CN103319462B - 氯吡嘧磺隆的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氯吡嘧磺隆的制备方法，它是以1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸乙酯为原料，经过水解反应、甲基化反应、氯化反应、酰化反应以及缩合反应得到氯吡嘧磺隆；所述缩合反应采用的原料为4,6-二甲氧基-2-嘧啶胺。本发明的方法原料易得，操作简单，收率较高，成本较低，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种除草剂的制备方法，具体涉及一种氯吡嘧磺隆的制备方法。
背景技术
氯吡嘧磺隆是一种新型磺酰脲类除草剂，其毒性低、用途广，可与其它多种除草剂混配成多样化制剂，也可自身配制成25%可湿性粉剂、50%可湿性粉剂、75%水分散粒剂。氯吡嘧磺隆可广泛用于小麦、玉米、水稻、甘蔗、草坪等多种作物的杂草去除。
《Journal of Heterocyclic Chemistry》1997年第34卷第2期第537～540页公开了一种氯吡嘧磺隆的制备方法，该方法是以1-甲基-4-吡唑甲酸甲酯为起始原料，经过氯化反应、巯基化反应、磺酰氯化反应、胺化反应得到氯吡嘧磺胺（即3-氯-1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯），最后再与4,6-二甲氧基-2-嘧啶氨基甲酸苯酯进行缩合反应得到氯吡嘧磺隆。该方法的不足之处在于：（1）起始原料1-甲基-4-吡唑甲酸甲酯并没有工业化生产，不易得到；（2）氯化反应有较多的副产物5-氯-1-甲基-4-吡唑甲酸甲酯生成，收率较低；（3）巯基化反应有剧毒气体硫化氢逸出，污染环境；（4）缩合反应用原料4,6-二甲氧基-2-嘧啶氨基甲酸苯酯价格昂贵；（5）整个工艺路线较长，收率较低，原料成本较高，不适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种原料易得、操作简单、收率较高、成本较低、适于工业化生产的氯吡嘧磺隆的制备方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种氯吡嘧磺隆的制备方法，它是以1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸乙酯为原料，经过水解反应、甲基化反应、氯化反应、酰化反应以及缩合反应得到氯吡嘧磺隆；所述缩合反应采用的原料为4,6-二甲氧基-2-嘧啶胺。
具体反应过程如下：①将1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸乙酯先在碱性条件下水解得到1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸钠，然后再在酸性条件下酸化中和得到1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸；②将步骤①得到的1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸与甲基化试剂在甲醇溶剂中，在40℃～100℃的温度下进行甲基化反应得到1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯；③将步骤②得到的1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯与氯化试剂在氯化反应溶剂以及催化剂的存在下，在0℃～60℃的温度下进行氯化反应得到3-氯-1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯；④先将异氰酸正丁酯、三乙烯二胺以及步骤③得到的3-氯-1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯加入到酰化反应溶剂中，然后升温至100℃～160℃加入酰化试剂并进行回流反应，反应结束后回收酰化反应溶剂，直接向残留物中加入缩合反应溶剂和4,6-二甲氧基-2-嘧啶胺进行缩合反应，得到氯吡嘧磺隆。
上述步骤①中所述的碱性条件是在浓度为5wt%～30wt%的氢氧化钠水溶液中，优选10wt%的氢氧化钠水溶液；水解反应温度为40℃～100℃，优选100℃；所述的酸性条件是在浓盐酸中。
上述步骤②中所述的甲基化试剂为氯化亚砜或者硫酸二甲酯或者碳酸二甲酯，优选氯化亚砜；甲基化反应温度优选65℃。
上述步骤③中所述的氯化试剂为氯气或者磺酰氯或者NCS，优选氯气；氯化反应溶剂为氯仿或者二氯甲烷或者四氯化碳，优选氯仿；所述的催化剂为氯化锌或者氯化铁，优选氯化锌；氯化反应温度优选40℃。
上述步骤④中所述的酰化试剂为氯甲酸三氯甲酯或者双（三氯甲基）碳酸酯，优选氯甲酸三氯甲酯；所述的酰化反应溶剂为二甲苯或者甲苯或者氯苯，优选二甲苯；酰化反应温度优选140℃。
上述步骤④中所述的缩合反应溶剂为无水乙腈或者二氯甲烷或者二氯乙烷，优选无水乙腈；所述的缩合反应温度为环境温度（0℃～40℃）。
本发明的反应过程如下：
