界首位。小麦穗蚜俗称腻虫、蜜虫，是小麦危害最严重的主要害虫之一，小麦穗蚜病可造成田块减产10-30％，严重影响国家粮食安全。氧乐果[O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯]是一种高效低毒的有机磷杀虫、杀螨剂，具有广谱性、内吸性、持久性、低温速效性和不产生抗性等特点，是小麦穗蚜病爆发期无可替代的速效杀虫剂，对保障我国小麦稳产高产具有重要的战略意义。
氧乐果(Omethoate)是W.C.Danterman等1957年首先报道，1959年发现杀虫活性，1967年由德国的拜耳公司试制生产。氧乐果的合成方法主要有异氰酸甲酯法、三氯化磷先胺解法和三氯化磷后胺解法。由于异氰酸甲酯法使用的原料和中间体有剧毒、强腐蚀性、易爆炸，原料昂贵，生产成本高，对设备要求较高，因此很难在工业化生产中推广应用。三氯化磷先胺解法(Bunte盐法)制备的氧乐果要消耗大量的碳酸钾和硫代亚硫酸钠，产生大量的混合无机盐废渣(NaKSO3和KHCO3)，原料成本明显高于后胺解法。目前普遍采用三氯化磷后胺解法生产氧乐果，该生产方法具有原料易得，生产比较安全等优点，但是此合成方法会产生大量的废氨水、废甲醇、废氯乙酸甲酯、废氯仿、氯化铵等废液，制备工艺复杂，产品纯度低(80-86％)、含水量高而分解等问题，已严重制约氧乐果产业的可持续发展。因此，开发出一种工艺简单、收率高、产品纯度高、清洁的合成方法具有重要的理论和实际应用价值。
发明内容
为改善上述技术问题，本发明提供一种氧乐果的制备方法，所述方法包括以下步骤：
Figure BDA0003287667370000021
(1)将溴乙酰氯与甲胺反应，制备得到2-溴-N-甲基乙酰胺；
(2)将2-溴-N-甲基乙酰胺与硫代磷酸钠反应制备得到O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸；
(3)将O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸与原甲酸三甲酯反应，制备得到O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，
溴乙酰氯与甲胺的摩尔比为1:(1-4)，优选为1:(2-4)，例如1:2、1:3、1:4；
所述甲胺优选为甲胺水溶液，所述甲胺水溶液的质量分数可以为20％-60％，优选为30％-50％，例如40％；
所述反应可以在溶剂存在下进行，所述溶剂优选为水；
根据本发明的实施方案，所述溶剂与溴乙酰氯的用量比可以为(80-360):1mL/mol，优选为(100-350):1mL/mol，例如350:1mL/mol、250:1mL/mol、180:1mL/mol、120:1mL/mol；
所述反应的温度为(-20℃)-0℃，例如-15℃；
所述反应的时间为2-10小时，例如6小时。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述反应具体为：将溴乙酰氯添加至甲胺中，添加方式优选为滴加；
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述反应中添加溴乙酰氯的温度可以为(-20℃)-(-10℃)，例如-20℃、-18℃、-15℃；
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述反应可以为：溴乙酰氯添加至甲胺水溶液中。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述反应还包括后处理步骤；所述后处理步骤包括：将反应液用溶剂萃取，萃取后的水相作为母液用于后续循环利用；优选地，萃取后的有机相进一步干燥，过滤，旋蒸，减压蒸馏得到2-溴-N-甲基乙酰胺；
根据本发明的实施方案，所述萃取使用的溶剂可以为卤代烃类溶剂，例如二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷；
根据本发明的实施方案，所述循环利用次数为1-8次，例如6-8次；所述母液循环利用后可进一步提高原料利用率、产品收率，减少废液的产生量；
根据本发明的实施方案，进行母液循环利用时，所述母液与溴乙酰氯的体积摩尔比可以为(200-390):1mL/mol，优选为(310-390):1mL/mol，例如317:1mL/mol、389:1mL/mol。
根据本发明的实施方案，步骤(2)中，2-溴-N-甲基乙酰胺与硫代磷酸钠的摩尔比为1:(1-2)，例如1:1；
优选地，所述硫代磷酸钠可以为无水或其水合物，所述水合物可以为十二水硫代磷酸钠；
所述反应可以在溶剂存在下进行，所述溶剂可以为甲醇和水的混合溶剂；
所述反应的温度可以为25-50℃，例如30℃；
所述反应的时间可以为2-8小时，例如6小时。
根据本发明的实施方案，步骤(2)中，所述反应可以具体为：将2-溴-N-甲基乙酰胺、十二水硫代磷酸钠、甲醇和水加入反应瓶中；加毕，待温度升至50℃以下反应2-8小时，反应完成后，旋蒸除去水和甲醇，过滤，得到所述O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸；
优选地，水与甲醇的体积比例为1:6-1:10，优选水与甲醇的体积比例为1:10所形成的溶液为反应溶剂；
所述甲醇和水的总体积与2-溴-N-甲基乙酰胺的用量比可以为(200-500):1mL/mol，优选为(300-400):1mL/mol，例如400:1mL/mol。
根据本发明的实施方案，步骤(2)中，所述反应还包括后处理步骤；所述后处理步骤包括：旋蒸除去水和甲醇、过滤的步骤；所述旋蒸除去水和甲醇可用于循环利用。
