CN102781920A - 一种合成氟虫腈的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从具有分子式III的化合物中制备具有分子式I的三氟甲基亚磺酰基吡唑

Description

一种合成氟虫腈的工艺
技术领域
本发明涉及一种制备三氟甲基亚磺酰基吡唑衍生物的工艺。
具体而言,本发明构思了一种制备5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基亚磺酰基吡唑(也称为氟虫腈)的工艺。
背景技术
已知的5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基亚磺酰基吡唑或5-氨基-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-[-(1(R,S)-三氟甲基)苯基]-1H-吡唑-3-腈(也称为氟虫腈)是一种新型农药,其特点是效率高、毒性低、尤其是残渣少。
合成氟虫腈的工艺很多,都是在适当的溶剂中,用各种不同的氧化剂来氧化硫代吡唑。硫化物氧化法不失为一种非常有用的制备亚砜的工艺。关于将硫化物转化为亚砜及/或砜,许多文献都有介绍。然而,大多数现有方法使用昂贵、有毒或稀有的氧化试剂,制备困难,代价非常高,无法投入商业规模的应用。许多这类工艺的选择率都不好。
专利WO01/30760描述了5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑的氧化法,用三氟乙酸与过氧化氢加硼酸进行氧化。三氟乙酸的用量等于14.5摩尔当量。该专利还公开了用5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-基二硫化物制备5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑的方法。
编号为295117的欧洲专利公告描述了5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基亚磺酰基吡唑的制备方法,先用2,6-二氯-4-甲基苯胺得到中间体5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑,然后用间氯过苯甲酸在氯仿中氧化得到所需产品。
过苯甲酸等氧化剂对缺电子硫化物不提供有效的选择性氧化,如三氟甲基硫化物等较其他硫化物不易被氧化。已发现三氟乙酸和三氯乙酸加过氧化氢可成为非常有效的选择性氧化介质,用于氧化5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑。三氯乙酸因其熔点较高而不得单独使用。另一方面,三氟乙酸的转化选择性极强,产生的副产品少。但是,三氟乙酸的成本高、溶于水、对金属和玻璃均有腐蚀性、沸点相当低及其回收(无水形式)性质复杂。
专利WO00/35851/2000描述了2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺的合成法,先在氟化锂等碱性氟化物中添加3,4,5-三氯-三氟甲苯,然后在250℃下添加氨和N-甲基吡咯烷酮得到97%的转化率和87%的选择率。上述工艺的主要缺点是,需要合成高产率和高纯度的3,4,5-三氯三氟甲苯。将p-氯三氟甲苯氯化得到的混合物中包含72%GLC转化率的3,4,5-三氯三氟甲苯、3,4-二氯和四氯三氟甲苯。从该混合物中分馏结晶获得纯3,4,5-异构体的工艺非常繁琐。而且,尽管使用了高纯度中间体,仍会产生大量不希望得到的异构体(3-氨基-4,5-二氯三氟甲苯)。
另一个产生高产率和高纯度3,4,5-三氯三氟甲苯的方法是,在4-氯-3,5-二硝基三氟甲苯中加催化剂进行去硝基氯化,如英国专利2154581A中所述。即便该工艺可以产生高产率和高纯度的3,4,5-三氯三氟甲苯,但因反应条件太激烈而无法投入工业应用。
目前生产氟虫腈的商业工艺使用三氟乙酸、过氧化氢和间氯过苯甲酸等有腐蚀性且昂贵的化学品,由于代价高,一般不会大量使用,而且由于间氯过苯甲酸的不稳定和易爆性,难以进行商业规模的操作。此外,2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺等原材料不易获得或制备。由此发现,上述已公开的制备氟虫腈的整个工艺总有这样或那样的不尽人意。
因此,需要用易于获得的原料,以工业级别的简单经济方法来制备高产率和高纯度的氟虫腈。
发明内容
发明目的
本发明的主要目的是,提供一种方便、经济可行的工艺,用于制备三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物。
本发明的另一个目的是,提供一种用方便、获取经济的原料来制备氟虫腈的工艺。
