氨基甲醯咪唑的製備方法
2023-05-11 14:10:21 2
專利名稱：氨基甲醯咪唑的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種氨基甲醯咪唑的製備方法，是對中國專利ZL 98 1 22239.0的改進發明。
背景技術：
氨基甲醯咪唑是一類新型的廣譜農用殺菌劑，也是新一代優於噻苯咪唑的水果保鮮劑。它對柑橘的青黴病、炭疽病、蒂腐病，以及香蕉的軸腐病、炭疽病等，都有顯著的防治效果。同時，也可防治稻瘟病，以及北方的小麥、油菜、菸草等的病害。
中國專利ZL 98 1 22239.0成功地採用非光氣路線，(1)省去發生光氣的設備和氣液相反應的加壓設備，避免劇毒的光氣汙染環境；(2)後兩步採用「一鍋法」，簡化了操作步驟，縮短了反應時間，有利於環保。
但是，合成過程中，連續2步都需要進行減壓蒸餾，如第一步製備1-溴-2-(2，4-二氯苯氧基)乙烷(中間體I)時，減壓蒸餾條件為156～160℃/10mmHg；以N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺為中間體II，第二步製備時減壓蒸餾條件為138～140℃/0.5mmHg。
無論是實驗室合成，還是工業化生產上，使用減壓蒸餾有較多的缺點，例如(1)操作仍舊不方便，條件難以穩定控制，特別是對較高溫度(150℃以上)和高真空(真空度低於1mmHg)；(2)設備投入和能耗成本高，特別對於需要精確控制的較高溫度減壓蒸餾和高真空減壓蒸餾，因為溫度越高、真空度越低，設備的要求越高，能耗越大；(3)減壓蒸餾過程中，常常會由於沸點相近的化合物(如第一步合成中間體I時未反應完的酚)難以分離，可能造成蒸餾系統的管道堵塞，工業上生產時會存在一定的安全隱患。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術存在的缺陷，提供一種符合環保和安全要求的氨基甲醯咪唑的製備方法，進一步降低成本。
本發明的氨基甲醯咪唑的製備方法包括如下步驟(1)1，2-二溴乙烷與2，4-二氯苯酚鈉在相轉移催化劑作用下反應，合成1-溴-2-(2，4-二氯苯氧基)乙烷，稱為中間體I；(2)在乙醇溶液中中間體I與正丙胺反應，製備N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺氫溴酸鹽，稱為中間體II；(3)在三氯甲基碳酸酯和三乙胺存在的條件下，通過一鍋法使中間體II與咪唑縮合，合成N-正丙基-N-[2-(2，4-二氯苯氧基)乙基]氨基甲醯咪唑。
步驟(1)中，所述相轉移催化劑可以採用通用的，例如四丁基溴化銨；1，2-二溴乙烷與2，4-二氯苯酚鈉溶液反應時，為了使反應更完全，控制pH＝8～14，回流5～15小時。反應結束後分出油層，回收過量1，2-二溴甲烷，殘留液冷卻析固、抽濾、有機溶劑(如石油醚、己烷、乙醚等)重結晶，得1-溴-2-(2，4-二氯苯氧基)乙烷(稱為中間體I)，收率為96％左右。
步驟(1)通過冷卻、抽濾、重結晶等溫和的工藝方法製備中間體I，避免減壓蒸餾時殘留酚類帶來的管道堵塞，並使產率提高。
步驟(1)得到的1-溴-2-(2，4-二氯苯氧基)乙烷(中間體I)室溫下為固體，為無色片狀晶體，熔點41～43℃。
步驟(2)中，所述乙醇溶液的體積分數最佳取75～100％，中間體I與正丙胺反應的回流時間最佳為10～30小時。反應完全後回收溶劑和過量三乙胺，殘餘物用質量百分數為15％～48％的氫溴酸處理，析固、抽濾、有機溶劑(如石油醚、己烷、乙醚、四氯化碳等)洗滌，得N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺氫溴酸鹽(中間體II)，收率為92％左右。
步驟(2)直接以成鹽、抽濾、洗滌的方法獲得中間體II，避免了現有技術獲得中間體N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺過程中的使用具有強腐蝕性的強鹼氫氧化鈉和具有易燃易爆性質的有機溶劑乙醚，故經濟、安全，有利於工業化生產。
步驟(2)直接製備N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺氫溴酸鹽，以之為中間體II，避免了現有技術對中間體N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺純化過程中複雜的減壓蒸餾工藝，而且成鹽、抽濾、洗滌等溫和的工藝方法也有利於提高產率。