根据本发明的实施方案，步骤(3)中，所述O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸与原甲酸三甲酯的摩尔比可以为1:(0.8-1.5)，优选为1:(0.9-1.2)，例如1:0.9、1:1、1:1.1；
所述反应可以在溶剂中进行，所述溶剂可以选自有机溶剂，优选为醇类溶剂，例如甲醇；
所述溶剂与O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的用量比可以为(200-600):1mL/mol，优选为(500-600):1mL/mol，例如550:1mL/mol、600:1mL/mol；
所述反应的温度可以为55-75℃，例如65℃；
所述反应的时间可以为6-12小时，例如8小时。
根据本发明的实施方案，步骤(3)中，所述反应还包括后处理步骤；所述后处理步骤包括：回收溶剂和未反应的原甲酸三甲酯的步骤；所述回收的溶剂和未反应的原甲酸三甲酯可以用于循环利用。
根据本发明的实施方案，溶剂和未反应的原甲酸三甲酯可以通过旋蒸除去。
根据本发明的实施方案，所述循环利用的次数为1-8次，例如6-8次；所述溶剂和原甲酸三甲酯循环后可进一步提高原料利用率、产品收率，减少废液的产生量；
根据本发明的实施方案，所述循环利用，还包括向回收的溶剂和未反应的原甲酸三甲酯中重新加入溶剂和原甲酸三甲酯使反应体系中溶剂的总量与O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的体积摩尔比可以为(200-600):1mL/mol，优选为(500-600):1mL/mol，例如600:1mL/mol；重新加入的原甲酸三甲酯与O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的摩尔比可以为(0.8-1.5):1，优选为(0.9-1.2):1，例如0.9:1、1:1、1.1:1；所述溶剂和原甲酸三甲酯具有上述定义。
根据本发明示例性的实施方案，所述氧乐果的制备方法包括以下步骤：
(1)将1当量的溴乙酰氯滴加到1-4当量的20％-60％(质量分数)的甲胺水溶液和水中，保持滴加温度在(-20℃)-(-10℃)，在(-20℃)-0℃下反应2-10小时，反应结束后，萃取，干燥，旋蒸，减压蒸馏得到2-溴-N-甲基乙酰胺；
所述水与溴乙酰氯的用量比为(80-350):1mL/mol；所述萃取优选采用二氯甲烷；
(2)将2-溴-N-甲基乙酰胺、十二水硫代磷酸钠、甲醇和水加入反应瓶中；加毕，待温度升至一定温度(例如50℃以下，如30℃)反应一段时间(例如2-8小时，如6小时)，旋蒸除去水和甲醇，过滤，得到O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸；
先加入的甲醇和水的体积与2-溴-N-甲基乙酰胺的用量比可以为(200-500):1mL/mol，优选为(300-400):1mL/mol，例如400:1mL/mol；
(3)将1当量的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸、0.8-1.5当量的原甲酸三甲酯和溶剂混合，55-75℃下反应8-12个小时，反应结束后，蒸除溶剂和原甲酸三甲酯，得到O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯；
优选地，所述溶剂选自醇类溶剂；
所述溶剂与O,O-二甲基硫代磷酸钠的用量比为(200-600):1mL/mol。
有益效果
1、本发明首次采用溴乙酰氯、甲胺、硫代磷酸钠为原料制备氧乐果，相较于直接的氯乙酰甲胺法，工艺简单，绿色环保，产品纯度高，且发明人经过多次放大实验发现，由于选择了溴乙酰氯、甲胺、硫代磷酸钠为起始原料，经三步合成目标产品的路线，反应试剂可实现大规模的重复利用，反应过程中的母液或溶剂(例如步骤(1)、(2)、(3)的母液)不需要处理即可循环使用6-8次，并且在进一步提高产品收率、节约反应试剂成本和减少废液产生量的同时，产品仍保持较高的纯度，使产品的质量得到保证。
2、氯乙酰甲胺法即先胺解法，采用氯乙酸甲酯与甲胺的水溶液或甲胺的醇溶液反应制备氯乙酰甲胺，此工艺步骤会产生废甲醇、废乙醇和废氯乙酸甲酯，即使采用回收后再套用，也需要较大的能源消耗，并且产生环境污染；氯乙酸甲酯在甲胺水溶液反应时，在碱性条件下氯乙酸甲酯与水发生水解，生成氯乙酸，使反应产率降低，副产物增多，导致最终产品氧乐果的纯度和收率都较低。本发明方法改善了氯乙酰甲胺法的缺点，本发明的路线更加适用于工业化大生产，本发明方法采用适宜温度下搅拌反应，经过简单的蒸馏即可得到氧乐果产品，反应溶剂不需要处理就能重复使用6-8次，本发明工艺具有生产工艺简单、绿色环保、操作简单等优点。
3、使用本发明方法，通过反应体系的优化和反应细节的选择，每一步反应均能达到较高的收率。尤其是第三步反应中，针对反应试剂和条件的反复实验研究和优化，发现O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸在甲醇中反应效果更好。通过加入分子筛催化剂和反应温度的优化，提高反应速率，降低反应温度，减少反应时间，同时得到了高收率和高纯度的产品。
4、本发明方法以溴乙酰氯制备得到的2-溴-N-甲基乙酰胺的收率可高达96.5％，进一步制备得到的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的收率可高达95.2％，最终制备得到的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的产品纯度高，产品纯度高达98.68％以上，此外，使用本发明方法终产品的水分含量极低，含水量可小于0.01％，解决了产品因含水量高而分解的问题，与氯乙酰甲胺法(即先胺解法)和三氯化磷后胺解法相比，本发明方法不产生废氨水、废甲醇、废氯乙酸甲酯、废氯仿等废液，避免了废液对环境的污染，是绿色的制备工艺，还具有明显的经济效益、社会效益和环境效益，这对实现大规模工业化生产具有重要的积极作用。
