2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量的测定方法及其衍生物的制备方法与流程

1.本发明属于化学分析技术领域，具体涉及2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量的测定方法及其衍生物的制备方法。


背景技术：

2.硝磺草酮是一种广谱选择性除草剂，可有效防治主要的阔叶草和一些禾本科杂草。2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯是合成硝磺草酮的必须中间体，由原料2-硝基-4-甲砜基苯甲酸进行酰氯化反应制备得到。由于2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯无法直接检测，判断反应结束的依据主要是通过观察体系由浑浊变澄清，该步工艺过程的好坏需要后续工艺得到产物的收率来推断。为了更好地优化硝磺草酮合成工艺，提高2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯的合成收率，测量2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量具有重要意义。有效掌握2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量的测定方法，可以结合工艺改进将其收率最大化，降低工艺成本。
3.专利cn 105510468a报道了一种类似物的测量方法：采用液相色谱仪，配备有紫外检测器和安捷伦c18色谱柱，检测对硝基苯甲酰氯含量的方法。按照该方法测定2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯时发现，在测试过程中，会出现两个峰，且随着时间的变化，其中一个峰会消失。酰氯基团活性较高，在有水/醇体系中，会发生化学反应，生成另外的物质，该方法不适用。
4.专利cn 110850011a公开了一种间苯二甲酰氯的气相色谱检测方法，采用气相色谱仪，配备有氢火焰离子检测器fid和安捷伦db-5色谱柱，直接检测间苯二甲酰氯的含量，按照该方法测定2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯时发现，在测定过程中，未出现目标物峰。因测定2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯时发现沸点较高，分子量大，该方法不适用。
5.目前暂没有能有效测定2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量的分析方法。
6.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的是为了克服现有技术不能有效测定2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量的缺陷，提供一种新颖的测定2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量的方法。
8.本发明的另一目的在于提供一种2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物的制备方法，该制备方法能提高2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量的测定方法的实施效率，不需要繁杂的前或后处理。
9.本发明技术方案的基本构思如下：
10.2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物的制备方法，所述制备方法采用同时作为溶剂的衍生化试剂对2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯进行衍生化反应，得到所述2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物。
11.作为一种示例，取2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯置于反应装置中，加入干燥后的衍生
化试剂，控制温度、搅拌反应，待衍生化反应结束后，除去部分溶剂后，降温结晶、过滤、干燥，即得到2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物；所述衍生化试剂为甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇的一种。
12.作为一种示例，所述衍生化反应的温度为10～60℃，优选20～40℃；所述衍生化反应的时间为0.1～5h，优选0.2～2h。
13.作为一种示例，所述衍生化试剂与2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯的重量比为5～100：1，优选15～60：1。
14.本发明提供2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量的测定方法，该方法包括采用根据上述任一项所述的制备方法获得所述2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物，并采用色谱法测定所述2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物的含量，再根据化学方程式进行换算，由2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物的含量得到2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯的含量。
15.作为一种示例，所述衍生化试剂经过干燥处理，水分含量在50ppm以下。
16.作为一种示例，所述干燥处理的方法为：分子筛在350℃下常压烘干4h后，在空气中冷至200℃
±
10℃，保存于干燥器中，将冷却至室温的分子筛加入衍生化试剂中，浸泡12h后，得到干燥后的衍生化试剂。
17.作为一种示例，所述的测定方法包括如下步骤：
18.(1)取2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯标准品，加入衍生化试剂，制备结晶、过滤、干燥得到2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物标准品；
19.(2)取2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物标准品，配制标准品溶液，再准确吸取不同体积的标准品溶液进行倍数稀释，得到系列浓度的标准品溶液，在同一色谱条件下检测，以标准品溶液浓度为x轴、峰面积为y轴，通过线性回归方程y＝ax b构建标准工作曲线；其中，a和b为常数；
20.(3)取含2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯的待测样品，加入衍生化试剂，衍生化反应结束后，取反应物料配制待测液，超声脱气待测；
21.(4)利用色谱按外标定量法分析待测液中2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物的含量；
22.(5)根据化学方程式进行换算，由2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物的含量得到2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯的含量。
23.作为一种示例，所述的测定方法包括如下步骤：
24.(1)称取2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯标准品，加入干燥的衍生化试剂，控制温度、搅拌反应，反应式如下：
[0025][0026]
r选自甲基、乙基、丙基或异丙基；
[0027]
衍生化反应结束后，浓缩反应液后，降温结晶、过滤、干燥得到2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物标准品；
[0028]
(2)称取得到的2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物标准品，配制标准品溶液，准确吸取不同体积的标准品溶液进行倍数稀释，得到系列浓度的标准品溶液，按照如下的色谱条件分别进样检测：
[0029]
仪器：aglient 1260
[0030]
色谱柱：c18 4.6mml.d.
