CN103819417A - 一种羧酸化合物的纯化方法及其应用 - Google Patents

一种羧酸化合物的纯化方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种羧酸化合物的纯化方法及其应用。所述方法以2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸为原料，用有机或无机碱成盐，经酸化，酯化得高纯度唑草酮产品。本发明的有益效果主要体现在：通过对低质量(包括从母液回收)唑草酮中间体的纯化，提高最终产品唑草酮的质量和收率，降低生产成本。

Description

一种羧酸化合物的纯化方法及其应用
技术领域
本发明涉及有机化合物纯化及应用的方法，尤其涉及一种羧酸化合物的纯化方法及其应用。
背景技术
唑草酮（V，又名唑草酯、唑酮草酯）是属于三唑啉酮类的除草剂。化学名称为2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸乙酯。其化学结构式显示如下：
现有制备唑草酮的方法（WO1990002120,CN1031307C,US5125958，WO1997007107，CN1068594，US05621112,CN102174026）：以1-(5-氨基-4-氯-2-氟苯基)-4-二氟甲基-3-甲基-1H-1,2,4-三唑-5-酮为原料，经重氮化后与大量丙烯酸乙酯或丙烯酸反应直接得唑草酮产物或唑草酮前体，后者再经酯化成唑草酮最终产物。这些方应可以用以合成唑草酮，但丙烯酸乙酯或丙烯酸此反应条件下，聚合成紫外不吸收的多聚副产物，浪费大量丙烯酸乙酯或丙烯酸，增加了工艺成本，另外，众多副产物的产生以及唑草酮的粘稠油状不便纯化等因素，导致唑草酮最终产物外标含量偏低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种羧酸化合物的纯化方法及其应用。
一种羧酸化合物纯化的方法是：以化合物(I)粗品为原料，用有机胺(II)作碱，在有机溶剂中合成中间体化合物(III)，中间体化合物(III)经无机碱处理得中间体化合物(IV)或中间体化合物(IV’)，经酸化得化合物(I)精品，用反应式表示如下：
Figure BDA0000456585300000021
其中，R1、R2、R3为氢、1～18个碳原子的烷基、芳基，烷基包括支链、直链及环烷基，R1、R2、R3基团可以相同或不同；M为碱金属，M’为碱土金属。
另一种羧酸化合物纯化的方法是：以化合物(I)粗品为原料，与无机碱反应得到中间体化合物(IV)或中间体化合物(IV’)，经酸化得化合物(I)精品，用反应式表示如下：
其中，M为碱金属，M’为碱土金属。
所述的化合物(I)精品在硫酸催化下与乙醇反应得高纯度化合物(V)，所述的乙醇与化合物(I)精品的质量比为0.5～5，用反应式表示如下：
Figure BDA0000456585300000023
所述的有机胺(II)为正丙胺、正己胺、二环己胺、三乙胺或其两种或多种的混合物，所述有机胺(II)投料质量为化合物(I)粗品质量的0.25～5倍。
所述的有机溶剂为丙酮、甲苯、氯仿、甲醇或其两种或多种的混合物，所述有机溶剂的体积与化合物(I)粗品质量的比为2～20mL/g。
所述的无机碱为碱金属（M）或碱土金属（M’）的化合物，碱金属（M）的化合物为KOH、NaOH、KHCO3、NaHCO3、K2CO3或Na2CO3，碱土金属（M’）的化合物为Ca(OH)2、Mg(OH)2或Ba(OH)2。
所述的无机酸为盐酸或硫酸。
一种中间体化合物(III)的分子结构式为：
Figure BDA0000456585300000031
其中，R1、R2、R3为氢、1～18个碳原子的烷基、芳基，烷基包括支链、直链及环烷基，R1、R2、R3基团可以相同或不同。
另一种中间体化合物(IV)的分子结构式为：
Figure BDA0000456585300000032
其中，M为碱金属。
另一种中间体化合物(IV’)的分子结构式为：
Figure BDA0000456585300000033
其中，M’为碱土金属。
本发明所述的纯化及应用工艺操作简单、安全可靠，可以高效去除终产品唑草酮中不合要求杂质，使终产品唑草酮纯度达标，利于工业化生产。
具体实施方式
一种羧酸化合物纯化的方法是：以化合物(I)粗品为原料，用有机胺(II)作碱，在有机溶剂中合成中间体化合物(III)，中间体化合物(III)经无机碱处理得中间体化合物(IV)或中间体化合物(IV’)，经酸化得化合物(I)精品，用反应式表示如下：
Figure BDA0000456585300000041
其中，R1、R2、R3为氢、1～18个碳原子的烷基、芳基，烷基包括支链、直链及环烷基，R1、R2、R3基团可以相同或不同；M为碱金属，M’为碱土金属。
另一种羧酸化合物纯化的方法是：以化合物(I)粗品为原料，与无机碱反应得到中间体化合物(IV)或中间体化合物(IV’)，经酸化得化合物(I)精品，用反应式表示如下：
Figure BDA0000456585300000042
其中，M为碱金属，M’为碱土金属。
所述的化合物(I)精品在硫酸催化下与乙醇反应得高纯度化合物(V)，所述的乙醇与化合物(I)精品的质量比为0.5～5，用反应式表示如下：
所述的有机胺(II)为正丙胺、正己胺、二环己胺、三乙胺或其两种或多种的混合物，所述有机胺(II)投料质量为化合物(I)粗品质量的0.25～5倍。
所述的有机溶剂为丙酮、甲苯、氯仿、甲醇或其两种或多种的混合物，所述有机溶剂的体积与化合物(I)粗品质量的比为2～20mL/g。