本发明还有一个目的,就是提供一种制备高产率和高纯度氟虫腈的工艺。
发明概述
根据本发明,提供了一种制备三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物的工艺,该化合物具有分子式I:
Figure BDA00002092143700021
其中,R1和R2分别含有卤族元素,R3为全卤烷基;
所述工艺包括:
a)卤化具有分子式II的芳香族化合物:
Figure BDA00002092143700031
其中,R是卤素,R3是全卤烷基,
以得到多卤代全卤烷基苯化合物,该化合物具有分子式III:
Figure BDA00002092143700032
其中,R、R2分别含有卤族元素,R3是全卤烷基;
b)在极性溶剂中反应,具有分子式III的化合物与无水氨和碱金属卤化物在约200℃至300℃温度及约20至50kg/cm2压力下进行反应,得到卤素-全卤烷基苯胺化合物,该化合物具有分子式IV;
Figure BDA00002092143700033
其中R2是卤素,R3是全卤烷基;
c)具有分子式IV的卤素-全卤烷基苯胺化合物与卤化剂在溶剂中反应,得到一种混合产物,该混合产物含具有分子式V的多卤代全卤烷基苯胺化合物;
Figure BDA00002092143700041
其中,R1和R2分别含有卤族元素,
R3为全卤烷基;
d)从混合产物中分离出具有分子式V的多卤代全卤烷基苯胺化合物;
e)用亚硝基硫酸加酸性溶剂来重氮化分离出来的具有分子式V的多卤代全卤烷基苯胺化合物,生成重氮化的衍生化合物V;
f)将重氮化的衍生化合物V与氰基烷基丙酸衍生物和氨在约0℃至25℃的温度范围下反应,得到一种反应混合物,该混合物所含吡唑化合物具有分子式VII;
Figure BDA00002092143700042
其中,R1和R2分别含有卤族元素,R3为全卤烷基;
g)先使用卤代脂肪烃溶剂,从反应混合物中分离出具有分子式VII的吡唑化合物,接着将溶剂蒸发,生成粗吡唑化合物VII;
h)用亚磺酰剂加卤代脂肪烃溶剂来磺酰化具有分子式VII的粗吡唑化合物,得到一种混合产物,该混合产物所含硫代吡唑化合物具有分子式IX:
Figure BDA00002092143700051
其中,R1和R2分别含有卤族元素,R3为全卤烷基;
接着从混合产物中分离出硫代吡唑化合物;以及
i)将分离所得具有分子式IX的硫代吡唑化合物在含有氧化剂、溶剂体系和缓蚀剂的反应介质中进行氧化,产生一种混合产物,该混合产物所含三氟甲基亚磺酰基吡唑具有分子式I。
在本发明的优选实施例中,R、R1和R2均为氯,R3是三氟甲基。
在步骤b)中所使用的极性溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基砜、N,N’-二甲基咪唑烷酮和二苯砜组成的组。
通常,极性溶剂是N-甲基吡咯烷酮。
通常,碱金属卤化物是氟化钾。
具有分子式III的化合物与氨和碱金属卤化物的反应条件:温度范围约235℃至250℃,压力约25kg/cm2至42kg/cm2
用来卤化化合物IV的卤化剂至少选自氯、硫酰氯、亚硫酰二氯、五氯化磷中的一种。
通常,卤化剂是硫酰氯。
卤化在溶剂中进行,具体的氯化溶剂选自氯仿、二氯乙烷、二氯甲烷、氯苯和邻二氯苯组成的组。
通常,具有分子式V的多卤代全卤烷基苯胺化合物通过精馏从混合产物中分离出来。
在本发明的优选实施例中,在氧化步骤(i)中的溶剂体系是至少两种溶剂组成的混合物,溶剂选自卤代溶剂三氯乙酸、二氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸、三溴乙酸、氯苯、二氯甲烷、二氯乙烷组成的组。
根据本发明的另一个构想,在氧化步骤(i)中的溶剂体系是三氯乙酸与氯苯的混合物,两者的混合比例为80:20%重量比(w/w)。
根据本发明的其中一个优选实施例,溶剂体系中包含各种混合比例混合的一溴乙酸、二溴乙酸或三溴乙酸与氯苯。
根据本发明的又一个构想,在氧化步骤(i)中的溶剂体系是三氯乙酸、二氯乙酸和氯苯的混合物。在混合物中的氯苯含量范围是20%至30%重量比。
通常,三氯乙酸的用量等于5至14摩尔当量。
氧化剂是过氧化物,选自过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰和过氧化钠。
通常,氧化剂是过氧化氢。
通常,过氧化氢的用量约为0.8至1.2摩尔每摩尔具有分子式IX的化合物。
在氧化步骤(i)中所使用的缓蚀剂是硼酸。
在步骤(h)中所使用的磺酰化剂是具有分子式VIII的三氟甲基亚磺酰基氯。
在本发明的优选实施例中,三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物I至少经结晶工艺或浸出工艺做进一步纯化。
