專利名稱：4，6-二氯嘧啶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從4，6-二羥基嘧啶制備4，6-二氯嘧啶的改進(jìn)的方法。
4，6-二氯嘧啶是例如在植物保護(hù)劑和染料的制備中的中間體。
在已知的制備4，6-二氯嘧啶的方法中，將4，6-二羥基嘧啶與磷酰氯和堿例如二甲基苯胺或吡啶混合(參見，J.Chem.Soc.1943，574；J.Chem.Soc.1951，2214；Bull.Soc.Chim.France 1959,741和Khim.-Pharm.Zhurnal 8(12)，28(1974)-英譯本，第741頁(yè))。
就后處理而言，首先排出過量的磷酰氯，將殘余物或者加到冰塊中并通過提取和蒸餾獲得產(chǎn)品或者經(jīng)過升華過程獲得升華物形式的產(chǎn)品。該方法的缺點(diǎn)是要使用大量的堿，需要花費(fèi)巨大的資金予以回收和再利用。最后，水性后處理由于形成的廢水的處理和提取物的操作而非常耗資。例如，相對(duì)于所用的裝置和職業(yè)衛(wèi)生條件，通過升華進(jìn)行后處理，從升華器中取出產(chǎn)品在工業(yè)規(guī)模上也是非常耗資的。
通過使用少量堿來改進(jìn)已知方法的嘗試也是失敗的，因?yàn)?，6-二氯嘧啶的收率大大降低并且高沸點(diǎn)成分和樹脂的形成大大增加(參見實(shí)施例5)。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了一種通過使4，6-二羥基嘧啶與過量磷酰氯反應(yīng)來制備4，6-二氯嘧啶的方法，其特征在于不加入堿，反應(yīng)后，在三氯化磷的存在下，相對(duì)于每當(dāng)量交換的羥基加入0.7-1.3摩爾氯，從而總是存在相對(duì)于氯過量的三氯化磷，最后分離除去三氯化磷和磷酰氯。
在本發(fā)明的方法中，可以使用例如4，6-二羥基嘧啶或者在2位和/或5位具有C1-C10烷基和/或C6-C10芳基取代基的4，6-二羥基嘧啶。所述烷基和芳基在必要時(shí)可以包含例如鹵素、硝基和/或C1-C6烷氧基取代基?？梢允褂迷?，5位鹵代例如5-氯取代的4，6-二羥基嘧啶。優(yōu)選使用4，6-二羥基嘧啶。下文在提及4，6-二羥基嘧啶時(shí)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為包括了取代型的4，6-二羥基嘧啶。
對(duì)于每摩爾所用的4，6-二羥基嘧啶，例如可以使用2.5-12摩爾磷酰氯。該量?jī)?yōu)選3.5-5摩爾。
對(duì)于4，6-羥基嘧啶與磷酰氯的反應(yīng)，適宜的溫度范圍是60-110℃。優(yōu)選80-100℃?？梢岳缦燃尤肓柞Ｂ热缓髮?，6-羥基嘧啶計(jì)量加入其中。也可以采用其它工作方法。
最好在所用的4，6-二羥基嘧啶溶解在磷酰氯中之后，將反應(yīng)混合物與三氯化磷和上文給出的量的氯混合，使得在反應(yīng)混合物中總是有相對(duì)于氯過量的三氯化磷。最好對(duì)過量情況予以測(cè)定，以便總是存在0.3-5％(重量)、優(yōu)選1-3％(重量)的磷酰氯過量。可以簡(jiǎn)短地預(yù)先添加三氯化磷，使三氯化磷和氯以均勻的速率計(jì)量加入。
對(duì)于每當(dāng)量交換的羥基基團(tuán)，可以加入例如0.75-1.5摩爾三氯化磷，注意一直保持它相對(duì)于氯的過量。
三氯化磷和氯的添加可以在例如60-110℃下進(jìn)行。優(yōu)選80-100℃的溫度。當(dāng)三氯化磷和氯的添加完成后，尤其是最好間歇式操作，在60-110℃將化合物后攪拌一會(huì)兒，例如10分鐘至3小時(shí)。
與三氯化磷和氯反應(yīng)完成后，將反應(yīng)混合物加以處理，例如進(jìn)行蒸餾。
