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        芬苯達唑合成工藝的改進

        2016-03-19 08:20:08嚴(yán)家慶江蘇寶眾寶達藥業(yè)有限公司江蘇南通226532
        浙江化工 2016年1期
        關(guān)鍵詞:還原

        嚴(yán)家慶(江蘇寶眾寶達藥業(yè)有限公司,江蘇 南通 226532)

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        芬苯達唑合成工藝的改進

        嚴(yán)家慶
        (江蘇寶眾寶達藥業(yè)有限公司,江蘇南通226532)

        摘要:以間二氯苯、苯硫酚、氰胺基甲酸甲酯為主要原料,經(jīng)過硝化、氨化、縮合、還原、環(huán)合五個步驟制備了芬苯達唑。雷尼鎳用作加氫工藝催化劑,環(huán)合反應(yīng)采用甲苯和水兩相溶劑體系。產(chǎn)品總收率達63.6%,純度為99.9%以上。工藝具有清潔環(huán)保,產(chǎn)品質(zhì)量高,成本低廉等優(yōu)點。

        關(guān)鍵詞:芬苯達唑;還原;氰胺基甲酸甲酯

        芬苯達唑(fenbendazole)又名苯硫咪唑,化學(xué)名為5-苯硫基苯并咪唑-2-氨基甲酸甲酯,70年代由Hoechst公司研制。芬苯達唑可以驅(qū)殺動物胃腸道的蛔蟲、鉤蟲、鞭蟲、部分絳蟲和圓線蟲等寄生蟲,具有驅(qū)蟲譜廣,安全低毒,適口性好等優(yōu)點。雖然已經(jīng)有四十幾年的使用歷史,但芬苯達唑依然是現(xiàn)代畜牧業(yè)首選的驅(qū)蟲藥物。全球每年對芬苯達唑的需求量在1500 t以上。國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)有江蘇寶眾寶達藥業(yè)有限公司、常州亞邦齊暉醫(yī)藥化工有限公司等[1]。

        經(jīng)過幾十年不斷積累和選擇,芬苯達唑規(guī)?;a(chǎn)的合成路線已基本固定,短期內(nèi)不可能有大的改動。按照采用環(huán)合劑的不同可以分為:S-甲基異硫脲工藝和氰氨基甲酸甲酯工藝(如圖1所示)。有文獻報道其他一些合成路線,也僅作研究探討,無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。作為一種大量使用的獸藥,只有不斷改進其生產(chǎn)工藝,實現(xiàn)環(huán)保、低成本生產(chǎn),才能提高其市場競爭力[2~3]。

        圖1 兩種不同環(huán)合劑路線

        本文選擇制備中間體6的硝基還原反應(yīng)和生產(chǎn)芬苯達唑9的環(huán)合反應(yīng)作為工藝改進突破點。(1)現(xiàn)有工藝在制備中間體6時,還原硝基多采用鐵粉還原、硫化堿還原或者水合肼還原方法。鐵粉還原和硫化堿還原產(chǎn)生的三廢量都很大,污染環(huán)境,而水合肼工藝生產(chǎn)成本又比較高。(2)受限于生產(chǎn)工藝,中間體7多以水溶液狀態(tài)使用,而且不容易通過萃取或蒸餾除水方法,將其從水溶液中提取出來。由于中間體6不溶于水,所以不能與中間體7在水溶液中實現(xiàn)環(huán)合反應(yīng)[5]?,F(xiàn)有工藝在采用中間體7作環(huán)合劑時,常采用水和乙醇的混合溶劑體系,這樣不僅乙醇的消耗量大,而且產(chǎn)品質(zhì)量也不高。

        針對制備中間體6的硝基還原問題,本文采用雷尼鎳催化加氫還原方法,該方法不僅環(huán)保而且成本低,適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。針對中間體7作環(huán)合劑的溶劑問題,本文采用水和甲苯兩相反應(yīng)體系[6-7],不僅簡化了工藝操作,而且產(chǎn)品質(zhì)量也符合歐洲藥典標(biāo)準(zhǔn)。本文的合成路線如圖2所示。

