本申请为2014年5月26日提交的、申请号为201410225660.x、名称为“一种1,2-苯并异噻唑啉-3-酮化合物的合成方法”的中国发明专利申请的分案申请。
本发明涉及一种1,2-苯并异噻唑啉-3-酮化合物的合成方法,属于精细化工领域。
背景技术:
1,2-苯并异噻唑啉-3-酮化合物由于具有显著的抗霉菌,真菌作用,广泛应用于水处理,金属加工液,涂料等领域。传统工艺采用2,2'-二硫代二苯甲酸化合物为原料,使用氯化亚砜,氨水,氯气或者氧化剂闭环,得到1,2-苯并异噻唑啉-3-酮化合物。该工艺步骤长,收率低,污染严重,产品质量差。
技术实现要素:
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种绿色、环保、后处理方便、工艺步骤简单的1,2-苯并异噻唑-3-酮化合物的合成方法。
本发明提供的一种1,2-苯并异噻唑啉-3-酮化合物(式1)的合成方法,其反应方程式如下所示:
具体步骤如下:
(1)将式(ⅰ)的2-卤代苯腈化合物和硫醇化合物r2sh在碱的存在下,以均相体系或者非均相体系反应,合成式(ⅱ)所示的2-烷硫基取代苯腈化合物;
式中:r1表示氢原子,c1-c4烷基,c1-c4烷氧基,硝基,羧基,烷氧基羰基或者卤素原子;x表示氯或者溴原子;r2表示c5-c22烷基或者芳烷基;
(2)将式(ⅱ)的2-烷硫基取代苯腈化合物与卤化剂在水/有机溶剂存在下,0-50℃温度下,反应1-20h;其中:2-烷硫基取代苯腈化合物与卤化剂的摩尔比为1:(0.85~3),所述卤化剂选自氯气、液溴、磺酰氯或磺酰溴中的任一种;反应结束后;在反应液中加入水和碱,在40-100℃温度下,搅拌0.5-4h,得到1.2-苯并异噻唑啉-3-酮化合物碱盐,然后分层,水相中加入酸,在0-40℃下搅拌1-4h,再过滤,烘干得到式(ⅲ)的1.2-苯并异噻唑啉-3-酮化合物;其中:所述2-卤代苯腈化合物、硫醇化合物和碱。
上述步骤(1)和步骤(2)中,所述碱选自氢氧化钠,氢氧化钾,碳酸钠或碳酸钾中的任一种或者几种。
上述步骤(1)中,所述硫醇化合物r2sh中的r2为c8-c18烷基。
上述步骤(1)中,所述硫醇化合物r2sh中的r2为芳烷基时,其结构用式(ⅳ)表示:
其中:r3表示氢原子,c1-c8烷基,c1-c4烷氧基,或者卤素原子;r4表示c1-c4烷基。
上述步骤(1)中,反应体系为非均相体系时,其采用有机溶剂/水为溶剂,在催化剂和碱的共同作用下,30-100℃温度下反应0.5-25h;优选的,在50-75℃下反应2-12小时;其中:所述催化剂选自季铵盐、季膦盐或冠醚中的任一种;所述有机溶剂选自苯,甲苯,二甲苯,氯苯,二氯苯,正己烷,正庚烷,环己烷,甲基环己烷或石油醚中的一种或者几种;所述2-卤代苯腈化合物、硫醇化合物和碱的摩尔比为1:(0.8~2):(0.8~1.5);所述催化剂的用量为2-卤代苯腈化合物、硫醇化合物和碱总质量的2-40%。
上述步骤(1)中,反应体系为均相体系时,其采用极性非质子溶剂为溶剂,在30-150℃温度下,反应1-10h;所述极性非质子溶剂选自n-甲基吡咯烷酮,二甲基亚砜,二甲基甲酰胺或二乙基甲酰胺中的任一种或者几种,所述2-卤代苯腈化合物、硫醇化合物和碱的摩尔比为1:(0.8~2):(0.8~1.5)。
上述步骤(2)中,所述有机溶剂选自卤代烃,苯,甲苯,二甲苯,氯苯,二氯苯,正己烷,正庚烷,环己烷,甲基环己烷或石油醚中的一种或几种。
上述步骤(2)中,酸选自盐酸,硫酸,硝酸,醋酸,甲酸,草酸,柠檬酸或甲磺酸中的一种或者几种。
本发明中,还进一步包括原料再生的步骤,具体如下:在步骤(2)中分层得到的有机相中,加入水、催化剂和硫化物,在30-90℃温度下,反应2-25h,得到硫醇化合物r2sh;所述催化剂选自季铵盐、季膦盐或冠醚中的任一种;所述硫化物选自硫氢化钠,硫脲或硫化钠中任一种。
