本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，尤其涉及一種高純度2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮的制備方法。

背景技術(shù)：

異噻唑啉-3-酮是系列異噻唑啉酮衍生物的統(tǒng)稱，目前工業(yè)中常用的衍生物有5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(簡(jiǎn)稱CMI)和2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(簡(jiǎn)稱MI)的3:1(重量比)的混合物；單一的2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮以及2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮(簡(jiǎn)稱OIT)；4,5-二氯-2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮(簡(jiǎn)稱DCOIT)；苯并異噻唑啉酮(簡(jiǎn)稱BIT)等。其中3:1的混合物因?yàn)樾詢r(jià)比高，用量最大，但隨著5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮具有較強(qiáng)皮膚刺激性的報(bào)道增加，以及歐盟對(duì)其應(yīng)用的限制，單一的2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的應(yīng)用尤其是在日化和涂料等領(lǐng)域日益增加。

目前為止，已有許多專利文獻(xiàn)公開(kāi)了2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮的制備方法。中國(guó)專利CN101218216中采用無(wú)溶劑法制備N-取代的異噻唑啉-3-酮(主要是OIT和DCOIT)，必須用硫酰氯做氯化試劑，增加了二氧化硫的排放，同時(shí)產(chǎn)物也要經(jīng)分離才能獲得OIT。美國(guó)專利3849430和歐洲專利95907中采用N-烷基-3-巰基丙酰胺在乙酸乙酯溶劑中用氯氣或硫酰氯氯化，得到2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮和5-氯-2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮的混合物，該方法沒(méi)有提供高純度的2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮制備方法。

歐洲專利0437354和0678510都試圖在已制備2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮和5-氯-2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮的混合物的基礎(chǔ)上通過(guò)分離的方法制備單一的2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮，但這些方法物料損失大，收率低，最終所得的2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮中5-氯-2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮的含量仍然較高，對(duì)產(chǎn)品的皮膚刺激性改善有限。

美國(guó)專利6740759中針對(duì)上述方案的缺陷，提出合成時(shí)就得到高純度的2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮。該方案經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，選用反應(yīng)副產(chǎn)物氯化氫溶解度小的溶劑，例如鹵代烴做溶劑，可以使氯化反應(yīng)對(duì)生成2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮的選擇性大大提高，從而使去除5-氯-2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮更為容易。但該方法選用的鹵代烴溶劑揮發(fā)性大，回收率低，不利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)增加了工業(yè)生產(chǎn)的成本。然而該發(fā)明提供的一次性得到高純度2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮的工藝無(wú)疑是最經(jīng)濟(jì)的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種高純度2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮的制備方法，使得產(chǎn)品中不含5-氯-2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮或其含量極少而不會(huì)致敏。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種高純度2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮的制備方法，包括如下步驟：

S1、將二硫代二丙酰甲胺220-800份懸浮在15-3500份的溶劑中，用冷卻鹽水控制溫度在15-25攝氏度；

S2、通入生產(chǎn)異噻唑啉酮時(shí)產(chǎn)生的氯化氫尾氣，該尾氣理論上釋放36份，氯化氫的通入量以摩爾數(shù)計(jì)，為投入酰胺量的0.1％到400％，即酰胺與氯化氫的摩爾比為1:0.001到1:4；

S3、待通入氯化氫完成后，開(kāi)啟電動(dòng)攪拌器，控制反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)溫度范圍在10-50攝氏度，均勻通入氯化劑240-900份，得到2-甲基4-異噻唑啉-3-酮的鹽酸鹽；

S4、過(guò)濾得到固體鹽酸鹽，將該鹽酸鹽用新乙酸乙酯洗滌后，溶解在150-600份水中，用碳酸鈉中和到pH為5-7；

S5、經(jīng)過(guò)高壓液相色譜分析后，得到2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮含量為40％,5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的含量為0.08％，即得到2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的回收率為75％。

優(yōu)選的，所述溶劑為酯類或者苯或者芳香族或者鹵代烴類溶劑中的任意一種，尤其酯類為乙酸乙酯或者乙酸丁酯或者乙酸異戊酯；尤其鹵代烴為二氯甲烷或者二氯乙烷或者氯仿或者氯苯。

優(yōu)選的，所述酰胺與氯化氫的摩爾比為1：0.6到1:2。

優(yōu)選的，在S3中，控制反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)溫度范圍在10-30攝氏度。

優(yōu)選的，在S3中，所述氯化劑為氯氣或者硫酰氯的一種。

優(yōu)選的，在S3中，所述氯化劑為氯氣。

本發(fā)明通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，副產(chǎn)物氯化氫的存在對(duì)生成5-氯-2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮有抑制作用，這一點(diǎn)同美國(guó)專利6740759恰好相反。通過(guò)用反應(yīng)原料和溶劑對(duì)氯化氫含量的增加，最終獲得高純度的2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮。

本發(fā)明所述的2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮可以寫作如下分子通式：

分子通式(I)

其中R代表C1-C8的烷基或環(huán)烷基。所采用的起始原料分子通式為：

分子通式(II)，其中R的含義同(I)，或者起始原料為：

分子通式(III)，其中R的含義同(I)。

上述通式中的R代表C1-C8的烷基或環(huán)烷基，工業(yè)中應(yīng)用廣泛的是甲基(產(chǎn)品為2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮，以下簡(jiǎn)稱MIT)和正辛基(產(chǎn)品為2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮，以下簡(jiǎn)稱OIT)。

