CN117586202A - 一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2‑丁基‑1,2‑苯并异噻唑啉‑3‑酮的提纯方法，属于化合物提纯领域。发明人通过研究发现，BBIT粗品加入水，加入亚硫酸氢钠，升温反应，油相中BBIT含量<1%，绝大部分BBIT生成羰基加成物，溶于水，粗品合成时产生的色素、胶状物以及副产物O‑取代物始终保持在油相，油相和水相分层，分离出水相后，水相脱色，然后调节pH，重新生成BBIT，此时油相和水相分层，分离出油相后，油相脱水，得到浅黄色BBIT成品。此提纯方法成功避开了高温，工艺简单，避开了低沸点有机溶剂的使用，成品颜色浅，成品中副产物O‑取代物含量极低，可以达到0.1%以下。
Description
技术领域
本发明属于化合物提纯领域，具体涉及一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮（BBIT）为光谱杀菌剂的活性成分，用于保护PVC，聚氨酯，硅胶树脂，聚烯烃，聚酯等聚合体免受细菌，霉菌，藻类的侵蚀，并能给予表面活性以提供塑料及涂料干膜表面抗菌的效果。
已有的合成方法中，基本都是采用1,2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT）与碱生成BIT的盐，BIT的盐与卤代正丁烷反应得到目标产物BBIT。
在上述目标产物合成中，除所需要的N代产物（BBIT）外，还会产生15%-28%的O代产物，其分离方法一直困扰着2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的应用。
中国专利CN102807532A公开了一种BBIT的合成方法，提纯方式为减压蒸馏，但是由于副产物与BBIT两者沸点高且接近，而且BBIT不耐高温，蒸馏或者精馏过程对真空度要求高且得到的BBIT产品纯度不高。
中国专利CN107098870A与CN105859650A公开了采用氯化氢或溴化氢在有机溶剂中先与BBIT成盐，结晶析出，过滤，碱溶重新得到BBIT的提纯方法，成功避开了高温，所得产品稳定。但是副产物3-丁氧基-1,2-苯并异噻唑的氮原子上同样有孤对电子，可以与氢离子成键，只是成键能力较弱，所以得到BBIT产品依然有一定量副产物3-丁氧基-1,2-苯并异噻唑，同时部分色素也会析出，最终进入成品；采用低沸点有机溶剂，不利于安全环保，通入的氯化氢或者溴化氢价格不便宜，设备较复杂。
中国专利CN102040565A公开了一种类似物合成方法，虽然避开了高温，但用碘化锂做为原料，使O代结构产物转变为N代结构产物，但无水碘化锂价格昂贵，生产成本高，也没有提到颜色问题。
综上所述，研究开发一种新型的2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，用于解决2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯时反应条件苛刻、试剂不安全环保以及提纯效果不好等困难意义重大。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，本发明提供的提纯方法避开了高温，工艺简单，避开了低沸点有机溶剂，成品颜色浅，纯度高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明的第一个方面，提供一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括如下步骤：
向2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品中加入水、与2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮反应的亲核反应物，加热反应，2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮生成羰基加成物并溶于水中，粗品中副产物及杂质保留在油相中；分离出水相，脱色，调节pH，羰基加成物重新生成2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮，分离出油相，脱水，得到高纯度2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮。
在本发明的一些实施例中，所述与2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮反应的亲核反应物选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、焦亚硫酸钠中的一种或多种的组合物。
在本发明的一些实施例中，亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾或焦亚硫酸钠与2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮摩尔比为0.1-3:1。其中，当亲核反应物为亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾时，亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾与2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮摩尔比优选为0.5-1.5:1；当亲核反应物为焦亚硫酸钠时，焦亚硫酸钠与2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮摩尔比优选为0.25-0.75:1。
在本发明的一些实施例中，所述2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品中含有2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、副产物O-取代物；
所述副产物O-取代物的结构式如下：
所述2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的结构式如下：
。
本发明中，BBIT提纯机理如下：
pH调为碱性：
pH调为酸性：
