CN103613535A - 一种5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于除草剂领域，特别公开了一种5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法。该合成方法是：a）使化合物A5-（甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯反应得到化合物B5-（氯甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯，b）将化合物B与三乙胺反应得到化合物C，c）将化合物C和甲醇钠在N2保护下反应得到化合物D，即是5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯，又称甲氧PDE。本发明采用了氯代反应，利用光照催化，避免了使用化学催化剂，减少了三废，同时采用三乙胺进行季铵盐化反应降低了环境的污染。
Description
（一） 技术领域
本发明属于除草剂领域，特别涉及一种5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法。
（二） 背景技术
随着科技的发展和农业生产水平的不断提高，农药的市场需求也在不断增加。农药与人类的生活息息相关，在人口增长和耕地面积不断减少的情况下，农药大幅度的提高了粮食、蔬菜、水果的产量和质量，满足不断增长的人类需求。近三十年来，随着耕作方式的变化和新型结构与作用方式的除草剂的研究使用，使除草剂在整个农药市场中的份额占到了第一位，今后还将不断地增加，所以无论是从品种还是数量上看，除草剂的生产任务是非常重要的。
而甲氧咪草烟是一种重要的咪唑啉酮类除草剂，主要用于大豆田，可以有效地防治大多数一年生禾本科与阔叶杂草，且残留期短，施药后土壤中的药会分解失效，对绝大多数的后茬作物是安全的；而且经实验证明甲氧咪草烟对哺乳类动物的毒性极低，安全性高。甲氧咪草烟作为一种高效低毒的大豆田除草剂，每年的需求量十分巨大，关于它及其中间体的研究就显得十分必要，在化学及环境学上具有重要的意义，更具有重大的经济价值。
（三） 发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种环境污染小、绿色环保的5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯（以下简称甲氧PDE）的合成方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法，包括如下步骤：
（1）在反应容器中加入溶有5-甲基-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的1,2-二氯乙烷，加热到69-75℃，然后滴加次氯酸钠水溶液和浓盐酸，同时光照反应器，控制pH为3-6，滴加结束后，继续搅拌反应至少1小时，HPLC跟踪实验，反应结束时用NaOH溶液中和剩余的酸，冷却分离有机相；
（2）将分离的有机相加到反应瓶中，加热到25-40℃，并将反应瓶抽空至200MPa，然后将三乙胺慢慢加入到反应瓶中，然后将混合物搅拌反应至少1小时后压滤得季铵盐粗品，在压滤机中加入1,2-二氯乙烷，搅拌压滤得到季铵盐精品；将压滤出的两股二氯乙烷溶液混合，蒸馏出部分二氯乙烷后，剩余溶液重新进入步骤（1）的操作；
（3）在反应瓶中加入得到的季铵盐精品和20%重量配比的甲醇钠溶液，然后在氮气保护下回流加热数小时，将反应物冷却至5℃，加入乙酸，蒸馏除去甲醇，加入水并将混合物用二氯甲烷萃取产物，即得到产品。
本发明合成的产品简称甲氧PDE，其结构式如下：
。
则其合成路线如下：
本发明的更优方案为：
步骤（1）中，5-甲基-2,3-吡啶二甲酸二甲酯与次氯酸钠的摩尔比为1:0.6-1.1，次氯酸钠和浓盐酸的滴加时间为1-3小时；控制pH为5-6，加热温度为73℃。
其中，更优的是5-甲基-2,3-吡啶二甲酸二甲酯与次氯酸钠的摩尔比为1:0.7，次氯酸钠和浓盐酸的滴加时间为2小时。
步骤（2）中，有机相中含有的5-氯甲基-2,3-吡啶二甲酸二甲酯与三乙胺的摩尔比为1:0.9-1.4，三乙胺在1-3小时内滴加完；更优为，有机相中含有的5-氯甲基-2,3-吡啶二甲酸二甲酯与三乙胺的摩尔比为1:1.02，三乙胺在2小时内滴加完。
步骤（3）中，季铵盐与甲醇钠的摩尔比为1:1-3，回流加热时间为4-7小时；更优为，季铵盐与甲醇钠的摩尔比为1:1.2，回流加热时间为6小时。
本发明所述的甲氧PDE，可用于合成广泛应用的除草剂甲氧咪草烟。
本发明的有益效果为：
（1）目前报道的合成甲氧咪草烟的方法很多，但是对于甲氧PDE的报道不多，现在做的比较好的是欧洲的巴斯夫公司，在步骤（1）中，他们采用溴取代的方法，一种是Br2加AIBN催化进行溴取代，这种方法会产生含溴废水，对环境产生危害，且Br2对人体伤害特别大；另一种是NBS加AIBN催化，这种方法会产生废固，同样对环境污染严重；而本发明可以很好的避开这些，环境污染小，对人体几乎无伤害；
