2-氨基-6-甲基-5-氧代-4-正丙基-S-三氮唑[1,5-α]嘧啶合成方法
技术领域
本发明涉及农药添加剂合成方法的改进,具体是指一种2-氨基-6-甲基-5-氧代-4-正丙基-S-三氮唑[1,5-α]嘧啶(又名2-氨基-6-甲基-4-正丙基-(1,2,4)三氮唑-嘧啶酮(5))的合成方法改进。
背景技术
2-氨基-6-甲基-5-氧代-4-正丙基-S-三氮唑[1,5-α]嘧啶是一种农药的添加剂,具有抗应变性和催吐的作用,在农药中添加后,可减少和避免人畜与农药接触后的中毒。
现有合成路线是:
化合物(I)+化合物(II)→化合物(III)→化合物(IV)
1.3,3-二甲氧基-2-甲基-丙酸甲酯的制备(I)
甲基丙烯酸甲酯中,滴加溴素及甲醇钠溶液,反应温度在-10~80℃,反应时间1-24小时。
2.3,5-二亚氨基-1,2,4三氮唑的制备(II)
双氰胺和水合肼盐酸盐在水中反应合成。
3.2-氨基-6-甲基-5-氧代-s-三氮唑[1,5-α]嘧啶的制备(III)
用胍唑和β-甲氧基-2-甲基丙烯酸甲酯反应制得。
4.2-氨基-6-甲基-5-氧代-4-正丙基-S-三氮唑[1,5-α]嘧啶的制备(IV)’
采用层析进行提纯,且用混合溶剂对产品进行提纯。
国外专利文献为Simous U.S Patent No.2648611和Michael Dukes U.S Patent No.1234635。
但是一般反应时间长,收率比较低,产品质量差,不适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种2-氨基-6-甲基-5-氧代-4-正丙基-S-三氮唑[1,5-α]嘧啶的合成方法,此方法收率高,产品质量好,适于工业化生产。
本发明是这样实施的,其化合物制备方法如下:
化合物I
甲基丙烯酸甲酯搅拌冷却下滴加溴素,加毕后反应数小时,再滴加甲醇钠溶液,反应温度控制在40-50℃之间,反应完毕后加水和冰醋酸,饱和NaCl洗涤,减压蒸馏得I,收率80-81%。
化合物II
有机酸或无机酸冷却下加入80%水合肼,搅拌下滴加双氰胺水溶液,温度控制在0-100℃,滴加时间为2-15小时,加完后继续反应数小时,反应结束用碱调节pH至8-12减压除去溶剂至干,加入适量有机溶剂搅拌迴流,冷却结晶析出,得产品II收率75-81%。
其中无机酸是盐酸、硫酸或磷酸
有机酸是甲酸或乙酸
有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇或丙酮、甲乙酮、石油醚、苯、甲苯、二甲苯、正己烷。
化合物III
将化合物I与化合物II在碱性溶液中缩合反应,温度控制在10-120℃,反应时间为2-100小时,反应完毕蒸干溶剂,加H2O、HCl调pH至3-10,得目的物III,收率为66-81%,含量(HPLC)>98%。
所用的碱性溶液为甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钠、甲醇钾、乙醇钾、氢氧化钾、叔丁醇钾等碱类在甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇等醇类或二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺、丙酮、甲乙酮、石油醚、苯、甲苯中的溶液。
化合物IV
将化合物III于DMF中搅拌,反应温度在40±2℃,在N2气流下慢慢加入NaH约1小时左右,反应温度升至65±2℃在碱性溶液中开始滴加溴代正丙烷的DMF溶液,温度在10-100℃,约滴加3小时,继续反应2-40小时,蒸馏至干,结晶得目的物,收率60-72%。
所用的碱为无机碱或有机碱,氢氧化钠、氢化钠、氢氧化钾或叔丁醇钾、乙醇钾、甲醇钾、乙醇钠、甲醇钠等。
溶剂为氯仿、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺等。
本发明方法反应时间短,收率高,产品质量好,适应工业化生产。
本发明的技术特点如下:
3,2-二亚氨基-1,2,4三氮唑的制备(II)
