本发明属于化学技术领域，涉及一种3,4-二甲基吡唑和3,4-二甲基吡唑磷酸盐的制备方法。
背景技术：
3,4-二甲基吡唑磷酸盐(dmpp)是由德国basf研制的一种的氮肥硝化酶抑制剂，具有高效、无毒、稳定和专一等特点。研究表明，dmpp可显著抑制土壤nh4+-n向no3--n转化，显示出显著地硝化抑制效果，且远远优于同类产品(植物营养与肥料学报，2017，23，54)。自1999年在德国及欧洲的田间应用试验以来，已被成功的商业化生产，并大规模应用于农业生产，因此也被称为二十一世纪最具发展前景的新一代缓释肥料，具有广阔的应用前景。
3,4-二甲基吡唑是3,4-二甲基吡唑磷酸盐合成的重要中间体，目前其合成的文献报道的主要方法有：
noyce报道了丁酮与甲酸异丙酯在异丙醇钠的碱性作用下得到中间体，再与水合肼发生环合反应得到3,4-二甲基吡唑，反应中需要使用乙醚作为溶剂，不适合大规模工业化生产，但同时未报道3,4-二甲基吡唑磷酸盐的制备方法(j.org.chem.1955,20,1681)。
德国巴斯夫公司在专利us6022979a中报道2-丁酮与甲酸甲酯在甲醇钠的作用下得到中间体2-甲基-3-氧代丁醛钠，反应时间较长(16小时)，分离出的中间体再与一水合肼在硫酸的催化作用下发生环合反应制得3,4-二甲基吡唑。
德国巴斯夫公司在另一项专利us6229022b中报道2-甲基-2-丁烯醛与水合肼后直接化合，再在浓硫酸/碘化钠催化条件下发生芳构化得到3,4-二甲基吡唑这种方法存在原材料成本极高，且副反应明显等缺点，不适合大规模生产。
卢然等在专利中报道，利用金属钠与2-丁酮和甲酸乙酯生成2-甲基-3-氧代丁醛钠，再经环合、成盐等步骤制得3,4-二甲基吡唑磷酸盐(cn102558054a)。显然，金属钠的使用局限了其工艺无法满足大规模生产的需要。
林文斌和陈志伟等在专利cn102311388a和cn102911119a中报道，利用2-丁酮和多聚甲醛在碱性或质子酸的作用下反应，在与水合肼发生合环反应制得3,4-二甲基吡唑，最后成盐得到目标产品。多聚甲醛会慢慢释放甲醛气体，属高毒、高致癌物质，在产业化实施过程中将面临职业健康和环境污染的严重挑战。
以及已公开专利cn101781222a公开了一种制备烯胺酮类化合物的方法，其通过烯醇盐中间体制备氮原子上有两个取代基的烯胺酮类化合物，具有α-甲基或α-亚甲基的酮类化合物作为底物进行甲酰化反应得到烯醇盐；烯醇盐进一步与二甲胺盐酸盐进行脱水缩合反应得到烯胺酮类化合物。但需要使用极易易燃的碱金属钠，危险性极高，不适合大规模放大。同时乙醚的使用也限制了该方法的推广。
上述公开报道的合成路线较多，但均存在诸多不足，需原材料成本较高、反应条件苛刻、涉及极其易燃的危险试剂、环境污染严重等问题，不利于大规模工业化生产。因此，开发一种新的合成3,4-二甲基吡唑及其磷酸盐的方法，具有重要的现实意义和商业价值。
技术实现要素：
本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种3,4-二甲基吡唑和3,4-二甲基吡唑磷酸盐的制备方法。
本发明提供了一种原料易得、安全可靠、成本低、收率高且可适用于工业化生产3,4-二甲基吡唑的制备方法。
本发明还提供了一种原料易得、安全可靠、成本低、收率高且可适用于工业化生产3,4-二甲基吡唑磷酸盐(dmpp)的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面是提供一种可用于工业化生产的3,4-二甲基吡唑的制备方法，其用2-丁酮与甲酸酯反应，继而与二级胺反应得到烯胺i，再与水合肼或肼盐反应得到3,4-二甲基吡唑。其反应式如下：
包括以下步骤：
(1)在有机溶剂中，将2-丁酮和甲酸酯在碱性物的条件下于-10～50℃反应，反应完成后加入二级胺或二级胺盐继续反应，分离萃取后得烯胺化合物i的溶液；
