一种噻虫嗪的绿合成方法与流程

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1.本发明涉及一种噻虫嗪的绿合成方法，属于农药和精细化工技术领域。

背景技术：

2.新烟碱类杀虫剂是一类安全、高效、高选择性的新型杀虫剂，具有作用机制独特、哺乳动物毒性低等特点。噻虫嗪是第二代新型烟碱类杀虫剂的代表性品种，噻虫嗪2016年全球销售达到12亿美元，位列杀虫剂全球销售排行第二，具有广阔的市场前景。噻虫嗪作为杀虫剂和种子处理剂，己经在全球50多个国家、超过115种作物中被登记使用,成为农药品种中广谱性杀虫剂。
3.目前噻虫嗪制备路线有如下四种。
4.1)3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪与2-氯-5-氯甲基噻唑反应制备噻虫嗪。
[0005][0006]
2)3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪与(5-(氯甲基)-2-(((环己基甲基)硫代)噻唑)反应后，再经氯化制备噻虫嗪。
[0007][0008]
3)3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪与2-苯硫基-5-氯甲基噻唑反应后，再经氯化制备噻虫嗪。
[0009][0010]
4)3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪与2-苯硫基-5-氯甲基噻唑反应后，再经氯化制备噻虫嗪。
[0011][0012]
路线2)、3)、4)反应原理基本一致，均为芳香基团或环烷基被氯置换，该类方法存在中间体不稳定、合成路线较长、收率较低(仅60％左右)等问题，不适合大规模工业化生产。
[0013]
路线1)为2-氯-5-氯甲基噻唑与3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪反应，在缚酸剂的作用下制备得到噻虫嗪。这是一条经典的合成噻虫嗪的路线，同样也是国内报道的工业化生产路线。但是基于目前报道的制备噻虫嗪的方法得到的噻虫嗪大多为淡黄，产品品质不高，需经过水洗、盐酸调ph值、脱除溶剂等操作，后处理纯化操作复杂，还存在需要加入聚乙二醇6000、碘化钾、4-二甲氨基吡啶等昂贵催化剂问题。同时，催化剂难以回收，不符合工业化清洁生产的要求。

