CN106749168B - 一种制备2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备2,4‑二甲基四氢噻吩‑3‑酮的方法，该方法以甲基丙烯酸为起始原料，硫脲作为巯基供体，生成中间体3‑巯基异丁酸；所述中间体3‑巯基异丁酸与2‑卤代丙酸在碱的作用下生成中间体2,5‑二甲基‑3‑硫杂己二酸；所述中间体2,5‑二甲基‑3‑硫杂己二酸在稀释剂和金属催化剂的作用下生成2,4‑二甲基四氢噻吩‑3‑酮。本发明提供的方法以价格低廉的甲基丙烯酸为起始原料制备2,4‑二甲基四氢噻吩‑3‑酮，步骤简便，收率高，且产物纯度高，生产过程中三废量少，利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及化合物合成领域，具体涉及一种制备化合物2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮的方法。
背景技术
二甲吩草胺是乙酰胺类除草剂，其广泛用于玉米、向日葵、大豆、高粱、花生、蔬菜的播前土壤处理和播后苗前除禾本科杂草和阔叶杂草。而2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮是制备二甲吩草胺的主要中间体，具有重要的工业价值。
专利文献CN85106474A公开了以2-巯基丙酸和甲基丙烯酸为原料，在Fe、Ni(II)、Co(II)的醋酸盐催化条件下，合成2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮的方法，其工艺路线如下所示：
该专利报道的路线使用2-巯基丙酸为起始原料，而制备2-巯基丙酸的生产工艺，有报道的收率比较低，三废量大。
专利文献CN1931836A公开了以2-氯丙酸和硫代硫酸钠为起始原料，反应过程产生大量的副产物，还要经过锌粉还原等步骤，最好收率仅为68％，且废水产生量大，生产成本高昂，使得2-巯基丙酸的价格非常昂贵。如此以2-巯基丙酸为起始原料生产2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮，原料成本高昂，不利于工业化生产。
因此，提出一种经济、高产、利于工业化生产的2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮的制备路线具有重要价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种制备2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮的方法。
具体而言，所述方法的合成路线如下：
S1：以甲基丙烯酸为起始原料，硫脲作为巯基供体，生成中间体3-巯基异丁酸；
S2：所述中间体3-巯基异丁酸与2-卤代丙酸在碱的作用下生成中间体2,5-二甲基-3-硫杂己二酸；
S3：所述中间体2,5-二甲基-3-硫杂己二酸在金属催化剂的作用下生成2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮。
本发明所述S1具体为：在酸溶液中加入硫脲，溶解后，滴加甲基丙烯酸，滴加完毕后升温反应，再加入碱溶液继续反应，生成3-巯基异丁酸。
其中，所述酸溶液可选用一元或多元无机酸和/或一元或多元有机酸的水溶液，优选为盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、柠檬酸的水溶液，进一步优选为盐酸水溶液。
所述碱溶液可选用MOH或M2CO3水溶液，所述M是指碱金属或碱土金属。
为了确保反应快速、充分进行，所述滴加完毕后反应的温度优选为0～100℃，进一步优选为50～100℃。
为了获得高纯度的3-巯基异丁酸，所述加入碱溶液继续反应后，可降温至室温，调节溶液pH值至5～12，用有机溶剂萃取后收集有机相，将有机溶剂去除后，即得。所述萃取采用的有机溶剂优选酯类溶剂，进一步优选为乙酸乙酯或乙酸丁酯。
本发明S1所得中间体3-巯基异丁酸无需分离或纯化可直接用于S2生成中间体2,5-二甲基-3-硫杂己二酸。在实际制备过程中，可以以甲基丙烯酸为起始原料，采用一锅法合成至中间体2,5-二甲基-3-硫杂己二酸。
本发明所述S2具体为：将S1所得3-巯基异丁酸溶于碱溶液，滴加2-卤代丙酸充分反应，生成2,5-二甲基-3-硫杂己二酸。
其中，所述碱溶液可选用MOH或M2CO3水溶液，所述M是指碱金属或碱土金属。
为了获得高纯度的2,5-二甲基-3-硫杂己二酸，所述滴加2-卤代丙酸充分反应后，可调节溶液pH值至5～12，用有机溶剂萃取后收集有机相，将有机溶剂去除后，即得。所述萃取采用的有机溶剂优选为酯类溶剂，进一步优选为乙酸乙酯或乙酸丁酯。
本发明所述S3具体为：将S2所得2,5-二甲基-3-硫杂己二酸溶于高沸点惰性溶剂，加入金属催化剂，缓慢升温，收集蒸出馏分，即得2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮。
其中，所述高沸点惰性溶剂优选为环丁砜。所述金属催化剂优选为铁粉。
为了便于收集产物，本发明将所述蒸出馏分溶解于有机溶剂，所述优选为为卤代烃、芳烃、酯类或醚类，进一步优选为二氯甲烷或甲苯。
本发明优选所述缓慢升温至180～220℃，在该温度范围内收集蒸出馏分，从而高效获得高纯度的产品。
为了获得高纯度的2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮，本发明进一步将蒸出馏分用有机溶剂溶解并用碱性水溶液洗涤，萃取后收集有机相，去除有机溶剂，即得2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮。
本发明提供的方法以价格低廉的甲基丙烯酸为起始原料制备2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮，步骤简便，收率高，且产物纯度高，生产过程中三废量少，利于工业化生产。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
