专利名称：合成特丁噻草隆原药的方法
技术领域：
本发明涉及一种特丁噻草隆原药的合成方法。
背景技术：
特丁噻草隆，通用名称tebuthiuron,化学名称是1_(5_特丁基-I, 3,4-噻二唑-2-基)-1，3- 二甲基脲。是一种防除草本和禾本植物的广谱除草剂，主要用于防除非耕地杂草，牧场区的灌木，甘蔗田中的禾本科和阔叶杂草。据国内外文献报导，目前特丁噻草隆的合成方法主要有三种。(I)如美国专利 us4283543中公开的以5-特丁基-2-甲氨基_1，3，4_噻二唑为起始原料，以甲苯为溶剂，滴加甲基异氰酸酯反应制得特丁噻草隆原药。该方法使用甲基异氰酸酯易燃易爆，毒性极大， 沸点低、生产极不安全。(2)如中国专利CN200910100138中公开的以5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑、甲氨基甲酰氯为起始原料，以甲苯作溶剂、三乙胺作缚酸剂进行缩合反应制得特丁噻草隆原药。但该方法会因消耗大量的三乙胺、且原料甲氨基甲酰氯的消耗多、 价格高而使生产成本较高。(3)如中国专利CN200710050307中公开的以5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑和二卤化碳酰或其衍生物为原料直接在50°C反应后，然后在碱性条件下与40%甲胺水溶液反应制得特丁噻草隆原药。由于该方法中5-特丁基-2-甲氨基-1， 3,4-噻二唑直按与光气、二光气或三光气在50°C反应生成N-甲基-N-(5-特丁基_1，3， 4-噻二唑)氨基甲酰氯的同时，会伴随发生5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑与N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯反应生成N，N’ - 二 [N-甲基_N_(5_特丁基-1，3，4-噻二唑-2-基)]脲的副反应；另外N-甲基-N-(5-特丁基-1，3，4-噻二唑) 氨基甲酰氯在碱性水溶液中与40%甲胺反应时，由于体系中有水份的存在，会造成N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯与水发生水解反应，生产付产物N，N’ - 二 [N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑-2-基)]脲。因此产品收率低、含量低，难分离纯化。因此，如何提高特丁噻草隆原药生产的安全性、降低生产成本、提高收率和含量是本领域技术人员一直研究的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、生产成本低、产品纯度高、收率高、生产安全性的合成特丁噻草隆原药的方法。本发明的技术解决方案是—种特丁噻草隆原药的合成方法，其特征是包括以下步骤(I)以5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑为起始原料，在有机溶剂中经成盐反应、光化反应制成N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯；(2)向N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯中通入一甲胺气体进行胺化反应生成特丁噻草隆；
化学反应式如下
N-
(CH3)3C
CH:
NH
HCI
(CH3)3C
,CH3 -HCI
II
COCI2
N
CH3NH;
(CH3)3C
O
ICOCI
(CH3)3C
j —
C NHCH-
CH3
CH3
InIV所述的有机溶剂是甲苯、二甲苯、氯苯、二氯乙烷、四氯化碳中的任意一种；有机溶剂的用量为5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑质量的3 10倍。所述的成盐反应中，成盐试剂是盐酸、硫酸、磷酸、氯化氢气体中的任意一种；成盐试剂用量为5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑摩尔质量的I 4倍；成盐温度20°C 80。。。光化反应中，光气用量为5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑摩尔质量的I 5 倍，反应温度为40°C 100°C，反应时间2 10小时。光化反应完毕后通入干燥的氮气，除去残余的光气和氯化氢气体。向中间体N-甲基-N_(5-特丁基-1，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯中通入一甲胺气体进行胺化反应，一甲胺的用量为N-甲基-N-(5-特丁基-1，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯摩尔质量的I 5倍，反应温度为0°C 100°C，反应时间2 5小时。胺化反应结束后，直接向反应物中加入水，再滴加10%盐酸调节体系PH值至6 7，然后升温至物料完全溶解在有机层中，分层后，将有机层分离出来，降温结晶、分离、烘干得固体特丁噻草隆原药。