CN103387540A - 一种成盐法制备唑菌酯的方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域,具体涉及一种成盐法制备唑菌酯的方法。
背景技术
唑菌酯(英文通用名:Pyraoxystrobin;化学名:(E)-2-(2-((3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-吡唑-5-基氧)甲基)苯基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯)是一种高效低毒、应用前景广阔的农用杀菌剂。
中国专利CN 1657524A首次公开了唑菌酯结构、制备及其生物活性。该专利中报道的制备方法为:结构如式III所示的唑菌酯可以由式I所示的3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇与式II所示的化合物在碱性条件下反应制备,反应式如下:
式中:R是离去基团,选自氯或溴。
反应完成后,采用实验室常规的柱层析分离方法得到产品,产品为粘稠状物,放置后固化。
中国专利申请201110356701.5中也将公开唑菌酯的制备方法,即式I所示的3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇与式II所示的(E)-2-(2-氯甲基苯基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯在碱性条件下、于极性非质子溶剂中反应,制备唑菌酯(III);反应结束后,向反应液中加入适量的水,再加入烷烃、卤代烷烃、芳烃、取代芳烃或醚类溶剂萃取唑菌酯,蒸馏分离溶剂得到唑菌酯粗产品;粗产品于醇类溶剂中重结晶得到唑菌酯。本方法针对合成唑菌酯的反应进行了大量实验,优化出更经济有效的反应条件,发现了非常适宜的后处理方法,制备出含量和外观更好的唑菌酯产品,并且收率也较高。
上述制备方法中,使用氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾进行反应将在反应体系中产生一定量的水,从而导致式II所示的化合物部分水解、反应进行不彻底,尤其是导致式I所示的化合物的吡唑环上4位碳的碳烷基化副产物增多,5位上所连羟基的氧的氧烷基化产物,即唑菌酯减少。使用醇钠进行反应,会使部分醇钠与式II所示的化合物反应,也会在反应体系中产生一定量的醇,从而使反应进行不彻底,并造成式I所示的化合物的吡唑环上4位碳的碳烷基化副产物增多,5位上所连羟基的氧的氧烷基化产物减少。使用氢化钠进行反应,因为氢化钠遇水时反应放热剧烈,并有氢气产生,工业化生产危险性较大,因此对反应体系水分含量要求苛刻,现有技术中的制备方法难以保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合工业化生产的成盐法制备唑菌酯的方法。
本发明通过采用先将式I所示的化合物在适宜溶剂中与碱反应制备成盐,并通过回流分水装置分出成盐时生成的水或醇,或蒸馏出成盐时生成的水或醇,再蒸馏出溶剂或直接过滤得到固体盐,固体盐再与式II所示的化合物在适宜的溶剂中反应制备唑菌酯,克服了现有技术中的缺点,尤其是降低了碳烷基化副产物以及其它杂质生成,提高了氧烷基化产物,即唑菌酯的收率、含量,适合扩大规模的工业化生产需要。
本发明的技术方案如下:
一种成盐法制备唑菌酯的方法,反应式如下:
式中:
碱选自MH、MNH2、MOR1、M2CO3或MHCO3,其中M选自Li、Na或K,R1选自H或C1-C6烷基;
R2是离去基团,选自氟、氯、溴、碘、C1-C6烷基磺酸基、未取代或取代的苯基磺酸基。
1)成盐反应:将式IV所示的3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇在反应溶剂A中与碱反应,碱加入量与式IV所示的化合物的加料摩尔比为0.4-5∶1,升温回流反应,反应完毕后,蒸馏出反应溶剂A或直接过滤得到式V所示的固体盐;
2)缩合反应:化合物V与化合物VI在反应溶剂B中反应制备唑菌酯III,化合物VI与初始原料化合物IV的加料摩尔比为1∶0.5-10,反应温度0℃-180℃,反应时间0.5-24小时,反应结束后蒸馏脱除反应溶剂B,向反应体系中加入萃取剂和水,分层,有机层蒸馏脱除萃取剂得唑菌酯粗品,粗品重结晶得高含量唑菌酯产品。
上述成盐反应的原料化合物IV除了3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇,还包括其共振杂化体5-(4-氯苯基)-2,4-二氢-2-甲基-3H-3-吡唑酮,或这两者的混合物。
