CN101544607B

CN101544607B - 一种含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的合成方法

Info

Publication number: CN101544607B
Application number: CN2009100982644A
Authority: CN
Inventors: 刘欣一; 刘霞; 叶重武; 金甘秋; 贺云霄; 王东东
Original assignee: Sinochem Ningbo Chemicals Co Ltd
Current assignee: Ningbo Sanjiang Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: CN101544607A

Abstract

本发明涉及一种含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的合成方法，尤其是5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基亚磺酰基吡唑的合成方法。本发明以过碳酸钠的酸溶液为氧化剂，在催化剂存在的情况下，在有机溶剂中氧化含三氟甲基硫基的1-芳基吡唑化合物II合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物I。本发明的优点：采用过碳酸钠作为氧化剂，在酸和有机溶剂中，在催化剂存在下，将硫醚结构的化合物II氧化为亚砜结构的化合物I，过程收率高，产品纯度好，工艺简单，反应条件温和，生产成本低廉；反应所用的酸可以通过分层后蒸馏回收或浓缩回收，该氧化方法有很好的环境友好性。

Description

一种含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的合成方法

技术领域

本发明涉及一种含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的合成方法，尤其是5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基亚磺酰基吡唑的合成方法。

背景技术

1-芳基吡唑类杀虫剂自20世纪80年代末发现以来，在植保领域发挥了重要作用，其中，5-氨基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-4-三氟甲基亚磺酰基-3-氰基吡唑，即氟虫腈，是一种超高效杀虫剂，可以防治水稻、果树、棉花、玉米等多种作物的害虫，对蚜虫、叶蝉、飞虱、鳞翅目幼虫、蝇类和鞘翅目等主要害虫有很高的杀虫活性，对环戊二烯类、菊酯类、氨基甲酸酯类杀虫剂已产生抗药性的害虫都具有极高的敏感性，对哺乳动物毒害小，对农作物和种子没有毒害。

中国发明专利(CN88103601)中报道用间氯过氧苯甲酸氧化5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基硫基吡唑，合成5-氨基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-4-三氟甲基亚磺酰基-3-氰基吡唑，但是间氯过氧苯甲酸价格昂贵，而且反应时间很长。中国发明专利(CN95100789)中报道，采用三氟甲基亚磺酰氯或者三氟甲基亚磺酸钠与5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)吡唑反应，合成氟虫腈，收率不高，而且中间体三氟甲基亚磺酰氯或者三氟甲基亚磺酸钠的合成极为麻烦，过程收率低，原料消耗大，产生三废多。US6620943公开了以三氟乙酸和过氧化氢原位生成的过氧三氟乙酸为氧化剂，氧化5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基硫基吡唑来合成氟虫腈，但是需要用大量昂贵的三氟乙酸作为溶剂，成本较高，腐蚀性强，而且反应过程生成水，回收的三氟乙酸含有较多水分，不能直接套用，必须经过脱水处理后才能循环使用。

EP374061公开了制备5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)吡唑-4-二硫化物的方法，也给出了此二硫化物在甲酸钠、二氧化硫存在下，与溶于N，N-二甲基甲酰胺中的CF₃Br反应，进一步转化为5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基硫基吡唑的方法。然而大规模时反应放热剧烈，这就导致容器内持续的压力增加，引起操作危险，而且需要加入CF₃Br十分迅速(一般在半小时内)，因为二硫化物、甲酸钠、二氧化硫和DMF的混合物不稳定(50℃时2小时内会分解为非目标副产物)，但是迅速加入CF₃Br的要求不易实现，因为反应很剧烈。CN99806082公开了向5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)吡唑-4-二硫化物、CF₃Br、甲酸钠的DMF溶液中通入SO₂气体来制备5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基硫基吡唑的方法，该方法的缺点在于：液体SO₂属于剧毒品，腐蚀性强；CF₃Br配比高(摩尔比≥1.5)，而且反应温度较高(43~47℃)，气体溶解不充分，传质效果差，反应较慢，容易产生三硫化物等副产物。

