CN103497162A - 2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法。方法采用糖精与甲醇反应制备中间体邻甲氧基羰基苯磺酰胺，之后采用甲醇等作溶剂、碳酸二甲酯和甲醇钠来制备中间体邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯。本发明的合成方法制备2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯纯度达到95.0%以上，总收率达到65.0%以上。本发明的制备方法具有原料便宜易得、工艺简单、三废少、避免使用剧毒的光气、适合批量工业化生产等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法。
背景技术
磺酰脲类除草剂，抑制支链氨基酸合成，从而抑制植株生长端的细胞分裂，阻止杂草生长至失绿坏死。2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯结构式如式Ⅰ所示。
其为芽前、芽后灭生性除草剂，适用于林木防除一年生和多年生禾本科杂草及阔叶杂草，或开辟森林隔离带，伐木后林地清理，荒地垦前、休闲非耕地、道路边荒地除草灭灌，如羊茅、一枝黄花、黍、油莎草、阿拉伯高梁、豚草等。用量为210～250g/h m，可常规喷洒，也可用飞机喷洒。不宜用于农田除草。
现有技术公开的关于2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯合成方法主要有以下几种：
（1）RO105119公开的采用邻甲氧基羰基苯磺酰氯为起始原料合成邻甲氧基羰基苯磺酰基异氰酸酯，而邻甲氧基羰基苯磺酰氯原料来源缺乏，产品收率较低，产品含量也较低，合成成本较高；
（2）US3982891公开的利用邻甲氧基羰基苯磺酰胺为起始原料使用氯甲酸甲酯合成2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的方法。该方法使用的原材料氯甲酸甲酯同样要通过光气制备，存在环境污染和安全隐患，并且氯甲酸甲酯毒性也较大；
（3）US2362648、US3689549、US3379758、US3371114、US3484466、US4127405、US4120691公开的采用邻甲氧基羰基苯磺酰胺为起始原料使光气合成2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯。此类方法相对来说原材料价格便宜，产品收率较高，总收率为70%，产物纯度较高，大于95.0%，生产成本相对较低。但此类方法还是存在一些环境污染和成本高等问题，以US2362648所公开的方法为例：
其一，制备中间体邻甲氧基羰基苯磺酰基异氰酸酯时使用的原料之一为光气，光气为剧毒化学品，使用时即污染环境，同时也存在环保安全隐患。
其二，中间体邻甲氧基羰基苯磺酰基异氰酸酯稳定性较差，极易水解变质，产品质量难以控制。
其三，中间体邻甲氧基羰基苯磺酰基异氰酸酯的制备过程中腐蚀严重，对设备要求高，制备过程污染腐蚀较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种收率高、纯度好、三废排放少、适合批量工业化生产的的2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法。
本发明的合成方法包括以下步骤：
（1）邻苯甲酰磺酰亚胺和甲醇在催化剂A的催化作用下于20～120℃温度反应，反应物经后处理得邻甲氧基羰基苯磺酰胺，所述催化剂A为硫酸、对 甲苯磺酸、甲基磺酸、硫酸氢钠、氯化铁、盐酸、磷酸或硝酸；
（2）邻甲氧基羰基苯磺酰胺和碳酸二甲酯在催化剂B的催化作用下于50℃～120℃、无氧条件下反应，反应物经后处理得邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯，所述催化剂B为甲醇钠、氢氧化钠或氢氧化钾；
（3）邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯和4,6-二甲基嘧啶胺在有机溶剂中于100℃～105℃反应，反应物经后处理得2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯，所述有机溶剂为DMF、苯、甲苯、二甲苯、DMSO和NMP中的一种或两种以上的组合。
本发明的其他技术特征为：
上述步骤（1）中的邻苯甲酰磺酰亚胺、甲醇、催化剂A的摩尔比为1.0：（1.0～12.0）：（0.1～0.2）。
上述步骤（1）中的后处理依次为减压浓缩、水洗涤、过滤、干燥。
上述步骤（2）中的邻甲氧基羰基苯磺酰胺、碳酸二甲酯、催化剂B的摩尔比为1.0：（1.0～2.0）：（1.0～2.0）。
上述步骤（2）中的碳酸二甲酯是在反应过程中加入。
上述步骤（2）中的后处理依次为蒸馏除去溶剂、降温到40℃以下、加水后用盐酸调至中性、过滤、干燥。
上述步骤（3）中的邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯和4,6-二甲基嘧啶胺的摩尔比为1.0：（1.0～2.0）。
上述步骤（3）中所述有机溶剂的用量为邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯质量的2-5倍。