附图说明
图1为本发明制备O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的反应式。
图2为本发明制备出的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的红外光谱图。
图3为本发明实施例1制备出的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的气相色谱-质谱联用分析图。其中，色谱图中，保留时间为2.187min的峰面积为1104422，保留时间为3.936min的峰面积为81182640。保留时间为2.187min的峰面积(1104422)占总峰面积(1104422+81182640)的比例为1.34％，保留时间为3.936min的峰面积(81182640)占总峰面积(1104422+81182640)的比例为98.66％。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
(1)2-溴-N-甲基乙酰胺的制备
将48mL(0.576mol)的溴乙酰氯滴加到220mL(2.32mol)的40％(质量分数)的甲胺水溶液和200mL的水中，保持滴加温度在-20℃，在-15℃下反应6小时，反应结束后用二氯甲烷萃取三次，萃取后的水相为母液用于后续循环利用，有机相用无水氯化钙干燥，抽滤滤除干燥剂、旋蒸除去溶剂，得到无色固体，通过减压蒸馏收集88-92℃(真空度为10mmHg)的馏分即为2-溴-N-甲基乙酰胺，得到84.48克白色晶体，收率为96.5％；熔点：44-45℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):6.60(br,1H),3.89(s,2H),2.86(d,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ(ppm):166.1,29.3,27.1。
(2)O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的制备
将76g(0.5mol)的2-溴-N-甲基乙酰胺、198.1g(0.5mol)的十二水硫代磷酸钠加入到200mL的甲醇和水中，在30℃反应6个小时，待自然降至室温后，旋蒸除去溶剂(该溶剂回收后用于后续的循环利用)，过滤分离出溴化钠，即得到无色的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸85.72克，收率92.6％。
(3)O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的制备
将37.03g(0.2mol)的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸、21.22g(0.2mol)的原甲酸三甲酯、1g的分子筛和120mL的甲醇加入到250mL的三颈瓶中，65℃下反应10个小时后停止加热，待自然降至室温后，过滤滤除催化剂，旋蒸除去溶剂(该溶剂回收后用于后续的循环利用)，即得到淡黄色的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯42.08克，收率98.68％；经GC-MS测试纯度为98.66％；产品含水量为0.01％。IR(ATR,cm-1):3298.2,3086.1,2999.3,2953,1653,1556.5,1456.2,1411.8,1321.2,1242.1,1180.4,1010.7,829.3,792.7,765.7,694.3,628.7；1H NMR(400MHz,DMSO-D6)δ(ppm):8.47(s,3H),3.43-3.39(m,2H),3.17-3.13(m,2H)；MS(EI)m/z:213[M+](5),156(100),110(96),79(25),58(18),28(78),18(90)。
实施例2
(1)2-溴-N-甲基乙酰胺的制备
将48mL(0.576mol)的溴乙酰氯滴加到110mL(1.16mol)的40％(质量分数)的甲胺水溶液和200mL的水中，保持滴加温度在-20℃，在-15℃下反应6小时，反应结束后用二氯甲烷萃取三次，用无水氯化钙干燥，抽滤滤除干燥剂、旋蒸除去溶剂，得到无色固体，通过减压蒸馏收集88-92℃(真空度为10mmHg)的馏分即为2-溴-N-甲基乙酰胺，得到83.52克白色晶体，收率为95.4％；熔点：44-45℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):6.60(br,1H),3.89(s,2H),2.86(d,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ(ppm):166.1,29.3,27.1。
(2)O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的制备
将76g(0.5mol)的2-溴-N-甲基乙酰胺、217.9g(0.55mol)的十二水硫代磷酸钠加入到330mL的甲醇和水中，在30℃反应6个小时，待自然降至室温后，旋蒸除去溶剂，过滤分离出溴化钠，即得到无色的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸86.18克，收率93.1％。