文献中采用双氰胺和水合肼盐酸盐为原料来合成。在国内水合肼的盐酸盐没有原料供应。我们改用水合肼与双氰胺在酸性溶液中反应,可避免水合肼盐酸盐的使用。
2-氨基-6-甲基-5-氧代-S-三氮唑[1,5-α]嘧啶的制备(III)
文献中使用钠与乙醇制备乙醇钠溶液,然后加入胍唑和β-甲氧基-2-甲基丙烯酸甲酯来制备(III)。然而工业化生产中使用金属钠具有很大的危险性。我们使用碱性溶液体系来制备(III),避免了生产过程中金属钠的使用。
2-氨基-6-甲基-5-氧代-4-正丙基-S-三氮唑[1,5-α]嘧啶的制备(IV)
文献中使用DMF为反应溶剂。我们采用氯仿等作为溶剂,也取得了很好的结果,而且溶液更易回收。
文献中的方法是使用柱层析来提纯产品。这种方法不适合工业生产。本发明采用单一溶剂进行提纯,产品质量符合预定指标,而且溶剂容易回收,生产成本大为降低。
文献中未报道产品的收率。本方法的合成总收率在46--54%。
国外专利文献为Simous U.S Patent No.2648611和Michael Dukes U.S PatentNo.1234635。
具体实施方式
实施例1
3,3-二甲氧基-2-甲基-丙酸甲酯的制备(I)
在装有干燥管的已干燥反应釜中,加入12kg甲基丙烯酸甲酯(0.12千克分子),搅拌,冷却至-5℃左右,滴加20.1kg溴素(0.26千克分子),控制反应温度在15℃左右,滴加时间6小时,滴加完毕,升温至25℃继续搅拌反应2小时。然后再滴加27%的甲醇钠溶液(16.1kg甲醇钠+43.5公斤无水甲醇)控制反应温度在40℃,滴加完毕,继续搅拌反应5小时。反应毕,加入50L水和3.6kg冰乙酸,用45L乙酸乙酯分三次提取,合并三次提取液,用10L饱和NaCl溶液洗涤,无水MgSO4干燥。常压蒸馏回收乙酸乙酯,减压蒸馏收集95℃/l-10mmHg的馏份,即为产品(I),得量16kg,收率83.3%。
IR:v=2992,2954,1742,1713,1460,1377,1108cm-1。
实施例2
3,5-二亚氨基-1,2,4三氮唑的制备(II)
搪玻璃反应釜中加入浓HCl 23.4kg,冷却至10℃左右,加入85%的水合肼7.02kg(0.112千克分子),搅拌,滴加双氰胺溶液(9kg双氰胺(0.107千克分子)+7L水),反应温度控制在40℃,滴加时间控制在1小时左右,滴加完毕,继续搅拌反应3小时。反应完毕用液碱调pH10,减压蒸馏至干。加入20L甲醇,搅拌迴流0.5小时,趁热过滤,滤液放置冷却结晶。过滤、干燥,得产品(II)10.4kg,mp200~203℃,收率80.9%。
IR:v=3400,1627,1488,1060cm-1。
实施例3
2-氨基-6-甲基-5-氧代-s-三氮唑[1,5-α]嘧啶的制备(III)
上述产品(II)3.92kg(0.04千克分子),加入到经干燥的反应釜中,加乙醇钠溶液(2.72kg乙醇钠+28L无水乙醇),搅拌溶剂,然后再加入上述产品(I)7.12kg(0.041千克分子),温度80℃加热迴流,搅拌反应48小时,反应毕,减压蒸馏至干,残留物加40L水,搅拌溶剂,滴加浓HCl调pH6.0。大量沉淀物产生继续搅拌1小时,过滤,并用120L水分二次洗涤,60L丙酮洗涤,真空干燥,得产品(III)5.05kg,mp325℃,收率80.5%,含量98%。
IR:v=3476,3339,3235,1677,1643,1346cm-1。
实施例4
2-氨基-6-甲基-5-氧代-4-正丙基-S-三氮唑[1,5-α]嘧啶的制备(IV)
经干燥的反应釜中,加入80L新鲜蒸馏的二甲基甲酰胺(DMF),搅拌,加入上述产品(III)5.05kg(0.031千克分子)升温至40℃,通入N2,缓慢加入1.25kg(0.031千克分子)的氢化钠,加料时间控制在1小时左右,然后升温至65℃,溶液变清时,开始滴加溴代正丙烷DMF溶液(7.5kg溴代正丙烷+10L干燥的DMF),滴加时间3小时,温度控制在65℃左右,滴加完毕,升温至80℃继续搅拌反应8小时。反应毕,减压蒸馏至干。加入15L水和30L乙酸乙酯。搅拌至固体全溶,静止分层,水相再用10L乙酸乙酯,抽取一次,合并乙酸乙酯层,用10L饱和NaCl溶液洗涤一次,5L水洗涤一次,无水MgSO4干燥,减压蒸馏至小体积,冷却至0℃结晶,过滤,干燥,得粗品4.62kg,mp150~160℃,收率72%。