步驟(2)直接製備的N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺氫溴酸鹽為首次製備，為白色粉末狀固體，熔點89～91℃，其結構經IR、1H NMR和元素分析等方法測試，表明正確無誤。
步驟(3)中，往三氯甲基碳酸酯的氯仿溶液中滴入中間體II和三乙胺的氯仿溶液，其中三乙胺與中間體II的摩爾比為1.0～2.5∶1，再加入咪唑和三乙胺的氯仿溶液，回流反應4～8小時。反應完全後回收溶劑，加入大量水洗滌殘留固體，甲苯與石油醚混合溶劑重結晶，得N-正丙基-N-[2-(2，4-二氯苯氧基)乙基]氨基甲醯咪唑，收率為90％左右。
本發明與現有技術相比，具有如下優點1、步驟(1)中，由於中間體I室溫下為固體，因此可以採用有機溶劑(如石油醚、己烷、乙醚等)重結晶的方法進行提純，從而省去了複雜的減壓蒸餾操作，不僅大大地降低了設備和能耗的成本，也增加了產率，提高了產品純度。
2、步驟(1)中，使用相轉移催化劑催化反應，重結晶法提純產品，得無色片狀晶體，產率95～97％。
3、步驟(2)中，本發明提出以N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺的氫溴酸鹽為中間體II，由於中間體II為固體，因此可以採用抽濾、有機溶劑(如石油醚、己烷、乙醚、四氯化碳等)洗滌的方法進行提純，從而省去了以往對N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺提純的複雜減壓蒸餾操作，不僅大大地降低了設備和能耗的成本，也增加了產率，提高了產品純度。
4、步驟(2)中，使用成鹽、抽濾、洗滌法提純產品，產率92％左右。
5、步驟(2)中，由於採用成鹽法獲得中間體II，與傳統的製備N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺為中間體的工藝相比，在反應完全、回收溶劑和過量三乙胺的工藝之後，除減少了高真空減壓蒸餾步驟外，還省去了殘餘物用強鹼氫氧化鈉鹼化、分液、乙醚萃取水層、水洗滌合併的有機層、乾燥、水浴蒸乙醚等多個處理步驟。
6、步驟(2)中，處理步驟為成鹽、抽濾、洗滌，其步驟簡潔，易於實施；更重要的是，可以避免使用具有強腐蝕性的強鹼氫氧化鈉和具有易燃易爆性質的有機溶劑乙醚，故既經濟又安全，大大有利於工業化生產。
7、步驟(3)中，三乙胺與N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺氫溴酸鹽(中間體II)反應，確保胺鹽中間體II被鹼化。由於每摩爾三氯甲基碳酸酯(三光氣)相當於與3摩爾光氣，因此，接著與咪唑縮合時，三氯甲基碳酸酯的用量約為中間體II的1/3，但微過量，n(三光氣)/n(中間體II)＝0.36/1.00為最佳。
具體實施例方式
實施例1第一步往55mL 1，2-二溴乙烷和0.5g四丁基溴化銨的混合液中，攪拌下滴加4.8g(0.03mol)2，4-二氯苯酚與15％(質量分數)NaOH溶液反應的產物(約1h)，反應過程中控溫80℃和水相pH＞10。反應10小時後，冷至室溫，分出下部油層，水層用二氯甲烷(20mL×3)萃取，合併的有機相經水洗、無水MgSO4乾燥。蒸出二氯甲烷，回收過量1，2-二溴甲烷。殘留液體置於冰箱內，有固體析出，抽濾，石油醚重結晶的無色片狀晶體7.7g，產率95％。
第二步在攪拌和冰水浴冷卻下，往56mL正丙胺與80mL 92％乙醇的混合溶液中滴加8.2g(0.030mol)1-溴-2-(2，4-二氯苯氧基)乙烷與40mL 92％乙醇的混合溶液，回流反應14小時。自然冷卻後常壓蒸去過量正丙胺，攪拌下將產物緩慢到入20mL 20％氫溴酸溶液中，析出淡黃色固體，抽濾後經四氯化碳洗滌，得白色粉末狀固體7.8g，產率91％。