结晶所使用的溶剂至少选自甲苯、氯苯和乙酸乙酯中的一种。
在本发明的优选实施例中,三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物I的结晶体经浸出工艺做进一步纯化。
通常,浸出三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物I所使用的溶剂至少选自甲苯、氯苯和乙酸乙酯中的一种。
在本发明的优选实施例中,浸出工艺所使用的溶剂混合物包含氯苯和乙酸乙酯。在混合物中的氯苯含量范围是5%至100%体积比(v/v)。
通常,氯苯的混合比例为2-10份每份三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物I。
通常,具有分子式II的化合物是4-氯三氟甲苯。
具有分子式III的化合物是3,4-二氯三氟甲苯。
具有分子式IV的化合物是2-氯-4-三氟甲基苯胺。
具有分子式V的化合物是2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺。
氰基丙酸衍生物是具有分子式VI的乙基-2,3-二氰基丙酸。
具有分子式VII的化合物是5-氨基-3-氰基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基亚磺酰基)-吡唑。
具有分子式IX的化合物是5-氨基-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-[三氟甲基亚磺酰基]-1H-吡唑-3-腈。
在本发明的优选实施例中,具有分子式I的三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物是5-氨基-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-[-(1(R,S)-三氟甲基)亚磺酰基]-1H-吡唑-3-腈。
通常,5-氨基-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-[-(1(R,S)-三氟甲基)亚磺酰]-1H-吡唑-3-腈的纯度大于98%。
具体实施方式
在下面的原理图I中,按反应顺序示出了制备具有分子式I的三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物的工艺。
Figure BDA00002092143700071
原理图I
根据本发明,氯化具有分子式II的芳香族化合物,制取高产率和高纯度具有分子式III的多卤代全卤烷基苯化合物。在本发明的优选实施例中,化合物II是p-氯三氟甲苯。
氨解具有分子式III的多卤代全卤烷基苯化合物,得到具有分子式IV的卤素-全卤烷基苯胺化合物,与氨解p-氯三氟甲苯(化合物II)相比,这种方法更简便易行并具有高很多的转化率。
使用无水氨加溶剂来氨解具有分子式III的多卤代全卤烷基苯化合物。氨解在压力20至50kg/cm2和温度范围约200℃至300℃下进行。在氨解过程中,可使用一些铜化合物做催化剂。碱金属卤化物最好是氟化钾。开始时使用的无水氨含量大于2-6摩尔比。随反应过程的进行添加更多的氨,以维持反应器中的压力,并尽量减少因温度升高和氨浓度降低而导致的副反应。
在本发明的优选实施例中,在所述工艺中使用的溶剂或溶剂混合物应在反应条件下不发生分解,且不与反应物发生反应。所用溶剂最好是极性溶剂。极性溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N’-二甲基咪唑烷酮、二苯砜和二甲基砜。选择N-甲基吡咯烷酮作为溶剂是因为它不与反应物发生作用,同时能够溶解氟化钾。
卤素-全卤烷基苯胺化合物被进一步卤化成具有分子式V的多卤代全卤烷基苯胺化合物。卤化所使用的卤化剂至少选自氯、硫酰氯、氯化亚砜和五氯化磷中的一种,并在温度范围0℃至100℃(优选地0℃至70℃)下进行卤化。卤化剂首选氯化亚砜。在各种卤素中首选氯,除非有专门规定。所使用的卤化剂限量应大于10-50%化学计量,最好约大于10-20%化学计量。最好在氯化烃溶剂中进行卤化。溶剂首选氯仿、二氯乙烷、二氯甲烷、氯苯和邻二氯苯。
在本发明的优选实施例中,具有分子式V的化合物是2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺。采用分馏对卤化产物做进一步纯化。使用合适的溶剂使分馏产物结晶,以达成所需的品质。
使用亚硝基硫酸加酸性溶剂来重氮化2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺,然后用乙基氰基丙酸化合物和氨在温度范围0至25℃下进行处理,得到具有分子式VII的吡唑衍生物,使用卤代脂肪烃从反应混合物中进一步萃取吡唑化合物。然后脱除溶剂,分离出粗吡唑。