上面给出的通式化合物的定义中,汇集所用术语一般定义如下:
烷基是指直链或支链形式,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、特丁基、正戊基、异戊基、正己基等基团。烷基磺酸基指的是烷基末端为(SO3-)的基团,如甲基磺酸基。(取代)苯基磺酸基指的是苯基末端为(SO3-)的基团,苯环上的氢可被甲基、卤素等基团取代,如对甲基苯磺酸基。
第1)步成盐反应中碱加入量与式IV所示的化合物的加料摩尔比优选为0.5-1.5∶1。
当碱选自MH或MNH2时,所述的反应溶剂A选自石油醚、环己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯或乙酸丁酯等;优选苯、甲苯、正庚烷或正辛烷;此时,式IV所示的化合物和反应溶剂A中所含的水分先回流分出、再加碱进行成盐反应;
当碱选自MOH、M2CO3或MHCO3时,所述的反应溶剂A选自石油醚、环己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、戊酮、乙腈、DMF、DMSO、N-甲基-2-吡咯烷酮等或其任意比例混合的溶剂,也可以在该反应溶剂中加入适量的水以便于碱在反应溶剂中的溶解;优选苯、甲苯、正庚烷、DMF、DMSO或其任意比例混合的溶剂;当所述的溶剂与水不溶时,反应生成的水可以在成盐反应过程中或反应结束后以回流分水的方式分出;当选用的溶剂与水互溶时,在反应结束后将反应溶剂A和水同时蒸出;
当碱选自MO-(C1-C6烷基)时,所述的反应溶剂A(碱为MO-(C1-C6烷基)时的反应溶剂A)选自石油醚、环己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、乙腈、DMF、DMSO或N-甲基-2-吡咯烷酮等;优选苯、甲苯、正庚烷、DMF或DMSO;当选用的溶剂与醇不溶时,反应生成的醇可以在成盐反应过程中或反应结束后以回流分醇的方式分出;当选用的溶剂与醇互溶时,在反应结束后将反应溶剂A和醇同时蒸出;
当碱选自MOR1、M2CO3或MHCO3时,原料(IV所示的化合物)和反应溶剂A中所含的水分在既可在成盐反应之前回流分出、也可以不脱水直接进行反应。
成盐反应中所述的碱优选MOR1,其中M选自Na或K;R1选自H、甲基或乙基。
第2)步缩合反应中,式VI所示的化合物与式IV所示的化合物的加料摩尔比为1:(0.9-2.0),反应温度20℃-110℃,反应时间1.0-10小时。式VI所示的化合物中的离去基团R2优选氯或溴。该步反应操作有三种加料方式:操作方式一、两种反应物同时加入反应溶剂B中进行反应;操作方式二、先将化合物V溶解于部分反应溶剂B中,滴加化合物VI和另一部分反应溶剂B形成的溶液后进行反应;操作方式三、与操作方式二相反的加料顺序加料再进行反应。HPLC跟踪至反应结束,蒸馏回收反应溶剂。各操作方式的具体反应条件为:
“操作方式一”中,反应温度0℃-180℃,优选20℃-110℃;反应时间0.5-24小时,优选1.0-10小时;
“操作方式二、三”中,滴加温度0℃-180℃,优选20℃-110℃;反应温度0℃-180℃,优选20℃-110℃;滴加时间0.5-24小时,优选0.5-10小时;反应时间0.5-24小时,优选1.0-10小时。
上述反应中,存在着式V所示的化合物的吡唑环上4位的碳和5位上所连的氧的碳氧烷基化竞争,从利于氧烷基化的角度、即利于唑菌酯生成的角度,化合物V与化合物VI缩合反应所需的反应溶剂选自石油醚、环己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、乙醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环、异丙醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、戊酮、乙腈、DMF、DMSO或N-甲基-2-吡咯烷酮等,优选极性非质子溶剂丙酮、丁酮、戊酮、乙腈、DMF、DMSO或N-甲基-2-吡咯烷酮等,也可以采用上述任意两种或多种溶剂以任意比例混合的溶剂,更优选DMF、DMSO或其任意比例的混合溶剂。对上述反应的实验条件优化过程中发现,适当增加式V化合物的用量有利于氧烷基化产物、即唑菌酯生成,并使化合物VI反应得更彻底。因此式VI所示的化合物与式IV所示的化合物的加料摩尔比为1∶0.5-10,优选为1∶0.9-2.0。过量的式IV所示的化合物可以通过酸化反应后处理过程中的水相,再过滤,回收得到。同时也发现反应温度过高将导致碳烷基化副产物增多;反应温度过低则反应时间太长,且反应不完全,因此适宜的温度选自0℃-180℃,优选20℃-110℃,更优选地,缩合反应温度为65-95℃。