(3)O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的制备
将37.03g(0.2mol)的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸、21.22g(0.2mol)的原甲酸三甲酯、1g的分子筛和120mL的甲醇加入到250mL的三颈瓶中，65℃下反应8个小时后停止加热，待自然降至室温后，过滤滤除催化剂，旋蒸除去溶剂，即得到淡黄色的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯40.55克，收率95.11％；经GC-MS测试纯度为98.44％；产品含水量为0.01％。IR(ATR,cm-1):3298.2,3086.1,2999.3,2953,1653,1556.5,1456.2,1411.8,1321.2,1242.1,1180.4,1010.7,829.3,792.7,765.7,694.3,628.7；1H NMR(400MHz,DMSO-D6)δ(ppm):8.47(s,3H),3.43-3.39(m,2H),3.17-3.13(m,2H)；MS(EI)m/z:213[M+](5),156(100),110(96),79(25),58(18),28(78),18(90)。
实施例3
(1)2-溴-N-甲基乙酰胺的制备
将48mL(0.576mol)的溴乙酰氯滴加到220mL(2.32mol)的40％(质量分数)的甲胺水溶液和144mL的水中，保持滴加温度在-20℃，在-15℃下反应6小时，反应结束后用二氯甲烷萃取三次，用无水氯化钙干燥，抽滤滤除干燥剂、旋蒸除去溶剂，得到无色固体，通过减压蒸馏收集88-92℃(真空度为10mmHg)的馏分即为2-溴-N-甲基乙酰胺，得到78.48克白色晶体，收率为89.6％；熔点：44-45℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):6.60(br,1H),3.89(s,2H),2.86(d,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ(ppm):166.1,29.3,27.1。
(2)O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的制备
将76g(0.5mol)的2-溴-N-甲基乙酰胺、198.1g(0.75mol)的十二水硫代磷酸钠加入到330mL的甲醇和水中，在30℃反应6个小时，待自然降至室温后，旋蒸除去溶剂，过滤分离出溴化钠和未反应的硫代磷酸钠，即得到无色的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸88.13克，收率95.2％。
(3)O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的制备
将37.03g(0.2mol)的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸、21.22g(0.2mol)的原甲酸三甲酯、1g的分子筛和120mL的甲醇加入到250mL的三颈瓶中，55℃下反应10个小时后停止加热，待自然降至室温后，过滤滤除催化剂，旋蒸除去溶剂，即得到淡黄色的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯39.9克，收率93.59％；经GC-MS测试纯度为98.25％；产品含水量为0.01％。IR(ATR,cm-1):3298.2,3086.1,2999.3,2953,1653,1556.5,1456.2,1411.8,1321.2,1242.1,1180.4,1010.7,829.3,792.7,765.7,694.3,628.7；1H NMR(400MHz,DMSO-D6)δ(ppm):8.47(s,3H),3.43-3.39(m,2H),3.17-3.13(m,2H)；MS(EI)m/z:213[M+](5),156(100),110(96),79(25),58(18),28(78),18(90)。
实施例4
(1)2-溴-N-甲基乙酰胺的制备
将60mL(0.72mol)的溴乙酰氯滴加到275mL(2.9mol)的40％(质量分数)的甲胺水溶液和129.5mL的水中，保持滴加温度在-20℃，在-15℃下反应6小时，反应结束后用二氯甲烷萃取三次，用无水氯化钙干燥，抽滤滤除干燥剂、旋蒸除去溶剂，得到无色固体，通过减压蒸馏收集88-92℃(真空度为10mmHg)的馏分即为2-溴-N-甲基乙酰胺，得到94.7克白色晶体，收率为86.5％；熔点：44-45℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):6.60(br,1H),3.89(s,2H),2.86(d,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ(ppm):166.1,29.3,27.1。
(2)O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的制备
将76g(0.5mol)的2-溴-N-甲基乙酰胺、198.1g(0.5mol)的十二水硫代磷酸钠加入到330mL的甲醇和水中，在30℃反应8个小时，待自然降至室温后，旋蒸除去溶剂，过滤分离出溴化钠，即得到无色的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸85.9克，收率92.8％。
