CN112010814A - 一种嗪草酮合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新颖的嗪草酮合成方法，其包括以下步骤：1)向一定量的硫酸中分批加入6‑叔丁基‑4‑氨基‑3‑巯基‑1,2,4‑三嗪‑5(4H)‑酮，加热至完全溶解澄清；2)降温至一定加料温度，再加入一定量的甲醇，控温至一定温度保温反应一段时间后，反应物料降温至一定温度待后处理；3)向上述反应物料中，滴加一定量的水，此时大量物料析出，即为嗪草酮硫酸盐；4)将上述析出的嗪草酮硫酸盐悬浮在一定量的溶剂中，然后加入碱中和，静置分层，有机相缓慢冷却降温析晶，经过滤，得到高纯度的嗪草酮。该方法工艺流畅，条件温和，绿色环保，可直接得到纯度在98％以上的嗪草酮，收率可以达到85％以上。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域。具体地说，本发明涉及一种高效的嗪草酮合成方法。
背景技术
嗪草酮(6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮)是德国拜耳公司开发的一种高效低毒的选择性除草剂，可用于大豆、玉米等旱田作物。目前有关高含量的嗪草酮合成工艺报道很少。合成工艺的研究大多集中在甲基化试剂上。例如，CN1071181169报道用溴甲烷、碘甲烷等甲基化试剂来合成嗪草酮。然而，这类甲基化试剂属于剧毒试剂，不安全也不环保，国家已明令限制使用。CN103333129报道用硫酸二甲酯作为甲基化试剂。但硫酸二甲酯也是剧毒物质，同时该工艺的嗪草酮收率不高，含量也不高，导致工艺原料成本偏高。CN103333129中提到甲醇硫酸法合成嗪草酮，但指出该方法的收率很低，反应时间也很长。
因此，本领域急需一种工艺简单流畅、成本低，并且合成收率高，得到的产品纯度高，合适工业化放大生产的6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的合成方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的合成方法。该方法的工艺流畅、条件温和，绿色环保，并且能够以高纯度和高收率地获得嗪草酮。
在第一方面，本发明提供一种嗪草酮的合成方法，所述方法如以下反应方程式所示：
所述方法包括以下步骤：
1)向硫酸中加入6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮至溶解；
2)降温至加料温度，再加入甲醇，控温至一定温度保温反应后，反应物料降温至一定温度；
3)向步骤2)中得到的反应物料中滴加反溶剂以析出嗪草酮硫酸盐；
4)将步骤3)中析出的嗪草酮硫酸盐悬浮在溶剂中，然后加入碱中和，静置分层，有机相缓慢冷却降温析晶，经过滤，得到嗪草酮。
在优选的实施方式中，步骤1)和2)如下操作：向硫酸中加入甲醇，控制在一定加料温度，再加入6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮，控温至一定温度保温反应后，反应物料降温至一定温度。
在优选的实施方式中，在步骤1)中，将6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮分批加入硫酸，并加热至完全溶解澄清。
在优选的实施方式中，所述反溶剂是水。
在优选的实施方式中，得到的嗪草酮的纯度是98％以上。
在优选的实施方式中，得到的嗪草酮的收率是85％以上。
在具体的实施方式中，步骤1)中的硫酸摩尔数大于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔数；优选地，硫酸和6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔比为3:1–6:1。
在具体的实施方式中，步骤2)中的加料温度在10℃-60℃；优选30℃-50℃。
在具体的实施方式中，步骤2)中的甲醇摩尔数大于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔数；优选地，甲醇和6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔比为1.1:1–2.0:1。
在具体的实施方式中，步骤2)中的控温温度在40℃-100℃；优选60℃-80℃；
步骤2)中的控温反应时间1-20h，优选5-8h；和
步骤2)中的降温温度在-10℃-100℃，优选20℃-30℃。
在具体的实施方式中，步骤3)中的水摩尔数大于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔数；优选地，水和6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔比为8:1–15:1。
在具体的实施方式中，步骤4)中的溶剂为选自以下的一种或几种：甲苯、二甲苯、苯、氯苯、石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、环己烷、甲基环己烷等；优选甲苯。
在具体的实施方式中，步骤4)中的溶剂质量大于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的质量；优选地，溶剂与6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的质量比为1:1–5:1。
在具体的实施方式中，步骤4)中的碱为选自以下一种或多种的碱：氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸钾，氨水等，优选氢氧化钠或氢氧化钾；和
加入碱中和控制的pH在6-12，优选在8–10。
在具体的实施方式中，步骤4)中的冷却降温析晶温度在-20℃-60℃，优选-5℃-10℃。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具体实施方式
发明人经过广泛而深入的研究，出乎意料地发现一种嗪草酮的合成工艺。通过控制该工艺中的各工艺参数，可以高效地合成嗪草酮。本发明的方法工艺流畅，条件温和，绿色环保，得到的嗪草酮纯度在98％以上，整个工艺的收率达到85％以上，从而能够显著节约嗪草酮生产中的时间成本和原料成本。在此基础上完成了本发明。
