CN107629045A - 一种噻虫啉的水相合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种噻虫啉的水相合成方法，包括以下步骤：向一反应容器中加入2‑氯‑5‑氯甲基吡啶和2‑氰基亚胺基‑1,3‑噻唑烷，以及作为溶剂的水，搅拌反应，后处理，即得目标产物噻虫啉。其中，后处理包括：搅拌冷却，抽滤反应液，取滤饼，即得噻虫啉产物；滤液中的水和催化剂可被套用到下一批反应中，而且水和催化剂的套用次数可达10次以上。本发明所提供的噻虫啉的水相合成方法的原料易得，工艺流程短，操作条件温和，几乎无废水排放，工艺绿色环保；所述噻虫啉的水相合成方法既能够获得较高的产品总收率和较高的产品纯度，又能够表现出工艺环境友好、操作步骤简单的特性，因此十分适于大规模工业化生产。

Description

一种噻虫啉的水相合成方法

技术领域

本发明涉及一种氯代烟碱类杀虫剂的合成方法，特别涉及一种噻虫啉的水相合成方法。

背景技术

噻虫啉原药由德国拜耳农化公司和日本拜耳农化公司合作开发，是新型氯代烟碱类杀虫剂。噻虫啉主要作用于昆虫神经接合后膜，通过与烟碱乙酰胆碱受体结合，干扰昆虫神经系统正常传导，引起神经通道的阻塞，造成乙酰胆碱的大量积累，从而使昆虫异常兴奋，全身痉挛、麻痹而死。并且，噻虫啉具有较强的内吸、触杀和胃毒作用，与常规杀虫剂如拟除虫菊酯类、有机磷类和氨基甲酸酯类没有交互抗性，因而可用于抗性治理。

噻虫啉的分子式是：C₁₀H₉ClN₄S，其化学名称为：[3-(6-氯-3-吡啶基甲基)-1,3-噻唑啉-2-亚基]氰胺，其英文通用名为：Thiacloprid；其结构式如下：

现有技术中，报道了一系列噻虫啉的合成方法，然而，相关文献资料报道的合成方法多采用醇类溶剂进行反应，反应结束后需加水溶解缚酸剂，整体工艺繁琐，操作步骤多，且溶剂不易回收或回收成本较大；并且，这些现有合成工艺产生的废水量多，处理压力大。例如，《高效、低毒杀虫剂噻虫啉的合成工艺研究》(《精细化工中间体》，2010，40(6)：23-26)公开了以下合成工艺：先以氰胺、二硫化碳、硫酸二甲酯、半胱胺盐酸等为原料合成2-腈基亚胺-1,3-噻唑啉；接着，于正丁醇溶剂中与2-氯-5-氯甲基吡啶反应制得杀虫剂噻虫啉；可见，在该合成工艺中采用了正丁醇作为溶剂，然而正丁醇成本较高，不适合大规模工业化生产。又如，中国专利CN102399216介绍了一种噻虫啉原药的生产方法，其中使用甲醇作为溶剂，并加入甲醛作催化剂，最终造成了较大的污染与浪费，因此，同样不适于实际生产。

由此可见，实际工业生产过程中，亟需提供一种新的噻虫啉的合成工艺，使得该合成方法既能够获得较高的产品收率和较高的产品纯度，又能够表现出工艺环境友好、操作步骤简单等适于大规模工业化生产的技术优势。

发明内容

为了克服现有技术中的种种缺陷，本发明旨在提供一种高效环保且适于工业化生产的噻虫啉制备方法。

具体地，本发明提供了一种噻虫啉的水相合成方法，其包括以下合成路线：

并且，包括以下步骤：

向一反应容器中加入2-氯-5-氯甲基吡啶(2)和2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)，以及作为溶剂的水，搅拌反应，后处理，即得目标产物噻虫啉(1)。

其中，在反应完全后进行的后处理包括：搅拌冷却，抽滤反应液，取滤饼，即得噻虫啉产物；滤液中的水和催化剂可被套用到下一批反应中，而且水和催化剂的套用次数可达10次以上。

优选地，上述噻虫啉的水相合成方法包括以下步骤：

向反应容器中加入2-氯-5-氯甲基吡啶(2)，2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)，碱，催化剂，以及作为溶剂的水，搅拌反应，后处理，即得目标产物噻虫啉(1)。