(3)O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的制备
将37.03g(0.2mol)的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸、23.35g(0.22mol)的原甲酸三甲酯、1g的分子筛和120mL的甲醇加入到250mL的三颈瓶中，65℃下反应10个小时后停止加热，待自然降至室温后，过滤滤除催化剂，旋蒸除去溶剂，即得到淡黄色的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯42.19克，收率98.95％；经GC-MS测试纯度为98.86％；产品含水量为0.01％。IR(ATR,cm-1):3298.2,3086.1,2999.3,2953,1653,1556.5,1456.2,1411.8,1321.2,1242.1,1180.4,1010.7,829.3,792.7,765.7,694.3,628.7；1H NMR(400MHz,DMSO-D6)δ(ppm):8.47(s,3H),3.43-3.39(m,2H),3.17-3.13(m,2H)；MS(EI)m/z:213[M+](5),156(100),110(96),79(25),58(18),28(78),18(90)。
实施例5
(1)2-溴-N-甲基乙酰胺的制备
将60mL(0.72mol)的溴乙酰氯滴加到275mL(2.9mol)的40％(质量分数)的甲胺水溶液和86.5mL的水中，保持滴加温度在-20℃，在-15℃下反应6小时，反应结束后用二氯甲烷萃取三次，用无水氯化钙干燥，抽滤滤除干燥剂、旋蒸除去溶剂，得到无色固体，通过减压蒸馏收集88-92℃(真空度为10mmHg)的馏分即为2-溴-N-甲基乙酰胺，得到90.55克白色晶体，收率为82.7％；熔点：44-45℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):6.60(br,1H),3.89(s,2H),2.86(d,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ(ppm):166.1,29.3,27.1。
(2)O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的制备
将76g(0.5mol)的2-溴-N-甲基乙酰胺、198.1g(0.5mol)的十二水硫代磷酸钠加入到330mL的甲醇和水中，在40℃反应6个小时，待自然降至室温后，旋蒸除去溶剂，过滤分离出溴化钠，即得到无色的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸84.05克，收率90.8％。
(3)O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的制备
将37.03g(0.2mol)的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸、19.1g(0.18mol)的原甲酸三甲酯、1g的分子筛和120mL的甲醇加入到250mL的三颈瓶中，65℃下反应10个小时后停止加热，待自然降至室温后，过滤滤除催化剂，旋蒸除去溶剂，即得到淡黄色的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯37.01克，收率86.79％；经GC-MS测试纯度为98.02％；产品含水量为0.01％。IR(ATR,cm-1):3298.2,3086.1,2999.3,2953,1653,1556.5,1456.2,1411.8,1321.2,1242.1,1180.4,1010.7,829.3,792.7,765.7,694.3,628.7；1H NMR(400MHz,DMSO-D6)δ(ppm):8.47(s,3H),3.43-3.39(m,2H),3.17-3.13(m,2H)；MS(EI)m/z:213[M+](5),156(100),110(96),79(25),58(18),28(78),18(90)。
实施例6
(1)2-溴-N-甲基乙酰胺的制备
将60mL(0.72mol)的溴乙酰氯滴加到275mL(2.9mol)的40％(质量分数)的甲胺水溶液和250mL的水中，保持滴加温度在-15℃，在-15℃下反应6小时，反应结束后用二氯甲烷萃取三次，用无水氯化钙干燥，抽滤滤除干燥剂、旋蒸除去溶剂，得到无色固体，通过减压蒸馏收集88-92℃(真空度为10mmHg)的馏分即为2-溴-N-甲基乙酰胺，得到106.65克白色晶体，收率为97.4％；熔点：44-45℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):6.60(br,1H),3.89(s,2H),2.86(d,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ(ppm):166.1,29.3,27.1。
(2)O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的制备
将76g(0.5mol)的2-溴-N-甲基乙酰胺、198.1g(0.5mol)的十二水硫代磷酸钠加入到330mL的甲醇和水中，在50℃反应6个小时，待自然降至室温后，旋蒸除去溶剂，过滤分离出溴化钠，即得到无色的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸81.79克，收率88.36％。
