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

氯吡嘧磺隆的制备方法
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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