上述步骤（3）的后处理依次为减压蒸出溶剂、冷却至室温、加水过滤、水洗、干燥。
上述步骤（1）和步骤（2）合并为以下步骤：邻苯甲酰磺酰亚胺和甲醇在催化剂A的催化作用下于20～120℃温度反应，之后反应物与碳酸二甲酯在催化剂B的催化作用下于70℃～120℃、无氧条件下反应，反应物经后处理得邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明步骤（1）中采用硫酸做催化剂，该反应原料转化率达到95%，产物纯度高于98%，收率大于90%，原材料成本节约明显。
本发明步骤（2）中采用碳酸二甲酯直接与邻甲氧基羰基苯磺酰胺反应，生成所需的中间体，不使用剧毒的光气等化合物，碳酸二甲酯属绿色化学试剂，来源丰富，价格适中，反应收率与异氰酸酯基本相当，该工艺为一条绿色的工艺路线。
本发明的合成方法中不使用剧毒的化学品，反应过程也不产生有害和腐蚀性物质如氯化氢等，总收率达到57.6%，含量大于95%；溶剂可回收套用，降低了生产成本。
本发明的整个合成工艺清洁，操作简单，反应条件容易控制，各步骤产品收率高，纯度好，环保，避免了各种安全事故的发生，适合批量工业化生产。
具体实施方式
本发明的主要合成路线可参考以下反应过程：
本发明所述的室温指的是20-30℃。
本发明所述的在反应过程中加入指的是将一定量的反应物在反应过程中分量、分布逐渐加入，例如：滴加。
以下是发明给出的实施例，以对本发明的技术方案作进一步解释说明。
实施例1：
1）首先将邻苯甲酰磺酰亚胺（糖精）(20g，0.11mol)、甲醇70mL、98%的浓硫酸(2g，0.02mol)加入250mL的三口瓶中，加热回流反应3h后，依次减压浓缩蒸除甲醇、用水洗涤至中性、过滤、干燥，得到21.7g中间体邻甲氧基羰基苯磺酰胺，含量98%，收率90%。mp:122～124℃。
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1H NMR（δppm）：3.84（3H，s），7.30（2H，s），7.70（3H，m），7.98（1H，d）。
2）升温到70℃-75℃，在氮气保护下，在三口烧瓶中加入邻甲氧基羰基苯磺酰胺（21.5g，0.1mol）和甲醇钠（21.6g，0.12mol），然后滴加碳酸二甲酯（10.8g，0.12mol）回流反应8h，之后蒸馏除去溶剂，降温到40℃以下加入水50ml，最后用质量浓度为5%盐酸中和到中性，过滤干燥得25.1g邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯，含量98%，收率90%。
IR（cm-1）：3266，3033，2965，1746，1732，1594，1574，1166。
1H NMR（δppm）：3.65（3H，s），3.95（3H，s），7.70～8.30（4H，m），8.35（H，s）。
3）在三口瓶中加入100ml DMF、邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯（14g，0.05mol）和4,6-二甲基嘧啶胺后（6.15g，0.05mol），加热至100℃-105℃，反应16h；减压蒸出溶剂，冷却至室温，向瓶中加入水，过滤，水洗，烘干得15.4g2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯，含量95.7%，收率80%。
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以糖精计合成2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯总收率为64.8%，含量为95.7%。
实施例2：
1)将糖精(20g，0.11mol)、甲醇30mL、浓硫酸(2.0g,0.02mol)加入250mL的三口瓶中，加热回流反应3h，冷却到10℃以下，缓慢加入甲醇钠溶液（26.0g，0.143mol），升温到70℃～75℃保温2h，然后在1h内滴加碳酸二甲酯（10.8g，0.12mol），然后回流反应8h，然后蒸馏除去溶剂，降温加入水50ml，最后用质量浓度为5%的盐酸中和到中性，过滤干燥得24.8g邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯，含量98%，收率81%。
2）在三口瓶中加入100ml DMF、邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯（13.7g，0.05mol）和4,6-二甲基嘧啶胺后（6.15g，0.05mol），加热至100℃-105℃，反应16h；减压蒸出溶剂，冷却至室温，向瓶中加入水，过滤，水洗，烘干得 15.3g2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯，含量95.3%，收率80%。
以糖精计合成2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸总收率为64.8%，含量为95.3%。
实施例3：
该实施例与实施例1的不同之处在于：步骤（1）中所用催化剂A为硫酸氢钠。相应的收率如表1所示。
实施例4：
该实施例与实施例1的不同之处在于：步骤（1）中所用催化剂A为对甲苯磺酸。相应的收率如表1所示。
实施例5：
该实施例与实施例1的不同之处在于：步骤（1）中所用催化剂A为盐酸。相应的收率如表1所示。