加入水的质量为5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑质量的2 7倍。本方法与现有技术比较，有如下特点I、采用无机酸先与5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑(I)成盐反应，使得氨基得到充分保护，再与光气反应时，有效地避免了副产物N，N’_二 [N-甲基-N-(5-特丁基-I， 3，4_噻二唑-2-基)]脲的生成。产品收率高，总收率97%以上(以5-特丁基-2-甲氨基-I，3，4-噻二唑计)。2、采用气体一甲胺与N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯(III) 进行胺化反应生成特丁噻草隆，解决了采用一甲胺水溶液反应时水和N-甲基-N-(5-特丁基-1，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯(III)发生水解反应，生成副产物N，N’ - 二 [N-甲基-N-(5-特丁基-1，3，4-噻二唑-2-基)]脲的问题。产品质量优，含量达98%以上。3、采用价格低廉的光气、一甲胺为原料合成特丁噻草隆，降低了生产成本。同时避开了使用易燃、易爆、易挥发的剧毒危险化学品甲基异氰酸酯，使生产更加安全。下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施例方式实施例I(I)向IOOOml四口烧瓶中投入甲苯500ml，5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑 (I)51.3g(0.3mol)。边搅拌边滴加31 %工业盐酸46g。滴完后升温至回流共沸脱出体系中的水，得5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑盐酸盐(II)。(2)将上述制备的得5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑盐酸盐(II)甲苯悬浊液降温至85°C，以1200ml/min 1400ml/min的速度通入光气，通光2小时后，物料变得澄清透明，停止通光气。通入氮气赶去残留的光气及氯化氢气体，得N-甲基-N-(5-特丁基-I， 3，4-噻二唑)氨基甲酰氯(III)甲苯液。(3)将上述制备的N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯(III)甲苯液降温至20°C以下，通入一甲胺气体，并以PH值8 9为控制终点，然后升温至70V 80°C保温反应I小时。(4)加水200ml搅拌，并用10%左右的盐酸调节PH值6 7，升温至回流、静置分去下层水层及中间层，有机层降温到5°C以下结晶、离心、烘干得白色产品特丁噻草隆原药 67. 5g，含量98. 5%，收率97. 2% (以5-特丁基-2-甲氨基-I，3，4-噻二唑计)。实施例2(I)向2000立升的搪瓷釜中投入投入甲苯1000L，5_特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑(I) 150kg,搅拌状态下，滴加31 %工业盐酸124kg。滴完后，升温至回流，共沸脱出体系中的水，得5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑盐酸盐(II)。(2)将上述制备的得5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑盐酸盐(II)甲苯悬浊液降温至85°C，以25m3/h的流量通入光气，通光反应4小时后，物料变得澄清透明，停止通光气。通入氮气赶去残留的光气及氯化氢气体。得N-甲基-N-(5-特丁基-1，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯(III)甲苯液。(3)将上述制备的N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯(III)甲苯液降温至20°C以下，以20m3/h左右的流量通入一甲胺气体，并以PH值8 9为控制终点， 然后升温至70°C 80°C保温反应I小时。(4)加水500L搅拌，并用10%左右的盐酸调节PH值6 7，升温至回流、静置分去下层水层及中间层，有机层降温到5°C以下结晶、离心、烘干得白色产品特丁噻草隆原药 246. 5kg，含量98. 0%，收率97. 8% (以5-特丁基-2-甲氨基-I，3，4-噻二唑计)。实施例3(I)向IOOOml四口烧瓶中投入甲苯500ml，5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑 (1)51. 3g(0. 3mol)。搅拌下，通入氯化氢气体至饱和，得5-特丁基-2-甲氨基_1，3，4_噻二唑盐酸盐(II)。通光、胺化、水洗同实施例I的步骤(2)、(3)、(4)。