專利名稱：一種制備n－環丙基－n’－(1,1－二甲基乙基)－6－(甲硫基)－1,3,5－三嗪－2,4－二 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及化合物的合成方法，特別是涉及一種制備化學防污劑N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺的方法。
背景技術：
N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺(N-Cyclopropyl-N’-(1，1-dimethylethyl)-6-(methylthio)-l，3，5-triazine-2，4-diamine)，結構如式I所示，英文通用名為cybutryne，化學文摘(CAS)登記號28159-98-0，分子式為C11H19N5S，分子量為253.38，國際純化學與應用化學聯盟(IUPAC)名為N2-tert-butyl-N4-cyclopropyl-6-methylthio-1，3，5-triazine-2，4-diamine。
(式I)該化合物為白色、細小的晶體粉末，熔點127.5℃，不溶于水，溶于二氯甲烷、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氫呋喃、二甲苯等有機溶劑。
此化合物高效、高選擇、可逆地抑制、阻斷藻類的光合作用，用以防止及控制藻類的生長，具有出色的功效，是防污涂料中一種性能優異的有機防污劑。它通過阻斷藻類的光合作用而發生防藻、防粘的效能，現已廣泛地應用在海洋防污涂料配方中作為替代“有機錫”的有機防污劑。
從三聚氯氰(結構式見式II)出發，分步用叔丁胺基、環丙胺基和甲硫基分別取代三聚氯氰分子中的三個氯原子，即可以得到該化合物。制備過程中所生成的中間體N-環丙基-N′-(1，1-二甲基乙基)-6-氯-1，3，5-三嗪-2，4-二胺稱作“丙丁津”，結構式見式III。
(式II) (式III)在現有制備方法中(如US Patent 3,629,256)，甲硫基取代反應，需要聯合使用硫脲和硫酸二甲酯為試劑。眾所周知，硫酸二甲酯性質高毒、強刺激性、高致敏性，已被列入我國衛生部印發的《高毒物品目錄》；另一方面，硫脲作為硫原子的來源，成本明顯偏高。
發明內容
本發明的目的是提供一種方法簡單、條件溫和的制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺的方法。
本發明方法，包括如下步驟1)將三聚氯氰加入到有機溶劑中攪拌混合均勻，加入第一種胺，以堿中和反應釋出的氯化氫，反應完全后，去除水相；然后，加入第二種胺反應，再加堿中和反應釋出的氯化氫，反應后分離得到中間體丙丁津；所述第一種胺和第二種胺為叔丁胺或環丙胺；2)將中間體丙丁津與甲硫醇鹽在加熱條件下攪拌反應，得到產物N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺。
步驟1)所述三聚氯氰∶叔丁胺∶環丙胺的摩爾比為1∶1∶1；步驟1)胺對于氯原子的取代反應，必定釋出等摩爾的氯化氫。所以，不論加料順序如何，每一種胺與三聚氯氰的縮合反應，都需要用堿將縮合反應釋出的氯化氫中和掉。如果不將氯化氫中和掉，氯化氫就會與游離胺結合成鹽，使得縮合反應不能進行完全。本發明中堿選用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，其質量百分濃度為5％-50％，優選為20％；在每一步縮合反應中，堿與胺的摩爾比為1∶1；堿的加料方式是徐徐滴加到反應體系中。反應的溫度為10-70℃。
反應常用有機溶劑選自苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、二氯乙烷、丙酮、丁酮、環己酮、甲基異丁基酮、甲醇、乙醇和異丙醇中的一種或幾種。
步驟1)制備中間體丙丁津階段，叔丁胺若為第一種胺，則環丙胺為第二種胺；環丙胺若為第一種胺，則叔丁胺為第二種胺；第一種胺務須與三聚氯氰完全反應，二者(即第一種胺與三聚氯氰)都消耗完畢后，才進行第二種胺的加料；第一種胺與三聚氯氰，經縮合反應都消耗完畢后，即可進行第二種胺的加料，其間不做第一步產物的分離，可以分離去除鹽水；第一種胺、第二種胺的加料和反應方式，就是化工領域所謂的“一鍋法”。
將步驟1)得到的中間體丙丁津從反應混合物中分離出來，與特定含量的甲硫醇鹽在有機溶劑中反應，得到目標產物。甲硫醇鹽系指，在投入與丙丁津反應之前的形態已是甲硫醇鹽，而不是甲硫醇在此反應器內“就地”與堿作用產生的甲硫醇鹽。明確地說，作為甲硫基來源的物料形態，是甲硫醇鈉或甲硫醇鉀，而不是甲硫醇。甲硫醇鹽的特定含量系指，甲硫醇鈉質量百分含量為50％-99.5％，甲硫醇鉀質量百分含量為60％-99.5％。中間體丙丁津與甲硫醇鹽的摩爾比為1∶1-2，兩者都可以一次性加到反應混合物中。步驟2)加熱反應溫度的上限為反應溶劑沸騰、回流的溫度。有機溶劑選自苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、二氯乙烷、丙酮、丁酮、環己酮、甲基異丁基酮、甲醇、乙醇和異丙醇中的一種或幾種。
