本發明屬于有機化合物合成技術領域,尤其涉及一種2,3-二甲基苯甲硫醚的的制備方法。
背景技術:
2,3-二甲基苯甲硫醚英文名稱1,2-dimethyl-3-methylsulfanyl-benzene,是合成玉米苗后除草劑苯唑草酮的重要中間體,也應用于其他農藥和醫藥的合成。目前有報道的合成方法按原料可分為2,3-二甲基溴苯法和2,3-二甲基苯胺法。
akazomemotohiro等[journaloforganicchemistry,2010,75(3):660-665]報道了將2,3-二甲基溴苯制備格式試劑,然后與二甲基二硫反應得2,3-二甲基苯甲硫醚,收率96%。該方法收率高,但是原料不易得,反應條件苛刻,反應過程危險,后處理難度大,工業化生產困難。
gilbertr等[wo2015116923,2015-08-06]公開了將2,3-二甲基溴苯的四氫呋喃溶液冷卻至-75℃后與丁基鋰反應制得(2,3-二甲基)苯基鋰,然后與二甲基二硫反應得2,3-二甲基苯甲硫醚,粗品收率100%。該方法同樣收率高,反應條件苛刻,成本高,只適合于實驗室有機合成。
manojitp等[wo2001090097,2001-11-29]公開了以2,3-二甲基苯胺為原料,在酸性條件下與亞硝酸鈉重氮化,之后與乙基黃原酸鉀發生重氮基轉化反應,再在乙醇中堿解,丙酮中與碘甲烷發生甲基化反應生成2,3-二甲基苯甲硫醚,收率78%。該方法原料易得,但是操作繁瑣,產生“三廢”多,后處理難度大,工業化生產困難。
rheinheimerj等[us20030216580,2003-11-20]公開了以2,3-二甲基苯胺為原料,二甲基二硫為溶劑和反應試劑,與亞硝酸叔丁酯重氮化后在銅粉的作用下與二甲基二硫偶聯得2,3-二甲基苯甲硫醚,收率83%。該方法收率較高,操作簡便,但產生的“三廢”處理難度大,原材料價格較高,溶劑除了參與主反應外還有多種副反應,回收困難,工業化綜合生產成本高。
隨著環境保護要求的不斷提高,同時市場上2,3-二甲基苯甲硫醚的需求不斷增加,有必要開發新的2,3-二甲基苯甲硫醚生產工藝,提升企業的經濟效益和社會效益。
技術實現要素:
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足,提供一種收率高、成本低廉、操作簡便、綠色環保的2,3-二甲基苯甲硫醚的制備方法。
為解決上述技術問題,本發明采用以下技術方案:
一種2,3-二甲基苯甲硫醚的制備方法,其特征在于,在惰性氣氛保護下,以3-硝基鄰二甲苯為原料,經鎳鹽和助催化劑作用,在有機溶劑中與甲硫醇鈉加熱反應,將反應液進行后處理,得到2,3-二甲基苯甲硫醚,化學反應式為:
上述的2,3-二甲基苯甲硫醚的制備方法,優選的,所述鎳鹽為醋酸鎳、溴化鎳、氯化鎳、硫酸鎳或硝酸鎳中的一種或多種。
上述的2,3-二甲基苯甲硫醚的制備方法,優選的,所述鎳鹽的摩爾量為3-硝基鄰二甲苯摩爾量的0.1~5%。
上述的2,3-二甲基苯甲硫醚的制備方法,優選的,所述助催化劑為三苯基膦、四丁基溴化銨、甲基三辛基氯化銨、三乙基芐基氯化銨或4-二甲氨基吡啶中的一種或多種。
上述的2,3-二甲基苯甲硫醚的制備方法,優選的,所述助催化劑的摩爾量為3-硝基鄰二甲苯摩爾量的0.1~5%。
上述的2,3-二甲基苯甲硫醚的制備方法,優選的,所述3-硝基鄰二甲苯與甲硫醇鈉的摩爾比為1∶1.1~2。
上述的2,3-二甲基苯甲硫醚的制備方法,優選的,所述有機溶劑包括丙酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮或二甲基亞砜。
上述的2,3-二甲基苯甲硫醚的制備方法,優選的,所述有機溶劑與3-硝基鄰二甲苯的質量比為2~8∶1。
上述的2,3-二甲基苯甲硫醚的制備方法,優選的,所述反應的溫度為50℃~150℃,反應時間為4h~20h。
上述的2,3-二甲基苯甲硫醚的制備方法,優選的,所述后處理的具體過程為:在反應液中加入水和甲苯,分層,倒掉水相后干燥,脫溶,精餾,所得餾分為2,3-二甲基苯甲硫醚。
本發明的原理在于:
以鎳鹽為催化劑,使3-硝基鄰二甲苯在有機溶劑中與甲硫醇鈉完成取代反應得到2,3-二甲基苯甲硫醚。申請人在研究初期參考前期的硝基取代反應經驗,將3-硝基鄰二甲苯與甲硫醇鈉在多種條件下反應,但是并未得到目標產物2,3-二甲基苯甲硫醚,推測原因可能為:硝基苯類化合物的苯環上有吸電子基團時苯環上易形成碳正離子,有助于硝基的離去,取代反應容易進行;反之苯環上有給電子基團時苯環上難形成碳正離子,不利于硝基的離去,取代反應難以進行;而3-硝基鄰二甲苯的苯環上兩個甲基為給電子基團,因此3-硝基鄰二甲苯不易與甲硫醇鈉完成取代反應生成2,3-二甲基苯甲硫醚。但通常條件下不易發生的化學反應可以在苛刻條件下(如高溫、高壓等)或催化劑的作用使形成反應物過渡態的自由能改變而實現。在之后的研究中申請人意外發現:以鎳鹽為催化劑,再加入少量助催化劑,在適當的條件下能夠使3-硝基鄰二甲苯在有機溶劑中與甲硫醇鈉完成取代反應得到2,3-二甲基苯甲硫醚。
與現有技術相比,本發明的優點在于:
1、本發明產品收率較高,收率達85.5%~94.8%(液相色譜,外標);
2、產品含量高,含量達98.0%~99.6%(液相色譜,外標);
3、起始原料為3-硝基鄰二甲苯,成本低廉;使用的其他原料和溶劑均便宜易得,工藝簡單,有利于工業化生產。
具體實施方式
以下結合具體優選的實施例對本發明作進一步描述,但并不因此而限制本發明的保護范圍。
實施例1:
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、32.5g(95%,0.44mol)甲硫醇鈉、0.072g(98%,0.0004mol)醋酸鎳、1g(99%,0.004mol)三苯基膦和427.7g丙酮,加熱至50℃后保溫反應20h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得55.2g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量98.2%,收率89%。1hnmr(cdcl3,300mhz)δ:2.29(s,6h,arch3×2),2.44(s,3h,arsch3),6.97(dd,j=6.9hz,j=2.1hz,1h,c6h3-h),7.03~7.12(m,2h,c6h2).gc-ms(m/z):152.1(m+),138,105.1,77,45。
實施例2
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、38.4g(95%,0.52mol)甲硫醇鈉、0.9g(98%,0.004mol)溴化鎳、2.6g(99%,0.008mol)四丁基溴化銨和244.4gn,n-二甲基甲酰胺,加熱至70℃后保溫反應15h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得53.1g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量98%,收率85.5%。
