《一种2,3二氰基丙酸乙酯的制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种2,3二氰基丙酸乙酯的制备方法.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201510989502.6 (22)申请日 2015.12.24 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 105481721 A (43)申请公布日 2016.04.13 (73)专利权人 湖南化工研究院有限公司 地址 410007 湖南省长沙市芙蓉中路二段 251号 (72)发明人 周勇徐建兵臧阳陵王宇 (74)专利代理机构 湖南兆弘专利事务所(普通 合伙) 43008 代理人 杨慧 (51)Int.Cl. C07C 255/19(2006.01) C07C 253/。
2、20(2006.01) 审查员 安玲玲 (54)发明名称 一种2,3-二氰基丙酸乙酯的制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种2,3-二氰基丙酸乙酯的 制备方法， 是以丙二酸二乙酯与羟基乙腈为原 料， 在甲醇钠的甲醇溶液中反应得到中间体 - 氰基甲基-丙二酸二乙酯， 中间体 再在甲苯溶剂 中与氨气反应得到中间体2-酰胺基-3-氰基丙 酸乙酯反应液， 最后中间体反应液在催化剂1, 4-二氮杂二环2.2.2辛烷(简称DABCO)的作用 下与光气反应得到产品2,3-二氰基丙酸乙酯。 化 学反应式：本发 明不使用剧毒品金属氰化物作为原料， 不使用 取代(氢或烯键、 羟基甲基取代等)氰基乙酸酯作 为起始。
3、原料， 产生的三废不含金属氰化物剧毒 品， 处理难度不高， 回收溶剂可以套用； 操作工艺 简单安全， 使用的原料便宜易得。 反应收率高， 产 品品质好， 生产成本低， 后处理简单， 易于产业 化。 权利要求书2页 说明书5页 CN 105481721 B 2017.06.20 CN 105481721 B 1.一种2,3-二氰基丙酸乙酯的制备方法， 其特征在于是以丙二酸二乙酯与羟基乙腈为 原料， 在甲醇钠的甲醇溶液中反应得到中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯， 中间体 -氰基 甲基-丙二酸二乙酯再在甲苯溶剂中与氨气反应得到中间体2-酰胺基-3-氰基丙酸乙酯 反应液， 最后中间体2-酰胺基-3-氰。
4、基丙酸乙酯反应液在催化剂1,4-二氮杂二环2.2.2 辛烷简称DABCO的作用下与光气反应得到2,3-二氰基丙酸乙酯， 化学反应式： 2.根据权利要求1所述的一种2,3-二氰基丙酸乙酯的制备方法， 其特征在于具体操作 步骤如下： 步骤一是将丙二酸二乙酯与甲醇混溶， 10以下3h内缓慢滴入甲醇钠的甲醇溶液， 降 温至0， 1h内滴入羟基乙腈， 滴完保温搅拌1h； 10以下用饱和盐酸调节反应液pH值至5， 过滤， 减压脱除滤液中的溶剂后得到浓缩料， 浓缩料用二氯乙烷溶解， 过滤， 脱溶， 得到黄色 液态的中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯， 气相色谱归一含量大于95， 以羟基乙腈计收 率大于82； 。
5、步骤二是将中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯和溶剂甲苯投入高压釜， 用氮气置换出 釜内空气， 再通入氮气至釜内压力为0.1MPa， 升温至80， 6h以内分23个批次通入干燥的 氨气反应得到中间体2-酰胺基-3-氰基丙酸乙酯反应液， 然后蒸馏中间体2-酰胺基-3- 氰基丙酸乙酯反应液回收甲苯溶剂和脱除副产物乙醇， 当蒸馏回收甲苯质量达甲苯质量用 量的50时， 中间体2-酰胺基-3-氰基丙酸乙酯反应液中的乙醇含量已降至反应液总质 量的0.3以下， 此时中间体2-酰胺基-3-氰基丙酸乙酯反应液进入第三步反应； 步骤三是将DABCO投入经脱溶和脱除乙醇的中间体2-酰胺基-3-氰基丙酸乙酯反应 液中， 。