上述反应结束后,加萃取剂和水进行萃取,分层,有机层蒸馏脱除萃取剂得到唑菌酯粗品,粗品重结晶得唑菌酯产品。萃取剂和水的加入量以重量计比为1~2∶1。所述的萃取剂选自石油醚、环己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、乙醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环、异丙醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯或乙酸丁酯等;优选甲苯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、碳酸二甲酯或乙酸乙酯。所述的重结晶溶剂选自石油醚、环己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、乙醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环、异丙醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、戊酮、乙腈、DMF、DMSO、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或水等,也可以是其任意混合的溶剂;优选石油醚、异丙醚、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇或水,也可以是其任意混合的溶剂。
第1)步成盐反应的反应溶剂A、第2)步缩合反应的反应溶剂B以及萃取剂和重结晶溶剂的加入量没有严格的限制,对于本领域的技术人员来说,加入适宜的量即可。这就意味着其加入量可以在较大范围内调整而不会影响反应的顺利进行。但是为了提高设备的生产能力且减少脱除溶剂所耗费的能量,应尽量控制各溶剂的加入量、只要能够保证反应顺利进行即可,这一点是本领域的普通技术人员所熟悉的。
本发明的制备方法中所涉及的成盐溶剂、缩合溶剂和重结晶溶剂均可以通过回收套用,比如以蒸馏的方式回收。
与现有技术相比,本发明优点如下:克服了现有技术反应体系中产生水或醇对反应造成的影响,通过制备式V所示的“氧碱金属盐”提高了氧烷基化产物——唑菌酯的生成。本发明提供的制备方法反应条件温和,方法简便易行、经济有效、易于工业化生产,产品的合成收率高、外观好、含量高。本发明的完成为大规模生产唑菌酯商品化产品提供了一种安全、经济、有效、适合工业化生产的制备方法。
应明确的是,在本发明的权利要求所限定的范围内,可进行各种条件变换和改动。
具体实施方式
以下实施例结果用来进一步说明本发明,但不意味着限制本发明。各实施例中式IV所示的化合物中的式IV-1和式IV-2所示化合物的制备参考文献JP 4225937、WO 9519967和DE 4417837等中的操作进行。式VI所示的化合物的制备参考文献US 4723034和US 5554578等中的操作进行。
实施例1
1).在250毫升装有分水装置的反应瓶中依次加入3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇11.7克(54.7毫摩尔)和甲苯100.0克,加入氢氧化钠2.2克(54.5毫摩尔),升温至回流反应8小时,同时分出生成的水。反应结束,蒸馏回收甲苯,反应瓶内剩余物为白色3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇钠盐固体。向反应瓶内加入DMF 30.0克和(E)-2-(2-氯甲基苯基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯12.4克(50.0毫摩尔),升温至90℃-95℃之间保温反应6小时,反应结束。
2).减压蒸馏回收DMF。向反应瓶中加入甲苯80.0克和水80.0克,萃取,静置,分层得上层唑菌酯甲苯溶液,蒸馏回收甲苯,剩余物为唑菌酯粗产品,外观为红棕色粘稠物,加入乙醇50克,重结晶得白色粉末状唑菌酯20.2克,含量97.5%,熔点130-132℃,收率95.5%(以(E)-2-(2-氯甲基苯基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯计,下同)。
实施例2