第三步在冰水浴冷卻、攪拌下，往裝有尾氣吸收裝置、放有0.99g(0.0036mol)三氯甲基碳酸酯與20mL氯仿的混合溶液的三口燒瓶中，滴入3.29g(0.01mol)N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺氫溴酸鹽(中間體II)與1.5mL(0.011mol)三乙胺、20mL氯仿配成的混合液，滴完後反應0.5小時，繼續滴入0.68g(0.01mol)咪唑與1mL(0.007mol)三乙胺、20mL氯仿配成的混合液，回流反應5h。反應完全後回收溶劑，加入大量水洗滌殘留固體，甲苯與石油醚混合溶劑(體積比1∶1)重結晶，得白色固體3.1g，產率90％。
實施例2第一步往110mL 1，2-二溴乙烷和1.0g四丁基溴化銨的混合液中，攪拌下滴加9.6g(0.06mol)2，4-二氯苯酚與15％(質量分數)NaOH溶液反應的產物(約1.5小時)，反應過程中控溫80℃和水相pH＞10。反應12小時後，冷至室溫，分出下部油層，水層用二氯甲烷(20mL×3)萃取，合併的有機相經水洗、無水MgSO4乾燥。蒸出二氯甲烷，回收過量1，2-二溴甲烷。殘留液體置於冰箱內，有固體析出，抽濾，石油醚重結晶的無色片狀晶體15.7g，產率97％。
第二步在攪拌和冰水浴冷卻下，往28mL正丙胺與40mL 95％乙醇的混合溶液中滴加4.1g(0.015mol)1-溴-2-(2，4-二氯苯氧基)乙烷與20mL 95％乙醇的混合溶液，回流反應15小時。自然冷卻後常壓蒸去過量正丙胺，攪拌下將產物緩慢到入20mL 20％氫溴酸溶液中，析出淡黃色固體，抽濾後經四氯化碳洗滌，得白色粉末狀固體4.0g，產率93％。
第三步在冰水浴冷卻、攪拌下，往裝有尾氣吸收裝置、放有0.91g(0.0033mol)三氯甲基碳酸酯與20mL氯仿的混合溶液的三口燒瓶中，滴入3.29g(0.01mol)N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺氫溴酸鹽(中間體II)與2.0mL(0.014mol)三乙胺、20mL氯仿配成的混合液，滴完後反應0.5小時，繼續滴入0.68g(0.01mol)咪唑與1mL(0.007mol)三乙胺、20mL氯仿配成的混合液，回流反應6h。反應完全後回收溶劑，加入大量水洗滌殘留固體，甲苯與石油醚混合溶劑(體積比1∶1)重結晶，得白色固體3.0g，產率87％。
實施例3第一步往55mL 1，2-二溴乙烷和0.48g四丁基溴化銨的混合液中，攪拌下滴加4.8g(0.03mol)2，4-二氯苯酚與15％(質量分數)NaOH溶液反應的產物(約1h)，反應過程中控溫80℃和水相pH＞10。反應14小時後，冷至室溫，分出下部油層，水層用二氯甲烷(20mL×3)萃取，合併的有機相經水洗、無水MgSO4乾燥。蒸出二氯甲烷，回收過量1，2-二溴甲烷。殘留液體置於冰箱內，有固體析出，抽濾，己烷重結晶的無色片狀晶體7.8g，產率96％。
第二步在攪拌和冰水浴冷卻下，往56mL正丙胺與80mL 90％乙醇的混合溶液中滴加8.2g(0.030mol)1-溴-2-(2，4-二氯苯氧基)乙烷與40mL 90％乙醇的混合溶液，回流反應13小時。自然冷卻後常壓蒸去過量正丙胺，攪拌下將產物緩慢到入20mL 18％氫溴酸溶液中，析出淡黃色固體，抽濾後經四氯化碳洗滌，得白色粉末狀固體7.9g，產率92％。
第三步在冰水浴冷卻、攪拌下，往裝有尾氣吸收裝置、放有0.99g(0.0036mol)三氯甲基碳酸酯與20mL氯仿的混合溶液的三口燒瓶中，滴入3.29g(0.01mol)N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺氫溴酸鹽(中間體II)與1.5mL(0.011mol)三乙胺、20mL氯仿配成的混合液，滴完後反應0.5小時，繼續滴入0.68g(0.01mol)咪唑與1mL(0.007mol)三乙胺、20mL氯仿配成的混合液，回流反應6h。反應完全後回收溶劑，加入大量水洗滌殘留固體，甲苯與石油醚混合溶劑(體積比1∶1)重結晶，得白色固體3.0g，產率89％。
實施例4第一步往110mL 1，2-二溴乙烷和1.0g四丁基溴化銨的混合液中，攪拌下滴加9.6g(0.06mol)2，4-二氯苯酚與15％(質量分數)NaOH溶液反應的產物(約1.3小時)，反應過程中控溫80℃和水相pH＞10。反應13小時後，冷至室溫，分出下部油層，水層用二氯甲烷(20mL×3)萃取，合併的有機相經水洗、無水MgSO4乾燥。蒸出二氯甲烷，回收過量1，2-二溴甲烷。殘留液體置於冰箱內，有固體析出，抽濾，乙醚重結晶的無色片狀晶體15.7g，產率97％。