×
250mm
×
5μm
[0031]
流动相：乙腈/水
[0032]
流速：1.0ml/min
[0033]
柱温：30℃
[0034]
检测器：紫外检测器，检测波长：270nm；
[0035]
以系列浓度的标准品溶液浓度为x轴、峰面积为y轴，通过线性回归方程y＝ax b，构建标准工作曲线；其中，a和b为常数；
[0036]
(3)取含2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯的待测样品，加入干燥的衍生化试剂，控制温度、搅拌反应，衍生化反应结束后，取反应物料配制设定浓度的待测液，超声脱气待测；
[0037]
(4)将上述待测液按照如下色谱条件进样：
[0038]
仪器：aglient 1260
[0039]
色谱柱：c18 4.6mml.d.
×
250mm
×
5μm
[0040]
流动相：乙腈/水
[0041]
流速：1.0ml/min
[0042]
柱温：30℃
[0043]
检测器：紫外检测器，检测波长：270nm；
[0044]
按外标定量法分析待测液中2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物的含量；
[0045]
(5)将步骤4得到的2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物的峰面积，即y值，代入步骤2中的线性回归方程y＝ax b，得到x值，即2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物的浓度，再通过化学方程式换算，得到2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯浓度；
[0046]
2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物浓度计算公式为：
[0047][0048]
式(1)中，x是2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物浓度，单位为mg/ml；y是2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物峰面积；a是斜率，b是截距；
[0049]
2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量计算公式为：
[0050][0051]
式(2)中，w1是2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量，单位为％；x是2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物浓度，单位为mg/ml；m是2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯的称样量，单位为mg；m2是2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯相对分子质量，单位为g/mol；m1是2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物的相对分子质量，单位为g/mol。
[0052]
作为一种示例，所述步骤(2)和步骤(4)中，流动相为乙腈/水(v:v)＝40:60，ph＝3；优选地，进样体积为5μl。
[0053]
本发明还提供硝磺草酮合成过程中酰氯化工序的监控方法，包括采用如上述任一
项所述的测定方法实时监测2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯的含量。
[0054]
与现有技术比，本发明具有以下有效效果：
[0055]
1、本发明先对2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯进行衍生化处理，然后采用(高效液相)色谱进行分析，采用的衍生化试剂残留不会对后续测定造成影响，其既作为衍生反应的衍生试剂，又作为溶剂使用，避免了因引入其他试剂而干扰衍生效果和分析准确性的问题，同时简化了衍生化过程，达到快速检测的目的。
[0056]
2、本发明的检测方法具有简单、快速、稳定、准确性和重现性好等优点，有效解决了2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量测定问题，填补了相关领域的空白，将酰氯化工序收率最大化，进而提高整个硝磺草酮合成工艺的收率，降低工艺成本。
附图说明
[0057]
图1是2-硝基-4-甲砜基苯甲酸甲酯的核磁谱图1h nmr。
[0058]
图2是2-硝基-4-甲砜基苯甲酸甲酯的核磁谱图
13
c nmr。
[0059]
图3是2-硝基-4-甲砜基苯甲酸甲酯标准品的线性关系图。
[0060]
图4是2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物标准品的高效液相色谱图。
[0061]
图5是2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯待测固体样品衍生物的高效液相色谱图。
[0062]
图6是硝磺草酮合成过程中某时刻酰氯化工序后的待测料液样品衍生物的高效液相色谱图。
具体实施方式
[0063]
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的描述。以使本发明技术方案更易于理解、掌握，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0064]
下述实施例中的2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯粗品采用如下方法制备得到：
[0065]
将固体光气13g加入40g二氯甲烷中，常温搅拌溶解，对硝基-4-甲砜基苯甲酸24.5g置于90g二氯甲烷中，加入0.2g n,n-二甲基甲酰胺，升温搅拌，温度到30-35℃时，开始滴加固体光气溶液，1小时内滴加完毕，保温反应至无气泡产生，且溶液澄清，降温结晶、过滤、干燥得到对硝基-4-甲砜基苯甲酰氯粗品，其为白色固体粉末。