1).在250毫升装有分水装置的反应瓶中依次加入3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇11.7克(54.7毫摩尔)、DMSO 10克和正庚烷100.0克,升温回流分水2小时,降温至室温,加入甲醇钠3.0克(55.0毫摩尔),升温回流分甲醇12小时,再蒸馏回收正庚烷,反应瓶内剩余物为白色3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇钠盐固体。向反应瓶内加入DMSO 30.0克和(E)-2-(2-溴甲基苯基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯15.5克(49.9毫摩尔),升温至65℃-70℃之间保温反应5小时,反应结束。
2).减压蒸馏回收DMSO。向反应瓶中加入乙酸乙酯80.0克和水80.0克,萃取,静置,分层得上层唑菌酯乙酸乙酯溶液,蒸馏回收乙酸乙酯约四分之三,补加入石油醚80克,重结晶得黄色粉末状唑菌酯20.1克,含量97.2%,收率94.9%。
实施例3
1).在500毫升反应瓶中依次加入5-(4-氯苯基)-2,4-二氢-2-甲基-3H-3-吡唑酮23.4克(109.1毫摩尔)、甲苯50.0克、水50.0克和氢氧化钾6.8克(109.2毫摩尔),升温回流反应8小时,蒸馏甲苯和水,得剩余物为粉红色3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇钠盐固体,加入DMF 30.0克溶解待用。向500毫升反应瓶中依次加入DMF 30.0克和(E)-2-(2-氯甲基苯基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯24.8克(100.0毫摩尔),升温至90℃-95℃之间,滴加钠盐的DMF溶液,滴加2小时,并在90℃-95℃之间保温反应3小时,反应结束。
2).减压蒸馏回收DMF。向反应瓶中加入二氯甲烷150.0克和水100.0克,萃取,静置,分层得下层唑菌酯二氯甲烷溶液,蒸馏回收二氯甲烷,剩余物为唑菌酯粗产品,外观为红棕色粘稠物,加入甲醇60.0克和水10.0克,重结晶得黄色粉末状唑菌酯40.3克,含量97.6%,收率95.3%。
实施例4
1).在500毫升反应瓶中依次加入3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇27.8克(130.0毫摩尔)、DMF 150.0克和甲醇钠7.3克(133.8毫摩尔),升温回流反应8小时,减压蒸馏甲醇至80℃,得剩余物为3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇钠盐的DMF溶液待用。配制(E)-2-(2-氯甲基苯基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯24.8克(100.0毫摩尔)和DMF 30.0克溶液,并在75℃-80℃之间,滴加入钠盐的DMF溶液中,滴加2小时,并在75℃-80℃之间保温反应4小时,反应结束。
2).减压蒸馏回收DMF。向反应瓶中加入甲苯200.0克和水100.0克,萃取,静置,分层得上层唑菌酯甲苯溶液,蒸馏回收甲苯,剩余物为唑菌酯粗产品,外观为红棕色粘稠物,加入异丙醇100.0克,重结晶得黄色粉末状唑菌酯40.5克,含量97.4%,收率95.6%。下层水相用盐酸酸化,过滤,回收3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇5.5克。
实施例5
1).在500毫升反应瓶中依次加入5-(4-氯苯基)-2,4-二氢-2-甲基-3H-3-吡唑酮42.7克
(199.6毫摩尔)、甲苯150.0克和氢氧化钠8.1克(200.4毫摩尔),升温回流分水反应10小时,降温至20℃-30℃,过滤,烘干,得白色3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇钠盐固体45.5克。向500毫升反应瓶中依次加入DMSO 40.0克和上述钠盐45.5克,升温至65℃-70℃之间,滴加入(E)-2-(2-溴甲基苯基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯31.1克(100.1毫摩尔)和DMSO 40克形成的溶液,滴加1小时,并在65℃-70℃之间保温反应3小时,反应结束。
2).减压蒸馏回收DMSO。向反应瓶中加入二氯乙烷200.0克和水200.0克,萃取,静置,分层得下层唑菌酯二氯乙烷溶液,蒸馏回收二氯乙烷,剩余物为唑菌酯粗产品,外观为红棕色粘稠物,加入甲醇80.0克,重结晶得黄色粉末状唑菌酯40.0克,含量98.0%,收率95.0%。上层水相用稀硫酸酸化,过滤,回收3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇19.3克。
