CN103724353B - 五氟磺草胺的改进合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种五氟磺草胺的改进合成方法，其包括式II化合物与二氟乙醇在碱性催化剂作用下反应，得到式III化合物；式III化合物进生重氮化反应和酰氯化反应，得到式IV化合物；式IV化合物与式V化合物在催化剂作用下反应，得到式I化合物五氟磺草胺。本方法总收率高，操作简单，后处理容易，合成过程安全性高，适宜大规模工业生产。

Description

五氟磺草胺的改进合成方法
技术领域
本发明属于农药合成领域，具体涉及一种五氟磺草胺的制备方法。
背景技术
五氟磺草胺(penoxsulam)是由美国陶农科公司(DowAgroSciences)所开发的苗后用除草剂，它是三唑并嘧啶磺酰胺除草剂，通过抑制乙酰乳酸合成酶(ALS)而起作用。2004年9月24日在美国EPA正式注册登记，2005年在美国南部稻区推广应用，2008年在中国登记。五氟磺草胺由于其低毒、高效、安全而受人关注，其将在水稻应用中得到进一步发展，成为重要产品之一。五氟磺草胺，杀草谱广，对水稻田常见的多种杂草，包括稗草、一年生莎草以及多种阔叶草均有良好的防效，而且持效期长达30～60天，一次用药能基本控制全季杂草危害。
曹燕蕾在《五氟磺草胺的合成简介》中提及一种五氟磺草胺的合成路线，其以中间体2-氨基-5,8-二甲氧基[1,2,4]-三唑并[1,5-c]-嘧啶与2-氟-6-三氟甲基苯磺酰氯反应，再与2,2-二氟乙醇缩合进行制备五氟磺草胺，但是该方法反应过程复杂、总收率低，其在制备过程中需采用贵金属化合物等危险试剂，难以在工业生产中使用。
发明内容
本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种五氟磺草胺的合成方法，本方法总收率高，反应条件温合，反应操作简单，降低了能耗，适宜在工业生产中使用。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种五氟磺草胺的改进合成方法，其包括如下步骤：
a）式II化合物与二氟乙醇在碱性催化剂作用下反应，得到式III化合物；
b）式III化合物进生重氮化反应和酰氯化反应，得到式IV化合物；
c）式IV化合物与式V化合物在催化剂作用下反应，得到式I化合物五氟磺草胺；
反应过程如下：
步骤a中，所述碱性催化剂选自甲醇钠、乙醇钠、氢化钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种；碱性催化剂的用量为化合物II质量的0.05～5倍，优选0.05～0.5倍，更优选0.09～0.2倍。
在步骤a中，反应温度为-10℃～100℃，优选20℃～50℃；反应溶剂选自四氢呋喃、酯类溶剂、醇类溶剂、DMF、DMAC、苯、甲苯中的一种或几种；化合物II与二氟乙醇的摩尔比为1：0.1～10，优选1：0.6～1.3，更优选1：0.8～1.0。
在步骤b中，式III化合物先在盐酸、冰乙酸和亚硝酸钠存在下进行重氮化反应，反应液再在冰醋酸中在铜类物质作用下与二氧化硫进行酰氯化反应，得到式IV化合物。
在步骤b中，重氮化反应温度为-20℃～80℃，优选-5℃～0℃；重氮化反应中式III化合物与盐酸、冰乙酸、亚硝酸钠的质量比为1：0.01～10：0.1～10：0.01～10，优选1：1～5：0.3～1.0：0.1～0.5，更优选1：2～3：0.5～0.8：0.2～0.4。所述铜类物质选自铜粉、氯化亚铜、氯化铜、氧化铜中的一种或几种；式III化合物与铜类物质的质量比为1：0.01～10，优选1：0.05～0.5，更优选1：0.08～0.2；酰氯化反应温度为-20℃～10℃，优选-5℃～0℃。