6、升温至100， 通入光气反应5h， 反应完毕减压脱除溶剂， 得到红色液态的2,3-二氰基 丙酸乙酯粗品， 气相色谱归一含量大于85， 以中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯计收率 大于90； 再在140/1mmHg减压蒸馏粗品， 得到淡黄色液态的2,3-二氰基丙酸乙酯产品， 质量百分含量大于98； 在步骤一中， 丙二酸二乙酯与甲醇混溶的质量比为1 1， 丙二酸二乙酯与甲醇钠的摩尔 比为1 1.2， 丙二酸二乙酯与羟基乙腈的摩尔比为1.051.1 1， 二氯乙烷与丙二酸二乙酯 的质量比为2 1， 甲醇钠的甲醇溶液的质量百分浓度为25； 在步骤二中， 中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯与甲苯的质量比为1。
7、 8， 氨气与中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯的摩尔比为1.05 1； 在步骤三中， 催化剂DABCO与中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯的质量比为1 1000， 光 权利要求书 1/2 页 2 CN 105481721 B 2 气与中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯的摩尔比为1.15 1。 权利要求书 2/2 页 3 CN 105481721 B 3 一种2,3-二氰基丙酸乙酯的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种苯基吡唑类杀虫剂中间体2,3-二氰基丙酸乙酯的制备方法。 背景技术 0002 2,3-二氰基丙酸乙酯是合成苯基吡唑类杀虫剂氟虫腈和乙虫腈的重要中间体， 2, 3-二氰基丙酸乙酯。
8、的化学结构式： 0003 0004 2,3-二氰基丙酸乙酯由Higson和Thorpe在1906年发现并制备， 具体合成工艺为氰 基乙酸乙酯与甲醇钠反应生成氰基乙酸乙酯的钠盐， 再与羟基乙腈反应制备得2,3-二氰基 丙酸乙酯， 反应式如下： 0005 0006 Dickinson等在合成三氰基乙烯的过程中重复了这一制备过程， 专利2005060749 公开的信息中以碳酸钾替代甲醇钠的作用合成2,3-二氰基丙酸乙酯。 该法原料羟基乙腈在 实验室制备提纯过程中容易受热聚合， 现今羟基乙腈生产方法主要以俄亥俄美孚石油公司 的乙腈氧化法和三菱化成工业公司的氢氰酸羟甲基化法为代表。 0007 White。
9、ley等描述了利用氰基乙酸酯、 醛(烷基醛或苯甲醛)、 氰化钾制备取代基二 氰基丙酸酯的过程， 烷基醛分子中烷基碳数越小则反应收率急剧降低。 自1988年中国专利 88103601公开了以2,3-二氰基丙酸乙酯为原料合成具有杀虫活性的N-苯基吡唑系列衍生 物以来， 2,3-二氰基丙酸乙酯文献报道逐渐增多， 主要集中在20世纪90年代至今。 专利 9732843公开了将氰化钾、 氰基乙酸乙酯和多聚甲醛投入乙醇中一步法合成2,3-二氰基丙 酸乙酯， 反应式如下： 0008 0009 该方法成为2,3-二氰基丙酸乙酯的主要生产方法， 中国专利1785966、 101070305、 103214395。