发明内容

本发明提供一种用过碳酸钠氧化分子式为

的化合物II来合成分子式为

的化合物I的方法。

其中，

R1为-CF3或-OCF3；

R2为H原子或卤素F、Cl或Br原子；

R3为卤素F、Cl或Br原子。

其反应方程式为：

本发明的具体合成方法包括如下步骤：

低温下，过碳酸钠慢慢加入到硫酸或醋酸介质中，充分搅拌，配制成均一的复合氧化剂溶液；将上述氧化剂溶液在低温下迅速加入事先溶解于溶剂中的化合物II溶液中，加入催化剂并在低温下继续反应，监测反应结束后，向体系中加水，分层，有机层经碳酸氢钠稀溶液洗至中性，蒸出溶剂，加入结晶剂溶解后，降温结晶，得到化合物I。

上述步骤中，过碳酸钠简称SPC，分子式为Na₂CO₃·1.5H₂O₂，活性氧含量10％～15.2％，过碳酸钠与化合物II的投料摩尔比是1∶1～3∶1，优选的摩尔比是1.2∶1～2.0∶1；酸是浓硫酸、冰乙酸、磷酸或三氟乙酸，酸的用量是化合物II的重量的0.1～10倍，优选的酸的用量为化合物II的重量的1～5倍。

上述步骤中，溶剂是卤代烃类，如二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、三氯乙烷、四氯乙烯中的任意一种；溶剂用量是化合物II的重量的1～50倍，优选的溶剂用量为化合物II的重量的5～25倍。

上述步骤中，催化剂是脂肪醇聚氧乙烯醚或亚甲基双甲基萘磺酸钠，催化剂与化合物II的重量比为1wt％～10wt％。

上述步骤中，配制氧化剂的温度-15℃～50℃，优选的配制温度-5℃～10℃；向化合物II溶液中加配好的氧化剂溶液的温度是-15℃～50℃，优选的加料温度-5℃～10℃；反应温度是-15℃～50℃，优选的反应温度为-5℃～10℃，反应时间1～10h，优选的反应时间2～5h。

上述步骤中，结晶剂采用甲醇、乙醇、丙酮、丁酮中的任意一种与水按比例配成的结晶剂溶液，结晶剂溶液中水的重量百分数为1wt％～50wt％，优选的重量百分数为5wt％～20wt％；结晶温度-10℃～25℃，优选的结晶温度为0℃～10℃；结晶时间1～40h，优选的结晶时间为2~12h；结晶得到产品的纯度可以达到95~98％。

本发明的优点：采用过碳酸钠作为氧化剂，在酸和有机溶剂中，在催化剂存在下，将硫醚结构的化合物II氧化为亚砜结构的化合物I，过程收率高，产品纯度好，工艺简单，反应条件温和，生产成本低廉；反应所用的酸可以通过分层后蒸馏回收或浓缩回收，该氧化方法有很好的环境友好性。

本发明中化合物II的合成方法，是以分子式为

的化合物III为原料，在极性溶剂中，在催化剂和还原性弱碱的作用下，与CF₃Br反应生成化合物II。式中R₁，R₂，R₃意义同前，其具体反应方程式为

具体合成方法包括如下步骤：

常温下将化合物III溶解于极性溶剂后，与还原性弱碱、催化剂一起加入高压釜中，然后用N₂吹扫去除高压釜内的氧气；向高压釜内充入定量的CF₃Br，升温至30~60℃进行反应，约2~4h反应结束；搅拌状态下将料液滴加到水中，析出固体，过滤，干燥得到化合物II；滤液可以通过精馏回收溶剂。

上述步骤中，极性溶剂可以是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、乙腈等，优选使用二甲基甲酰胺作为反应溶剂，溶剂与化合物III的重量比为2∶1~20∶1，优选的比例为4∶1~8∶1；

上述步骤中，反应物CF₃Br与化合物III的摩尔比例为2∶1~4∶1，优选比例为1.2∶1~2.0∶1；

上述步骤中，反应中使用的催化剂为焦亚硫酸钠，催化剂与化合物III的摩尔比例为1∶2~2∶1，优选的比例为1.1∶1~1.5∶1；反应中使用的还原性弱碱为甲酸钠，碱性还原剂与化合物III的摩尔比例为2∶1~6∶1，优选的比例为3.5∶1~4.5∶1。

具体实施方式

本发明以以下实施例说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例一

在0~10℃下向200Kg浓硫酸中慢慢加入过碳酸钠44Kg，形成均一溶液。将100kg(95％)5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基硫基吡唑溶于1000kg二氯乙烯中，冷却至0～5℃，然后将配好的氧化剂溶液快速加入其中。加入1.5kg脂肪醇聚氧乙烯醚，在0～5℃保温4小时后，反应结束，加水500L，分去水层。有机层用2％NaHCO₃水溶液500L洗涤至中性，再用水500L洗一次，分去水层，有机层去蒸馏脱除二氯乙烯，然后加入95％乙醇200kg，水10kg，升温回流溶解，降温至6～8℃结晶6h，过滤、干燥得到5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基亚磺酰基吡唑85kg，含量95.5％。