本發明的工藝方法簡明，反應條件溫和，產率和質量穩定，避免了使用高毒的硫酸二甲酯，也避免了高成本的硫脲的使用，適合工業化生產，所得產物產品純度高，可以用于海洋防腐涂料作為防污劑，也可以用于木材及木材建筑防腐涂料。
具體實施例方式
實施例1、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺一、制備中間體丙丁津將18.4g(0.1mol)三聚氯氰在250mL三口燒瓶中溶于150mL甲苯中。在冰水浴冷卻下，滴加7.3g(0.1mol)叔丁胺作為第一種胺。滴畢，攪拌15min。然后滴加由4.0g(0.1mol)氫氧化鈉和20mL水配制的堿液。滴畢，將水浴升溫至物料溫度為50℃。停止攪拌，經過充分的靜置，水相和有機相兩層分離得透明清晰。趁熱分去水層，將有機層返回燒瓶。
返回燒瓶的有機層用冷水浴冷卻至物料溫度25℃，滴加5.7g(0.1mol)環丙胺作為第二種胺。滴畢，攪拌15min，再滴加由16.0g(0.4mol)氫氧化鈉和20mL水配制的堿液。滴堿畢，將水浴升溫至物料70℃。停止攪拌，經過充分的靜置，物料分為透明清晰兩個液層。檢測鹽水層，pH呈中性，排棄之。將有機層物料進行水蒸汽蒸餾，回收溶劑甲苯。甲苯蒸凈，從水相的白色漿狀物中，過濾得到白色固體中間體丙丁津，干燥后為23.0g，產率95％。
二、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺將24.2g(0.1mol)中間體丙丁津和28.0g質量含量50％的甲硫醇鈉在100mL三口燒瓶中溶于100mL有機溶劑乙醇中。加熱至回流并始終維持溶劑的回流，攪拌反應16h。取樣進行高效液相色譜法檢測，當丙丁津完全消失、主體有機產物為目標產物N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺時，認為反應完成。
將反應物料趁熱過濾后，將濾液置于冰箱中冷卻、析晶。趁冷過濾得粗品晶體產物，粗品經熱水煮洗，過濾得到白色固體產物，干燥稱重23.8g，產率94％，純度98％。
實施例2、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺一、制備中間體丙丁津將有機溶劑改換為氯苯，堿液換用5.6g(0.1mol)氫氧化鉀和20mL水配制，將環丙胺作為第一種胺，它與三聚氯氰反應完成后，水相和有機相兩層的分離，需要在70℃保溫和更長時間的靜置；第一種胺反應后，加入第二種胺(叔丁胺)，其余操作如同實施例1，得到白色固體丙丁津，干燥后為23.7g，產率98％。
二、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺將實施例1的甲硫醇鈉，換為15.0g質量含量70％的甲硫醇鈉，其余操作如同實施例1，產率94％。
實施例3、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺一、制備中間體丙丁津將有機溶劑改換為混合二甲苯，其余操作如同實施例1，得到白色固體丙丁津，干燥后為23.0g，產率95％。
二、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺將實施例1的甲硫醇鈉，換為7.0g質量含量99.5％的甲硫醇鈉，其余操作如同實施例1，產率94％。
實施例4、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺一、制備中間體丙丁津將有機溶劑改換為三氯乙烯，其余操作如同實施例1，得到白色固體丙丁津，干燥后為23.2g，產率96％。
二、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺將實施例1的甲硫醇鈉換為28.7g質量含量60％的甲硫醇鉀、乙醇換為甲醇，其余操作如同實施例1，產率94％。
實施例5、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺一、制備中間體丙丁津將有機溶劑改換為鄰二氯苯，其余操作如同實施例1，得到白色固體丙丁津，干燥后為23.0g，產率95％。
二、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺將實施例1的甲硫醇鈉換為8.6g質量含量99.5％的甲硫醇鉀、乙醇換為甲醇，其余操作如同實施例1，產率94％。
實施例6、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺一、制備中間體丙丁津將有機溶劑改換為二氯乙烷，堿液換用5.6g(0.1mol)氫氧化鉀和20mL水配制，其余操作如同實施例1，得到白色固體丙丁津，干燥后為23.2g，產率96％。
二、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺將有機溶劑改換為甲醇，其余操作如同實施例1，得到白色固體產物，產率90％。