在本发明的优选实施例中,氰基烷基丙酸衍生物是乙基-2,3-二氰基丙酸。
使用亚磺酰剂来磺酰化具有分子式VII的粗吡唑,得到具有分子式IX的甲基硫代吡唑化合物,反应在卤代脂肪烃溶剂中进行。蒸馏溶剂后进一步分离出硫代吡唑化合物。
在本发明的优选实施例中,磺酰化剂是三氟甲基亚磺酰基氯。
具有分子式IX的硫代吡唑化合物之后被氧化成具有分子式I的三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物,氧化在含有溶剂和氧化剂的介质中进行。氧化剂选自过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰和过氧化钠组成的组。氧化剂最好是过氧化氢。氧化在存在硼酸等缓蚀剂的环境中进行。过氧化氢的用量约为0.5至1.2摩尔每摩尔具有分子式IX的化合物。
氧化所使用的溶剂至少是两种溶剂的混合物,所述溶剂选自一溴乙酸、二溴乙酸、三溴乙酸、氯苯、二氯甲烷和二氯乙烷。
根据本发明的另一个构想,在氧化步骤(i)中的溶剂体系中包含三氯乙酸和氯苯的混合物,混合比例为80:20%重量比。
根据本发明的其中一个优选实施例,溶剂体系中包含以各种比例混合的一溴乙酸、二溴乙酸或三溴乙酸和氯苯。
根据本发明的另一个构想,在步骤(i)中的溶剂体系是三氯乙酸、二氯乙酸与氯苯的混合物,混合比例为70:30-80:20%重量比。
通常,三氯乙酸的用量等于5至14摩尔当量。
过氧化物的用量取决于产生最少砜衍生物等副产物时所需的优化转化率。
在本发明的优选实施例中,具有分子式IX的化合物是5-氨基-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-[-(三氟甲基)亚磺酰]-1H-吡唑-3-腈。
在本发明的优选实施例中,具有分子式I的化合物是(5-氨基-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-[-(1(R,S)-三氟甲基)亚磺酰]-1H-吡唑-3-腈)。
由此产生的粗氟虫腈(5-氨基-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-[-(1(R,S)-三氟甲基)亚磺酰]-1H-吡唑-3-腈)具有分子式I,脱除溶剂后被分离出来。
使用至少一种选自脂肪酸酯与卤代芳烃的溶剂(主要是醋酸乙酯和氯苯),以通过结晶工艺进一步纯化粗氟虫腈。使用何种溶剂混合物取决于存在于氟虫腈中的相关杂质。氟虫腈晶体尚需经过下一步浸出工艺,所用溶剂及/或溶剂混合物选自氯苯和乙酸乙酯。由此经过结晶工艺和浸出工艺的氟虫腈纯度大于98%。
以下举例对本发明做进一步说明,这些例子绝不会局限本发明的范围。
例子中的摩尔比(m/m)指从一克摩尔添加基质中得到的一克摩尔产物。
举例
例1
在高压釜中装入N-甲基吡咯烷酮(1050毫升),并添加102克无水活性氟化钾、377克3,4-二氯三氟甲苯。将氨气(158克)在环境温度下从高压锅通入反应器。将反应器中混合物加热2小时至245-250℃,使反应器压力升至30-32kg/cm2。更多的氨气从高压锅送入反应器,维持其中釜液压力为38-40kg/cm2,温度为245-250℃。再维持反应混合物245-250℃温度和38-40kg/cm2压力8小时。将反应混合物冷却至环境温度,放出并回收氨气。反应混合物经过滤和分馏后得到产率77%的2-氯-4-三氟甲基苯胺和产率13%的2-氯-5-三氟甲基苯胺,产率是对所耗3,4-二氯三氟甲苯而言。
例2
将N-甲基吡咯烷酮(815毫升)装入高压釜,并添加291克3,4-二氯三氟甲苯和118克煅烧氟化钾。将高压锅装到高压釜上。向高压锅送入氨气(213克)。先在环境温度下将氨气(158克)通入反应器,然后将高压釜中的混合物逐渐加热至245-250℃液体温度,维持245-250℃温度和38-40kg/cm2压力6小时,送入氨气以维持所需的反应器压力。分馏后得到产率为75.2%的2-氯-4-三氟甲基苯胺,产率是对所耗3,4-二氯三氟甲苯而言。
例3
在高压釜中装入210毫升N-甲基吡咯烷酮,然后添加3,4-二氯三氟甲苯(75.4克)、30.45克煅烧氟化钾、1.73克氯化亚铜和6克氨。维持反应混合物温度235℃和压力25-26kg/cm26小时。经过上述工艺和分馏后,得到产率64%的2-氯-4-三氟甲基苯胺,产率是对所耗3,4-二氯三氟甲苯而言。
例4
在高压釜中装入210克二甲基砜和30.45克煅烧氟化钾,然后添加3,4-二氯三氟甲苯(75.4克)。通入30℃的氨气(1-1.2m/m)。维持反应混合物温度235℃和压力25-26kg/cm26小时。经过上述工艺和分馏后,得到的2-氯-4-三氟甲基苯胺产率为84%,产率是对所耗3,4-二氯三氟甲苯而言。