技术实现要素：

[0014]
本发明为一种噻虫嗪的绿合成方法，在充分研究碳酸钾、三嗪酰胺和噻虫嗪溶解度的基础上结合相似相溶、结晶动力学原理，以2-氯-5-氯甲基噻唑与3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪为原料，在复合溶剂和缚酸剂的作用下，制备得到噻虫嗪反应液，直接加水，在盐酸和次氯酸钠脱后，降温析晶制备得到白晶体噻虫嗪原药。
[0015]
为解决上述技术问题本发明采用如下技术方案实现：
[0016]
在装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中加入复合溶剂、3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪、2-氯-5-氯甲基噻唑、碳酸钾，反应，跟踪原料小于1.0％时，向反应中直接加水，待反应体系中固体溶解且澄清后，加入盐酸、次氯酸钠，反应液颜变淡，降温析晶，过滤，得到纯白噻虫嗪晶体原药，收率95.0％,含量99.2％(hplc)。
[0017]
该方法以碳酸二甲酯和二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、苯、甲苯其中一种或两种为复合溶剂，2-氯-5-氯甲基噻唑与3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪在缚酸剂的作用下控制在反应温度内制备得到噻虫嗪反应液，直接加水，在盐酸和次氯酸钠脱后，降温析晶制备得到白晶体噻虫嗪原药。
[0018]
进一步的，所述复合溶剂是以碳酸二甲酯为主溶剂复合二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、苯、甲苯配制。
[0019]
进一步的，所述配制为碳酸二甲酯：(二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、苯、甲苯)体积比＝3:0～3。
[0020]
进一步的，所述在复合溶剂的条件下，噻虫嗪反应液，直接加水，在盐酸和次氯酸钠脱后，在反应液中直接降温析晶制备得到高品质白晶体噻虫嗪原药。
[0021]
进一步的，所述直接降温析晶，快速降温至-5～10℃，所述控制反应温度的范围为20～65℃。
[0022]
进一步的，所述直接降温析晶，快速降温为0～5℃，所述控制反应温度的范围为30～50℃。
[0023]
进一步的，所述缚酸剂为碳酸钾、碳酸铵、碳酸钠、碳酸镁、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾。
[0024]
进一步的，该方法还包括：控制反应温度制备得到噻虫嗪反应液之后，跟踪原料小于1.0％时，向反应中直接加水，待反应体系中固体溶解且澄清后，加入盐酸和次氯酸钠，待反应液颜变淡，降温析晶，过滤，得到纯白噻虫嗪晶体原药。
[0025]
进一步的，复合溶剂、缚酸剂、3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪以及2-氯-5-氯甲基噻唑收容在三口烧瓶，其中三口烧瓶装有温度计和搅拌器。
[0026]
本发明的有益效果：本发明在复合溶剂的条件下，噻虫嗪反应液，直接加水，在盐酸和次氯酸钠脱后，在反应液中直接降温析晶制备得到高品质白晶体噻虫嗪原药。
具体实施方式
[0027]
为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，本发明采用如下具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
[0028]
本发明公开一种噻虫嗪的绿合成方法，该方法包括以下步骤：
[0029]
步骤s101：以2-氯-5-氯甲基噻唑与3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪为原料，在复合溶剂和缚酸剂的作用下，控制反应温度制备得到噻虫嗪反应液，直接加水。
[0030]
在步骤s101中，复合溶剂是以碳酸二甲酯和二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、苯、甲苯其中一种或两种复配而成。具体地，复合溶剂是以碳酸二甲酯为主溶剂并复合二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、苯、甲苯配制。
[0031]
具体地，复合溶剂的配制(即复配)为碳酸二甲酯：(二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、苯、甲苯)体积比＝3:0～3。
[0032]
在本实施例中，步骤s101中控制反应温度的范围为20～65℃。优选地，控制反应温度的范围为30～50℃。
[0033]
在本实施例中，缚酸剂为碳酸钾、碳酸铵、碳酸钠、碳酸镁、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾。
[0034]
步骤s102：在盐酸和次氯酸钠脱后，降温析晶制备得到白晶体噻虫嗪原药。
[0035]
也就是说，在复合溶剂的条件下，噻虫嗪反应液，直接加水，在盐酸和次氯酸钠脱后，在反应液中直接降温析晶制备得到高品质白晶体噻虫嗪原药。
[0036]
在本实施例中，在盐酸和次氯酸钠脱后直接降温析晶，快速降温至-5～10℃。
[0037]
优选地，在盐酸和次氯酸钠脱后直接降温析晶，快速降温为0～5℃。
[0038]
应理解，在本实施例中，噻虫嗪的绿合成方法还包括：控制反应温度制备得到噻虫嗪反应液之后，跟踪原料小于1.0％时，向反应中直接加水，待反应体系中固体溶解且澄清后，加入盐酸和次氯酸钠，待反应液颜变淡，降温析晶，过滤，得到纯白噻虫嗪晶体原药。
[0039]
实施例1
[0040]
在装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中加入150.0g碳酸二甲酯：二氯甲烷＝2:1的复合溶剂、32.6g(0.2mol)3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪、34.6g(0.2mol)2-氯-5-氯甲基噻唑、18.2g(0.1mol)碳酸钾，40℃反应，跟踪原料小于1.0％时，向反应中直接加水，待反应体系中固体溶解且澄清后，加入盐酸12.1g、次氯酸钠，待反应液颜变淡，降
温析晶，过滤，得到纯白噻虫嗪晶体原药，收率95.0％,含量99.2％(hplc)。
[0041]
实施例2
[0042]
在装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中加入150.0g碳酸二甲酯：二氯乙烷＝3:1的复合溶剂、32.6g(0.2mol)3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪、34.6g(0.2mol)2-氯-5-氯甲基噻唑、10.6g(0.1mol)碳酸钠，45℃反应，跟踪原料小于1.0％时，向反应中直接加水，待反应体系中固体溶解且澄清后，加入盐酸12.1g、次氯酸钠，待反应液颜变淡，降温析晶，过滤，得到纯白噻虫嗪晶体原药，收率96.0％,含量99.6％(hplc)。
[0043]
实施例3
[0044]
在装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中加入150.0g碳酸二甲酯：甲苯＝3:1.5的复合溶剂、32.6g(0.2mol)3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪、34.6g(0.2mol)2-氯-5-氯甲基噻唑、8.5g(0.1mol)碳酸镁，30℃反应，跟踪原料小于1.0％时，向反应中直接加水，待反应体系中固体溶解且澄清后，加入盐酸12.1g、次氯酸钠，待反应液颜变淡，降温析晶，过滤，得到纯白噻虫嗪晶体原药，收率94.0％,含量99.0％(hplc)。
[0045]
上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明的构思和保护范围进行限定，本发明的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