将上述粗品用35L无水乙醇加热溶剂,趁热过滤,冷却至5℃结晶,过滤,晶体用3.5L冰无水乙醇洗涤,真空干燥,得产品(IV)3.92kg,mp 163~165℃,重结晶收率85%。
IR:v=3360,3219,3183,2974,1678,1644,1556,1361,759cm-1
1H-NMR:δ=0.972(t,-CH3),1.584(q,-CH2-),2.070(s,-CH3),4.092(t,-CH2-),4.113(b,-NH2),7.754(s,=CH-)。
实施例5
3,3-二甲氧基-2-甲基-丙酸甲酯的制备(I)
在装有干燥管的已干燥反应釜中,加入12kg甲基丙烯酸甲酯(0.12千克分子),搅拌,冷却至5℃左右,滴加20.1kg溴素(0.26千克分子),控制反应温度在15℃左右,滴加时间6小时,滴加完毕,升温至25℃继续搅拌反应2小时。然后再滴加16-21%的乙醇钠溶液。控制反应温度在45℃,滴加完毕,继续搅拌反应5小时。反应毕,加入50L水和3.6kg冰乙酸,用45L乙酸乙酯分三次提取,合并三次提取液,用10L饱和NaCl溶液洗涤,无水MgSO4干燥。常压蒸馏回收乙酸乙酯,减压蒸馏收集110℃/l-10mmHg的馏份,即为产品(I),得量15.2kg,收率79.2%。
实施例6
3,5-二亚氨基-1,2,4三氮唑的制备(II)
搪玻璃反应釜中加入预先配制的硫酸(12.3公斤浓硫酸+7公斤水),冷却至5℃左右,加入85%的水合肼7.02kg(0.112千克分子),搅拌,滴加双氰胺溶液(9kg双氰胺(0.107千克分子)+7L水),反应温度控制在45℃,滴加时间控制在1小时左右,滴加完毕,继续搅拌反应1小时。反应完毕用液碱调pH10,减压蒸馏至干。加入10L甲醇,搅拌迴流0.5小时,趁热过滤,滤液冷却结晶。过滤、干燥,得产品(II)9.64kg,mp 200~201℃,收率75%。
实施例7
2-氨基-6-甲基-5-氧代-s-三氮唑[1,5-α]嘧啶的制备(III)
上述产品(II)3.92kg(0.04千克分子),加入到经干燥的反应釜中,加氢氧化钠的乙醇溶液(1.76公斤氢氧化钠+30L95%乙醇),搅拌,然后再加入上述产品(I)7.12kg(0.041千克分子),加热至迴流,迴流搅拌反应60小时,反应毕,减压蒸馏至干,残留物加40L水,搅拌溶剂,滴加浓HCl调pH6.0。沉淀物产生继续搅拌1小时,过滤,并用120L水分二次洗涤,60L丙酮洗涤,真空干燥,得产品(III)5.3kg,mp325℃,收率66%,含量98%。
实施例8
2-氨基-6-甲基-5-氧代-4-正丙基-S-三氮唑[1,5-α]嘧啶的制备(IV)
装有冷凝迴流管经干燥的反应釜中,加入100L氯仿,搅拌,加入上述产品(III)5.05kg(0.031千克分子)升温至50℃,通入N2,缓慢加入1.25kg的乙醇钠,加料时间控制在1小时左右,然后升温至61℃,溶液变清时,开始滴加溴代正丙烷氯仿溶液(7.5kg溴代正丙烷+10L氯仿),滴加时间3小时,温度控制在61℃,滴加完毕,61-62℃继续搅拌迴流反应9小时。反应毕,减压蒸馏至干。加入15L水和30L乙酸乙酯。搅拌至固体全溶,静止分层,水相再用10L乙酸乙酯,抽取一次,合并乙酸乙酯层,用10L饱和NaCl溶液洗涤一次,5L水洗涤一次,无水MgSO4干燥,减压蒸馏至小体积,冷却至0℃结晶,过滤,干燥,得粗品4.1kg,mp 148~156℃,收率60%。
将上述粗品用30L无水乙醇加热溶剂,趁热过滤,冷却至5℃结晶,过滤,晶体用3L冰无水乙醇洗涤,真空干燥,得产品(IV)3.2kg,mp161~164℃,重结晶收率78%。
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1H-NMR:δ=0.972(t,-CH3),1.584(q,-CH2-),2.070(s,-CH3),4.092(t,-CH2-),4.113(b,-NH2),7.754(s,=CH-)。