采用以下方法制备2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮：
S1：3-巯基异丁酸的制备：
在三口瓶中搅拌下加入100ml水，硫脲(53.0g,0.69mol)、浓盐酸(75.7g，0.75mol)，加热至45℃搅拌30min,滴加甲基丙烯酸(50.0g,0.57mol)，约30min滴加完毕，体系升温至90℃反应2h,滴加氢氧化钠(80.5g,2.01mol)的水(100ml)溶液,约30min滴加完毕，继续反应30min,降至室温用浓盐酸调节pH值至5～6，用200ml乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，脱溶得到黄色液体为3-巯基异丁酸(67.2g,GC纯度98％，收率:95％)。
S2：2,5-二甲基-3-硫杂己二酸的制备：
在三口瓶中搅拌下加入200ml水，S1所得3-巯基异丁酸(45g,0.37mol),氢氧化钠(47g,1.17mol),室温下搅拌10min至完全溶解，滴加2-氯丙酸(44.2g,0.4mol)约30min滴加完毕,继续反应2h,用浓盐酸调节pH值至5～6，用200ml乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，脱溶得到黄色蜡状固体为2,5-二甲基-3-硫杂己二酸(67.5g,GC纯度97.5％，收率:93％)；
S3：2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮的制备：
在三口瓶中搅拌下加入100ml环丁砜，S2所得2,5-二甲基-3-硫杂己二酸(30g,0.15mol),催化剂铁粉2g,缓慢升温至190℃，有馏分蒸出，保温直至无馏分蒸出，将蒸出馏分加入250ml二氯甲烷溶解，用2N氢氧化钠水溶液洗涤，分层有机相脱溶得到淡黄色液体为2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮(18.2g,GC纯度98.0％,收率：90％)。
实施例2
采用以下方法制备2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮：
“一锅法”制备2,5-二甲基-3-硫杂己二酸：在三口瓶中搅拌下加入100ml水，硫脲(53.0g,0.69mol)、浓盐酸(75.7g，0.75mol)，加热至45℃搅拌30min,滴加甲基丙烯酸(50.0g,0.57mol)，约30min滴加完毕，体系升温至90℃反应2h,滴加氢氧化钠(103.2g,2.58mol)的水(150ml)溶液,约30min滴加完毕，继续反应30min,降至室温，滴加2-氯丙酸(69.0g,0.63mol)约30min滴加完毕,继续反应2h,用浓盐酸调节pH值至5～6，用200ml乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，脱溶得到黄色蜡状固体为2,5-二甲基-3-硫杂己二酸(98.3g,GC纯度97％，收率:86.2％)；
2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮的制备：在三口瓶中搅拌下加入200ml环丁砜，前述步骤所得2,5-二甲基-3-硫杂己二酸(98.3g,0.50mol),催化剂铁粉6g,缓慢升温至190℃，有馏分蒸出，保温直至无馏分蒸出，将蒸出馏分加入500ml二氯甲烷溶解，用2N氢氧化钠水溶液洗涤，分层有机相脱溶得到淡黄色液体为2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮(58.8g,GC纯度98.5％,收率：89.7％)。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (27)
1.一种制备2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮的方法，其特征在于，合成路线如下：
S1：在酸溶液中加入硫脲，溶解后，滴加甲基丙烯酸，滴加完毕后升温反应，再加入碱溶液继续反应，生成3-巯基异丁酸；
所述加入碱溶液继续反应后，降温至室温，调节溶液pH值至5～12，用乙酸乙酯或乙酸丁酯萃取后收集有机相，将有机溶剂去除后，即得中间体3-巯基异丁酸；
S2：所述中间体3-巯基异丁酸与2-卤代丙酸在碱的作用下生成中间体2,5-二甲基-3-硫杂己二酸；
S3：所述中间体2,5-二甲基-3-硫杂己二酸在金属催化剂的作用下生成2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中，
所述酸溶液为一元或多元无机酸和/或一元或多元有机酸的水溶液，和/或，所述碱溶液为MOH或M2CO3水溶液，所述M是指碱金属或碱土金属。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S1中，
所述酸溶液为盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、柠檬酸的水溶液；和/或，所述碱溶液为MOH或M2CO3水溶液，所述M是指碱金属或碱土金属。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S1中，