由于在間歇操作中磷酰氯具有稀釋作用，所以最好只使用部分反應(yīng)混合物進(jìn)行處理，并將剩余物混合(必要時(shí)在加入磷酰氯之后進(jìn)行)，使得它在反應(yīng)混合物中的比例不低于預(yù)定值，當(dāng)后者完全反應(yīng)后，使新鮮的4，6-二羥基嘧啶再次與相應(yīng)量的磷酰氯和氯反應(yīng)。如需要，可以重復(fù)該程序。
三氯化磷的添加也可以在4，6-二羥基嘧啶的添加之前或同時(shí)進(jìn)行。因此，在實(shí)際操作中，將4，6-二羥基嘧啶以在三氯化磷中的懸浮液的形式加入是有利的。在這種情況下，在加入氯之前的三氯化磷的添加可以省去。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，連續(xù)地進(jìn)行該反應(yīng)序列和隨后的蒸餾分離特別有利。
三氯化磷和磷酰氯的去除可以根據(jù)本發(fā)明方法是間歇、半連續(xù)或連續(xù)的方式以多種方式進(jìn)行。
在間歇式操作中，例如可以將整個(gè)反應(yīng)混合物蒸餾(優(yōu)選在減壓下進(jìn)行)，然后依次除去三氯化磷和磷酰氯。
在半連續(xù)式操作中，程序是例如首先向完全反應(yīng)的反應(yīng)混合物中再加入4，6-二羥基嘧啶，接著以上述方式依次加入三氯化磷和氯，在上述溫度下使反應(yīng)進(jìn)行。根據(jù)所用反應(yīng)容器的大小，該進(jìn)一步添加可以重復(fù)幾次，例如重復(fù)20次。然后可以除去如此產(chǎn)生的反應(yīng)混合物，優(yōu)選在第一次添加4，6-二羥基嘧啶后重量增加量的±20％(重量)范圍內(nèi)。然后可以如上所述那樣再次順序添加磷酰氯、4，6-二羥基嘧啶、三氯化磷和氯，反應(yīng)停止后，可以除去一部分反應(yīng)混合物，其數(shù)量?jī)?yōu)選在第一次添加4，6-二羥基嘧啶后重量增加量的±20％(重量)范圍內(nèi)。這一周期可以重復(fù)任意次，例如重復(fù)高達(dá)50次。
可以將以這種方式分離各批反應(yīng)混合物例如蒸餾(優(yōu)選在減壓下進(jìn)行)并依次分離出三氯化磷和磷酰氯。這兩種產(chǎn)物可以再循環(huán)至使用。可以以任意方式進(jìn)一步使用過量的磷酰氯。這點(diǎn)也適用于用任何其它加工方法分離出的三氯化磷和磷酰氯。
在連續(xù)操作方法中，例如可以將完全反應(yīng)的分批反應(yīng)的反應(yīng)混合物放在反應(yīng)容器中，這就確保了反應(yīng)以最少量的返混進(jìn)行，如果可能的話，例如放在多室反應(yīng)器中，連續(xù)加入4，6-二羥基嘧啶(例如以懸浮在三氯化磷中形式)和磷酰氯，同時(shí)保持上述反應(yīng)條件。反應(yīng)器(例如，對(duì)于多室反應(yīng)器，具有4-12個(gè)室)保持在反應(yīng)溫度下，從隔開一段距離的另一添加點(diǎn)按照上述方式連續(xù)引入上述量的氯?？梢詫㈦x開反應(yīng)器的混合物收集到緩沖罐中，從緩沖罐中它可再送回到反應(yīng)中，而剩余物可以被送到蒸餾處理步驟中。蒸餾處理可以在減壓下進(jìn)行，并且可以例如分為三個(gè)部分，使得在第一個(gè)蒸餾裝置(例如蒸餾塔)中，可以除去過量的三氯化磷，在第二個(gè)蒸餾裝置(例如蒸餾塔)中，可以除去磷酰氯，而在第三個(gè)蒸餾裝置(例如薄膜式蒸發(fā)器)中，可以分離出4，6-二氯嘧啶。
在間歇式或半連續(xù)式操作中，在除去三氯化磷和磷酰氯之后，可以通過蒸餾(優(yōu)選在減壓下進(jìn)行)從剩下的蒸餾殘?jiān)蟹蛛x出產(chǎn)生的4，6-二氯嘧啶。
在蒸餾取出產(chǎn)生的4，6-二羥基嘧啶時(shí)，使用蒸餾殘?jiān)尿?qū)動(dòng)液和/或流動(dòng)劑是有利的。適用于該目的的材料包括例如高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性物質(zhì)例如基于低聚或聚乙二醇、二甲苯基醚、多氯代苯和多氯代甲苯和鄰苯二甲酸二烷基酯的聚蠟(polywaxe)。