所述的无机碱为碱金属（M）或碱土金属（M’）的化合物，碱金属（M）的化合物为KOH、NaOH、KHCO3、NaHCO3、K2CO3或Na2CO3，碱土金属（M’）的化合物为Ca(OH)2、Mg(OH)2或Ba(OH)2。
所述的无机酸为盐酸或硫酸。
一种中间体化合物(III)的分子结构式为：
Figure BDA0000456585300000051
其中，R1、R2、R3为氢、1～18个碳原子的烷基、芳基，烷基包括支链、直链及环烷基，R1、R2、R3基团可以相同或不同。
另一种中间体化合物(IV)的分子结构式为：
其中，M为碱金属。
另一种中间体化合物(IV’)的分子结构式为：
其中，M’为碱土金属。
下面的实例进一步举例说明了本发明的一些特征，但本发明所申请保护的内容和范围并不受下述实施例的限制。
实施例1：在500mL反应瓶中投入15g2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸粗品及60mL丙酮，室温搅拌下加入7.5g二环已胺，滴加完毕，搅拌至反应完全，降温至0℃，抽滤，滤饼用丙酮浸洗，得17g2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸二环已胺盐。所述2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸二环已胺盐的核磁波谱共振数据：1HNMR(500MHz，D2O)：δ9.39(br.,2H)，7.52(d,1H)，7.27(d,1H)，7.16(s,0.25H)，7.05(d,0.5H)，6.93(d,0.25H)，4.44～4.47(q,1H)，3.59～3.63(q,1H)，3.14～3.19(q,1H)，3.00～3.04(m,2H)，2.46(s,3H)，2.17(s,1H)，2.03(d,4H)，1.79(d,4H)，1.64(d,2H)，1.47～1.53(q,4H)，1.16～1.27(d,6H)。
将17g2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸二环已胺盐与85mL混合，加入4.2g30%液碱，滴加结束，加入50mL甲苯，水层用30%盐酸酸化，冷却至室温，过滤，水洗，干燥得到11.5g（含量>98%）2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸。所述2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸的核磁波谱共振数据：1HNMR(500MHz，CDCl3)：δ11.0(br.,1H)，7.50(d,1H)，7.35(d,1H)，7.18(s,0.25H)，7.06(d,0.5H)，6.93(d,0.25H)，4.56(t,1H)，3.48～3.52(q,1H)，3.25～3.29(q,1H)，2.47(s,3H)。
实施例2：在500mL反应瓶中，投入50g2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸粗品及150mL丙酮，加入16.5g液碱，室温下搅拌0.5小时，降温至0℃，过滤，滤饼用丙酮浸洗，抽干，得到48g2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸的钠盐。所述2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸的钠盐的核磁波谱共振数据：1HNMR(500MHz，D2O)：δ7.46(d,1H)，7.31(d,1H)，7.17(s,0.25H)，7.05(d,0.5H)，6.93(d,0.25H)，4.54(t,1H)，3.48～3.52(q,1H)，3.25～3.29(q,1H)，2.48(s,3H)。
把48g2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸的钠盐投入反应瓶中，再加入100mL水，盐酸酸化至pH=4左右，继续搅拌1小时，降温至10℃左右，过滤，晾干，得40g（含量>98%）2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸。
实施例3：在500mL反应瓶中加入50g2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸粗品及180mL水，升温至45℃，滴加110g10%碳酸氢钠溶液，滴加结束后，继续搅拌至无气体放出，加入100mL甲苯萃取，分得下层水层，上层再用稀碳酸氢钠溶液洗涤，分层，合并下层水层，用17g盐酸酸化至pH=4左右，冷却至室温，过滤，水洗，干燥得到44g（含量>98%）2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸。
实施例4：在1000mL反应瓶中，依次加入100g2-氯-3-{2-氯-5-[4-(二氟甲基)-4,5-二氢-3-甲基-5-氧-1H-1,2,4-三唑-1-基]-4-氟苯基}丙酸精品、5g浓硫酸和400mL甲苯，加入50g乙醇，加完后在100℃保温反应1小时。用活性碳脱色，过滤，滤液依次用水、碳酸氢钠溶液、盐酸和水洗涤。脱除甲苯得98g（含量>98%）唑草酮。所述唑草酮的核磁波谱共振数据：1HNMR(500MHz，CDCl3)：δ7.46(d,1H)，7.31(d,1H)，7.17(s,0.25H)，7.05(d,0.5H)，6.93(d,0.25H)，4.54(t,1H)，4.19～4.27(m,2H)，3.48～3.52(q,1H)，3.25～3.29(q,1H)，2.48(s,3H)，1.27(t,3H)。