[0066]
外表定量法用待测组分的标准品作对照物质，以对照物质和样品中待测组分的响应信号(峰面积)相比较的方法称为外标法。具体方法分为工作曲线法和单点法等。本发明采用的是工作曲线法，用对照物质配置一系列浓度的对照溶液确定工作曲线(回归方程)，求出斜率、截距。在完全相同的条件下，准确进样与对照品相同体积的样品溶液，根据峰面积，用回归方程计算出待测浓度。
[0067]
以下实施例的2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物标准品溶液浓度采用20mg/ml便于后续稀释得到系列浓度的标准品溶液，绘制工作曲线。
[0068]
本发明在衍生化反应结束后，浓缩反应液，除去部分溶剂，减少溶剂量，提高衍生物的浓度，便于结晶得到更多的衍生物标准品。
[0069]
实施例1
[0070]
(1)制备2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物标准品
[0071]
称取2.0g 2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯粗品，将其置于反应装置中，加入20g甲醇，保持装置内温度为20-30℃，搅拌，保温反应2h，衍生化结束后，除去部分溶剂后，降温结晶、过滤、干燥得到2-硝基-4-甲砜基苯甲酸甲酯标准品1.93g，纯度98％，收率为96.5％。
[0072]
上述2-硝基-4-甲砜基苯甲酸甲酯标准品的核磁谱图如图1-2所示。
[0073]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ8.46(d,j＝4.0hz,1h),8.23(d,j＝8.0hz,1h),7.92(d,j＝8.0hz,1h),3.94(s,3h),3.13(s,3h)。
[0074]
13
c nmr(100mhz,cdcl3)δ164.44(s),148.08(s),144.06(s),123.43(d,j＝6.0hz),128.20(s),123.30(s),53.84(t,j＝30.0hz),44.19(s)。
[0075]
(2)建立2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯衍生物标准品的线性关系
[0076]
称取步骤(1)得到的2-硝基-4-甲砜基苯甲酸甲酯标准品1.0000g，置于50ml容量瓶中，用甲醇稀释至刻度，配置成20mg/ml的标准品溶液，超声脱气。
[0077]
按照以下色谱条件进行检测：
[0078]
仪器：aglient 1260
[0079]
色谱柱：c18 4.6mml.d.
×
250mm
×
5μm
[0080]
流动相为乙腈/水(ph＝3)(v:v)＝40:60
[0081]
流速为1.0ml/min；
[0082]
柱温：30℃；
[0083]
检测器：紫外检测器，检测波长：270nm；
[0084]
进样体积：5μl。
[0085]
待高相色谱的基线稳定后，注射标准品溶液，得到如图4高效液相色谱图，图中保留时间为8.619min的峰即为2-硝基-4-甲砜基苯甲酸甲酯的吸收峰，峰面积为1469.2。
[0086]
然后，分别准确移取不同体积的标准品溶液进行倍数稀释，得到浓度为0.50mg/ml、1.00mg/ml、1.50mg/ml、2.00mg/ml、2.50mg/ml、3.00mg/ml的标准品溶液，然后按照上述色谱条件进行色谱检测，得到表1的色谱数据。
[0087]
表1
[0088][0089]
以标准品溶液的浓度为横坐标，相应测得的峰面积为纵坐标，对数据进行线性回归分析，得到回归方程，建立标准品的线性关系。
[0090]
得到标准品溶液浓度和峰面积的线性回归方程为：
[0091]
y＝2883.8x 27.266
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(1)
[0092]
相关系数r2为1，线性图见图3。
[0093]
(3)2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯待测样品的衍生化
4-甲砜基苯甲酸甲酯浓度，再代入式2和3中，最终得到酰氯化工序后的料液中2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯含量为25.6％。
[0120]
采用上述方法实现硝磺草酮合成过程中酰氯化工序的实时监测，体系中的原料及溶剂等不会干扰分析的结果，准确可靠。
[0121]
对比例1
[0122]
与实施例1的区别在于，衍生化反应的工艺参数不同，具体如下：
[0123]
称取0.0959g 2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯固体粗品，将其置于反应装置中，加入1g甲醇，将反应装置加热，保持装置内温度为20～30℃，搅拌，保温反应1h，衍生化结束后，将料液转移至50ml容量瓶中，甲醇定容至刻度，混匀后超声脱气，得到待测样品溶液。
[0124]
将待测样品按照实施例1中色谱条件和定量方法进行分析，得到待测固体粗品含量为95.2％。
[0125]
对比例2
[0126]
与实施例1的区别在于，衍生化反应的工艺参数不同，具体如下：
[0127]
称取0.0978g 2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯固体粗品，将其置于反应装置中，加入2g甲醇，将反应装置加热，保持装置内温度为10～20℃，搅拌，保温反应0.1h，衍生化结束后，将料液转移至50ml容量瓶中，定容至刻度，混匀后超声脱气，得到待测样品溶液。
[0128]
将待测样品按照实施例1中色谱条件和定量方法进行分析，得到待测固体粗品含量为92.8％。
[0129]
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。