實施例7、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺一、制備中間體丙丁津將有機溶劑改換為丁酮，其余操作如同實施例1，堿液換用5.6g(0.1mol)氫氧化鉀和20mL水配制，得到白色固體丙丁津，干燥后為22.7g，產率94％。
二、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺將有機溶劑改換為異丙醇，其余操作如同實施例1，得到白色固體產物，產率92％。
實施例8、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺一、制備中間體丙丁津將有機溶劑改換為環己酮，其余操作如同實施例1，得到白色固體丙丁津，干燥后為23.5g，產率97％。
二、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺將有機溶劑改換為丙酮，其余操作如同實施例1，得到白色固體產物，產率82％。
實施例9、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺將步驟二中有機溶劑改換為丁酮，其余操作如同實施例1，得到白色固體產物，產率88％。
實施例10、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺將步驟二中有機溶劑改換為環己酮，其余操作如同實施例1，得到白色固體產物，產率92％。
實施例11、制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺將步驟二中有機溶劑改換為甲基異丁基酮，其余操作如同實施例1，得到白色固體產物，產率92％。
權利要求
1.一種制備N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺的方法，包括如下步驟1)將三聚氯氰加入到有機溶劑中攪拌混合均勻，加入第一種胺，以堿中和反應釋出的氯化氫，反應完全后，去除水相；然后，加入第二種胺，再加堿中和反應釋出的氯化氫，反應后分離得到中間體丙丁津；所述第一種胺和第二種胺為叔丁胺或環丙胺；2)將中間體丙丁津與甲硫醇鹽在加熱條件下攪拌反應，得到產物N-環丙基-N’-(1，1-二甲基乙基)-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟1)所述三聚氯氰∶叔丁胺∶環丙胺的摩爾比為1∶1∶1；堿與叔丁胺或環丙胺的摩爾比為1∶1。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液的質量百分濃度為5-50％；加料方式是徐徐滴加到反應體系中。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟1)所述有機溶劑選自苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、二氯乙烷、丙酮、丁酮、環己酮、甲基異丁基酮、甲醇、乙醇和異丙醇中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟1)反應的溫度為10-70℃。
7.根據權利要求1-6任一所述的方法，其特征在于所述甲硫醇鹽為質量百分含量為60％-99.5％的甲硫醇鉀或質量百分含量為50％-99.5％的甲硫醇鈉。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于所述中間體丙丁津與甲硫醇鹽的摩爾比為1∶1-2。
9.根據權利要求1-6任一所述的方法，其特征在于步驟2)加熱反應溫度的上限為反應溶劑沸騰、回流的溫度。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于步驟2)所述反應的溶劑選自苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、二氯乙烷、丙酮、丁酮、環己酮、甲基異丁基酮、甲醇、乙醇和異丙醇中的一種或幾種。
全文摘要
本發明公開了一種制備N－環丙基－N’－(1，1－二甲基乙基)－6－(甲硫基)－1，3，5－三嗪－2，4－二胺的方法。本發明方法包括如下步驟1)將三聚氯氰加入到有機溶劑中攪拌混合均勻，加入第一種胺，以堿中和反應釋出的氯化氫，反應完全后，去除水相；然后，加入第二種胺，再加堿中和反應釋出的氯化氫，反應后分離得到中間體丙丁津；所述第一種胺和第二種胺為叔丁胺或環丙胺；2)將中間體丙丁津與甲硫醇鹽在加熱條件下攪拌反應，得到產物N－環丙基－N’－(1，1－二甲基乙基)－6－(甲硫基)－1，3，5－三嗪－2，4－二胺。本發明的工藝方法簡明，反應條件溫和，產率和質量穩定，避免了使用高毒的硫酸二甲酯，也避免了高成本的硫脲的使用，適合工業化生產，所得產物產品純度高。
文檔編號C07D251/52GK1821234SQ20061006685
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月31日 優先權日2006年3月31日
發明者樊能廷, 樊子威 申請人:樊能廷, 樊子威