通式(II)常用的是巰基丙酰甲胺或正辛胺，通式(III)常用的是3,3-二硫代二丙酰甲胺或正辛胺。以MIT和CMIT反應(yīng)為例，我們可以看到氯化氫的存在對(duì)產(chǎn)物選擇性影響的可能性，兩種反應(yīng)方程式如下：

通過(guò)反應(yīng)方程式可以看到，1摩爾的酰胺需要與5摩爾的氯氣反應(yīng)生成2摩爾的CMI鹽酸鹽和6個(gè)摩爾的氯化氫，而生成兩摩爾的MI鹽酸鹽只需要3摩爾氯氣，生成4摩爾的氯化氫。氯化氫的存在可能會(huì)對(duì)生成CMI的抑制高于對(duì)MIT的抑制。這一點(diǎn)，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了驗(yàn)證。此外氯氣的通入量應(yīng)該盡量減少到與生成MI的反應(yīng)需要量接近。

有鑒于此，本發(fā)明選用的溶劑應(yīng)該具有以下兩個(gè)要求：1)所選用的溶劑對(duì)產(chǎn)品和反應(yīng)原料是惰性的，即不與原料酰胺、氯化試劑以及產(chǎn)品起化學(xué)反應(yīng)；2)對(duì)氯化氫有適宜的溶解度；3)溶劑揮發(fā)性小，易于回收?？蛇x用的溶劑包括酯類、苯及芳香族的溶劑及鹵代烴類等。更為合適的酯是乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異戊酯；更為合適的鹵代烴是二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿等。美國(guó)專利6740759中的專利保護(hù)點(diǎn)就是使用鹵代烴，但強(qiáng)調(diào)的是對(duì)氯化氫溶解度盡可能的低，并且在反應(yīng)中要及時(shí)排出，而本發(fā)明卻恰恰相反，要使用更為合適的途徑增加氯化氫在反應(yīng)體系中的含量，從而抑制CMIT的反應(yīng)選擇性。

本發(fā)明通過(guò)酰胺與氯化氫的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。酰胺上的N原子可以和氯化氫形成共價(jià)鍵：

更為獨(dú)特的是氯化氫可以來(lái)源于制備CMI和MIT混合物，也可以來(lái)源于本發(fā)明反應(yīng)所溢出的反應(yīng)副產(chǎn)物。即在生產(chǎn)CMI和MIT的3:1混合物時(shí)，將反應(yīng)尾氣通入酰胺懸浮在惰性溶劑的另外反應(yīng)釜中，吸收氯化氫，既減少了氯化氫的排放，又利用副產(chǎn)物進(jìn)行高純度MIT的生產(chǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提供的一種高純度2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮的制備方法，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明以副產(chǎn)物氯化氫的存在對(duì)生成5-氯-2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮有抑制作用，這一點(diǎn)同美國(guó)專利6740759恰好相反。通過(guò)用反應(yīng)原料和溶劑對(duì)氯化氫含量的增加，最終獲得高純度的2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮，2-烷基-4-異噻唑啉-3-酮系列衍生物是工業(yè)殺菌防霉防腐劑，廣泛應(yīng)用于涂料、化妝品、油墨、顏料、乳膠等工業(yè)產(chǎn)品中，可以保護(hù)材料受到微生物的降解，延長(zhǎng)這些工業(yè)品的保質(zhì)期和使用壽命。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

將上述通式(III)中的二硫代二丙酰甲胺500公斤懸浮在2000公斤的乙酸乙酯中，用冷卻鹽水控制溫度在15-25攝氏度，通入生產(chǎn)異噻唑啉酮時(shí)產(chǎn)生的氯化氫尾氣，該尾氣理論上釋放36公斤，得到的酰胺與氯化氫的摩爾比為1：0.62，待通入氯化氫完成后，攪拌下控制釜內(nèi)反應(yīng)溫度在19-25攝氏度，均勻通入氯氣600公斤，得到2-甲基4-異噻唑啉-3-酮的鹽酸鹽，過(guò)濾得到固體鹽酸鹽，將該鹽酸鹽用新乙酸乙酯洗滌后，溶解在400公斤水中，用碳酸鈉中和到pH為5-7，經(jīng)過(guò)高壓液相色譜分析后，得到2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮含量為40％,5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的含量為0.08％。2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的收率為75％。

實(shí)施例二

依照實(shí)施例一，將加料順序做如下調(diào)整，將氯化氫通入2000公斤乙酸乙酯后，再加入500公斤酰胺攪拌，然后通入600公斤氯氣，將得到的鹽酸鹽溶于400公斤水中，用碳酸鈉中和到溶液pH值為5-7，經(jīng)高壓液相色譜分析后得到2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮含量為39％,5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮含量為0.16％。2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的收率為72％。

上述實(shí)施例說(shuō)明，在溶劑中先通入氯化氫再加入酰胺，比用酰胺吸收得到的最終產(chǎn)品中2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮純度稍低，但兩者都可以得到較高收率和較高純度的2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮產(chǎn)品。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。