醛以及脂肪族甲基酮、八个碳原子以下的环酮可以与亲核反应物（如亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠等）发生亲核加成反应，但是这种酰胺结构一般不发生羰基亲核加成，尤其是2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮这种高位阻的结构式。发明人通过研究发现， 2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮（BBIT）粗品（BBIT/副产物O-取代物=0.95-0.05，质量比）加入水，加入亲核反应物（如亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠等），升温反应，油相中BBIT含量<1%，绝大部分BBIT生成羰基加成物，溶于水，粗品合成时产生的色素、胶状物以及副产物O-取代物始终保持在油相，油相和水相分层，分离出水相后，在水相加入活性炭脱色，然后调节pH，重新生成BBIT，此时油相和水相分层，分离出油相后，油相脱水，得到浅黄色BBIT成品。此提纯方法成功避开了高温，工艺简单，避开了低沸点有机溶剂的使用，成品颜色浅，成品中副产物O-取代物含量极低，可以达到0.1%以下。
在本发明的一些实施例中，所述2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品中2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮和副产物O-取代物的质量比为(0.98:0.02)~(0.02:0.98)。
在本发明的一些实施例中，所述加热反应，反应温度为40-100℃，反应时间为0.5-24 h。
在本发明的一些实施例中，加入脱色剂进行脱色。其中，所述脱色剂包括但不限于活性炭。
在本发明的一些实施例中，调节pH至pH为8-10。可采用碳酸钠或者碳酸钾调整水相的pH，使得羰基加成物重新生成BBIT。
在本发明的一些实施例中，调节pH至pH为2-4。可采用盐酸或者硫酸调整水相的pH，使得羰基加成物重新生成BBIT。
在本发明的一些实施例中，分离出油相后，油相保持50-120℃，进行脱水。脱水完成后得到浅黄色的BBIT成品。
在本发明的一些实施例中，所述高纯度2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的纯度为98%-99.5%，其含有的副产物O-取代物的含量小于0.1%。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括如下步骤：向2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品中加入水、亚硫酸氢钠，加热反应，2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮生成羰基加成物并溶于水中，粗品中副产物及杂质保留在油相中；分离出水相，脱色，调节pH，羰基加成物重新生成2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮，分离出油相，脱水，得到高纯度2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮。发明人通过研究发现，BBIT粗品（BBIT:副产物O-取代物=(0.98:0.02)~(0.02:0.98)，质量比）加入水，加入亚硫酸氢钠，升温反应，油相中BBIT含量<1%，绝大部分BBIT生成羰基加成物，溶于水，粗品合成时产生的色素、胶状物以及副产物O-取代物始终保持在油相，油相和水相分层，分离出水相后，在水相加入活性炭脱色，然后调节pH，重新生成BBIT，此时油相和水相分层，分离出油相后，油相脱水，得到浅黄色BBIT成品。此提纯方法成功避开了高温，工艺简单，避开了低沸点有机溶剂的使用，成品颜色浅，成品中副产物O-取代物含量极低，可以达到0.1%以下。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1得到的提纯后的BBIT的色谱图。
具体实施方式
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
以下实施例中所采用的BBIT粗品的制备方法如下：
投入85%100 g BIT，60 g碳酸钠，320 g氯丁烷，40 g N,N-二甲基甲酰胺，升温至80-85℃，反应25 h，反应合格后，加入水，水洗，分层，减压蒸馏溶剂，得到2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品。
2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的合成机理如下：
以下实施例中采用色谱检测所得浅黄色BBIT的纯度，色谱条件如下：
精确0.1g样品溶于100g甲醇中，超声数分钟，进样10小格。
a．色谱柱：Kromasil 100A C18 7μm 250mm×4.6mm；
b．波长：254 nm；
c．流速：0.8 mL/min；
d．流动相：甲醇∶水=4:1；
e.伍丰高效液相色谱；
确保主峰的峰于800-2000之间，否则调整进样量，面积归一法计算主含量。
实施例1
一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括如下步骤：
500 mL四口烧瓶中，加入100 g BBIT粗品，250 g水，50 g亚硫酸氢钠，升温70-75℃，反应3 h，分层，去掉黑色油相，水相加入1 g活性炭，保温脱色30分钟，过滤，加入碳酸钠调节pH为9。分层，油相保持65-70℃，真空度-0.09 MPa脱水2 h，得到65 g浅黄色BBIT，含量99.16%，副产物O-取代物0.03%。
实施例2
一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括如下步骤：
500 mL四口烧瓶中，加入100 g BBIT粗品，250 g水，60 g亚硫酸氢钠，升温70-75℃，反应3 h；分层，去掉黑色油相，水相加入1 g活性炭，保温脱色30分钟，过滤，加入碳酸钠调节pH为9。分层，油相保持65-70℃，真空度-0.09 MPa脱水2 h，得到64 g浅黄色BBIT，含量98.5%，副产物O-取代物0.03%。
实施例3