Claims (10)

1.一种羧酸化合物纯化的方法，其特征在于：以化合物(I)粗品为原料，用有机胺(II)作碱，在有机溶剂中合成中间体化合物(III)，中间体化合物(III)经无机碱处理得中间体化合物(IV)或中间体化合物(IV ’ )，经酸化得化合物(I)精品，用反应式表示如下：
Figure 2014100153204100001DEST_PATH_IMAGE001
其中，R1、R2、R3为氢、1~18个碳原子的烷基、芳基，烷基包括支链、直链及环烷基，R1、R2、R3基团可以相同或不同；M为碱金属，M’为碱土金属。
2.一种羧酸化合物纯化的方法，其特征在于：以化合物(I)粗品为原料，与无机碱反应得到中间体化合物(IV)或中间体化合物(IV ’ )，经酸化得化合物(I)精品，用反应式表示如下：
Figure 790537DEST_PATH_IMAGE002
其中，M为碱金属，M’为碱土金属。
3.一种如权利要求1或2所述方法的应用，其特征在于，化合物(I) 精品在硫酸催化下与乙醇反应得高纯度化合物(V)，所述的乙醇与化合物(I)精品的质量比为0.5~5，用反应式表示如下：
Figure 927121DEST_PATH_IMAGE003
。
4.根据权利要求1所述的一种羧酸化合物纯化的方法，其特征在于：所述的有机胺(II)为正丙胺、正己胺、二环己胺、三乙胺或其两种或多种的混合物，所述有机胺(II)投料质量为化合物(I)粗品质量的0.25~5倍。
5.根据权利要求1或2所述的一种羧酸化合物纯化的方法，其特征在于：所述的有机溶剂为丙酮、甲苯、氯仿、甲醇或其两种或多种的混合物，所述有机溶剂的体积与化合物(I)粗品质量的比为2~20mL/g。
6.根据权利要求1或2所述的一种羧酸化合物纯化及应用的方法，其特征在于：所述的无机碱为碱金属（M）或碱土金属（M’）的化合物，碱金属（M）的化合物为KOH、NaOH、KHCO3、NaHCO3、K2CO3或Na2CO3，碱土金属（M’）的化合物为Ca(OH)2、Mg(OH)2或Ba(OH)2。
7.根据权利要求1或2所述的一种羧酸化合物纯化的方法，其特征在于：所述的无机酸为盐酸或硫酸。
8.一种中间体化合物(III)，其特征在于：所述的中间体化合物(III)的分子结构式为：
Figure 595999DEST_PATH_IMAGE004
其中，R1、R2、R3为氢、1~18个碳原子的烷基、芳基，烷基包括支链、直链及环烷基，R1、R2、R3基团可以相同或不同。
9.一种中间体化合物(IV)，其特征在于：所述的中间体化合物(IV)的分子结构式为：
其中，M为碱金属。
10.一种中间体化合物(IV’)，其特征在于：所述的中间体化合物(IV’)的分子结构式为：
Figure 530643DEST_PATH_IMAGE006
其中， M’为碱土金属。
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