（2）本发明步骤（1）的氯代方法，利用光照催化，避免了使用化学催化剂，减少了三废，降低了环境的污染；
（3）本发明步骤（2）采用三乙胺进行季铵盐化反应，在反应结束后，通过中和，可将水中的三乙胺分离出来，重新用于反应，减少率氨排放。
（四） 具体实施方式
通过以下具体实施例对本发明进行详细说明，但不限于此。
实施例：甲氧PDE的制备方法，步骤如下：
（a）合成5-（氯甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯（B）（转化率87.9%）
取213.3g（1.0 mol）化合物A溶于1139.0g的1,2-二氯乙烷中，加热至73℃；然后光照下在2小时内将85.2g的30%的浓盐酸和52.7g（0.7mol）次氯酸钠的水溶液滴加到反应瓶中，控制PH=5-6；滴加结束后，将混合物继续搅拌反应1小时，HPLC跟踪反应完成，用NaOH溶液中和剩余的酸，然后冷却分离相。
（b）合成化合物C（产率90.5%）
将上步反应分离的3359g有机相（内含85.2g，0.35mol的化合物B）加热到反应瓶中，加热到30℃，并将容器抽空至200mPa；在40℃下将36.4g（0.357mol）三乙胺在2小时内加入到反应器中（密闭），然后将混合物搅拌反应1小时后过滤得到产物粗品；将产品粗品和200mL二氯乙烷混合搅拌，常温搅拌1小时，过滤得到产物精品C。二氯乙烷层混合后，蒸出200mL二氯乙烷后，重新套用到第一步，套用六次得到302.8g C（0.86mol）。
（c）化合物D的合成（产率91.7%）
在反应瓶中加入278.6g含有20%甲醇钠（1.03mol）的甲醇溶液，302.8g（0.86mol）化合物C的630mL甲醇溶液，然后在N2下回流加热6小时；将反应物冷至5℃，加入62.5g乙酸。真空下除去甲醇，加入200水并将混合物用二氯甲烷萃取产物D，将二氯甲烷层蒸干得到109.7g产品D（0.774mol）。
Claims (8)
1.一种5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法，其特征为，包括如下步骤：（1）在反应容器中加入溶有5-甲基-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的1,2-二氯乙烷，加热到69-75℃，然后滴加次氯酸钠水溶液和浓盐酸，同时光照反应器，控制pH为3-6，滴加结束后，继续搅拌反应至少1小时，HPLC跟踪实验，反应结束时用NaOH溶液中和剩余的酸，冷却分离有机相；（2）将分离的有机相加到反应瓶中，加热到25-40℃，并将反应瓶抽空至200MPa，然后将三乙胺慢慢加入到反应瓶中，然后将混合物搅拌反应至少1小时后压滤得季铵盐粗品，在压滤机中加入1,2-二氯乙烷，搅拌压滤得到季铵盐精品；将压滤出的两股二氯乙烷溶液混合，蒸馏出部分二氯乙烷后，剩余溶液重新进入步骤（1）的操作；（3）在反应瓶中加入得到的季铵盐精品和20%重量配比的甲醇钠溶液，然后在氮气保护下回流加热数小时，将反应物冷却至5℃，加入乙酸，蒸馏除去甲醇，加入水并将混合物用二氯甲烷萃取产物，即得到产品。
2.根据权利要求1所述的5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法，其特征在于：步骤（1）中，5-甲基-2,3-吡啶二甲酸二甲酯与次氯酸钠的摩尔比为1:0.6-1.1，次氯酸钠和浓盐酸的滴加时间为1-3小时。
3.根据权利要求1所述的5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法，其特征在于：步骤（1）中，控制pH为5-6，加热温度为73℃。
4.根据权利要求1所述的5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法，其特征在于：步骤（2）中，有机相中含有的5-氯甲基-2,3-吡啶二甲酸二甲酯与三乙胺的摩尔比为1:0.9-1.4，三乙胺在1-3小时内滴加完。
5.根据权利要求1所述的5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法，其特征在于：步骤（3）中，季铵盐与甲醇钠的摩尔比为1:1-3，回流加热时间为4-7小时。
6.根据权利要求2所述的5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法，其特征在于：步骤（1）中，5-甲基-2,3-吡啶二甲酸二甲酯与次氯酸钠的摩尔比为1:0.7，次氯酸钠和浓盐酸的滴加时间为2小时。
7.根据权利要求4所述的5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法，其特征在于：步骤（2）中，有机相中含有的5-氯甲基-2,3-吡啶二甲酸二甲酯与三乙胺的摩尔比为1:1.02，三乙胺在2小时内滴加完。
8.根据权利要求5所述的5-（甲氧基甲基）-2,3-吡啶二甲酸二甲酯的合成方法，其特征在于：步骤（3）中，季铵盐与甲醇钠的摩尔比为1:1.2，回流加热时间为6小时。
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