例5
在高压釜中装入210毫升N,N’-二甲基咪唑烷酮和30.45克煅烧氟化钾,然后添加3,4-二氯三氟甲苯(75.4克)。将氨气(1m/m)通入,然后将所得反应混合物加热至235℃,得到19kg/cm2的压力。送入更多的氨气以维持所得混合物处于25-26kg/cm2压力和235℃温度6小时。分馏后得到产率71.8%的2-氯-4-三氟甲基苯胺,产率是对所耗3,4-二氯三氟甲苯而言。
例6
将2-氯-4-三氟甲基苯胺、2-氯-5-三氟甲基苯胺和N-甲基吡咯烷酮(NMP)(1.06m/m)的混合物(301克)与500毫升氯苯混合。将氯化亚砜(148.4克)在55-60℃下添加到混合物中,反应超过4小时,并维持反应混合物处于55-60℃温度4小时。反应介质经处理和分馏得到0.84摩尔2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺、产率95%的2-氯-4-三氟甲基苯胺。
例7
将2-氯-4-三氟甲基苯胺、2-氯-5-三氟甲基苯胺和NMP(0.73m/m)的混合物(276克)与500毫升氯苯混合。在4小时内将氯化亚砜(135克)在55-60℃液态温度下添加到混合物中,并维持反应温度2小时。再添加20.2克氯化亚砜以完成反应。反应介质经处理和分馏得到2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺,对2-氯-4-三氟甲基苯胺的产率为94%。
例8
将含有2-氯-4-三氟甲基苯胺、2-氯-5-三氟甲基苯胺和NMP(0.686m/m)的混合物(740克)随400毫升二氯乙烷装入反应器。然后加热至55℃并与430克氯化亚砜在55-60℃下反应4小时,再维持65-70℃温度2小时。加水并用5N NaOH处理反应混合物,减压分馏有机层得到504.9克分馏产物2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺。对于2-氯-4-三氟甲基苯胺的2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺产率为93.5%。
例9
将2-氯-4-三氟甲基苯胺、2-氯-5-三氟甲基苯胺和NMP(0.676m/m)的混合物(270克)与210毫升氯苯混合。然后通入1.22摩尔氯气在50-55℃下氯化8小时。给反应混合物添加水并用5N NaOH处理有机层,然后减压分馏有机层,得到92.5克分馏产物2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺。
例10
将钠38.6克溶解于500毫升乙醇中。将得到的乙醇钠溶液在半小时内添加到201克氰乙酸乙酯中,得到氰乙酸乙酯钠盐浆。将上述钠盐浆在5-10℃下添加到107克乙醇腈加330毫升乙醇中超过3小时。将氰乙酸乙酯钠盐浆添加到乙醇腈中后得到透明溶液并放热。在5-10℃下搅拌溶液1小时,然后将溶液温度升至30℃并平衡4小时。
然后将混合物冷却至5-10℃并中和至pH=4.45。
将反应混合物进一步平衡1小时。在10℃下过滤混合物,然后用乙醇洗涤滤饼。同时进行过滤与洗涤,并在真空下蒸馏乙醇,由此得到的粗2,3-二氰基-乙基丙酸被溶解于二氯甲烷中,溶液采用冷水洗涤,随后再用10%纯碱溶液洗涤。用硫酸镁干燥含2,3-二氰基丙酸的有机层。脱除二氯甲烷后得到的油层在分馏塔中减压精馏,得到产率79.6%的乙基1-2,3-二氰基丙酸。
例11
5-氨基吡唑(VII)的制备:
向2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺230克和乙酸150毫升中添加1.1毫升亚硝基硫酸,在30℃反应超过一小时并再维持30℃一小时。加热混合物至50-55℃超过半小时,并监测2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺消失。冷却混合物至30℃,消除过量的亚硝基硫酸。
将上述重氮化混合物添加到250毫升乙酸、162克乙基-2,3-二氰基丙酸和425毫升水中,并维持0-5℃温度4-5小时。继续维持0℃/2小时、5℃/1小时、10℃/1小时、15℃/1小时。在15℃下和半小时内添加800毫升水,并用3×250毫升二氯甲烷萃取溶液,分层。用250毫升水洗涤二氯甲烷层,并将其冷却至0℃,然后用250毫升8N无水NH3搅拌洗涤一小时。分层、取二氯甲烷层并在0-5℃下通入氨气,直到在冷凝器顶部观察到游离氨气,然后维持反应混合物处于0-5℃温度3-4小时。然后添加250毫升水,搅拌半小时,分层,用2×100毫升二氯甲烷萃取无水层,用MgSO4干燥二氯甲烷层使其浓缩干燥,从而得到288克、纯度98%的5-氨基吡唑。