实施例二

在25~30℃下向300Kg冰乙酸中慢慢加入过碳酸钠52Kg，形成均一溶液。将100kg(95％)5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基硫基吡唑溶于1500kg三氯乙烯中，冷却至10～15℃，然后将配好的氧化剂溶液快速加入其中。加入2kg脂肪醇聚氧乙烯醚，在10～15℃保温3小时后，反应结束，加水700L，分去水层。有机层用2％NaHCO₃水溶液700L洗涤至中性，再用水700L洗一次，分去水层，有机层去蒸馏脱除三氯乙烯，然后加入99％甲醇180kg，水20kg，升温回流溶解，降温至3～5℃结晶2h，过滤、干燥得到5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基亚磺酰基吡唑86kg，含量95.8％。

实施例三

在10~15℃下向280Kg浓硫酸中慢慢加入过碳酸钠55Kg，形成均一溶液。将100kg(95％)5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基硫基吡唑溶于1500kg三氯乙烷中，冷却至0～5℃，然后将配好的氧化剂溶液快速加入其中。加入1.5kg亚甲基双甲基萘磺酸钠，在0～5℃保温2小时后，反应结束，加水800L，分去水层。有机层用2％NaHCO3水溶液800L洗涤至中性，再用水800L洗一次，分去水层，有机层去蒸馏脱除三氯乙烷，然后加入99％丙酮120kg，水10kg，升温回流溶解，降温至3～5℃结晶2h，过滤、干燥得到5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基亚磺酰基吡唑83kg，含量94.8％。

实施例四

在5~15℃下向250Kg冰醋酸中慢慢加入过碳酸钠45Kg，形成均一溶液。将100kg(95％)5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基硫基吡唑溶于800kg四氯乙烯中，冷却至0～5℃，然后将配好的氧化剂溶液快速加入其中。加入2.5kg亚甲基双甲基萘磺酸钠，在0～5℃保温5小时后，反应结束，加水600L，分去水层。有机层用2％NaHCO₃水溶液600L洗涤至中性，再用水600L洗一次，分去水层，有机层去蒸馏脱除四氯乙烯，然后加入99％丁酮150kg，水10k，升温回流溶解，降温至3～5℃结晶2h，过滤、干燥得到5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基亚磺酰基吡唑80kg，含量94.8％。

实施例五

向高压釜中加入乙腈700kg，然后投入100kg(95％)5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-二硫化物、40kg甲酸钠、35kg焦亚硫酸钠，用氮气吹扫去除高压釜内的氧气。充入CF3Br 45Kg，升温至33~35℃，反应5h。将料液滴加到预先放入1000L水的反应釜中，析出固体，过滤，滤饼干燥得到5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基硫基吡唑102kg，含量96％。

实施例六

向高压釜中加入二甲基乙酰胺600kg，然后投入100kg(95％)5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-二硫化物、35kg甲酸钠、33kg焦亚硫酸钠，用氮气吹扫去除高压釜内的氧气。充入CF3Br 50Kg，升温至33~35℃，反应5h。将料液滴加到预先放入900L水的反应釜中，析出固体，过滤，滤饼干燥得到5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基硫基吡唑108kg，含量95.5％。

实施例七

向高压釜中加入二甲基甲酰胺500kg，然后投入100kg(95％)5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-二硫化物、30kg甲酸钠、30kg焦亚硫酸钠，用氮气吹扫去除高压釜内的氧气。充入CF3Br 55Kg，升温至33~35℃，反应5h。将料液滴加到预先放入800L水的反应釜中，析出固体，过滤，滤饼干燥得到5-氨基-3-氰基-1-(2，6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲基硫基吡唑115kg，含量95.3％。

Claims

1.一种含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的合成方法，其特征在于：该方法采用过碳酸钠氧化分子式为