        圖2 本文合成路線

        1 實驗部分

        1.1主要原料和實驗儀器

        間二氯苯(99.7%),揚州新德利化工有限公司;苯硫酚(99.5%),青州奧星化工有限公司;氰氨基甲酸甲酯(42%水溶液),如皋市中如化工有限公司。日本島津公司的LC-2010HT液相色譜儀,美國安捷倫公司的6310液質(zhì)連用儀,瑞士布魯克AVANCE III 500 MHz核磁共振儀。

        1.2合成

        1.2.1中間體2(2,4-二氯硝基苯)的合成

        攪拌狀態(tài)下將107.8 g(1.1 mol)濃硫酸緩慢加入到147.0 g(1.0 mol)原料1(間二氯苯)中,控制溫度在20℃~22℃之間,在此溫度下滴加濃硝酸66.2 g(1.05 mol)。滴加完畢后升溫至50℃~ 55℃,保溫2 h。反應(yīng)結(jié)束后,靜置分層,取上層有機相。依次用300 mL純化水、300 mL碳酸鈉水溶液(10%濃度)、300 mL純化水洗滌有機相,最后得到186.5 g油狀中間體2(2,4-二氯硝基苯),收率達97.1%,純度98.5%以上,不需純化,直接投入下一步反應(yīng)。

        1HNMR(500MHz,CDCl3):δ7.35(d,1H,J = 6.5),δ7.62(s,1H),δ7.52~7.58(m,2H,J=7.5)。

        1.2.2中間體3(3-氯-5-硝基苯胺)的合成

        將172.8 g中間體2、680 g甲苯加入到高壓釜內(nèi),緊固高壓釜,氮氣置換高壓釜三次。攪拌狀態(tài)下將液氨壓入高壓釜內(nèi),保持釜內(nèi)壓力在2.0~ 2.2 MPa,升溫至100℃~105℃,補充液氨維持釜內(nèi)壓力在2.0~2.2 MPa。壓力無變化后,100℃~ 105℃攪拌保溫2 h。反應(yīng)結(jié)束后,降至室溫,出料,抽濾,濾餅用200 g甲苯洗滌,70℃鼓風(fēng)烘干,得147.5 g黃色固體3,收率95.0%,純度99.0%以上,不需純化,直接投入下一步反應(yīng)。

        1HNMR(500 MHz,CDCl3):δ4.07(s,2H),δ7.07 (s,1H),δ7.52(d,1H,J=6.5),δ7.94(d,1H,J=7.5).

        1.2.3中間體5(3-苯硫基-5-硝基苯胺)的合成

        將138.5 g(0.8 mol)中間體3、550 g異丙醇、105.6 g(0.96 g)苯硫酚加入反應(yīng)瓶中,回流(82℃~84℃)攪拌狀態(tài)下滴加166 g(28%濃度)氫氧化鈉水溶液。滴加完畢后,回流保溫2 h,反應(yīng)結(jié)束,降至室溫,抽濾,分別用300 mL純化水、300 mL異丙醇洗滌濾餅,70℃鼓風(fēng)干燥得167.5 g黃色固體4,收率85.0%,純度99.0%以上,直接投入下一步反應(yīng)。

        1HNMR(500 MHz,CDCl3):δ3.95(s,2H,),δ7.09(s,1H,),δ7.31(m,2H,J=7.0),δ7.57(m,2H,J=6.0),δ7.93(d,2H,J=6.5),δ8.24(d,1H,J= 7.5)。

        1.2.4中間體6(4-苯硫基鄰苯二胺)的合成

        將147.8 g中間體5、600 g異丙醇、15.0 g雷尼鎳依次加入高壓釜內(nèi),緊閉高壓釜,開啟攪拌,氮氣置換高壓釜3次。升高溫度至50℃~55℃,將氫氣接入高壓釜內(nèi),壓力維持在0.5~0.8 MPa。補充氫氣至壓力無變化,保溫2 h,反應(yīng)結(jié)束,出料,過濾除去雷尼鎳,減壓蒸餾除去異丙醇溶劑,得到123.3 g固體6,收率95.5%,純度99.0%以上,直接投入下步反應(yīng)。

        1HNMR(500 MHz,CDCl3):δ4.03(s,1H),δ4.04(s,1H,),δ6.65(d,1H,J=6.0),δ6.88(s,1H,),δ6.98(d,1H,J=6.0),δ7.32(d,1H,J=8.0),δ7.53(d,2H,J=6.5),δ7.72(d,2H,J=8.0).