例12
在装有中央立式搅拌器、立式冷凝器和用于通过氯气的浸管的玻璃反应器中装入730毫升3N HCl、83.4克二硫化碳和388克氯气,然后在24-25℃下鼓泡10小时。当二硫化碳<1%时终止反应。经上述工艺和分馏后得到三氯甲基亚磺酰基氯193克。
将三氯甲基亚磺酰基氯(193克)和83克二氧化硫气体添加到500克水与100毫升二氯甲烷的混合物中,在10℃下反应4小时。当三氯甲基亚磺酰基氯<1%时终止反应。将分层得到的228克硫光气添加到经过搅拌的175克活性氟化钾、110克邻氯氯苄、340克胶粒球(2毫米直径)混合物中,在60℃下反应3小时,再维持60℃温度2小时,得到98%的转化率。将经由过滤蒸馏得到的邻氯氯苄三氟二甲硫(138克)添加到500毫升二氯甲烷中,冷却至0到10℃并鼓泡通入41克氯气,维持反应2小时,然后缓慢加热至40-45℃。将产生的三氟甲基亚磺酰基氯通入5-氨基-3-氰基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-吡唑与二氯甲烷的溶液中,得到225克5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑。
例13
向1200克一溴乙酸、300克氯苯、2克硼酸中添加421克5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基)-3-氰基-4-三氟甲硫基吡唑,并冷却至15–20℃。添加无水H2O2(68克,50%)并搅拌混合物20小时。经过上述工艺,分离出34%氟虫腈,并从多个物流中回收到5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑。由此得到的氟虫腈用氯苯纯化后得到95%纯度的产品。
例14
取570克二溴乙酸和30克三溴乙酸,并添加150克氯苯、1克硼酸和211克5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑。混合物冷却至15–20℃。添加无水H2O2(34克,50%)并搅拌混合物23小时。经过上述工艺,分离出34%氟虫腈,并从多个物流中回收到5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑。由此得到的氟虫腈用氯苯纯化后得到96%纯度的产品。
例15
将120克三溴乙酸、30克氯苯、0.2克硼酸和42.1克5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑的混合物冷却至15–20℃。添加无水H2O2(6.8克,50%)并搅拌混合物23小时。经过上述工艺,分离出30%氟虫腈,并从多个物流中回收到5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑。由此得到的氟虫腈用氯苯纯化后得到95.7%纯度的产品。
例16
取86克二溴乙酸,并添加22氯苯、0.15克硼酸和30克5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑。混合物冷却至15–17℃。添加无水H2O2(4.84克,50%)并搅拌混合物23小时。经过上述工艺,分离出55.5%氟虫腈,并从多个物流中回收到5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑。
例17
向1200克三溴乙酸、300克氯苯、2克硼酸中添加5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基)-3-氰基-4-三氟甲硫基吡唑421克,并将其冷却至1520℃。添加无水H2O2(68克,50%)并搅拌混合物20小时。经过上述工艺,得到418克、纯度94%的氟虫腈。将氟虫腈过滤,然后用氯苯(4毫升/克),接着用乙酸乙酯与氯苯的混合物(1毫升/克,80:20v/v)进行纯化,得到371克、纯度大于97%的氟虫腈。
例18
取700克二溴乙酸和三氯乙酸的混合物,并添加300克氯苯、2克硼酸和280克5-氨基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲苯基)-3-氰基-4-三氟甲基硫代吡唑,混合物加热至15-20℃。添加无水H2O2(44.2克,50%)并搅拌混合物20小时。混合物经处理并过滤分离出氟虫腈。经过上述工艺,得到269克、纯度94%的氟虫腈。将氟虫腈过滤,然后用氯苯(5毫升/克),接着用乙酸乙酯与氯苯的混合物(1毫升/克,80:20v/v)进行纯化,得到232克、纯度大于97%的氟虫腈。
例19:氟虫腈的纯化