第二步在攪拌和冰水浴冷卻下，往28mL正丙胺與40mL 85％乙醇的混合溶液中滴加4.1g(0.015mol)1-溴-2-(2，4-二氯苯氧基)乙烷與20mL 85％乙醇的混合溶液，回流反應12小時。自然冷卻後常壓蒸去過量正丙胺，攪拌下將產物緩慢到入20mL 29％氫溴酸溶液中，析出淡黃色固體，抽濾後經四氯化碳洗滌，得白色粉末狀固體4.0g，產率93％。
第三步在冰水浴冷卻、攪拌下，往裝有尾氣吸收裝置、放有0.91g(0.0033mol)三氯甲基碳酸酯與20mL氯仿的混合溶液的三口燒瓶中，滴入3.29g(0.01mol)N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺氫溴酸鹽(中間體II)與2.1mL(0.015mol)三乙胺、20mL氯仿配成的混合液，滴完後反應0.5小時，繼續滴入0.68g(0.01mol)咪唑與1mL(0.007mol)三乙胺、20mL氯仿配成的混合液，回流反應7h。反應完全後回收溶劑，加入大量水洗滌殘留固體，甲苯與石油醚混合溶劑(體積比1∶1)重結晶，得白色固體3.0g，產率87％。
權利要求
1.一種氨基甲醯咪唑的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)1，2-二溴乙烷與2，4-二氯苯酚鈉在相轉移催化劑作用下反應，合成1-溴-2-(2，4-二氯苯氧基)乙烷，稱為中間體I；所述相轉移催化劑為四丁基溴化銨；1，2-二溴乙烷與2，4-二氯苯酚鈉溶液反應時，控制pH＝8～14，回流5～15小時；反應結束後分出油層，回收過量1，2-二溴甲烷，殘留液冷卻析固、抽濾、有機溶劑重結晶，得1-溴-2-(2，4-二氯苯氧基)乙烷。(2)在乙醇溶液中中間體I與正丙胺反應，製備N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺氫溴酸鹽，稱為中間體II；所述乙醇溶液的體積分數為75～100％，中間體I與正丙胺反應的回流時間為10～30小時。(3)在三氯甲基碳酸酯和三乙胺存在的條件下，通過一鍋法使中間體II與咪唑縮合，合成N-正丙基-N-[2-(2，4-二氯苯氧基)乙基]氨基甲醯咪唑；反應完全後回收溶劑，加入水洗滌殘留固體，甲苯與石油醚混合溶劑重結晶，得N-正丙基-N-[2-(2，4-二氯苯氧基)乙基]氨基甲醯咪唑。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(1)中重結晶所用的有機溶劑為石油醚、正己烷或乙醚。
3.根據權利要求1所述方法，其特徵在於步驟(2)中，乙醇溶液中中間體I與正丙胺反應完全後回收溶劑和過量三乙胺，殘餘物用氫溴酸處理，析固、抽濾、有機溶劑洗滌，得N-2-[(2，4-二氯苯氧)乙基]丙胺氫溴酸鹽。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於處理殘餘物所用氫溴酸的濃度為15％～48％質量。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於洗滌所用的有機溶劑為石油醚、正己烷、乙醚、或四氯化碳。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(3)中，往三氯甲基碳酸酯的氯仿溶液中滴入中間體II和三乙胺的氯仿溶液，再加入咪唑和三乙胺的氯仿溶液，回流反應4～8小時，合成N-正丙基-N-[2-(2，4-二氯苯氧基)乙基]氨基甲醯咪唑；三乙胺與中間體II的摩爾比為1.0～2.5∶1。
全文摘要
本發明涉及一種氨基甲醯咪唑的製備方法，是以2，4－二氯苯酚、1，2－二溴乙烷、正丙胺、咪唑、三氯甲基碳酸酯為原料，利用非光氣路線，通過簡單易行的一鍋法，合成N－正丙基－N－[2－(2，4－二氯苯氧基)乙基]氨基甲醯咪唑，本發明摒棄了傳統的高溫、高真空減壓蒸餾等不利於大規模合成的工藝，採用冷卻、抽濾、重結晶、洗滌等溫和的環保的技術條件，得到高產率的氨基甲醯咪唑。
文檔編號C07D233/00GK1743317SQ200510037299
公開日2006年3月8日 申請日期2005年9月16日 優先權日2005年9月16日
發明者汪朝陽, 李淑璉, 鄭綠茵, 郭維 申請人:華南師範大學