本发明的嗪草酮合成方法
为克服现有技术中的种种不足，本发明人提供了一种高效的嗪草酮合成方法。本发明的方法工艺流畅，条件温和，绿色环保，可直接得到含量98％以上的产品，具有很高的工业化生产价值。相比其它现有技术中报道的采用溴甲烷、硫酸二甲酯等的方法，本发明的方法不仅绿色环保，降低了原料成本，同时工艺过程也大大简化，得到的产品收率高，纯度高，适合工业化放大生产。
具体地说，本发明提供的嗪草酮合成方法如以下反应方程式所示：
包括以下步骤：
1)向一定量的硫酸中分批加入6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮，加热至完全溶解澄清；
2)降温至一定加料温度，再加入一定量的甲醇，控温至一定温度保温反应一段时间后，反应物料降温至一定温度待后处理；
3)向上述反应物料中，滴加一定量的水，此时大量物料析出，即为嗪草酮硫酸盐；
4)将上述析出的嗪草酮硫酸盐悬浮在一定量的溶剂中，然后加入碱中和，静置分层，有机相缓慢冷却降温析晶，经过滤，得到高纯度的嗪草酮。
为实现本发明的目的，需要控制上述方法的各步骤中的工艺参数。在具体的实施方式中，步骤1)中的硫酸摩尔数需要需过量于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔数；在优选的实施方式中，硫酸与6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔比为3:1-6:1；
步骤2)中的加料温度控制在10℃-60℃；在优选的实施方式中，所述加料温度控制在30℃-50℃；
步骤2)中的甲醇摩尔数需要过量于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔数；在优选的实施方式中，甲醇与6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔比为1.1:1-2.0:1；
步骤2)中的控温温度在40℃-100℃，优选60℃-80℃；步骤2)中的控温反应时间为1-20h，优选反应时间5-8h；
步骤2)中的降温温度在-10℃-100℃，优选20℃-30℃。
在另一实施方式中，本发明的嗪草酮合成方法中的步骤1)和2)可以采用另一种方式，即，向一定量的硫酸中分批加入一定量的甲醇，控制在一定加料温度，再分批加入一定量的6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮，控温至一定温度保温反应一段时间后，反应物料降温至一定温度待后处理。在所述另一种加料方式中，所有原料的投料量以及加料温度和保温温度等与上述一样，只是投料顺序不一样。
在本发明的嗪草酮合成方法的步骤3)中，水的摩尔数只需过量于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔数；在优选的实施方式中，水和6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔比为8:1-15:1；
在步骤4)中，所用的溶剂为下列溶剂中的一种或几种：甲苯、二甲苯、苯、氯苯、石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、环己烷、甲基环己烷等；优选甲苯；
在步骤4)中，溶剂质量只需过量于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的质量；在优选的实施方式中，溶剂和6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的质量比为1:1-5:1；
在步骤4)中，碱可以选自以下的一种或多种：氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸钾，氨水等；优选氢氧化钠或氢氧化钾；加入碱中和控制的pH可以在6-12，优选8-10；
在步骤4)中，冷却降温析晶温度在-20℃-60℃；优选-5℃-10℃。
此外，基于本发明的教导和化学领域的公知常识，本领域技术人员知晓，在步骤1)中，将6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮加入硫酸可以分批进行也可以一次性进行。
本发明方法的步骤3)中加水是为了使得嗪草酮硫酸盐大量析出。因此，本领域技术人员知晓步骤3)中使用的水是一种反溶剂，并且本领域技术人员可以使用各种反溶剂，只要能够使得嗪草酮硫酸盐大量析出。
本发明的方法能够以高纯度、高收率地获得嗪草酮。在具体的实施方式中，本发明得到的嗪草酮的纯度在98％以上，其收率在85％以上。
本发明的优点
与现有技术中的合成工艺相比，本发明的方法具备以下优势：
1)在酸性条件下，采用甲醇作为甲基化试剂，无需催化剂；
2)本发明方法绿色环保，原料利用率高；
3)本发明工艺过程简单流畅，反应条件温和；和
4)本发明方法得到的产品收率高，含量高，适合工业化放大生产。
以下结合具体实施案例对本发明的技术方案进一步描述，但以下实施案例不构成对本发明的限制，所有依据本发明的原理和技术手段采用的各种施用方法，均属于本发明范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。
本发明的实施例中用到的各种化学试剂和物质均是市售可得的试剂和物质。
实施例1
向400克98％硫酸中，加入200克6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮，加热完全溶解澄清后降温到40℃，滴加39克甲醇，滴加完毕，升温到70-75℃保温反应7小时，降温到20-30℃，滴加200克水，此时大量物料析出，即为嗪草酮硫酸盐，把这个硫酸盐悬浮在300克甲苯中，然后滴加30％的氢氧化钠溶液中和到pH在9左右，静置分层，上层有机相降温冷却到0℃结晶，过滤，烘干得到190克嗪草酮，含量98.6％。
实施例2
向400克98％硫酸中，滴加39克甲醇，降温到40℃后，分批加入200克6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮，加入完毕，升温到70-75℃保温反应7小时，降温到20-30℃，滴加200克水，此时大量物料析出，即为嗪草酮硫酸盐，把这个硫酸盐悬浮在300克甲苯中，然后滴加30％的氢氧化钠溶液中和到pH在9左右，静置分层，上层有机相降温冷却到0℃结晶，过滤，烘干得到188克嗪草酮，含量98.5％。