所述酸溶液为盐酸水溶液；和/或，所述碱溶液为MOH或M2CO3水溶液，所述M是指碱金属或碱土金属。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，S1所得中间体3-巯基异丁酸无需分离或纯化直接用于生成中间体2,5-二甲基-3-硫杂己二酸。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，所述S2具体为：将S1所得3-巯基异丁酸溶于碱溶液，滴加2-卤代丙酸充分反应，生成2,5-二甲基-3-硫杂己二酸。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述S2具体为：将S1所得3-巯基异丁酸溶于碱溶液，滴加2-卤代丙酸充分反应，生成2,5-二甲基-3-硫杂己二酸，所述碱溶液为MOH或M2CO3水溶液，所述M是指碱金属或碱土金属。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S2具体为：将S1所得3-巯基异丁酸溶于碱溶液，滴加2-卤代丙酸充分反应，生成2,5-二甲基-3-硫杂己二酸。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述S2具体为：将S1所得3-巯基异丁酸溶于碱溶液，滴加2-卤代丙酸充分反应，生成2,5-二甲基-3-硫杂己二酸；所述碱溶液为MOH或M2CO3水溶液，所述M是指碱金属或碱土金属。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述滴加2-卤代丙酸充分反应后，调节溶液pH值至5～12，用有机溶剂萃取后收集有机相，将有机溶剂去除后，即得2,5-二甲基-3-硫杂己二酸。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，用于所述萃取的有机溶剂为酯类溶剂。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，用于所述萃取的有机溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯。
13.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述滴加2-卤代丙酸充分反应后，调节溶液pH值至5～12，用有机溶剂萃取后收集有机相，将有机溶剂去除后，即得2,5-二甲基-3-硫杂己二酸。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，用于所述萃取的有机溶剂为酯类溶剂。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，用于所述萃取的有机溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯。
16.根据权利要求1、2-4、8或9任意一项所述的方法，其特征在于，所述S3具体为：将S2所得2,5-二甲基-3-硫杂己二酸溶于高沸点惰性溶剂，加入金属催化剂，缓慢升温，收集蒸出馏分，即得2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮；所述高沸点惰性溶剂为环丁砜；和/或，所述金属催化剂为铁粉。
17.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S3具体为：
将S2所得2,5-二甲基-3-硫杂己二酸溶于高沸点惰性溶剂，加入金属催化剂，缓慢升温，收集蒸出馏分，即得2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮；所述高沸点惰性溶剂为环丁砜；和/或，所述金属催化剂为铁粉。
18.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述S3具体为：将S2所得2,5-二甲基-3-硫杂己二酸溶于高沸点惰性溶剂，加入金属催化剂，缓慢升温，收集蒸出馏分，即得2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮；所述高沸点惰性溶剂为环丁砜；和/或，所述金属催化剂为铁粉。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述S3具体为：将S2所得2,5-二甲基-3-硫杂己二酸溶于高沸点惰性溶剂，加入金属催化剂，缓慢升温，收集蒸出馏分，即得2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮；所述高沸点惰性溶剂为环丁砜；和/或，所述金属催化剂为铁粉。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，将所述蒸出馏分溶解于有机溶剂。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，将所述蒸出馏分溶解于有机溶剂；所述有机溶剂为卤代烃、芳烃、酯类或醚类。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，将所述蒸出馏分溶解于有机溶剂；所述有机溶剂为二氯甲烷或甲苯。
23.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，将所述蒸出馏分溶解于有机溶剂。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，将所述蒸出馏分溶解于有机溶剂；所述有机溶剂为卤代烃、芳烃、酯类或醚类。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，将所述蒸出馏分溶解于有机溶剂；所述有机溶剂为进一步优选为二氯甲烷或甲苯。
26.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，将蒸出馏分用有机溶剂溶解并用碱性水溶液洗涤，萃取后收集有机相，去除有机溶剂，即得2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮。
27.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，将蒸出馏分用有机溶剂溶解并用碱性水溶液洗涤，萃取后收集有机相，去除有机溶剂，即得2,4-二甲基四氢噻吩-3-酮。
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