        1.2.5芬苯達唑9的合成

        將108.2 g(0.5 mol)中間體6、400 g甲苯加入反應(yīng)瓶,攪拌溶解,再加入300 g(0.6 mol)原料7(氰氨基甲酸甲酯20%水溶液),最后加入54.0 g (0.9 mol)乙酸,升溫至70℃,攪拌保溫1.5 h。反應(yīng)結(jié)束,過濾,濾餅用300 g乙醇洗滌。70℃鼓風(fēng)烘干,得127.5 g芬苯達唑,收率85.0%。產(chǎn)品質(zhì)量符合歐洲藥典標(biāo)準(zhǔn)。

        ESI:300.0(M+H+)。

        1HNMR(500MHz,CDCl3):δ3.41(s,3H),δ4.84 (s,1H),δ7.08(d,1H,J=7.5),δ7.31(m,2H,J=8.0),δ7.49(m,3H,J=7.0),δ7.69(d,1H,J=6.5),δ7.84 (s,1H),δ7.96(s,1H)。

        2 結(jié)果與討論

        由于中間體5含有硫元素,在加氫還原制備中間體6時,首選抗硫中毒效果最好的雷尼鎳作為催化劑。關(guān)于溶劑種類的選擇,考察了甲醇、異丙醇、乙醇、正丁醇4種溶劑。結(jié)果發(fā)現(xiàn),相同反應(yīng)條件下,異丙醇的反應(yīng)效果最好。

        表1 不同溶劑種類的反應(yīng)效果

        從表1看,采用異丙醇做溶劑,不僅反應(yīng)時間短,而且中間體6的顏色淺,純度也高。

        在制備芬苯達唑9時,選擇甲苯與水的兩相反應(yīng)體系主要原因有:(1)甲苯與水混合時,在酸堿條件都穩(wěn)定;(2)在70℃反應(yīng)溫度下甲苯不回流,便于操作;(3)甲苯能除去反應(yīng)體系中帶顏色的雜質(zhì);(4)甲苯在水中溶解度小便于溶劑回收套用。關(guān)于酸的選擇,考察了乙酸、稀鹽酸、稀硫酸。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在相同反應(yīng)條件下,乙酸的反應(yīng)效果最好。

        表2 不同酸對芬苯達唑合成的影響

        從表2看,乙酸的反應(yīng)時間雖然稍微長一點,但是產(chǎn)品外觀好,純度高,反應(yīng)效果最好。

        3 結(jié)論

        本文用雷尼鎳催化加氫方法合成了4-苯硫基鄰苯二胺中間體,還采用了兩相溶劑體系合成了芬苯達唑,產(chǎn)品質(zhì)量高,工藝環(huán)保,適合工業(yè)放大生產(chǎn),有效地減少了三廢排放,降低了生產(chǎn)成本。

        參考文獻:

        [1]常州亞邦齊暉醫(yī)藥化工有限公司.一種驅(qū)蟲藥芬苯達唑的制備新方法:CN,103242237A[P]. 2013-08-14.

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        Keywords:fenbendazole;reduction;methylcyanocarbamate

        作者簡介:嚴(yán)家慶(1983-),男,工程師,碩士。E-mail:yanjiaqingcslg@163.com。

        文章編號:1006-4184(2016)1-0008-04

        修回日期:2015-09-16

        資金項目:江蘇省工程技術(shù)研究中心建設(shè)項目(BM2012497)。

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