實施例3
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、59g(95%,0.8mol)甲硫醇鈉、2.6g(99%,0.02mol)氯化鎳、0.16g(99%,0.0004mol)甲基三辛基氯化銨和122.2gn,n-二甲基乙酰胺,加熱至80℃后保溫反應10h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得53.4g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量98.5%,收率86.4%。
實施例4
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、44.3g(95%,0.6mol)甲硫醇鈉、1.9g(99%,0.012mol)硫酸鎳、2.8g(98%,0.012mol)三乙基芐基氯化銨和183.3gn-甲基吡咯烷酮,加熱至100℃后保溫反應8h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得53.6g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量99.1%,收率87.2%。
實施例5
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、50.2g(95%,0.68mol)甲硫醇鈉、1.5g(99%,0.008mol)硝酸鎳、2.5g(99%,0.02mol)4-二甲氨基吡啶和488.8g二甲基亞砜,加熱至120℃后保溫反應6h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得56.2g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量99.6%,收率92%。
實施例6
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、56.1g(95%,0.76mol)甲硫醇鈉、0.9g(98%,0.004mol)溴化鎳、2.5g(99%,0.02mol)4-二甲氨基吡啶和305.5g二甲基亞砜,加熱至150℃后保溫反應4h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得58.7g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量98.3%,收率94.8%。
實施例7
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、38.4g(95%,0.52mol)甲硫醇鈉、1.9g(99%,0.012mol)硫酸鎳、2.6g(99%,0.008mol)四丁基溴化銨和366.6gn,n-二甲基甲酰胺,加熱至100℃后保溫反應8h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得53.4g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量98%,收率86%。
實施例8
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、44.3g(95%,0.6mol)甲硫醇鈉、0.9g(98%,0.004mol)溴化鎳、1g(99%,0.004mol)三苯基膦和244.4gn,n-二甲基甲酰胺,加熱至120℃后保溫反應6h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得54.5g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量98.6%,收率88.3%。
實施例9
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、59g(95%,0.8mol)甲硫醇鈉、2.6g(99%,0.02mol)氯化鎳、2.5g(99%,0.02mol)4-二甲氨基吡啶和183.3gn-甲基吡咯烷酮,加熱至80℃后保溫反應10h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得54.3g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量98.3%,收率87.7%。
實施例10
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、59g(95%,0.8mol)甲硫醇鈉、2.6g(99%,0.02mol)氯化鎳、2.5g(99%,0.02mol)4-二甲氨基吡啶和150g二甲基亞砜,加熱至9℃后保溫反應12h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得54.5g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量98.5%,收率88.1%。
實施例11
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、38.4g(95%,0.52mol)甲硫醇鈉、0.9g(98%,0.004mol)溴化鎳、2.6g(99%,0.008mol)四丁基溴化銨和180gn,n-二甲基甲酰胺,加熱至110℃后保溫反應12h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得55.7g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量98.5%,收率90.7%。
實施例12
氮氣保護下,1000ml三口燒瓶中依次加入61.1g(99%,0.4mol)3-硝基鄰二甲苯、44.3g(95%,0.6mol)甲硫醇鈉、0.72g(98%,0.004mol)醋酸鎳、1.25g(99%,0.01mol)4-二甲氨基吡啶和200g二甲基亞砜,加熱至80℃后保溫反應15h。反應結束后加入水和甲苯,分層,有機相干燥,脫溶,殘留物采用陶瓷散堆填料塔精餾,取74~76℃(1mmhg)餾分得57.3g淺黃色液體2,3-二甲基苯甲硫醚,含量99.5%,收率93.6%。
以上所述僅是本發明的優選實施方式,本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例。凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應該指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明原理的前提下的改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。