用乙酸乙酯与氯苯(80:20v/v)的混合物(232毫升)来处理例18中所制得纯度为97%的氟虫腈。将该反应混合物加热至85-90℃并维持1小时。之后将其逐步冷却至30℃并过滤。由此得到的氟虫腈纯度为98%。重复该循环过程得到纯度大于98%的氟虫腈。
对各种结晶馏分中的有用成份重复使用和再循环上述浸出工艺,可分离出产率80-85%、纯度大于98%的氟虫腈。
本说明书给出的各种参数的数值仅为近似值,这些参数值的或大或小不会超出本发明的界限和范围。
尽管本文重点说明了优选工艺的具体步骤,但在不脱离本发明的原理条件下,很有可能会有许多其它步骤,很有可能会对优选的步骤进行许多更改。对于业内技术人员而言,很显然可以基于本文公开的说明,对本发明的优选步骤进行这样和那样的更改,为此应清楚地理解,以上所描述的事例,纯粹为了说明本发明起见,而不会限定其范围。

Claims (43)

1.一种制备具有分子式I的三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物的工艺,
Figure FDA00002092143600011
所述工艺包括:
a)卤化具有分子式II的芳香族化合物:
Figure FDA00002092143600012
其中,R是卤素,R3是全卤烷基,
以得到多卤代全卤烷基苯化合物,该化合物具有分子式III:
Figure FDA00002092143600013
其中,R、R2分别含有卤族元素,R3是全卤烷基;
b)在极性溶剂中反应,具有分子式III的化合物与无水氨和碱金属卤化物在约200℃至300℃温度和约20至50kg/cm2压力下进行反应,得到卤素-全卤烷基苯胺化合物,该化合物具有分子式IV:
Figure FDA00002092143600021
其中R2是卤素,R3是全卤烷基;
c)具有分子式IV的卤素-全卤烷基苯胺化合物与卤化剂在溶剂中反应,得到一种混合产物,该混合产物含具有分子式V的多卤代全卤烷基苯胺化合物:
其中,R1和R2分别含有卤族元素,R3为全卤烷基;
d)从混合产物中分离出具有分子式V的多卤代全卤烷基苯胺化合物;
e)用亚硝基硫酸加酸性溶剂来重氮化分离出来的具有分子式V的多卤代全卤烷基苯胺化合物,生成重氮化的衍生化合物V;
f)将重氮化的衍生化合物V与氰基烷基丙酸衍生物和氨在约0℃至25℃的温度范围下反应,得到一种反应混合物,该混合物所含吡唑化合物具有分子式VII:
其中,R1和R2分别含有卤族元素,R3为全卤烷基;
g)先使用卤代脂肪烃溶剂,从反应混合物中分离出具有分子式VII的吡唑化合物,接着将溶剂蒸发,生成粗吡唑化合物VII;
h)用亚磺酰剂加卤代脂肪烃溶剂来磺酰化粗吡唑化合物VII,得到一种混合产物,该混合产物所含硫代吡唑化合物具有分子式IX:
Figure FDA00002092143600031
其中,R1和R2分别含有卤族元素,R3为全卤烷基,
接着从混合产物中分离出硫代吡唑化合物;以及
i)将分离所得具有分子式IX的硫代吡唑化合物在含有氧化剂、溶剂体系和缓蚀剂的反应介质中进行氧化,产生一种混合产物,该混合产物含有具有分子式I的三氟甲基亚磺酰基吡唑。
2.根据权利要求1所述的工艺,其中R、R1和R2是氯,R3是三氟甲基。
3.根据权利要求1所述的工艺,其中所述极性溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基砜、N,N’-二甲基咪唑烷酮和二苯砜。
4.根据前述任一项权利要求所述的工艺,其中所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
5.根据权利要求1所述的工艺,其中所述碱金属卤化物是氟化钾。
6.根据权利要求1所述的工艺,其中步骤b)中的反应温度范围约为235℃至250℃。
7.根据权利要求1所述的工艺,其中步骤b)中的反应压力约为25kg/cm2至42kg/cm2
8.根据权利要求1所述的工艺,其中步骤c)中所用卤化剂选自氯、硫酰氯、亚硫酰二氯、五氯化磷中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的工艺,其中所述卤化剂是硫酰氯。
10.根据权利要求1所述的工艺,其中步骤c)中的溶剂是氯化溶剂,选自氯仿、二氯乙烷、二氯甲烷、氯苯和邻二氯苯。
11.根据权利要求1所述的工艺,其中具有分子式V的多卤代全卤烷基苯胺化合物通过分馏从混合产物中分离出来。
12.根据权利要求1所述的工艺,其中步骤(i)中的溶剂体系包括至少两种溶剂,所述溶剂选自卤代溶剂三氯乙酸、二氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸、三溴乙酸、氯苯、二氯甲烷和二氯乙烷组成的组。