在步骤c中，所述催化剂选自吡啶、取代吡啶（如甲基吡啶、乙基吡啶等）、三乙胺中的一种或几种；所述催化剂与式V化合物的质量比为1：0.1～10，优选1：0.2～1.0，更优选1：0.4～0.8。本步骤中的缩合反应温度为0℃～100℃，优选30℃～40℃；反应溶剂选自乙腈、DMF、THF、丁酮中的一种或几种。
本发明中提及的盐酸，如无特殊说明，是指质量浓度为31%以上的盐酸。
本发明的有益效果：本方法总收率高，可达78%以上，各步骤的反应收率均在90%以上。以重要中间体2-氨基-5,8-二甲氧基[1,2,4]三唑[1,5-c]嘧啶计其收率可达90%以上；而对比例中采用曹燕蕾的方法其各步反应收率均在60～75%左右，其总收率低于30%。本法操作简单，后处理容易，合成过程安全性高，适宜大规模工业生产。
具体实施方式
实施例1
步骤a:
向反应容器中加入2-氟-6三氟甲基苯胺18g、四氢呋喃500mL，加入甲醇钠催化剂3g，在35℃下滴加二氟乙醇8.2g，反应12小时，过滤，蒸馏，得到淡黄色液体2-(2,2-二氟乙氧基)-6-三氟甲基苯胺23.4g，收率96%。
步骤b:
向反应瓶中加入20g31%的盐酸，5g冰乙酸，搅拌下加入8g2-(2,2-二氟乙氧基)-6-三氟甲基苯胺，在温度-5℃～0℃下滴加3g亚硝酸钠与12g水的混合溶液，反应4小时，得到重氮反应液备用。
在另一反应瓶中加入30g亚硫酸钠，滴加35g盐酸,收集生成的二氧化硫气体,并通入35g的冰醋酸中,得到含SO2的醋酸液,再向其中加入0.8g氯化亚铜,在-5℃～0℃下加入上述重氮反应液,约用2小时加完,再反应3.5小时,反应完成后加二氯乙烷萃取分层,再蒸馏后得到中间体2-(2,2-二氟乙氧基)-6-三氟甲基苯磺酰氯9.8g,含量在98%以上,单一杂质不超过0.3%,收率约90%。
步骤c:
取中间体2-(2,2-二氟乙氧基)-6-三氟甲基苯磺酰氯11g，中间体2-氨基-5,8-二甲氧基[1,2,4]三唑[1,5-c]嘧啶6.5g，乙腈40mL加入反应容器中，在常温下加入吡啶10g，在35℃下反应7小时后，加入稀盐酸（10%）10g，搅拌后过滤，得到白色结晶性粉末14.6g目标产物，纯度98%，收率91%。
对比例1
在-10℃将含13克亚硝酸钠的水溶液滴入6.6克2-氟-6-三氟甲基苯胺、53克冰醋酸及16克浓盐酸的混合液中，在-lO℃搅拌O.5h，升温至0℃，缓慢加入0.8克氯化亚铜及5克二氧化硫的冰醋酸溶液，随后升至室温，并搅拌25min，反应液倒入冰水中，用乙醚多次萃取，合并有机相，用碳酸氢钠溶液洗涤，硫酸镁干燥，得到黑色的油状物即为中间体2-氟-6-三氟甲基苯磺酰氯6.5克。收率75%
将中间体19.5克2-氨基-5，8-二甲氧基[1,2,4]三唑并[1，5-C]嘧啶溶于40克乙腈中，加入中间体32克2-氟-6-三氟甲基苯磺酰氯、50克吡啶和10克二甲亚砜，反应用液相色谱跟踪，大约需要9d时间，在这段时间内要再补加吡啶和二甲基亚砜，溶液用二氯甲烷稀释，用盐酸、水洗涤，硫酸镁干燥，负压下脱除溶剂，用乙腈重结晶得到中间体2-氟-6-三氟甲基-N-(5,8-二甲氧基-[1,2,4]-三唑并[1，5-c]嘧啶-2-基)苯磺酰胺23克。收率低于60%。
在氮气保护下，将1.5克氧化钠溶于20克1,2-二甲氧基乙烷中，在冰浴中冷至10℃，加入中间体2-氟-6-三氟甲基-N-(5,8-二甲氧基-[1,2,4]-三唑并[1，5-c]嘧啶-2-基)苯磺酰胺21克，反应轻微放热，用冰浴冷至6℃，过10min后，加入1.2克2,2-二氟乙醇，反应轻微放热，大约1h后，移走冰浴，温度升至28℃左右，反应液搅拌过夜，在5～10℃时，将5％的盐酸加入反应液中，用冰浴冷却，反应液搅拌20min左右，随后过滤，用水、甲醇洗涤，干燥后用五氯化磷处理，得到五氟磺草胺白色粉末。收率65%。

Claims (18)

1.一种五氟磺草胺的合成方法，其特征在于包括如下步骤：
