一种S-甲基异硫脲盐的合成方法

摘要

本发明涉及化学品合成技术，特别涉及S-甲基异硫脲盐的合成技术，本发明采用单氰胺和甲硫醇为原料，酸性条件下合成S-甲基异硫脲乙酸盐，然后与强酸置换得到所需S-甲基异硫脲盐。该方法系首次报道，不仅操作步骤简单，反应周期短，转化率高，能耗低，而且所需设备简单，适用于工业规模生产S-甲基异硫脲盐，采用本发明生产出的S-甲基异硫脲盐含量在99%以上，白度高，满足市场对S-甲基异硫脲盐的技术要求。

说明书

 

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，涉及化学品合成技术，特别涉及S-甲基异硫脲盐的合成技术。

背景技术

S-甲基异硫脲盐是硫脲经结构互变后，硫醇键被硫甲基替代而形成的化合物，属于硫代酰胺（RC(S)NR₂，R为烃基），在有机合成中有重要作用。

S-甲基异硫脲盐是制备胍类的中间体，可用于制备杀菌剂二甲嘧酚、乙嘧酚，杀虫剂嘧啶氧磷、抗蚜威等；在医药上S-甲基异硫脲盐是制备胍乙啶盐、氢化泼尼松磷酸钠的重要中间体；同时S-甲基异硫脲盐还被用于制备甲硫醇以及甲基磺酰氯等多种常用化学品。 

关于S-甲基异硫脲盐的合成，多数文献报道的是硫脲与硫酸二甲酯反应合成S-甲基异硫脲硫酸盐，该合成路线中所用硫酸二甲酯属于剧毒品，在使用过程中有较大限制，因此选择一条经济廉价，操作简单安全的合成工艺将具有很大的经济价值。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种S-甲基异硫脲盐的合成方法，该方法以甲硫醇与单氰胺为基础原料，在酸性条件下制得，具体合成路线如下：

其具体步骤为：

（1）混合  将单氰胺和乙酸混合；

（2）加成  -5℃-80℃下向上述单氰胺与乙酸的混合溶液中通入甲硫醇气体，反应2-4小时；

（3）置换  向步骤（2）所得溶液中加入强酸，搅拌反应，得到所对应酸的S-甲基异硫脲盐和乙酸的溶液；

（4）后处理  将步骤（3）所得溶液降温结晶，经过滤、醇洗、干燥，得到S-甲基异硫脲盐产品，滤液处理套用。

由于单氰胺浓度过低，从而导致在整个反应体系中水的含量过多，后期降温处理后产品不容易析出，所以本发明所述的单氰胺为质量分数大于25%的单氰胺溶液或单氰胺晶体。

由于异硫脲单体不能稳定存在，所以要保证反应体系中所有的单氰胺最终都以异硫脲醋酸盐的形式存在，因此必须保证单氰胺与乙酸纯物质的摩尔比至少为1:1；由于乙酸用量过大会阻止甲硫醇与单氰胺的加成，并且严重破坏单氰胺的结构，使得反应无法进行，通过发明人多次试验发现，单氰胺与乙酸纯物质的摩尔比至多为1:7。本发明采用的乙酸可以为冰乙酸，也可以为任意浓度的乙酸溶液。

将单氰胺与乙酸混合后，向其中通入甲硫醇气体，为了保证后期产品纯度，最好保证甲硫醇气体纯度不低于98%；为了使得单氰胺反应完全，甲硫醇气体应是过量的。

由于温度低于-5℃时含水溶剂会出现结冰现象，温度高于80℃时，单氰胺聚合严重，副反应过多，因此步骤（2）中反应温度为-5℃-80℃，最佳为0℃-30℃。

为了保证后期产品收率，本发明通过HPLC跟踪检测，待S-甲基异硫脲盐的含量大于98%时停止反应，通过检测得知步骤（2）中甲硫醇与单氰胺的反应时间为2-4小时。

将上述加成反应后的溶液中加入强酸进行置换反应，所述的强酸为酸性强于乙酸且无氧化性的无机酸或有机酸，例如甲酸、甲基磺酸、盐酸、硫酸等。其中在使用硫酸时，由于浓度过大会具有一定的氧化性，所以需要保证其整个反应体系中硫酸与水的质量比小于7:3。

置换过程中，当强酸的用量过少时，通过单氰胺转化来的异硫脲不能变成盐的形式稳定存在；过大，则会给母液中引入过多杂质，给后处理带来不便。因此，步骤（3）中单氰胺与强酸的纯物质的摩尔比为1:1-1.5。

置换完毕后，对整个反应进行后处理。后处理过程中，降温结晶温度低于0℃，溶液中可能会结冰，无法正常过滤；高于25℃时料液中的产品析出不完全，影响收率；过高温度时无产品析出，因此，步骤（4）中结晶温度为0℃-25℃。