实施例3
向400克98％硫酸中，加入200克6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮，加热完全溶解澄清后降温到40℃，滴加39克甲醇，滴加完毕，升温到70-75℃保温反应7小时，降温到20-30℃，滴加200克水，此时大量物料析出，即为嗪草酮硫酸盐，把这个硫酸盐悬浮在300克二甲苯中，然后滴加30％的氢氧化钠溶液中和到pH在9左右，静置分层，上层有机相降温冷却到0℃结晶，过滤，烘干得到185克嗪草酮，含量98.2％。
实施例4
向400克98％硫酸中，滴加39克甲醇，降温到40℃后，分批加入200克6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮，加入完毕，升温到70-75℃保温反应7小时，降温到20-30℃，滴加200克水，此时大量物料析出，即为嗪草酮硫酸盐，把这个硫酸盐悬浮在300克二甲苯中，然后滴加30％的氢氧化钠溶液中和到pH在9左右，静置分层，上层有机相降温冷却到0℃结晶，过滤，烘干得到186克嗪草酮，含量98.3％。
实施例5
向400克98％硫酸中，加入200克6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮，加热完全溶解澄清后降温到40℃，滴加39克甲醇，滴加完毕，升温到70-75℃保温反应7小时，降温到20-30℃，滴加200克水，此时大量物料析出，即为嗪草酮硫酸盐，把这个硫酸盐悬浮在300克甲苯中，然后滴加30％的氢氧化钾溶液中和到pH在9左右，静置分层，上层有机相降温冷却到0℃结晶，过滤，烘干得到186克嗪草酮，含量98.6％。
实施例6
向400克98％硫酸中，滴加39克甲醇，降温到40℃后，分批加入200克6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮，加入完毕，升温到70-75℃保温反应7小时，降温到20-30℃，滴加200克水，此时大量物料析出，即为嗪草酮硫酸盐，把这个硫酸盐悬浮在300克甲苯中，然后滴加30％的氢氧化钾溶液中和到pH在9左右，静置分层，上层有机相降温冷却到0℃结晶，过滤，烘干得到187克嗪草酮，含量98.2％。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种嗪草酮合成方法，其特征在于，所述方法如以下反应方程式所示：
所述方法包括以下步骤：
1)向硫酸中加入6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮至溶解；
2)降温至加料温度，再加入甲醇，控温至一定温度保温反应后，反应物料降温至一定温度；
3)向步骤2)中得到的反应物料中滴加反溶剂以析出嗪草酮硫酸盐；
4)将步骤3)中析出的嗪草酮硫酸盐悬浮在溶剂中，然后加入碱中和，静置分层，有机相缓慢冷却降温析晶，经过滤，得到嗪草酮。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中的硫酸摩尔数大于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔数；优选地，硫酸和6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔比为3:1–6:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中的加料温度在10℃-60℃；优选30℃-50℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中的甲醇摩尔数大于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔数；优选地，甲醇和6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔比为1.1:1–2.0:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中的控温温度在40℃-100℃；优选60℃-80℃；
步骤2)中的控温反应时间1-20h，优选5-8h；和
步骤2)中的降温温度在-10℃-100℃，优选20℃-30℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中的水摩尔数大于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔数；优选地，水和6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的摩尔比为8:1–15:1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中的溶剂为选自以下的一种或几种：甲苯、二甲苯、苯、氯苯、石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、环己烷、甲基环己烷等；优选甲苯。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中的溶剂质量大于6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的质量；优选地，溶剂与6-叔丁基-4-氨基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮的质量比为1:1–5:1。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中的碱为选自以下一种或多种的碱：氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸钾，氨水等，优选氢氧化钠或氢氧化钾；和
加入碱中和控制的pH在6-12，优选在8–10。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中的冷却降温析晶温度在-20℃-60℃，优选-5℃-10℃。
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