技术特征：

1.一种噻虫嗪的绿合成方法，其特征在于：以2-氯-5-氯甲基噻唑与3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪为原料，在复合溶剂和缚酸剂的作用下，控制反应温度制备得到噻虫嗪反应液，直接加水，在盐酸和次氯酸钠脱后，降温析晶制备得到白晶体噻虫嗪原药。2.根据权利要求1所述的一种噻虫嗪的绿合成方法，其特征在于：所述的复合溶剂是以碳酸二甲酯和二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、苯、甲苯其中一种或两种复配而成。3.根据权利要求2所述的噻虫嗪的绿合成方法，其特征在于：所述的配制为碳酸二甲酯：(二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、苯、甲苯)体积比＝3:0～3。4.根据权利要求1所述的一种噻虫嗪的绿合成方法，其特征在于：所述在复合溶剂的条件下，噻虫嗪反应液，直接加水，在盐酸和次氯酸钠脱后，在反应液中直接降温析晶制备得到高品质白晶体噻虫嗪原药。5.根据权利要求1所述的噻虫嗪的绿合成方法，其特征在于：所述直接降温析晶，快速降温至-5～10℃，所述控制反应温度的范围为20～65℃。6.根据权利要求5所述的噻虫嗪的绿合成方法，其特征在于：所述直接降温析晶，快速降温为0～5℃，所述控制反应温度的范围为30～50℃。7.根据权利要求1所述的一种噻虫嗪的绿合成方法，其特征在于：所述的缚酸剂为碳酸钾、碳酸铵、碳酸钠、碳酸镁、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾。8.根据权利要求1所述的一种噻虫嗪的绿合成方法，其特征在于：该方法还包括：控制反应温度制备得到噻虫嗪反应液之后，跟踪原料小于1.0％时，向反应中直接加水，待反应体系中固体溶解且澄清后，加入盐酸和次氯酸钠，待反应液颜变淡，降温析晶，过滤，得到纯白噻虫嗪晶体原药。9.根据权利要求1所述的一种噻虫嗪的绿合成方法，其特征在于：复合溶剂、缚酸剂、3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪以及2-氯-5-氯甲基噻唑收容在三口烧瓶，其中三口烧瓶装有温度计和搅拌器。

技术总结

本发明公开了一种噻虫嗪的绿合成方法，本发明在充分研究碳酸钾、三嗪酰胺和噻虫嗪溶解度的基础上结合相似相溶、结晶动力学原理，以2-氯-5-氯甲基噻唑与3-甲基-4-硝基亚胺基全氢化-1,3,5-噁二嗪为原料，在复合溶剂和缚酸剂的作用下，制备得到噻虫嗪反应液，直接加水，在盐酸和次氯酸钠脱后，一步降温析晶制备得到白晶体噻虫嗪原药。备得到白晶体噻虫嗪原药。