(3)O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的制备
将37.03g(0.2mol)的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸、21.22g(0.2mol)的原甲酸三甲酯、1g的分子筛和100mL的甲醇加入到250mL的三颈瓶中，65℃下反应10个小时后停止加热，待自然降至室温后，过滤滤除催化剂，旋蒸除去溶剂，即得到淡黄色的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯41.42克，收率97.15％；经GC-MS测试纯度为98.44％；产品含水量为0.01％。IR(ATR,cm-1):3298.2,3086.1,2999.3,2953,1653,1556.5,1456.2,1411.8,1321.2,1242.1,1180.4,1010.7,829.3,792.7,765.7,694.3,628.7；1H NMR(400MHz,DMSO-D6)δ(ppm):8.47(s,3H),3.43-3.39(m,2H),3.17-3.13(m,2H)；MS(EI)m/z:213[M+](5),156(100),110(96),79(25),58(18),28(78),18(90)。
实施例7
(1)2-溴-N-甲基乙酰胺的制备反应母液的循环利用实验
将60mL(0.72mol)的溴乙酰氯滴加到275mL(0.58mol)的40％(质量分数)的甲胺水溶液和实施例1中2-溴-N-甲基乙酰胺的制备反应母液(228mL)中，保持滴加温度在-15℃，在-15℃下反应6小时，反应结束后用二氯甲烷萃取三次，萃取后的水相为母液用于后续循环利用，有机相用无水氯化钙干燥，抽滤滤除干燥剂、旋蒸除去溶剂，得到无色固体，通过减压蒸馏收集88-92℃(真空度为10mmHg)的馏分即为2-溴-N-甲基乙酰胺，得到107.9克白色晶体，收率为98.6％；熔点：44-45℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):6.60(br,1H),3.89(s,2H),2.86(d,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ(ppm):166.1,29.3,27.1。
(2)O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的制备反应溶剂的循环利用实验
将76g(0.5mol)的2-溴-N-甲基乙酰胺、198.1g(0.5mol)的十二水硫代磷酸钠加入到实施例1中回收的305mL的甲醇和水中，补加25mL后，在30℃反应6个小时，待自然降至室温后，旋蒸除去溶剂(该溶剂回收后用于后续的循环利用)，过滤分离出溴化钠，即得到无色的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸86克，收率92.9％。
(3)O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的制备反应母液的循环利用实验
将实施例1中O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的制备反应回收的甲醇和原甲酸三甲酯(114mL)补加甲醇至120毫升，将37.03g(0.2mol)的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸、21.22g(0.2mol)的原甲酸三甲酯、1g的分子筛加入到反应液中，65℃下反应10个小时后停止加热，待自然降至室温后，过滤滤除催化剂，旋蒸除去溶剂(该溶剂回收后用于后续的循环利用)，即得到淡黄色的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯42.22g，收率99.02％；经GC-MS测试纯度为98.67％；产品含水量为0.01％。IR(ATR,cm-1):3298.2,3086.1,2999.3,2953,1653,1556.5,1456.2,1411.8,1321.2,1242.1,1180.4,1010.7,829.3,792.7,765.7,694.3,628.7；1H NMR(400MHz,DMSO-D6)δ(ppm):8.47(s,3H),3.43-3.39(m,2H),3.17-3.13(m,2H)；MS(EI)m/z:213[M+](5),156(100),110(96),79(25),58(18),28(78),18(90)。
实施例8
(1)2-溴-N-甲基乙酰胺的制备反应母液的循环利用实验
将60mL(0.72mol)的溴乙酰氯滴加到275mL(2.9mol)的40％(质量分数)的甲胺水溶液和已重复使用6次的实施例1中2-溴-N-甲基乙酰胺的制备反应母液(280mL)中，保持滴加温度在-15℃，在-15℃下反应6小时，反应结束后用二氯甲烷萃取三次，用无水氯化钙干燥，抽滤滤除干燥剂、旋蒸除去溶剂，得到无色固体，通过减压蒸馏收集88-92℃(真空度为10mmHg)的馏分即为2-溴-N-甲基乙酰胺，得到103.7g白色晶体，收率为94.7％；熔点：44-45℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):6.60(br,1H),3.89(s,2H),2.86(d,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ(ppm):166.1,29.3,27.1。
(2)O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的制备反应溶剂的循环利用实验