10、和澳大利亚专利2010100309公开的信息表明类似该方法的合成工艺得到改进。 0010 另外俄罗斯专利2312100公开了以多聚甲醛、 氯乙酸乙酯和2-羟基丙腈为原料的 合成方法， 其中2-羟基丙腈不常使用， 价格昂贵； 专利2012147093公开了以2-氰基-2-丙烯 酸乙酯和氰化钠合成2,3-二氰基丙酸乙酯的方法； 印度专利2013CH03749公开了卤代乙腈 和氰基乙酸乙酯在催化剂DABCO作用下合成2,3-二氰基丙酸乙酯的方法。 0011 2,3-二氰基丙酸乙酯现有合成方法最大的问题是使用的原料 取代(氢或烯键、 羟 基甲基等)氰基乙酸酯一般都使用金属氰化物或氢氰酸制备， 一步法合。
11、成更是直接使用剧 说明书 1/5 页 4 CN 105481721 B 4 毒品金属氰化物， 在工艺操作、 废物处理等方面都存在操作和安环要求较高的问题， 操作不 当容易造成安全事故。 发明内容 0012 本发明提供一种2,3-二氰基丙酸乙酯的制备方法， 是以丙二酸二乙酯与羟基乙腈 为原料， 在甲醇钠的甲醇溶液中反应得到中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯， 中间体 -氰 基甲基-丙二酸二乙酯再在甲苯溶剂中与氨气反应得到中间体2-酰胺基-3-氰基丙酸乙 酯反应液， 最后中间体2-酰胺基-3-氰基丙酸乙酯反应液在催化剂1 ,4-二氮杂二环 2.2.2辛烷(简称DABCO)的作用下与光气反应得到产品2。
12、,3-二氰基丙酸乙酯。 0013 化学反应式： 0014 0015 本发明的具体操作步骤如下： 0016 将丙二酸二乙酯与甲醇混溶， 10以下3h内缓慢滴入甲醇钠的甲醇溶液， 降温 至0， 1h内滴入羟基乙腈， 滴完保温搅拌1h； 10以下用饱和盐酸调节反应液pH值至5， 过 滤， 减压脱除滤液中的溶剂后得到浓缩料(回收甲醇除水后套用)， 浓缩料用二氯乙烷溶解， 过滤， 脱溶， 得到黄色液态的中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯， 含量大于95(气相色谱 归一法)， 收率大于82(以羟基乙腈计)； 0017 将中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯和溶剂甲苯投入高压釜， 用氮气置换出釜 内空气， 再通入。
13、氮气至釜内压力为0.1MPa， 升温至80， 6h以内分23个批次通入干燥的氨 气反应得到中间体2-酰胺基-3-氰基丙酸乙酯反应液， 然后蒸馏中间体2-酰胺基-3-氰 基丙 酸乙酯反应液回收甲苯溶剂和脱除副产物乙醇， 当蒸馏回收甲苯质量达甲苯质量用 量的50时， 中间体2-酰胺基-3-氰基丙酸乙酯反应液中的乙醇含量已降至反应液总质 量的0.3以下， 此时中间体2-酰胺基-3-氰基丙酸乙酯反应液进入第三步反应； 0018 将DABCO投入经脱溶和脱除乙醇的中间体2-酰胺基-3-氰基丙酸乙酯反应液 中， 升温至100， 通入光气反应5h， 反应完毕减压脱除溶剂， 得到红色液态的2,3-二氰基丙 酸。
14、乙酯粗品。 2,3-二氰基丙酸乙酯粗品含量大于85(气相色谱归一法)， 收率大于90(以 中间体 计)。 再在140/1mmHg减压蒸馏粗品， 得到淡黄色液态的2,3-二氰基丙酸乙酯产 品， 含量大于98(气相色谱内标法)。 0019 本发明所述步骤中， 丙二酸二乙酯与甲醇混溶的质量比为1 1， 丙二酸二乙酯与 甲醇钠的摩尔比为1 1.2， 丙二酸二乙酯与羟基乙腈的摩尔比为1.051.1 1， 二氯乙烷与 丙二酸二乙酯的质量比为2 1， 甲醇钠的甲醇溶液的质量百分浓度为25。 说明书 2/5 页 5 CN 105481721 B 5 0020 本发明所述步骤中， 中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙。