(2)将步骤(1)制得的烯胺化合物i与水合肼或肼盐在调节ph值至3-10后于10～60℃反应，反应完成后加入碱性化合物调节ph值至6-11，经后处理后得3,4-二甲基吡唑ii。
上述步骤(1)中，所述2-丁酮与甲酸酯的投料物质的量的比为1:0.9-4.0，优选为1:1.2-3.0，更优选为1:1.5-2.5。
上述步骤(1)中，所述2-丁酮与所用碱性物的投料物质的量的比为1:0.9-4.0，优选为1:1.2-3.0，更优选为1:1.4-2.0。
上述步骤(1)中，所述2-丁酮与二级胺或二级胺盐的投料物质的量的比为1:0.9-5.0，优选为优选为1:1.0-2.4，更优选为1:1.0-1.6。
上述步骤(1)中，所述甲酸酯的取代酯基为c1-c10的链烷基，优选为甲基、乙基、丙基、丁基和异丁基。
上述步骤(1)中，所述碱性物选自甲醇钠(钾或锂)、乙醇钠(钾或锂)、丙醇钠(钾或锂)、叔丁醇钠(钾或锂)中的一种或几种，优选为甲醇钠和乙醇钠。
上述步骤(1)中，所述二级胺或二级胺盐为仲胺或仲胺盐，优选为二取代相同的仲胺或其盐，更优选为二甲胺、二乙胺、二甲胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐。
上述步骤(2)中，所述烯胺化合物i与所述水合肼或肼盐的投料物质的量的比为1:0.8-3.0，优选为1:0.9-1.5，更优选为1:1.1-1.3。
上述步骤(2)中，所述反应条件ph值至3-10，依据加入肼的种类和形式，可选择加入酸并控制其加入量，加入酸优选为盐酸、硫酸。
上述步骤(2)中，步骤(2)所述后处理工艺为：所得反应液在15-35℃，加入甲苯、二甲苯、氯苯或mtbe等，静止分层后得到有机层，蒸馏溶剂后得到3,4-二甲基吡唑。
本发明的第二个方面是提供一种可用于工业化生产的3,4-二甲基吡唑磷酸盐的方法，其用2-丁酮与甲酸酯反应，继而与二级胺反应得到烯胺i，再与肼盐反应得到3,4-二甲基吡唑，最后与磷酸反应制得3,4-二甲基吡唑磷酸盐。其反应式如下：
包括以下步骤：
(1)在有机溶剂中，2-丁酮和甲酸酯在碱性物的条件下于-10～50℃反应，反应完成后加入二级胺或二级胺盐继续反应，分离萃取后得烯胺化合物i的溶液；
(2)步骤(1)制得的烯胺化合物i与水合肼或肼盐在调节ph值至3-10后于10～60℃反应，反应完成后加入碱性化合物调节ph值至6-11，经后处理后得到3,4-二甲基吡唑ii；
(3)将步骤(2)制得的3,4-二甲基吡唑溶解于溶剂中，慢慢滴加磷酸调节ph值至1-6，反应完成后分离，制得3,4-二甲基吡唑磷酸盐。
上述步骤(1)中，所述2-丁酮与甲酸酯的投料物质的量的比为1:0.9-4.0，优选为1:1.2-3.0，更优选为1:1.5-2.5。
上述步骤(1)中，所述2-丁酮与所用碱性物的投料物质的量的比为1:0.9-4.0，优选为1:1.2-3.0，更优选为1:1.4-2.0。
上述步骤(1)中，所述2-丁酮与二级胺或二级胺盐的投料物质的量的比为1:0.9-5.0，优选为优选为1:1.0-2.4，更优选为1:1.0-1.6。
上述步骤(1)中，所述甲酸酯的取代酯基为c1-c10的链烷基，优选为甲基、乙基、丙基、丁基和异丁基。
上述步骤(1)中，所述碱性物选自甲醇钠(钾或锂)、乙醇钠(钾或锂)、丙醇钠(钾或锂)、叔丁醇钠(钾或锂)中的一种或几种，优选为甲醇钠和乙醇钠。
上述步骤(1)中，所述二级胺或二级胺盐为仲胺或仲胺盐，优选为二取代相同的仲胺或其盐，更优选为二甲胺、二乙胺、二甲胺盐酸盐、二乙胺盐酸盐。
上述步骤(2)中，所述烯胺化合物i与所述水合肼或肼盐的投料物质的量的比为1:0.8-3.0，优选为1:0.9-1.5，更优选为1:1.1-1.3。
上述步骤(2)中，所述反应条件ph值至3-10，依据加入肼的种类和形式，可选择加入酸并控制其加入量，加入酸优选为盐酸、硫酸。