本发明具有的积极效果：（1）本发明以1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸乙酯为起始原料，该原料是除草剂吡嘧磺隆的重要中间体，已经大规模工业化生产，比较容易得到。（2）本发明的氯化反应不需要在100℃以上的高温下进行，反应条件温和，而且没有大量的副产物生产，收率较高。（3）本发明先将氯吡嘧磺胺（即3-氯-1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯）进行酰化，然后再与4,6-二甲氧基-2-嘧啶胺进行缩合反应，这样无需价格昂贵的4,6-二甲氧基-2-嘧啶氨基甲酸苯酯，大大降低了生产成本。（4）本发明的方法原料易得，操作简单，收率较高，成本较低，适合工业化生产。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的氯吡嘧磺隆的制备方法如下：
①向250mL的四口烧瓶中加入24g的1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸乙酯（98wt%，0.1mol）以及150g浓度为10wt%的氢氧化钠水溶液。加完升温至100℃反应5h。
反应结束后，冷却至20℃，滴加浓盐酸至反应体系的pH＜2，有白色固体析出，冰水浴冷却至5℃，抽滤，滤饼经水洗后烘干，得到20.5g的白色粉末状固体1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸，收率为99%，纯度为99%（HPLC）。
②向250mL的四口烧瓶中加入100mL的甲醇以及20.5g步骤①制得的1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸（99%，0.099mol），搅拌溶解，冰水浴冷却至10℃以下，滴加24g的氯化亚砜（0.2mol），0.5h滴完，滴完后升温至65℃反应4h。
反应结束后，常压蒸馏回收部分甲醇。残留物慢慢加入200g浓度为10wt%的碳酸钠水溶液中，析出固体。冰水浴冷却至5℃，抽滤，滤饼经水洗后烘干，得到21.0g的白色固体1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯，收率为95%，纯度为98%（HPLC）。
③向250mL的四口烧瓶中加入200mL的氯仿、21.0g步骤②制得的1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯（98%，0.094mol）以及1.0g的氯化锌。升温至40℃，通入氯气，HPLC跟踪分析至反应体系中没有1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯后结束通气。
然后反应液浓缩，残留物用石油醚分散，抽滤，滤饼经水洗后烘干，得到21.8g的白色固体3-氯-1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯，收率为90%，纯度为98%（HPLC）。
④向250mL的四口烧瓶中加入21.8g步骤③制得的3-氯-1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯（98%，0.084mol）、10mL的二甲苯、8.3g的异氰酸正丁酯以及0.5g的三乙烯二胺。搅拌均匀后升温至140℃，滴加25g的氯甲酸三氯甲酯（0.126mol），2h滴完，滴完后回流反应2h。
然后减压蒸馏回收二甲苯，接着直接向残留物加入150mL的无水乙腈以及13g的4,6-二甲氧基-2-嘧啶胺，在20℃～25℃的温度下反应24h。
反应结束后，冰水浴冷却至5℃，抽滤，滤饼经水洗后烘干，得到30.0g的白色粉末状固体氯吡嘧磺隆收率为80%，纯度为98%（HPLC）。
（实施例2～实施例5）
各实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于步骤①，具体见表1。
表1
| 氢氧化钠水溶液浓度 | 水解反应温度 | 产物A重量 | 收率 | |
| 实施例1 | 10wt% | 100℃ | 20.5g | 99% |
| 实施例2 | 5wt% | 100℃ | 18.6g | 90% |
| 实施例3 | 30wt% | 100℃ | 19.0g | 92% |
| 实施例4 | 10wt% | 40℃ | 15.5g | 75% |
| 实施例5 | 10wt% | 60℃ | 17.6g | 85% |
表1中，产物A为1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸。
由表1可知：
在其它条件相同的情况下，采用10wt%的氢氧化钠水溶液收率较高。
在其它条件相同的情况下，水解反应温度为100℃时收率较高。
（实施例6～实施例9）
各实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于步骤②，具体见表2。
表2
| 甲基化试剂 | 甲基化反应温度 | 产物B重量 | 收率 | |
| 实施例1 | 氯化亚砜 | 65℃ | 21.0g | 95% |
| 实施例6 | 硫酸二甲酯 | 65℃ | 19.9g | 90% |
| 实施例7 | 碳酸二甲酯 | 65℃ | 17.7g | 80% |
| 实施例8 | 氯化亚砜 | 40℃ | 18.8g | 85% |
| 实施例9 | 氯化亚砜 | 100℃ | 17.6g | 80% |
表2中，产物B为1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯。
由表2可知：
在其它条件相同的情况下，采用氯化亚砜作为甲基化试剂，收率较高。