15、酯与甲苯的质量比为1 8， 氨气与中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯的摩尔比为1.05 1。 0021 本发明所述步骤中， 催化剂DABCO与中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯的质量 比为1 1000， 光气与中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙酯的摩尔比为1.15 1。 0022 在本发明所述步骤中， 羟基乙腈分子的 氢同样具备较强活性， 如果改变投料顺 序， 先将羟基乙腈与甲醇钠混合， 则先形成羟基乙腈的钠盐， 致使后续反应无法进行。 过量 的丙二酸二乙酯和中间体 均容易在酸或碱环境中发生水解， 酯基团水解为羧酸基团， 丙二 酸二乙酯与羟基乙腈分子结合生成一分子水， 使用浓盐酸调节反应液pH值的过程。
16、将大量水 分带入反应液， 滴加羟基乙腈反应温度控制在0、 调节反应液pH值过程的温度控制在10 以下能防止酯基团水解为羧酸基团。 0023 在本发明所述步骤中通过高压和分批次通入氨气的措施控制中间体 的酰胺 化， 氨气分23个批次通入， 如果在高压环境中一次性通入氨气， 中间体 分子的两个酯基 团均容易发生酰胺化， 生成副产物； 如果在常压条件下匀速通入氨气， 则反应难以继续进 行。 在酰胺化过程中， 酯基团与氨气生成副产品乙醇， 大量乙醇的存在对酰胺基团与光气的 后续反应影响大， 因此在通入光气反应之前必须除去反应液中的乙醇， 通过蒸馏回收甲苯 溶液， 带出反应液中的乙醇， 使反应液中的乙醇。
17、成分控制在较低水平。 具体实施过程中通过 蒸馏回收甲苯溶液， 乙醇含量控制在反应液总质量的0.3以下， 即视为反应液中的乙醇已 脱除。 0024 本发明与现有技术相比具有以下优点： 0025 1.不使用剧毒品金属氰化物作为原料， 不使用 取代(氢或烯键、 羟基甲基取代等) 氰基乙酸酯作为起始原料， 产生的三废不含金属氰化物剧毒品， 处理难度不高， 回收溶剂可 以套用； 0026 2.操作工艺简单安全， 使用的原料便宜易得。 反应收率高， 产品品质好， 生产成本 低， 后处理简单， 易于产业化。 具体实施方式 0027 实施例1 0028 将168.2g(1.05mol)丙二酸二乙酯与168.2。
18、g甲醇投入反应瓶中混溶， 10以下3h 内滴入272.3g(质量分数25， 1.26mol)甲醇钠的甲醇溶液， 滴毕冷却至0， 1h内再缓慢滴 入57.1g(1mol)羟基乙腈， 滴毕0保温1h； 10以下用饱和盐酸调节反应液pH值至5， 过滤， 减压脱除滤液中的溶剂后得到浓缩料， 用336.4g二氯乙烷溶解浓缩料和浸洗滤饼， 浸洗液 合并至浓缩料溶液， 过滤， 滤液脱溶， 得到173g黄色液态的中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙 酯， 含量95.2， 收率82.7(以羟基乙腈计)。 0029 将173g(0.83mol)中间体 和1384g(1598ml)甲苯投入高压釜， 氮气置换釜内空气， 通。
19、氮气至釜内压力为0.1MPa， 升温至80， 通入7.5g(0.44mol)干燥的氨气反应3h， 再补入 7.5g(0.44mol)氨气后继续反应3h； 蒸馏反应液， 在脱出710g甲苯时反应液中的乙醇已脱 除； 将0.17gDABCO投入反应液中， 升温至100， 5h内匀速通入94g(0.95mol)光气反应， 反应 完毕减压脱除溶剂， 得到134g红色液态的2,3-二氰基丙酸乙酯产品， 含量85.1， 收率 90.3(以中间体 计)。 140/1mmHg减压蒸馏产品， 得到淡黄色液态的2,3-二氰基丙酸乙 说明书 3/5 页 6 CN 105481721 B 6 酯， 含量98.6。 0。