Claims (10)
1.一种成盐法制备唑菌酯的方法,反应式如下:
式中:
碱选自MH、MNH2、MOR1、M2CO3或MHCO3;其中M选自Li、Na或K;R1选自H或C1-C6烷基;
R2是离去基团,选自氟、氯、溴、碘、C1-C6烷基磺酸基、未取代或取代的苯基磺酸基;
反应包括以下步骤:
1)成盐反应:将式IV所示的3-(4-氯苯基)-1-甲基-1H-5-吡唑醇在反应溶剂A中与碱反应,碱加入量与式IV所示的化合物的加料摩尔比为0.4-5:1,升温回流反应,反应完毕后,蒸出反应溶剂A或直接过滤得到式V所示的固体盐;
2)缩合反应:化合物V与化合物VI在反应溶剂B中反应制备唑菌酯III,化合物VI与初始原料化合物IV的加料摩尔比为1:0.5-10,式VI化合物与式IV所示的化合物的加料摩尔比为1:0.5-10,反应温度0℃-180℃,反应时间0.5-24小时,反应结束后蒸馏脱除反应溶剂B,向反应体系中加入萃取剂和水,分层,有机层蒸馏脱除萃取剂得唑菌酯粗品,粗品重结晶得唑菌酯产品。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:第1)步成盐反应中,碱加入量与式IV所示的化合物的加料摩尔比为0.5-1.5:1;第2)步缩合反应中,式VI所示的化合物与式IV所示的化合物的加料摩尔比为1:0.9-2.0,反应温度20℃-110℃,反应时间1.0-10小时。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:
当碱选自MH或MNH2时,所述的反应溶剂A选自石油醚、环己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯或乙酸丁酯;式IV所示的化合物和反应溶剂A中所含的水分先回流分出、再加碱进行成盐反应。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述的反应溶剂A选自苯、甲苯、正庚烷或正辛烷。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:
当碱选自MOH、M2CO3或MHCO3时,所述的反应溶剂A选自石油醚、环己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、戊酮、乙腈、DMF、DMSO、N-甲基-2-吡咯烷酮或其任意比例混合的溶剂;当选用的溶剂与水不溶时,反应生成的水在成盐反应过程中或反应结束后以回流分水的方式分出;当选用的溶剂与水互溶时,在反应结束后将反应溶剂A和水同时蒸出。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述的反应溶剂A选自苯、甲苯、正庚烷、DMF、DMSO或其任意比例混合的溶剂。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:
当碱选自MO-(C1-C6烷基)时,所述的反应溶剂A选自石油醚、环己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、乙腈、DMF、DMSO或N-甲基-2-吡咯烷酮;当选用的溶剂与醇不溶时,反应生成的醇可以在成盐反应过程中或反应结束后以回流分醇的方式分出;当选用的溶剂与醇互溶时,在反应结束后将反应溶剂A和醇同时蒸出。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述的反应溶剂A选自苯、甲苯、正庚烷、DMF或DMSO。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:反应式中,
碱选自MOR1,其中M选自Na或K;R1选自H、甲基或乙基;
R2是离去基团,选自氯或溴。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的缩合反应溶剂B选自石油醚、环己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、乙醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环、异丙醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、戊酮、乙腈、DMF、DMSO或N-甲基-2-吡咯烷酮。
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