为了进一步提高异硫脲盐的品质，后处理过程中采用醇洗，由于异硫脲盐在醇和水中的溶解度较大，若醇洗的量过大会导致大量产品被溶解于醇中洗去，因此在醇洗时具体操作是在抽滤或离心至快干时补加少量醇，在提高异硫脲盐的品质的同时保证收率，醇的用量为单氰胺质量比的0.1-5倍。醇可以采用甲醇、乙醇以及醇与水的混合体系。

经过醇洗、干燥后得到最终产品，滤液通过简单蒸馏后可以再次套用而不影响最终产品品质。

综上所述，本发明提供了一种S-甲基异硫脲盐的合成方法，该方法首次以单氰胺和甲硫醇为起始原料，在酸性条件下通过加成、置换得到最终产品，该方法反应时间短，转化率高，产品品质优，生产出的S-甲基异硫脲盐含量在99%以上，满足市场对S-甲基异硫脲盐的技术要求，而且操作步骤简单，所需设备简单，能耗低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对发明作进一步说明，但不作为对发明内容的限制，凡基于本发明所述提纯原理的的技术均属于本发明的组成部分。

本发明所述原料均为市购。

实施例1

（1）混合  将42.04g单氰胺晶体和57.5ml冰乙酸混合；

（2）加成  -5℃下向上述单氰胺与乙酸的混合溶液中通入甲硫醇气体，反应5小时；

（3）置换  向步骤（2）所得溶液中加入196g 50%硫酸溶液，温度上升至20℃，搅拌反应，得到S-甲基异硫脲硫酸盐和乙酸的溶液；

（4）后处理  将步骤（3）所得溶液降温至0℃结晶，过滤，滤饼用20ml甲醇洗涤后干燥，得到99.27g S-甲基异硫脲硫酸盐，含量99.1%，收率78.7%，滤液处理套用。

实施例2

（1）混合  将84.08g 30%的单氰胺溶液和76.5ml冰乙酸混合；

（2）加成  16℃下向上述单氰胺与乙酸的混合溶液中通入甲硫醇气体，反应3小时；

（3）置换  向步骤（2）所得溶液中加入11.7g 浓盐酸溶液，温度上升至20℃，搅拌反应，得到S-甲基异硫脲盐酸盐和乙酸的溶液；

（4）后处理  将步骤（3）所得溶液降温至5℃结晶，过滤，滤饼用5ml乙醇洗涤后干燥，得到52.32g S-甲基异硫脲盐酸盐，含量99.6%，收率77.0%，滤液处理套用。

实施例3

（1）混合  将42.04g 25%的单氰胺溶液和100.0ml冰乙酸混合；

（2）加成  80℃下向上述单氰胺与乙酸的混合溶液中通入甲硫醇气体，反应4小时；

（3）置换  向步骤（2）所得溶液中加入11.3g 甲酸，温度降至50℃，搅拌反应，得到S-甲基异硫脲甲酸盐和乙酸的溶液；

（4）后处理  将步骤（3）所得溶液降温至25℃结晶，过滤，滤饼用26ml甲醇洗涤后干燥，得到24.37g S-甲基异硫脲甲酸盐，含量99.2%，收率75.3%，滤液处理套用。

实施例4

（1）混合  将42.04g 50%的单氰胺溶液和114.5ml冰乙酸混合；

（2）加成 0℃下向上述单氰胺与乙酸的混合溶液中通入甲硫醇气体，反应2小时；

（3）置换  向步骤（2）所得溶液中加入42.2g甲基磺酸，温度升高至10℃，搅拌反应，得到S-甲基异硫脲甲基磺酸盐和乙酸的溶液；

（4）后处理  将步骤（3）所得溶液降温至0℃结晶，过滤，滤饼用30ml乙醇洗涤后干燥，得到67.87g S-甲基异硫脲甲基磺酸盐，含量99.6%，收率78.6%，滤液处理套用。

实施例5

（1）混合  将21.02g 90%的单氰胺溶液和77.3ml冰乙酸混合；

（2）加成  30℃下向上述单氰胺与乙酸的混合溶液中通入甲硫醇气体，反应4小时；

（3）置换  向步骤（2）所得溶液中加入161.7g 30%的硫酸，温度降至20℃，搅拌反应，得到S-甲基异硫脲硫酸盐和乙酸的溶液；

（4）后处理  将步骤（3）所得溶液降温至10℃结晶，过滤，滤饼用12ml甲醇洗涤后干燥，得到43.96g S-甲基异硫脲硫酸盐，含量99.3%，收率77.6%，滤液处理套用。

实施例6

（1）混合  将10.51g 90%的单氰胺溶液和60ml实施例5中所得滤液（经过简单蒸馏）混合；

（2）加成  25℃下向上述单氰胺与乙酸的混合溶液中通入甲硫醇气体，反应4小时；

（3）置换  向步骤（2）所得溶液中加入40g 30%的硫酸，温度降至10℃，搅拌反应，得到S-甲基异硫脲硫酸盐和乙酸的溶液；

（4）后处理  将步骤（3）所得溶液降温至10℃结晶，过滤，滤饼用12ml甲醇洗涤后干燥，得到21.98g S-甲基异硫脲硫酸盐，含量99.1%，收率77.6%。