将76g(0.5mol)的2-溴-N-甲基乙酰胺、198.1g(0.5mol)的十二水硫代磷酸钠加入到已重复使用6次的实施例1中回收的300mL的甲醇和水中，补加30mL后，在30℃反应6个小时，待自然降至室温后，旋蒸除去溶剂，过滤分离出溴化钠，即得到无色的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸86.4克，收率93.33％。
(3)O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的制备反应母液的循环利用实验
将已重复使用6次的实施例1中O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的制备反应回收的甲醇和原甲酸三甲酯(115mL)补加甲醇至120毫升，将37.03g(0.2mol)的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸、21.22g(0.2mol)的原甲酸三甲酯、1g的分子筛加入到反应液中，65℃下反应10个小时后停止加热，待自然降至室温后，过滤滤除催化剂，旋蒸除去溶剂，即得到淡黄色的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯40.06g，收率93.9％；经GC-MS测试纯度为98.02％；产品含水量为0.01％。IR(ATR,cm-1):3298.2,3086.1,2999.3,2953,1653,1556.5,1456.2,1411.8,1321.2,1242.1,1180.4,1010.7,829.3,792.7,765.7,694.3,628.7；1H NMR(400MHz,DMSO-D6)δ(ppm):8.47(s,3H),3.43-3.39(m,2H),3.17-3.13(m,2H)；MS(EI)m/z:213[M+](5),156(100),110(96),79(25),58(18),28(78),18(90)。
对比例1
(1)2-氯-N-甲基乙酰胺的制备
将46mL(0.58mol)的氯乙酰氯滴加到220mL(2.32mol)的40％(质量分数)的甲胺水溶液和200mL的水中，保持滴加温度在-20℃，在-15℃下反应5小时，反应结束后用二氯甲烷萃取三次，用无水氯化钙干燥，抽滤滤除干燥剂、旋蒸除去溶剂，得到无色固体，通过减压蒸馏收集84-90℃(真空度为10mmHg)的馏分即为2-氯-N-甲基乙酰胺，得到55.44克白色晶体，收率为88.9％；熔点：45-46℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):6.61(br,1H),4.06(s,2H),2.87(d,3H)。
(2)O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的制备
将53.77g(0.5mol)的2-氯-N-甲基乙酰胺、198.1g(0.5mol)的十二水硫代磷酸钠加入到330mL的甲醇和水中，在50℃反应6个小时，待自然降至室温后，旋蒸除去溶剂，过滤分离出氯化钠和未反应的原料，即得到无色的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸36.85克，收率39.81％。
(3)O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯的制备
将18.51g(0.1mol)的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸、10.61g(0.1mol)的原甲酸三甲酯、0.5g的分子筛和50mL的甲醇加入到250mL的三颈瓶中，65℃下反应10个小时后停止加热，待自然降至室温后，过滤滤除催化剂，旋蒸除去溶剂，即得到淡黄色的O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯11.75克，收率55.12％；经GC-MS测试纯度为81.47％；产品含水量为0.04％。IR(ATR,cm-1):3298.2,3255.6,3086.1,2999.3,2953,1653,1632.4,1556.5,1456.2,1411.8,1321.2,1242.1,1180.4,1010.7,829.3,792.7,765.7,694.3,628.7；1H NMR(400MHz,DMSO-D6)δ(ppm):8.47(s,3H),3.43-3.39(m,2H),3.17-3.13(m,2H)；MS(EI)m/z:213[M+](5),156(100),110(96),79(25),58(18),28(78),18(90)。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氧乐果的制备方法，所述方法包括以下步骤：
Figure FDA0003287667360000011
(1)将溴乙酰氯与甲胺反应，制备得到2-溴-N-甲基乙酰胺；
(2)将2-溴-N-甲基乙酰胺与硫代磷酸钠反应制备得到O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸；
(3)将O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸与原甲酸三甲酯反应，制备得到O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，
溴乙酰氯与甲胺的摩尔比为1:(1-4)，优选为1:(2-4)；