a)式II化合物与二氟乙醇在碱性催化剂甲醇钠或乙醇钠作用下反应，得到式III化合物；反应溶剂选自四氢呋喃、DMF或DMAC；
b)式III化合物进行重氮化反应和酰氯化反应，得到式IV化合物；
c)式IV化合物与式V化合物在催化剂吡啶或三乙胺的作用下反应，得到式I化合物五氟磺草胺；
反应过程如下：
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于在步骤a中，碱性催化剂的用量为式II化合物质量的0.05～5倍。
3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于在步骤a中，碱性催化剂的用量为式II化合物质量的0.05～0.5倍。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于在步骤a中，反应温度为-10℃～100℃；化合物II与二氟乙醇的摩尔比为1：0.1～10。
5.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于在步骤a中，化合物II与二氟乙醇的摩尔比为1：0.6～1.3。
6.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于在步骤a中，反应温度为20℃～50℃；式II化合物与二氟乙醇的摩尔比为1：0.8～1.0。
7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于在步骤b中，式III化合物先在盐酸、冰乙酸和亚硝酸钠存在下进行重氮化反应，反应液再在冰醋酸中在铜类物质作用下与二氧化硫进行酰氯化反应，得到式IV化合物。
8.根据权利要求7所述的合成方法，其特征在于在步骤b中，重氮化反应温度为-20℃～80℃；重氮化反应中式III化合物与盐酸、冰乙酸、亚硝酸钠的质量比为1：0.01～10：0.1～10：0.01～10。
9.根据权利要求8所述的合成方法，其特征在于在步骤b中，重氮化反应温度为-5℃～0℃；重氮化反应中式III化合物与盐酸、冰乙酸、亚硝酸钠的质量比为1：1～5：0.3～1.0：0.1～0.5。
10.根据权利要求9所述的合成方法，其特征在于在步骤b中，重氮化反应中式III化合物与盐酸、冰乙酸、亚硝酸钠的质量比为1：2～3：0.5～0.8：0.2～0.4。
11.根据权利要求7所述的合成方法，其特征在于在步骤b中，所述铜类物质选自铜粉、氯化亚铜、氯化铜、氧化铜中的一种或几种；式III化合物与铜类物质的质量比为1：0.01～10；酰氯化反应温度为-20℃～10℃。
12.根据权利要求11所述的合成方法，其特征在于在步骤b中，式III化合物与铜类物质的质量比为1：0.05～0.5；酰氯化反应温度为-5℃～0℃。
13.根据权利要求12所述的合成方法，其特征在于在步骤b中，式III化合物与铜类物质的质量比为1：0.08～0.2。
14.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于在步骤c中，所述催化剂与式V化合物的质量比为1：0.1～10。
15.根据权利要求14所述的合成方法，其特征在于在步骤c中，所述催化剂与式V化合物的质量比为1：0.2～1.0。
16.根据权利要求15所述的合成方法，其特征在于在步骤c中，所述催化剂与式V化合物的质量比为1：0.4～0.8。
17.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于在步骤c中，反应温度为0℃～100℃；反应溶剂选自乙腈、DMF、THF、丁酮中的一种或几种。
18.根据权利要求17所述的合成方法，其特征在于在步骤c中，反应温度为30℃～40℃。
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