20、030 实施例2 0031 将168.2g(1.05mol)丙二酸二乙酯与168.2g甲醇投入反应瓶中混溶， 10以下3h 内滴入272.3g(质量分数25， 1.26mol)甲醇钠的甲醇溶液， 滴毕冷却至0， 1h内再缓慢滴 入57.1g(1mol)羟基乙腈， 滴毕0保温1h； 10以下用饱和盐酸调节反应液pH值至5， 过滤， 减压脱除滤液中的溶剂后得到浓缩料， 用336.4g二氯乙烷溶解浓缩料和浸洗滤饼， 浸洗液 合并至浓缩料溶液， 过滤， 滤液脱溶， 得到172.1g黄色液态的中间体 -氰基甲基-丙二酸二 乙酯， 含量95.3， 收率82.3(以羟基乙腈计)。 0032 将172g(0.。
21、82mol)中间体 和1375g(1588ml)甲苯投入高压釜， 氮气置换釜内空气， 通氮气至釜内压力为0.1MPa， 升温至80， 通入4.9g(0.29mol)干燥的氨气反应2h， 补通入 4.9g(0.29mol)干燥的氨气反应2h， 再补通入4.9g(0.29mol)干燥的氨气继续反应2h； 蒸馏 反应液， 在脱出736g甲苯时反应液中的乙醇已脱除； 将0.17gDABCO投入反应液中， 升温至 100， 5h内匀速通入93g(0.94mol)光气反应， 反应完毕减压脱除溶剂， 得到134.5g红色液 态的2,3-二氰基丙酸乙酯产品， 含量86.7， 收率93.5(以中间体 计)。 1。
22、40/1mmHg减压 蒸馏产品， 得到淡黄色液态的2,3-二氰基丙酸乙酯， 含量98.5。 0033 实施例3 0034 将176.2g(1.1mol)丙二酸二乙酯与176.2g甲醇投入反应瓶中混溶， 10以下3h内 滴入 285.2g(质量分数25， 1.32mol)甲醇钠的甲醇溶液， 滴毕冷却至0， 1h内再缓慢滴 入57.1g(1mol)羟基乙腈， 滴毕0保温1h； 10以下用饱和盐酸调节反应液pH值至5， 过滤， 减压脱除滤液中的溶剂后得到浓缩料， 用352.4g二氯乙烷溶解浓缩料和浸洗滤饼， 浸洗液 合并至浓缩料溶液， 过滤， 滤液脱溶， 得到171.3g黄色液态的中间体 -氰基甲基。
23、-丙二酸二 乙酯， 含量95.5， 收率82.1(以羟基乙腈计)。 0035 将171.3g(0.82mol)中间体 和1370g(1582ml)甲苯投入高压釜， 氮气置换釜内空 气， 通氮气至釜内压力为0.1MPa， 升温至80， 通入7.4g(0.43mol)干燥的氨气反应3h， 再补 入7.4g(0.43mol)氨气后继续反应3h； 蒸馏反应液， 在脱出690g甲苯时反应液中的乙醇已脱 除； 将0.17gDABCO投入反应液中， 升温至100， 5h内匀速通入93g(0.94mol)光气反应， 反应 完毕减压脱除溶剂， 得到132.2g红色液态的2,3-二氰基丙酸乙酯产品， 含量85.5。
24、， 收率 90.6(以中间体 计)。 140/1mmHg减压蒸馏产品， 得到淡黄色液态的2,3-二氰基丙酸乙 酯， 含量98.1。 0036 实施例4 0037 将176.2g(1.1mol)丙二酸二乙酯与176.2g甲醇投入反应瓶中混溶， 10以下3h内 滴入285.2g(质量分数25， 1.32mol)甲醇钠的甲醇溶液， 滴毕冷却至0， 1h内再缓慢滴入 57.1g(1mol)羟基乙腈， 滴毕0保温1h； 10以下用饱和盐酸调节反应液pH值至5， 过滤， 减 压脱除滤液中的溶剂后得到浓缩料， 用352g二氯乙烷溶解浓缩料和浸洗滤饼， 浸洗液合并 至浓缩料溶液， 过滤， 滤液脱溶， 得到17。