用本發(fā)明方法制備4，6-二氯嘧啶可以提供80％、常常超過85％的收率。這特別令人驚訝，因?yàn)闆]有使用至今被認(rèn)為是關(guān)鍵性的堿。結(jié)果，不再需要堿的操作及其與反應(yīng)混合物的分離，這就大大地簡(jiǎn)化了反應(yīng)過程并使得連續(xù)操作成為可能。
也可以用本發(fā)明方法以獲得超過95％的4，6-二氯嘧啶收率。對(duì)于連續(xù)操作的情況，可以通過減少連續(xù)加入的4，6-二羥基嘧啶和/或增加磷酰氯在反應(yīng)混合物中的比例和/或增加循環(huán)量或?qū)⒎磻?yīng)的反應(yīng)混合物完全循環(huán)獲得該收率。然而，化學(xué)收率的增加往往會(huì)降低空時(shí)產(chǎn)率。
實(shí)施例1a)開始階段在85-90℃下，將28g4，6-二羥基嘧啶(下文記為DHP)加到2500g磷酰氯中。經(jīng)過25分鐘完全溶解成為溶液后，加入75g三氯化磷，然后用十五分鐘的時(shí)間在85-90℃之間引入35g氯。氣體釋放停止后，再加入28g DHP，在其變?yōu)槿芤汉?，再次象上述那樣?5g DHP三氯化磷和35g氯加到反應(yīng)混合物中。經(jīng)過10個(gè)周期之后，從反應(yīng)混合物中取出對(duì)應(yīng)于重量增加(1175g)的量。
取完后，加入250g磷酰氯，以重新恢復(fù)2500g初始量的磷酰氯，然后，再進(jìn)行5個(gè)周期，然后取出825g反應(yīng)混合物。
將該過程再重復(fù)兩次，從而，加了335g磷酰氯，經(jīng)過5個(gè)周期后，取出了910g反應(yīng)混合物。在加入了400g磷酰氯(再5個(gè)周期)和取出了970g反應(yīng)混合物后，開始階段便告完成。b)連續(xù)階段隨后，進(jìn)行5個(gè)周期，每次加425g磷酰氯，然后，去除恒定量的1000g反應(yīng)混合物。將通過蒸餾將取出的反應(yīng)混合物分離成各組分。首先在100毫巴下給出少量三氯化磷，接著在100毫巴和最高塔低溫度為130℃下給出磷酰氯，最后，隨著壓力降低至20毫巴，在175℃的最高塔底溫度下，取出產(chǎn)生的4，6-二氯嘧啶。剩下12％(重量)所得4，6-二氯嘧啶的蒸餾殘?jiān)?br> 從連續(xù)階段蒸餾分離1000g反應(yīng)混合物給出下列平均數(shù)字20g三氯化磷800g磷酰氯160g 4，6-二氯嘧啶，和20g蒸餾殘?jiān)?br> 基于40g所用的GHP總量計(jì)，這對(duì)應(yīng)于85.9％的4，6-二氯嘧啶平均收率。實(shí)施例2程序同實(shí)施例1，但是在進(jìn)行完前10個(gè)周期并取出該階段的過量產(chǎn)物后，在每個(gè)周期之前加入80g磷酰氯。每個(gè)周期后取出對(duì)應(yīng)于重量增加量的反應(yīng)混合物(200g)并予以處理。結(jié)果與實(shí)施例1的相當(dāng)。實(shí)施例3程序同實(shí)施例1，但是加到反應(yīng)混合物中的28g DHP不是固體而是在75g磷酰氯中的懸浮液，而且在加入氯之前，不加入三氯化磷。結(jié)果與實(shí)施例1的相當(dāng)。實(shí)施例4在一個(gè)200升的漿液罐中，將28克/小時(shí)DHP與75公斤/小時(shí)三氯化磷混合，將所得懸浮液泵送進(jìn)入多室反應(yīng)器的下部，反應(yīng)器中的內(nèi)容物溫度保持在85-90℃。多室反應(yīng)器由8個(gè)室組成，總?cè)莘e為2立方米。同時(shí)，通過位于多室反應(yīng)器下部的另兩個(gè)進(jìn)料管從緩沖罐中送出80公斤/小時(shí)磷酰氯和3160公斤/小時(shí)充分反應(yīng)的反應(yīng)混合物。通過一個(gè)位于多室反應(yīng)器的中部的進(jìn)料管連續(xù)送入35公斤/小時(shí)氣態(tài)氯。