本发明中,所述季铵盐选自四丁基溴化铵,四丁基氯化铵,苯甲基三乙基溴化铵,苯甲基三乙基氯化铵,十六烷基三甲基氯化铵,十六烷基三甲基溴化铵,十六烷基三乙基氯化铵,十六烷基三乙基溴化铵,十二烷基三甲基氯化铵,十二烷基三甲基溴化铵或辛基三乙基溴化铵中的任一种或几种;所述季膦盐选自四丁基溴化磷,四丁基氯化磷或十六烷基三乙基氯化磷中的任一种或几种;所述冠醚选自18-冠-6,二苯并-18-冠-6或二环己基并18-冠-6中的一种或者几种。
本发明的优点在于:一方面该工艺使用的原料气味和挥发性小,绿色环保,对环境污染小;另一方面其反应条件温和,工艺步骤简单,后处理步骤简单,可直接得到高纯度产物,且副产物可以回收循环使用,反应成本低廉。
附图说明
图1是1,2-苯并异噻唑啉-3-酮标准品谱图。
图2是十八硫醇合成1,2-苯并异噻唑啉-3-酮谱图。
图3是辛硫醇合成1,2-苯并异噻唑啉-3-酮谱图。
图4是正十二硫醇合成1,2-苯并异噻唑啉-3-酮谱图。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明,然而本发明的范围不限于这些实施例。
实施例1
氮气气氛下,在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的1000ml四口烧瓶中加入100g氯苯,100g邻氯苯腈,219g十八硫醇,4g四丁基溴化铵。在65-70℃下,滴加32%氢氧化钠溶液98.7g,保温反应直至合格,分去水相,得到邻十八硫基苯腈反应液381g。
在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的1000ml四口烧瓶中加入邻十八硫腈苯腈反应液381g,氯苯100g,水32g。在20-30℃下,通入氯气53g。升温至60-65℃,反应1h。
降温至20-30℃,加入200g水,用32%液碱调节ph=9-10,升温至60-65℃,分去有机相,水相降温至20-30℃,加入31%盐酸,调节ph=3-4。过滤,烘干,得到102g1.2-苯并异噻唑啉-3-酮,收率93.5%(hplc>99%,图2)。
原料再生反应如下:有机相约420g,蒸馏回收210g氯代十八烷。在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的1000ml四口烧瓶中加入6g四丁基溴化铵,200g氯苯,210g氯代十八烷,180g32%硫氢化钠,65-70℃反应16h,分层,得到405g十八硫醇反应液。
实施例2
氮气气氛下,在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的500ml四口烧瓶中加入100g氯苯,100g邻氯苯腈,112g正辛硫醇,4g四丁基溴化铵。在60-65℃下,滴加32%氢氧化钠溶液98g,保温反应直至合格,分去水相,得到邻辛硫基苯腈反应液279g。
在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的1000ml四口烧瓶中加入邻辛硫腈苯腈反应液279g,氯苯200g,水30g。在20-30℃下,通入氯气54g。升温至60-65℃,反应1h。降温至20-30℃,加入200g水,用32%液碱调节ph=9-10,升温至60-65℃,分去有机相,有机相分离回收溶剂及副产物,水相降温至20-30℃,加入31%盐酸,调节ph=3-4。过滤,烘干,得到103g1.2-苯并异噻唑啉-3-酮,收率94.5%(hplc>99%,图3)。
原料再生反应如下:有机相约310g,蒸馏回收100g氯代正辛烷。在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的1000ml四口烧瓶中加入加入4g四丁基溴化铵,100g氯苯,100g氯代正辛烷,167g32%硫氢化钠,65-70℃反应12h,分层,得到196g正辛硫醇反应液。
实施例3
氮气气氛下,在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的500ml四口烧瓶中加入100g氯苯,100g邻氯苯腈,154g正十二硫醇,4g四丁基溴化铵。在60-65℃下,滴加32%氢氧化钠溶液98g,保温反应直至合格,分去水相,得到邻十二硫基苯腈反应液320g。