所得特丁噻草隆原药68. 0g，含量98. 2%，收率97. 6% (以5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑计)。实施例4(I)向IOOOml四口烧瓶中投入甲苯500ml，5_特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑 (1)51. 3g(0. 3mol)。搅拌降温至O 5°C，以1200ml/min光气流量通入光气2小时，然后缓慢升温至80 90°C，同时通入光气反应，直至物料透明后，通入氮气赶去残留的光气及氯化氢气体。得N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯(III)甲苯液。胺化、水洗同实施例I的步骤(3)、(4)。所得特丁噻草隆原药58. 0g，含量96. 2%, 收率81. 5% (以5-特丁基-2-甲氨基-I，3，4-噻二唑计)。实施例5成盐、光化同实施例I的步骤(I)、⑵。在冰水冷却下，向制得的N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯 (III)甲苯液中滴加40%—甲胺水溶液53. 5g(0. 69mol)，半小时滴加完毕，缓慢升温至 30°C 40°C反应I小时，胺化反应结束。水洗同实施例I的步骤(4)。所得特丁噻草隆原药62.0g，含量94.2%，收率 85. 3% (以5-特丁基-2-甲氨基-I，3，4-噻二唑计)。实施例6成盐、通光、胺化同实施例I的步骤(I)、⑵、(3)胺化反应结束后，加水200ml，用盐酸调节PH值至6 7，不经升温分水，直接搅拌降温至5°C结晶、离心、烘干得产品特丁噻草隆68g，含量95.5%，收率95% (以5-特丁基-2-甲氨基-I，3，4-噻二唑计)。
权利要求
1.一种特丁噻草隆原药的合成方法，其特征是包括以下步骤(1)以5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑为起始原料，在有机溶剂中经成盐反应、光化反应制成N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯；(2)向N-甲基-N-(5-特丁基-1，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯中通入一甲胺气体进行胺化反应生成特丁噻草隆。
2.根据权利要求I所述的特丁噻草隆原药的合成方法，其特征是所述的有机溶剂是甲苯、二甲苯、氯苯、二氯乙烷、四氯化碳中的任意一种；有机溶剂的用量为5-特丁基-2-甲氨基-I，3，4-噻二唑质量的3 10倍。
3.根据权利要求I或2所述的特丁噻草隆原药的合成方法，其特征是所述的成盐反应中，成盐试剂是盐酸、硫酸、磷酸、氯化氢气体中的任意一种；成盐试剂用量为5-特丁基-2-甲氨基-I，3，4-噻二唑摩尔质量的I 4倍；成盐温度20°C 80°C。
4.根据权利要求I或2所述的特丁噻草隆原药的合成方法，其特征是光化反应中，光气用量为5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑摩尔质量的I 5倍，反应温度为40°C 100°C，反应时间2 10小时。
5.根据权利要求I或2所述的特丁噻草隆原药的合成方法，其特征是光化反应完毕后通入干燥的氮气，除去残余的光气和氯化氢气体。
6.根据权利要求I或2所述的特丁噻草隆原药的合成方法，其特征是向中间体N-甲基-N-(5-特丁基-1，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯中通入一甲胺气体进行胺化反应，一甲胺的用量为N-甲基-N-(5-特丁基-I，3，4-噻二唑)氨基甲酰氯摩尔质量的I 5倍，反应温度为(TC 100°C，反应时间2 5小时。
7.根据权利要求I或2所述的特丁噻草隆原药的合成方法，其特征是胺化反应结束后，直接向反应物中加入水，再滴加10%盐酸调节体系PH值至6 7，然后升温至物料完全溶解在有机层中，分层后，将有机层分离出来，降温结晶、分离、烘干得固体特丁噻草隆原药。
8.根据权利要求7所述的一种合成特丁噻草隆原药的方法，其特征是加入水的质量为5-特丁基-2-甲氨基-1，3，4-噻二唑质量的2 7倍。
全文摘要
本发明公开了一种特丁噻草隆原药的合成方法，以5-特丁基-2-甲氨基-1,3,4-噻二唑为起始原料,在有机溶剂中经成盐反应、光化反应制成N-甲基-N-(5-特丁基-1,3,4-噻二唑)氨基甲酰氯；向N-甲基-N-(5-特丁基-1,3,4-噻二唑)氨基甲酰氯中通入一甲胺气体进行胺化反应生成特丁噻草隆。本发明具有工艺简单、生产成本低、产品纯度高、收率高、生产安全性高等优点。
文档编号C07D285/135GK102603672SQ20121003324
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者施永平, 李云, 李强, 李梅芳, 韩邦友 申请人:江苏快达农化股份有限公司