13.根据权利要求1所述的工艺,其中步骤(i)中的溶剂体系是以各种比例混合的一溴乙酸和氯苯的混合物。
14.根据权利要求1所述的工艺,其中步骤(i)中的溶剂体系是以各种比例混合的二溴乙酸和氯苯的混合物。
15.根据权利要求1所述的工艺,其中步骤(i)中的溶剂体系是以各种比例混合的三溴乙酸和氯苯的混合物。
16.根据权利要求1所述的工艺,其中步骤(i)中的溶剂体系是以各种比例混合的二溴乙酸、三溴乙酸和氯苯的混合物。
17.根据权利要求1所述的工艺,其中步骤(i)中的溶剂体系是三氯乙酸、二氯乙酸和氯苯的混合物。
18.根据权利要求17所述的工艺,其中混合物中氯苯的含量约为20%至30%重量比(w/w)。
19.根据权利要求1所述的工艺,其中步骤(i)中的溶剂体系是混合比例为80:20重量比的三氯乙酸与氯苯的混合物。
20.根据前述任一项权利要求所述的工艺,其中三氯乙酸的用量为5至14摩尔当量。
21.根据权利要求1所述的工艺,其中氧化剂是过氧化物,所述过氧化物选自过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰和过氧化钠组成的组。
22.根据前述任一项权利要求所述的工艺,其中氧化剂为过氧化氢。
23.根据前述任一项权利要求所述的工艺,其中过氧化氢的用量约为0.5至1.2摩尔每摩尔具有分子式IX的化合物。
24.根据权利要求1所述的工艺,其中缓蚀剂是硼酸。
25.根据权利要求1所述的工艺,其中氧化反应的温度是10℃至30℃。
26.根据权利要求1所述的工艺,其中亚磺酰剂是三氟甲基亚磺酰基氯。
27.根据权利要求1所述的工艺,其中具有分子式II的化合物是4-氯三氟甲苯。
28.根据权利要求1所述的工艺,其中具有分子式III的化合物是3,4-二氯三氟甲苯。
29.根据权利要求1所述的工艺,其中具有分子式IV的化合物是2-氯-4-三氟甲基苯胺。
30.根据权利要求1所述的工艺,其中具有分子式V的化合物是2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺。
31.根据权利要求1所述的工艺,其中氰基甲基丙酸衍生物是乙基-2,3-二氰基丙酸。
32.根据权利要求1所述的工艺,其中具有分子式VII的化合物是5-氨基-3-氰基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺)-吡唑。
33.根据权利要求1所述的工艺,其中具有分子式IX的化合物是5-氨基-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-[三氟甲基亚磺酰基]-1H-吡唑-3-腈。
34.根据权利要求1所述的工艺,还包括纯化三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物I的步骤,该步骤采用的工艺至少选自结晶工艺与浸出工艺中的一种。
35.根据权利要求34所述的工艺,其中三氟甲磺酰吡唑化合物I的结晶工艺所使用的溶剂至少选自甲苯、氯苯和乙酸乙酯中的一种。
36.根据前述任一项权利要求所述的工艺,还包括用浸出工艺来纯化三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物I的结晶体。
37.根据前述任一项权利要求所述的工艺,其中浸出三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物I所使用的溶剂至少选自甲苯、氯苯和乙酸乙酯中的一种。
38.根据前述任一项权利要求所述的工艺,其中浸出三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物I所使用的溶剂是氯苯与乙酸乙酯的混合物。
39.根据权利要求38所述的工艺,其中混合物中氯苯的含量范围是5%至100%t体积比(v/v)。
40.根据权利要求37所述的工艺,其中氯苯的混合比例为2-10份每份三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物I。
41.根据权利要求37所述的工艺,其中氯苯的混合比例为3-4份每份三氟甲基亚磺酰基吡唑化合物I。
42.一种采用前述任一项权利要求所述的工艺制取的具有分子式I的化合物5-氨基-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-[-(1(R,S)-三氟甲基)亚磺酰基]-1H-吡唑-3-腈。
43.根据前述任一项权利要求所述的工艺,其中5-氨基-[2,6-二氯-4-(三氟甲基)苯基]-4-[-(1(R,S)-三氟甲基)亚磺酰]-1H-吡唑-3-腈的纯度大于98%。
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