將多室反應(yīng)器的溢流收集在一個(gè)緩沖罐中。從中將部分反應(yīng)混合物返回到多室反應(yīng)器中，剩余物質(zhì)(200公斤/小時(shí))送去蒸餾處理。在那里，過量的三氯化磷在第一個(gè)塔中除去，磷酰氯在第二個(gè)塔中除去，加入聚乙二醇之后，在100毫巴的薄膜蒸發(fā)器中回收到產(chǎn)生的4，6-二氯嘧啶。獲得167公斤/小時(shí)4，6-二氯嘧啶，對(duì)應(yīng)于89.8％的4，6-二氯嘧啶收率。實(shí)施例5(比較例)將460g磷酰氯和62g N，N-二甲基苯胺混合，用螺桿式進(jìn)料器在100℃下將116g DHP(98％(重量))計(jì)量送入混合物中，5小時(shí)送完。然后將混合物在106-128℃攪拌8小時(shí)。反應(yīng)混合物用300g氯苯稀釋，排出到1.2公斤冰上。分出有機(jī)相，用2×100ml水洗滌，然后分餾。獲得85.7g 4，6-二氯嘧啶(收率為58％)。
權(quán)利要求
1.通過使4，6-二羥基嘧啶與過量磷酰氯反應(yīng)來制備4，6-二氯嘧啶的方法，其特征在于不加入堿，反應(yīng)后，在三氯化磷的存在下，相對(duì)于每當(dāng)量交換的羥基加入0.7-1.3摩爾氯，從而總是存在相對(duì)于氯過量的三氯化磷，最后除去三氯化磷和磷酰氯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于使用4，6-二羥基嘧啶或者在2位和/或5位具有C1-C10烷基和/或C6-C10芳基取代基或者在5位具有鹵素取代基的4，6-二羥基嘧啶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的方法，其特征在于對(duì)于每摩爾所用的4，6-二羥基嘧啶，使用2.5-12摩爾磷酰氯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的方法，其特征在于4，6-二羥基嘧啶與磷酰氯的反應(yīng)和三氯化磷和氯的添加在60-110℃的溫度下進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的方法，其特征在于它間歇式、半連續(xù)式或連續(xù)式地進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的方法，其特征在于在反應(yīng)混合物中總是有0.3-5％(重量)游離的三氯化磷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的方法，其特征在于通過蒸餾將4，6-二氯嘧啶分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的方法，其特征在于產(chǎn)生的4，6-二氯嘧啶的蒸餾是利用蒸餾殘?jiān)尿?qū)動(dòng)液和/或流動(dòng)劑進(jìn)行的。
全文摘要
以特別有利的方式使4，6-二羥基嘧啶與過量的磷酰氯反應(yīng)來制備4，6-二氯嘧啶的方法，其中不加入堿，反應(yīng)期間和/或反應(yīng)后，相對(duì)于每當(dāng)量交換的羥基加入0.75-1.5摩爾氯三氯化磷和0.7-1.3摩爾氯，使得總是存在相對(duì)于氯的過量的三氯化磷，最后除去三氯化磷和磷酰氯。該方法可以以特別簡(jiǎn)單的方式而且可以連續(xù)地進(jìn)行。
文檔編號(hào)C07D239/30GK1147508SQ96109338
公開日1997年4月16日 申請(qǐng)日期1996年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月25日
發(fā)明者G·克蘭姆, V·卡斯, G·施蒂芬 申請(qǐng)人:拜爾公司