在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的1000ml四口烧瓶中加入邻十二硫腈苯腈反应液320g,氯苯200g,水30g。在20-30℃下,通入氯气54g。升温至60-65℃,反应1h。降温至20-30℃,加入200g水,用32%液碱调节ph=9-10,升温至60-65℃,分去有机相,有机相分离回收溶剂及副产物,水相降温至20-30℃,加入31%盐酸,调节ph=3-4。过滤,烘干,得到100g1.2-苯并异噻唑啉-3-酮,收率91.7%(hplc>99%,图4)。
原料再生反应如下:有机相约450g,蒸馏回收145g氯代十二烷。在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的1000ml四口烧瓶中加入4g四丁基溴化铵,100g氯苯,145g氯代十二烷,160g32%硫氢化钠,65-70℃反应12h,分层,得到240g正十二硫醇反应液。
实施例4
氮气气氛下,在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的500ml四口烧瓶中加入100g邻氯苯腈,240g正十二硫醇反应液及24g正十二硫醇,4g四丁基溴化铵。在50-55℃下,滴加32%氢氧化钠溶液98g,保温反应直至合格,分去水相,得到邻十二硫基苯腈反应液315g。
在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的1000ml四口烧瓶中加入邻十二硫腈苯腈反应液315g,氯苯200g,水40g。在20-30℃下,通入氯气54g。升温至60-65℃,反应1h。降温至20-30℃,加入200g水,用32%液碱调节ph=9-10,升温至60-65℃,分去有机相,有机相分离回收溶剂及副产物,水相降温至20-30℃,加入31%盐酸,调节ph=3-4。过滤,烘干,得到101g1.2-苯并异噻唑啉-3-酮,收率92.7%(hplc>99%)。
原料再生反应如下:有机相约450g,蒸馏回收148g氯代十二烷。在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的1000ml四口烧瓶中加入加入4g四丁基溴化铵,100g氯苯,148g氯代十二烷,160g32%硫氢化钠,65-70℃反应12h,分层,得到241g正十二硫醇反应液。
实施例5
氮气气氛下,在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的500ml四口烧瓶中加入100g氯苯,100g邻氯苯腈,154g正十二硫醇,4g四丁基溴化铵。在60-65℃下,滴加32%氢氧化钠溶液98g,保温反应直至合格,分去水相,得到邻十二硫基苯腈反应液320g。
在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的1000ml四口烧瓶中加入邻丁硫腈苯腈反应液320g,氯苯200g,水30g。在20-30℃下,通滴加磺酰氯100g。升温至60-65℃,反应1h。降温至20-30℃,加入200g水,用32%液碱调节ph=9-10,升温至60-65℃,分去有机相,有机相分离回收溶剂及副产物,水相降温至20-30℃,加入31%盐酸,调节ph=3-4。过滤,烘干,得到106g1.2-苯并异噻唑啉-3-酮,收率97.2%(hplc>99%)。
原料再生反应如下:有机相约445g,蒸馏回收143g氯代十二烷。在配备有搅拌器,温度计和冷凝器的1000ml四口烧瓶中加入加入4g四丁基溴化铵,100g氯苯,143g氯代十二烷,180g32%硫氢化钠,65-70℃反应12h,分层,得到244g正十二硫醇反应液。
当理解的是,本发明的具体实施例仅仅是出于示例性说明的目的,其不以任何方式限定本发明的保护范围,本领域的技术人员可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。