在其它条件相同的情况下，甲基化反应温度为65℃时收率较高。
（实施例10～实施例16）
各实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于步骤③，具体见表3。
表3
| 氯化反应溶剂 | 催化剂 | 氯化试剂 | 氯化反应温度 | 产物C重量 | 收率 | |
| 实施例1 | 氯仿 | 氯化锌 | 氯气 | 40℃ | 21.8g | 90% |
| 实施例10 | 二氯甲烷 | 氯化锌 | 氯气 | 40℃ | 19.4g | 80% |
| 实施例11 | 四氯化碳 | 氯化锌 | 氯气 | 40℃ | 20.5g | 85% |
| 实施例12 | 氯仿 | 氯化铁 | 氯气 | 40℃ | 20.1g | 83% |
| 实施例13 | 氯仿 | 氯化锌 | 磺酰氯 | 40℃ | 20.6g | 85% |
| 实施例14 | 氯仿 | 氯化锌 | NCS | 40℃ | 19.1g | 79% |
| 实施例15 | 氯仿 | 氯化锌 | 氯气 | 0℃ | 14.5g | 60% |
| 实施例16 | 氯仿 | 氯化锌 | 氯气 | 60℃ | 15.7g | 65% |
表3中，产物C为3-氯-1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯。
由表3可知：
在其它条件相同的情况下，采用氯仿作为氯化反应溶剂，收率较高。
在其它条件相同的情况下，采用氯化锌作为催化剂，收率较高。
在其它条件相同的情况下，采用氯气作为氯化试剂，收率较高。
在其它条件相同的情况下，氯化反应温度为40℃时，收率较高。
（实施例17～实施例23）
各实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于步骤④，具体见表4。
表4
由表4可知：
在其它条件相同的情况下，采用二甲苯作为酰化反应溶剂，收率较高。
在其它条件相同的情况下，酰化反应温度为140℃时，收率较高。
在其它条件相同的情况下，采用氯甲酸三氯甲酯作为酰化试剂，收率较高。
在其它条件相同的情况下，采用无水乙腈作为缩合反应溶剂，收率较高。
Claims (9)
1.一种氯吡嘧磺隆的制备方法，其特征在于：它是以1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸乙酯为原料，经过水解反应、甲基化反应、氯化反应、酰化反应以及缩合反应得到氯吡嘧磺隆；所述缩合反应采用的原料为4,6-二甲氧基-2-嘧啶胺；
具有以下步骤：
①将1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸乙酯先在碱性条件下水解得到1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸钠，然后再在酸性条件下酸化中和得到1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸；
②将步骤①得到的1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸与甲基化试剂在甲醇溶剂中，在40℃～100℃的温度下进行甲基化反应得到1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯；
③将步骤②得到的1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯与氯化试剂在氯化反应溶剂以及催化剂的存在下，在0℃～60℃的温度下进行氯化反应得到3-氯-1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯；
④先将异氰酸正丁酯、三乙烯二胺以及步骤③得到的3-氯-1-甲基-5-磺酰胺基-4-吡唑甲酸甲酯加入到酰化反应溶剂中，然后升温至100℃～160℃加入酰化试剂并进行回流反应，反应结束后回收酰化反应溶剂，直接向残留物中加入缩合反应溶剂和4,6-二甲氧基-2-嘧啶胺进行缩合反应，得到氯吡嘧磺隆。
2.根据权利要求1所述的氯吡嘧磺隆的制备方法，其特征在于：步骤①中所述的碱性条件是在浓度为5wt%～30wt%的氢氧化钠水溶液中，水解反应温度为40℃～100℃；所述的酸性条件是在浓盐酸中。
3.根据权利要求1所述的氯吡嘧磺隆的制备方法，其特征在于：步骤②中所述的甲基化试剂为氯化亚砜或者硫酸二甲酯或者碳酸二甲酯。
4.根据权利要求1所述的氯吡嘧磺隆的制备方法，其特征在于：步骤③中所述的氯化试剂为氯气或者磺酰氯或者NCS。
5.根据权利要求1或4所述的氯吡嘧磺隆的制备方法，其特征在于：步骤③中所述的氯化反应溶剂为氯仿或者二氯甲烷或者四氯化碳；所述的催化剂为氯化锌或者氯化铁。
6.根据权利要求1所述的氯吡嘧磺隆的制备方法，其特征在于：步骤④中所述的酰化试剂为氯甲酸三氯甲酯或者双（三氯甲基）碳酸酯。
7.根据权利要求1或6所述的氯吡嘧磺隆的制备方法，其特征在于：步骤④中所述的酰化反应溶剂为甲苯或者二甲苯或者氯苯。
8.根据权利要求1所述的氯吡嘧磺隆的制备方法，其特征在于：步骤④中所述的缩合反应溶剂为无水乙腈或者二氯甲烷或者二氯乙烷。
9.根据权利要求1或8所述的氯吡嘧磺隆的制备方法，其特征在于：步骤④中所述的缩合反应温度为环境温度。
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