进一步优选地，在上述噻虫啉的水相合成方法中，2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)：2-氯-5-氯甲基吡啶(2)：碱：催化剂的摩尔比为1.0：1.0～1.2：1.5～2.5：0.01～0.05。值得说明的是，通常情况下，2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷：2-氯-5-氯甲基吡啶：碱：催化剂的摩尔比为1.0：0.8～1.5：0～2.0：0～0.50，而优选摩尔比为上述的1.0：1.0～1.2：1.5～2.5：0.01～0.05。

进一步优选地，在上述噻虫啉的水相合成方法中，所述碱选自以下任一种：氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、吡啶、甲醇钠、乙醇钠、三乙胺、叔丁醇钾、叔丁醇钠。在此基础上，更进一步优选地，所述碱选自以下任一种：氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠。

进一步优选地，在上述噻虫啉的水相合成方法中，所述催化剂选自以下任一种：所述催化剂选自以下任一种：18-冠-6、苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、聚乙二醇。在此基础上，所述催化剂更进一步优选自以下任一种：苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵。

更进一步优选地，在上述噻虫啉的水相合成方法中，所述水的质量为2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)的质量的1～20倍。最优选地，所述水的质量为2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)的质量的5～10倍。

更进一步优选地，在上述噻虫啉的水相合成方法中，所述搅拌反应的温度为40℃～100℃。最优选地，所述搅拌反应的温度为50℃～100℃。

更进一步优选地，在上述噻虫啉的水相合成方法中，所述2-氯-5-氯甲基吡啶(2)通过缓慢滴加的方式被加入至所述反应容器中，并且，缓慢滴加的持续时间为0.5～3小时；最优选地，所述缓慢滴加的持续时间为1～2小时。

与现有技术中公开的噻虫啉的合成工艺相比，本发明所提供的噻虫啉的水相合成方法具有以下有益效果：本发明所提供的噻虫啉的水相合成方法的原料易得，工艺流程短，操作条件温和，几乎无废水排放，工艺绿色环保；所述噻虫啉的水相合成方法既能够获得较高的产品总收率和较高的产品纯度，又能够表现出工艺环境友好、操作步骤简单的特性，因此十分适于大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施方式。

根据本发明所述的噻虫啉的水相合成方法，其包括以下合成路线：

并且，包括以下步骤：

向一反应容器中加入2-氯-5-氯甲基吡啶(2)和2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)，以及作为溶剂的水，搅拌反应，后处理，即得目标产物噻虫啉(1)。

在一个优选实施例中，所述噻虫啉的水相合成方法包括以下步骤：

向反应容器中加入2-氯-5-氯甲基吡啶(2)，2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)，碱，催化剂，以及作为溶剂的水，搅拌反应，后处理，即得目标产物噻虫啉(1)。

在一个进一步优选的实施例中，2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)：2-氯-5-氯甲基吡啶(2)：碱：催化剂的摩尔比为1.0：1.0～1.2：1.5～2.5：0.01～0.05。

在一个进一步优选的实施例中，所述碱选自以下任一种：氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、吡啶、甲醇钠、乙醇钠、三乙胺、叔丁醇钾、叔丁醇钠。

在一个进一步优选的实施例中，所述催化剂选自以下任一种：所述催化剂选自以下任一种：18-冠-6、苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、聚乙二醇。

在一个更进一步优选的实施例中，所述水的质量为2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)的质量的1～20倍。

在一个更进一步优选的实施例中，所述搅拌反应的温度为40℃～100℃。

在一个更进一步优选的实施例中，所述2-氯-5-氯甲基吡啶(2)通过缓慢滴加的方式被加入至所述反应容器中，并且，缓慢滴加的持续时间为0.5～3小时。

实施例1

向500ml三口瓶中加入2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷38.1g(0.3mol)，碳酸钾41.4g(0.3mol)，以及水190g，接着缓慢滴加2-氯-5-氯甲基吡啶48.0g(0.3mol)，该缓慢滴加的持续时间为1小时；50℃下搅拌反应6小时，检测到反应完全，搅拌冷却以析出大量固体，抽滤，取滤饼，即得噻虫啉57.1g，其纯度为96.4％，收率73.2％。