25、3.1g黄色液态的中间体 -氰基甲基-丙二酸二乙 酯， 含量95.2， 收率82.7(以羟基乙腈计)。 0038 将171.6g(0.82mol)中间体 和1373g(1585ml)甲苯投入高压釜， 氮气置换釜内空 气， 通氮气至釜内压力为0.1MPa， 升温至80， 通入4.9g(0.29mol)干燥的氨气反应2h， 补通 入4.9g(0.29mol)干燥的氨气反应2h， 再补通入4.9g(0.29mol)干燥的氨气继续反应2h； 蒸 说明书 4/5 页 7 CN 105481721 B 7 馏反应液， 在脱出690g甲苯时反应液中的乙醇已脱除； 将0.17gDABCO投入反应液中， 升温至。
26、 100， 5h内匀速通入93g(0.94mol)光气反应， 反应完毕减压脱除溶剂， 得到132g红色液态 的2,3-二氰基丙酸乙酯产品， 含量85.5， 收率90.5(以中间体 计)。 140/1mmHg减压蒸 馏产品， 得到淡黄色液态的2,3-二氰基丙酸乙酯， 含量98.7。 0039 实施例5 0040 将1761.9g(11mol)丙二酸二乙酯与1762g甲醇投入反应瓶中混溶， 10以下3h内 滴入2852.5g(质量分数25， 13.2mol)甲醇钠的甲醇溶液， 滴毕冷却至0， 1h内再缓慢滴 入570.5g(10mol)羟基乙腈， 滴毕0保温1h； 10以下用饱和盐酸调节反应液pH。
27、值至5， 过 滤， 减压脱除滤液中的溶剂后得到浓缩料， 用3524g二氯乙烷溶解浓缩料和浸洗滤饼， 浸洗 液合并至浓缩料溶液， 过滤， 滤液脱溶， 得到1720.4g黄色液态的中间体 -氰基甲基-丙二 酸二乙酯， 含量95.5， 收率82.4(以羟基乙腈计)。 0041 将1720.4g(8.24mol)中间体 和13763g(15893ml)甲苯投入高压釜， 氮气置换釜内 空气， 通氮气至釜内压力为0.1MPa， 升温至80， 通入73.7g(4.33mol)干燥的氨气反应3h， 再补入73.7g(4.33mol)氨气后继续反应3h； 蒸馏反应液， 在脱出6898g甲苯时反应液中的乙 醇已脱。
28、除； 将1.72gDABCO投入反应液中， 升温至100， 5h内匀速通入937.4g(9.48mol)光气 反应， 反应完毕减压脱除溶剂， 得到1351.8g红色液态的2,3-二氰基丙酸乙酯产品， 含量 86， 收率92.7(以中间体 计)。 140/1mmHg减压蒸馏产品， 得到淡黄色液态的2,3-二氰 基丙酸乙酯， 含量98.5。 0042 对比实施例1 0043 按实施例5所述的合成过程得到中间体 ， 供本实施例使用。 0044 将208.8g(含量95.3， 1mol)中间体 和1670.5g(1929ml)甲苯投入高压釜， 氮气 置换釜内空气， 通氮气至釜内压力为0.1MPa， 一。
29、次通入17.9g(1.05mol)干燥的氨气， 升温至 80反应6h； 蒸馏反应液， 在脱出850g甲苯时反应液中的乙醇已脱除； 将0.21gDABCO投入反 应液中， 升温至100， 5h内匀速通入113.8g(1.15mol)光气反应， 反应完毕减压脱除溶剂， 得到141.6g红色液体， 2,3-二氰基丙酸乙酯含量70.2， 收率65.3(以中间体 计)。 0045 对比实施例2 0046 按实施例5所述的合成过程得到中间体 ， 供本实施例使用。 0047 将208.8g(含量95.3， 1mol)中间体 和1670.5g(1929ml)甲苯投入反应瓶， 充入 氮气进行保护， 升温至80， 6h内匀速通入17.9g(1.05mol)干燥的氨气； 蒸馏反应液， 在脱 出845g甲苯时反应液中的乙醇已脱除； 将0.21gDABCO投入反应液中， 升温至100， 5h内匀 速通入113.7g(1.15mol)光气反应， 反应完毕减压脱除溶剂， 得到206g土黄色液体， 2,3-二 氰基丙酸乙酯含量3.1， 收率4.2(以中间体 计)。 说明书 5/5 页 8 CN 105481721 B 8 。