上述步骤(2)中，步骤(2)所述后处理工艺为：所得反应液在15-35℃，加入甲苯、二甲苯、氯苯或mtbe等，静止分层后得到有机层，蒸馏溶剂后得到3,4-二甲基吡唑。
上述步骤(3)为常规操作，所得3,4-二甲基吡唑磷酸盐的总收率以2-丁酮的投料量计算为50～70％。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明提供的3,4-二甲基吡唑和3,4-二甲基吡唑磷酸盐的制备方法，以2-丁酮为原料，在碱性条件下与甲酸酯反应后再与二级胺反应得到烯胺化合物i，再与水合肼或肼盐反应后经后处理得3,4-二甲基吡唑，3,4-二甲基吡唑再与磷酸成盐得到3,4-二甲基吡唑磷酸盐；本发明制备方法，具有原料廉价易得，操作简便，收率高，产品质量高，溶剂可实现回收套用，适合工业化生产等显著优点。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例11-二甲胺基-2-甲基-1-丁烯-3-酮的制备
将60g2-丁酮、100g甲酸甲酯和400g甲苯加入反应瓶中，控制内温0-15℃分批加入81g甲醇钠固体，然后10-35℃反应4小时。15-35℃下向反应液中加入30％二甲胺盐酸盐的水溶液(88g二甲胺盐酸盐溶于205g水)，滴加完成后10-35℃反应3小时，静止分层，水相用甲苯萃取1次，合并有机层，浓缩后得油状物。
实施例23,4-二甲基吡唑的制备
将实施例1中制得的1-二甲胺基-2-甲基-1-丁烯-3-酮加入三口瓶中，缓慢滴加52g80％水合肼溶液，再控制温度15-35℃慢慢滴加盐酸调节ph值至7-9，在15-45℃下保温反应2小时，慢慢滴加20％naoh水溶液调节ph值至7-10，加入140g甲苯，静止分层得到有机层，减压蒸馏除去溶剂后得到粗品3,4-二甲基吡唑，收率79％，可直接用于下一步成盐步骤。
实施例33,4-二甲基吡唑磷酸盐的制备
将实施例2制得3,4-二甲基吡唑溶于144g甲醇中，室温下加入96g85％磷酸调节ph值至3-7,继续15-25℃搅拌反应2小时，过滤，干燥，得到110g3,4-二甲基吡唑磷酸盐白色固体，总收率68％。1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ＝11.03(brs,4h),7.26(s,1h),2.10(s,3h),1.91(s,3h).
实施例41-二甲胺基-2-甲基-1-丁烯-3-酮的制备
将60g2-丁酮、123g甲酸乙酯和400g甲苯加入反应瓶中，控制内温0-15℃分批加入81g甲醇钠固体，然后10-35℃反应4小时。15-35℃下向反应液中加入30％二甲胺盐酸盐的水溶液(88g二甲胺盐酸盐溶于205g水)，滴加完成后10-35℃反应3小时，静止分层，水相用甲苯萃取1次，合并有机层，浓缩后得油状物。
实施例51-二甲胺基-2-甲基-1-丁烯-3-酮的制备
将60g2-丁酮、100g甲酸甲酯和400g甲苯加入反应瓶中，控制内温0-15℃分批加入102g乙醇钠固体，然后10-35℃反应4小时。15-35℃下向反应液中加入30％二甲胺盐酸盐的水溶液(88g二甲胺盐酸盐溶于205g水)，滴加完成后10-35℃反应3小时，静止分层，水相用甲苯萃取1次，合并有机层，浓缩后得油状物。
实施例63,4-二甲基吡唑的制备
将实施例1中制得的1-二甲胺基-2-甲基-1-丁烯-3-酮加入三口瓶中，分批次加如87g盐酸肼固体，再控制温度15-35℃慢慢滴加盐酸调节ph值至7-9，在15-45℃下保温反应2小时，慢慢滴加20％naoh水溶液调节ph值至7-10，加入140g甲苯，静止分层得到有机层，减压蒸馏除去溶剂后得到粗品3,4-二甲基吡唑，收率79％，可直接用于下一步成盐步骤。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。