实施例2

向500ml三口瓶中加入2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷38.1g(0.3mol)，碳酸钾62.1g(0.45mol)，四丁基氯化铵1.7g(0.006mol)，以及水200g，接着缓慢滴加2-氯-5-氯甲基吡啶57.6g(0.36mol)，该缓慢滴加的持续时间为1.5小时；70℃下搅拌反应2.5小时，检测到反应完全，搅拌冷却以析出大量固体，抽滤，取滤饼，即得噻虫啉68.5g，其纯度为96.8％，收率83.5％。

实施例3

向500ml三口瓶中加入2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷38.1g(0.3mol)，氢氧化钠24g(0.6mol)，四丁基溴化铵3.2g(0.01mol)，以及水220g，接着缓慢滴加2-氯-5-氯甲基吡啶96g(0.6mol)，该缓慢滴加的持续时间为2.5小时；100℃下(回流)搅拌反应2小时，检测到反应完全，搅拌冷却以析出大量固体，抽滤，取滤饼，即得噻虫啉59.0g，其纯度为95.8％，收率74.4％。

实施例4

向500ml三口瓶中加入2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷38.1g(0.3mol)，碳酸钠63.6g(0.6mol)，四丁基溴化铵3.2g(0.01mol)，以及水220g，接着缓慢滴加2-氯-5-氯甲基吡啶57.6g(0.36mol)，该缓慢滴加的持续时间为2小时；70℃下搅拌反应2小时，检测到反应完全，搅拌冷却以析出大量固体，抽滤，取滤饼，即得噻虫啉66.3g，其纯度为96.6％，收率85.8％。

实施例5

向500ml三口瓶中加入2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷38.1g(0.3mol)，碳酸钾82.8g(0.6mol)，四丁基溴化铵1.9g(0.006mol)，以及水220g，接着缓慢滴加2-氯-5-氯甲基吡啶57.6g(0.36mol)，该缓慢滴加的持续时间为1.5小时；60℃下搅拌反应2.5小时，检测到反应完全，搅拌冷却以析出大量固体，抽滤，取滤饼，即得噻虫啉68.8g，其纯度为96.5％，收率88.2％；其中，抽滤得到的滤液(包含水和催化剂四丁基溴化铵)被套用到下一批反应(实施例6)中。

实施例6

向500ml三口瓶中加入2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷38.1g(0.3mol)，并加入实施例5中抽滤得到的滤液，然后缓慢滴加2-氯-5-氯甲基吡啶57.6g(0.36mol)，该缓慢滴加的持续时间为1.5小时；60℃下搅拌反应2.5小时，检测到反应完全，搅拌冷却以析出大量固体，抽滤，取滤饼，即得噻虫啉68.4g，其纯度为96.6％，收率87.8％。

由此可见，依据本发明所提供的水相合成方法合成的噻虫啉的纯度≥95.8％，且其收率≥73.2％，因此，具有适用于大规模工业化生产的前景。

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。

Claims (8)

1.一种噻虫啉的水相合成方法，其特征在于，包括以下合成路线：

并且，包括以下步骤：

向一反应容器中加入2-氯-5-氯甲基吡啶(2)和2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)，以及作为溶剂的水，搅拌反应，后处理，即得目标产物噻虫啉(1)。

2.根据权利要求1所述的噻虫啉的水相合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

向反应容器中加入2-氯-5-氯甲基吡啶(2)，2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)，碱，催化剂，以及作为溶剂的水，搅拌反应，后处理，即得目标产物噻虫啉(1)。

3.根据权利要求2所述的噻虫啉的水相合成方法，其特征在于，2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)：2-氯-5-氯甲基吡啶(2)：碱：催化剂的摩尔比为1.0：1.0～1.2：1.5～2.5：0.01～0.05。

4.根据权利要求2所述的噻虫啉的水相合成方法，其特征在于，所述碱选自以下任一种：氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、吡啶、甲醇钠、乙醇钠、三乙胺、叔丁醇钾、叔丁醇钠。

5.根据权利要求2所述的噻虫啉的水相合成方法，其特征在于，所述催化剂选自以下任一种：所述催化剂选自以下任一种：18-冠-6、苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、聚乙二醇。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的噻虫啉的水相合成方法，其特征在于，所述水的质量为2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷(3)的质量的1～20倍。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的噻虫啉的水相合成方法，其特征在于，所述搅拌反应的温度为40℃～100℃。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的噻虫啉的水相合成方法，其特征在于，所述2-氯-5-氯甲基吡啶(2)通过缓慢滴加的方式被加入至所述反应容器中，并且，缓慢滴加的持续时间为0.5～3小时。