的化合物II来合成分子式为

的化合物I；其中，

R₁为-CF₃或-OCF₃；

R₂为H原子或卤素F、Cl或Br原子；

R₃为卤素F、Cl或Br原子；

具体的步骤如下：

在-15℃～50℃下，将过碳酸钠加入到酸介质中，充分搅拌，配制成均一的复合氧化剂溶液；将上述氧化剂溶液在-15℃～50℃下迅速加入事先溶解于溶剂中的化合物II溶液中，然后加入催化剂并在-15℃～50℃下继续反应，反应时间1～10h，监测反应结束后，向体系中加水，分层，有机层经碳酸氢钠稀溶液洗至中性，蒸出溶剂，加入结晶剂溶解后，降温结晶，得到化合物I。

2.根据权利要求1所述的一种含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的合成方法，其特征在于：过碳酸钠的活性氧含量10％～15.2％，过碳酸钠与化合物II的投料摩尔比是1∶1～3∶1。

3.根据权利要求2所述的一种含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的合成方法，其特征在于：过碳酸钠与化合物II的投料摩尔比是1.2∶1～2.0∶1；酸选用浓硫酸、冰醋酸、磷酸或三氟乙酸，酸的用量是化合物II的重量的0.1～10倍。

4.根据权利要求3所述的一种含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的合成方法，其特征在于：酸的用量为化合物II的重量的1～5倍。

5.根据权利要求1所述的一种含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的合成方法，其特征在于：催化剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚或亚甲基双甲基萘磺酸钠，催化剂与化合物II的重量比为1wt％～10wt％。

6.根据权利要求1所述的一种含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的合成方法，其特征在于：溶剂选用不溶于水的二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、三氯乙烷、四氯乙烯中的任意一种，溶剂用量是化合物II的重量的1～50倍。

7.根据权利要求6所述的一种含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的合成方法，其特征在于：溶剂用量为化合物II的重量的5～25倍。

8.根据权利要求1所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：配制氧化剂的温度0℃～30℃；向化合物II溶液中加配好的氧化剂溶液的温度是0℃～20℃；反应温度是0℃～10℃，反应时间2～5h。

9.根据权利要求1所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：结晶剂采用甲醇、乙醇、丙酮、丁酮中的任意一种与水按比例配成的结晶剂溶液，结晶剂溶液中水的重量百分数为1wt％～50wt％，结晶温度-10℃～25℃，结晶时间1～40h。

10.根据权利要求1所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：结晶剂采用甲醇、乙醇、丙酮、丁酮中的任意一种与水按比例配成的结晶剂溶液，结晶剂溶液中水的重量百分数为5wt％～20wt％，结晶温度0℃～10℃，结晶时间2～12h。

11.根据权利要求1所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：化合物II的合成方法，是以分子式为

的化合物III为原料，在极性溶剂中，在催化剂和还原性弱碱的作用下，与CF₃Br反应生成化合物II，滤液通过精馏回收溶剂。

12.根据权利要求1所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：化合物II的合成方法，是以分子式为

的化合物III为原料，在常温下将化合物III溶解于极性溶剂后，与还原性弱碱、催化剂一起加入高压釜中，然后用N₂吹扫去除高压釜内的氧气；向高压釜内充入定量的CF₃Br，反应2～6h反应结束；搅拌状态下将料液滴加到水中，析出固体，过滤，干燥得到化合物II；滤液通过精馏回收溶剂。

13.根据权利要求12所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：极性溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、乙腈中的一种或多种，溶剂与化合物III的重量比为2∶1～20∶1。

14.根据权利要求13所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：极性溶剂使用二甲基甲酰胺作为反应溶剂。

15.根据权利要求13所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：溶剂与化合物III的重量比为4∶1～8∶1。

16.根据权利要求12或13所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：反应物CF₃Br与化合物III的摩尔比例为2∶1～4∶1。

17.根据权利要求12或13所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：反应物CF₃Br与化合物III的摩尔比例为1.2∶1～2.0∶1。

18.根据权利要求12或13所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：反应中使用的催化剂为焦亚硫酸钠，催化剂与化合物III的摩尔比例为1∶2～2∶1，反应中使用的还原性弱碱为甲酸钠、甲酸钙和甲酸钾，碱性还原剂与化合物III的摩尔比例为2∶1～6∶1。

19.根据权利要求18所述的合成含三氟甲基亚磺酰基的1-芳基吡唑化合物的方法，其特征在于：催化剂与化合物III的摩尔比例为1.1∶1～1.5∶1；碱性还原剂与化合物III的摩尔比例为3.5∶1～4.5∶1。