实施例6：
该实施例与实施例1的不同之处在于：步骤（1）中所用催化剂A为磷酸。相应的收率如表1所示。
表1 不同催化剂用量及反应结果
注：表1中的摩尔比指的是催化剂与糖精的摩尔比。反应时间指的是步骤（1）的反应时间。收率指的是邻甲氧基羰基苯磺酰胺的收率。
实施例7：
该实施例与实施例1不同之处在于：步骤（2）中的反应温度为50～60℃，步骤（2）中所得邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯收率为41%。
实施例8：
该实施例与实施例1不同之处在于：步骤（2）中的反应温度为60～70℃，步骤（2）中所得邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯收率为73%。
实施例9：
该实施例与实施例1不同之处在于：步骤（2）中的反应温度为80～85℃，步骤（2）中所得邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯收率为90%。
实施例10：
该实施例的合成方法与实施例1不同之处在于：步骤（3）中使用的有机溶剂为100mlDMSO，步骤（3）中所得2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯收率为88%。
Claims (10)
1.2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）邻苯甲酰磺酰亚胺和甲醇在催化剂A的催化作用下于20～120℃温度反应，反应物经后处理得邻甲氧基羰基苯磺酰胺，所述催化剂A为硫酸、对甲苯磺酸、甲基磺酸、硫酸氢钠、氯化铁、盐酸、磷酸或硝酸；
（2）邻甲氧基羰基苯磺酰胺和碳酸二甲酯在催化剂B的催化作用下于50℃～120℃、无氧条件下反应，反应物经后处理得邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯，所述催化剂B为甲醇钠、氢氧化钠或氢氧化钾；
（3）邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯和4,6-二甲基嘧啶胺在有机溶剂中于100℃～105℃反应，反应物经后处理得2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯，所述有机溶剂为DMF、苯、甲苯、二甲苯、DMSO和NMP中的一种或两种以上的组合。
2.如权利要求1所述的2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法，其特征在于，步骤（1）中的邻苯甲酰磺酰亚胺、甲醇、催化剂A的摩尔比为1.0：（1.0～12.0）：（0.1～0.2）。
3.如权利要求1所述的2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法，其特征在于，步骤（1）中的后处理依次为减压浓缩、水洗涤、过滤、干燥。
4.如权利要求1所述的2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法，其特征在于，步骤（2）中的邻甲氧基羰基苯磺酰胺、碳酸二甲酯、催化剂B的摩尔比为1.0：（1.0～2.0）：（1.0～2.0）。
5.如权利要求1所述的2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法，其特征在于，步骤（2）中的碳酸二甲酯是在反应过程中加入。
6.如权利要求1所述的2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法，其特征在于，步骤（2）中的后处理依次为蒸馏除去溶剂、降温到40℃以下、加水后用盐酸调至中性、过滤、干燥。
7.如权利要求1所述的2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法，其特征在于，步骤（3）中的邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯和4,6-二甲基嘧啶胺的摩尔比为1.0：（1.0～2.0）。
8.如权利要求1所述的2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法，其特征在于，步骤（3）中所述有机溶剂的用量为邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯质量的2-5倍。
9.如权利要求1所述的2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法，其特征在于，步骤（3）的后处理依次为减压蒸出溶剂、冷却至室温、加水过滤、水洗、干燥。
10.如权利要求1所述的2-(4，6-二甲基嘧啶-2-基氨基甲酰氨基磺酰基)苯甲酸甲酯的合成方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）合并为以下步骤：
邻苯甲酰磺酰亚胺和甲醇在催化剂A的催化作用下于20～120℃温度反应，之后反应物与碳酸二甲酯在催化剂B的催化作用下于70℃～120℃、无氧条件下反应，反应物经后处理得邻甲氧基羰基苯磺酰胺基甲酸甲酯。
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