所述甲胺优选为甲胺水溶液，所述甲胺水溶液的质量分数为20％-60％，优选为30％-50％；
所述反应可以在溶剂存在下进行，所述溶剂优选为水。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶剂与溴乙酰氯的用量比为(80-360):1mL/mol，优选为(100-350):1mL/mol；
所述反应的温度可以为(-20℃)-0℃；
所述反应的时间可以为2-10小时；
优选地，步骤(1)中，所述反应具体为：将溴乙酰氯添加至甲胺水溶液中；
步骤(1)中，所述反应中添加溴乙酰氯的温度为(-20℃)-(-10℃)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反应还包括后处理步骤；所述后处理步骤包括：将反应液用溶剂萃取，萃取后的水相作为母液用于后续循环利用；优选地，萃取后的有机相进一步干燥，过滤，旋蒸，减压蒸馏得到2-溴-N-甲基乙酰胺；
优选地，所述萃取使用的溶剂为卤代烃类溶剂，例如二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷；
优选地，进行母液循环利用时，所述母液与溴乙酰氯的体积摩尔比为(200-390):1mL/mol，优选为(310-390):1mL/mol。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，2-溴-N-甲基乙酰胺与硫代磷酸钠的摩尔比为1:(1-2)；
优选地，所述硫代磷酸钠为无水或其水合物，所述水合物为十二水硫代磷酸钠；
所述反应在溶剂存在下进行，所述溶剂为甲醇和水的混合溶剂；
所述反应的温度可以为25-50℃；
所述反应的时间可以为2-8小时。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应具体为：将2-溴-N-甲基乙酰胺、十二水硫代磷酸钠、甲醇和水加入反应瓶中；加毕，待温度升至50℃以下反应2-8小时，反应完成后，旋蒸除去水和甲醇，过滤，得到所述O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸；
优选地，水与甲醇的体积比例为1:6-1:10；
所述甲醇和水的总体积与2-溴-N-甲基乙酰胺的用量比为(200-500):1mL/mol，优选为(300-400):1mL/mol；
优选地，步骤(2)中，所述反应还包括后处理步骤；所述后处理步骤包括：旋蒸除去水和甲醇、过滤的步骤；所述旋蒸除去水和甲醇可用于循环利用。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸与原甲酸三甲酯的摩尔比为1:(0.8-1.5)，优选为1:(0.9-1.2)；
所述反应在溶剂中进行，所述溶剂可以选自有机溶剂，优选为醇类溶剂；
所述溶剂与O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的用量比为(200-600):1mL/mol，优选为(500-600):1mL/mol；
所述反应的温度可以为55-75℃；
所述反应的时间可以为6-12小时。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述反应还包括后处理步骤；所述后处理步骤包括：回收溶剂和未反应的原甲酸三甲酯的步骤；所述回收的溶剂和未反应的原甲酸三甲酯可以用于循环利用。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述循环利用，还包括向回收的溶剂和未反应的原甲酸三甲酯中重新加入溶剂和原甲酸三甲酯使反应体系中溶剂的总量与O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的体积摩尔比可以为(200-600):1mL/mol，优选为(500-600):1mL/mol；重新加入的原甲酸三甲酯与O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸的摩尔比为(0.8-1.5):1，优选为(0.9-1.2):1。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述氧乐果的制备方法包括以下步骤：
(1)将1当量的溴乙酰氯滴加到1-4当量的20％-60％(质量分数)的甲胺水溶液和水中，保持滴加温度在(-20℃)-(-10℃)，在(-20℃)-0℃下反应2-10小时，反应结束后，萃取，干燥，旋蒸，减压蒸馏得到2-溴-N-甲基乙酰胺；
所述水与溴乙酰氯的用量比为(80-350):1mL/mol；所述萃取采用二氯甲烷；
(2)将2-溴-N-甲基乙酰胺、十二水硫代磷酸钠、甲醇和水加入反应瓶中；加毕，待温度升至50℃以下，反应2-8小时，旋蒸除去水和甲醇，过滤，得到O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸；
先加入的甲醇和水的体积与2-溴-N-甲基乙酰胺的用量比为(200-500):1mL/mol；
(3)将1当量的O,O-二氢-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸、0.8-1.5当量的原甲酸三甲酯和溶剂混合，55-75℃下反应8-12个小时，反应结束后，蒸除溶剂和原甲酸三甲酯，得到O,O-二甲基-S-(N-甲基氨基甲酰甲基)硫代磷酸酯；
所述溶剂选自醇类溶剂；
所述溶剂与O,O-二甲基硫代磷酸钠的用量比为(200-600):1mL/mol。
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