一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括如下步骤：
500 mL四口烧瓶中，加入100 g BBIT粗品，250 g水，60 g亚硫酸氢钠，升温60-65℃，反应3 h，分层，去掉黑色油相，水相加入1 g活性炭，保温脱色30分钟，过滤，加入碳酸钠调节pH为9。分层，油相保持65-70℃，真空度-0.09 MPa脱水2 h，得到61 g浅黄色BBIT，含量98.4%，副产物O-取代物0.07%。
实施例4
一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括如下步骤：
500 mL四口烧瓶中，加入100 g BBIT粗品，250 g水，65 g亚硫酸氢钾，升温70-75℃，反应3 h，分层，去掉黑色油相，水相加入1 g活性炭，保温脱色30分钟，过滤，加入碳酸钠调节pH为9。分层，油相保持65-70℃，真空度-0.09 MPa脱水2 h，得到65 g浅黄色BBIT，含量98.9%，副产物O-取代物0.04%。
实施例5
一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括如下步骤：
500 mL四口烧瓶中，加入100 g BBIT粗品，250 g水，50 g焦亚硫酸钠，升温70-75℃，反应3 h，分层，去掉黑色油相，水相加入1 g活性炭，保温脱色30分钟，过滤，加入碳酸钠调节pH为9。分层，油相保持65-70℃，真空度-0.09 MPa脱水2 h，得到62 g浅黄色BBIT，含量98.6%，副产物O-取代物0.06%。
实施例6
一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，包括如下步骤：
500 mL四口烧瓶中，加入100 g BBIT粗品，250 g水，50 g亚硫酸氢钠，升温70-75℃，反应3 h，分层，去掉黑色油相，水相加入1 g活性炭，保温脱色30分钟，过滤，加入盐酸调节pH为3。分层，油相保持65-70℃，真空度-0.09 MPa脱水2 h，得到50 g浅黄色BBIT，含量98.2%，副产物O-取代物0.07%。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、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2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：
向2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品中加入水、与2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮反应的亲核反应物，加热反应，2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮生成羰基加成物并溶于水中，粗品中副产物及杂质保留在油相中；分离出水相，脱色，调节pH，羰基加成物重新生成2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮，分离出油相，脱水，得到高纯度2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮。
2.如权利要求1所述的一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述与2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮反应的亲核反应物选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾或焦亚硫酸钠中的一种或多种的组合物；
所述亲核反应物与2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮摩尔比为0.1-3:1。
3.如权利要求1所述的一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品中含有2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、副产物O-取代物；
所述副产物O-取代物的结构式如下：
所述2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的结构式如下：
。
4.如权利要求3所述的一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮粗品中2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮和副产物O-取代物的质量比为(0.98:0.02)~(0.02:0.98)。
5.如权利要求1所述的一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述加热反应，反应温度为40-100℃，反应时间为0.5-24 h。
6.如权利要求1所述的一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，加入脱色剂进行脱色。
7.如权利要求1所述的一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，调节pH至pH为8-10。
8.如权利要求1所述的一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，调节pH至pH为2-4。
9.如权利要求1所述的一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，分离出油相后，油相保持50-120℃，进行脱水。
10.如权利要求1所述的一种2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的提纯方法，其特征在于，所述高纯度2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的纯度为98%-99.5%，其含有的副产物O-取代物的含量小于0.1%。
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