CN103880772B

CN103880772B - 一种丙炔噁草酮的制备方法

Info

Publication number: CN103880772B
Application number: CN201410137668.0A
Authority: CN
Inventors: 石卫兵; 王耀良
Original assignee: Lianyungang City Jintun Agriculture Chemical Co Ltd
Current assignee: Lianyungang City Jintun Agriculture Chemical Co Ltd
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2034-04-08
Also published as: CN103880772A

Abstract

本发明是一种丙炔噁草酮的制备方法，利用噁草酮原药水解得到噁草酮酚，而后噁草酮酚在极性溶剂C₂～C₅的脂肪醇的存在下，在无机碱作为缚酸剂，在催化剂的作用下、在0.1～0.4MPa下烷基化反应生成丙炔噁草酮的醇溶液，而后过滤、洗涤、负压移除部分极性溶剂C₂～C₅的脂肪醇，冷却结晶，过滤、干燥得到丙炔噁草酮。本发明方法具有操作安全简便，收率高，产品质量符合国际标准，非常适合工业化生产。

Description

一种丙炔噁草酮的制备方法

技术领域

本发明涉及一种除草剂的制备方法，特别是一种原卟啉原氧化酶抑制剂类选择性芽前、芽后除草剂品种丙炔噁草酮的制备方法。

背景技术

丙炔噁草酮就如噁草酮一样是一原卟啉原氧化酶抑制剂类选择性芽前、芽后除草剂品种。属于低毒、环状亚胺类选择性触杀型除草剂，主要在杂草出土前后通过稗草等敏感杂草幼芽或幼苗接触吸收而起作用。稻思达施于稻田水中经过沉降逐渐被表层土壤胶粒吸附形成一个稳定的药膜封闭层，当其后萌发的杂草幼芽经过此药层时，以接触吸收和有限传导，在有光的条件下，使接触部位的细胞膜破裂和叶绿素分解，并使生长旺盛部分的分生组织遭到破坏，最终导致受害的杂草幼芽枯萎死亡。而在施药以前已经萌发但尚未露出水面的杂草幼苗，则在药剂沉降之前从水中接触吸收到足够的药剂，致使杂草很快坏死腐烂。

丙炔噁草酮高效广谱稻田除草剂，对一年生禾本科、莎草科、阔叶杂草和某些多年生杂草效果显著，对恶性杂草四叶萍有良好的防效。主要用于水稻、马铃薯、向日葵、蔬菜、甜菜、果园等苗前防除阔叶杂草，如苘麻、鬼针草、藜属杂草、苍耳、圆叶锦葵、鸭舌草、蓼属杂草、梅花藻、龙葵、苦苣菜、节节菜等，禾本科杂草，加稗草、千金子、刺蒺藜草、兰马草、马唐、牛筋草、稷属杂草以及莎草科杂草等。

目前合成丙炔噁草酮的工艺路线主要是有2,4-二氯苯酚为原料，通过酯化、硝化、水解、醚化、还原、重氮化、二次还原、碱化、酰肼化和环合，共10步反应得到丙炔噁草酮。

其反应方程式如下：

2,4-二氯苯酚制成丙炔噁草酮需要十步反应，工艺复杂，其总收率只有50%左右，生产成本、财务成本和“三废”量巨大，严重制约了丙炔噁草酮原药的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的优化生产路线，简化生产环节，使生产成本降低，同时减少“三废”排放量的丙炔噁草酮的制备方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种丙炔噁草酮的制备方法，其特征在于：噁草酮水解得到噁草酮酚后，在噁草酮酚在溶剂C₂~C₅脂肪醇的存在下，缚酸剂无机碱的作用下，加入催化剂碘化钾，与炔丙基氯或者炔丙基溴在0.1～0.5MPa下烷基化反应生成丙炔噁草酮的醇溶液，而后过滤，C₂~C₅脂肪醇洗涤滤渣，合并醇溶液，负压移除部分极性溶剂C₂～C₅的脂肪醇，冷却结晶，过滤、干燥得到丙炔噁草酮。。

本发明所述的丙炔噁草酮的制备方法，其进一步优选的技术方案或者技术特征如下：

1.噁草酮酚与脂肪醇极性溶剂的重量比为1：0.5~5；噁草酮酚与无机碱的摩尔比为1:1.0~2.5。

2.所述的脂肪醇优选乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇；所述的无机碱优选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙。

3.噁草酮酚与脂肪醇极性溶剂的重量比优选为1:1~2。

4.本发明所述的一种丙炔噁草酮的制备方法，其优选具体步骤如下：

（1）向反应容器中加入9～21重量份的水，在冰水浴条件下缓慢滴加85～90重量份的无机强酸，滴毕继续降温至5～30℃，而后加入噁草酮60～65重量份，并在该温度下保温4～5h；保温毕，在冰水浴的条件下滴加100～130重量份水，控制反应液温度不超过40℃，滴加完毕后，加入萃取剂二甲苯100～120重量份，升温至80℃，保温30～60分钟后静置、分层；油层再加入100～120重量份水，搅拌升温至80～90℃，静置、分层；油层自然冷却至室温后，冰水浴降温至0～10℃，过滤、烘干得噁草酮酚；

（2）向高压反应釜中加入将噁草酮酚270～275重量份、乙醇460～500重量份和无水碳酸钾220～260重量份，搅拌，加入适量的催化剂碘化钾，加入炔丙基氯或者炔丙基溴65～75重量份后盖上釜盖，开启循环水，通氮气置换空气2－3次，而后搅拌升温至110～120℃，并在该温度下保持3～5小时；降温至60℃以下，开釜盖，出料、过滤，用100～140重量份乙醇洗涤滤饼，滤液合并转入反应容器中，升温，蒸去250～350重量份乙醇，而后则在3～5小时内缓慢冷却至10～12℃，过滤，水洗干燥得丙炔噁草酮；

所述各原料的重量份单位均相同。

5.所述的萃取剂优选芳烃或卤代烷；所述的无机强酸优选硝酸或者硫酸。

本发明是发明人经过长期深入研究，研制出采用噁草酮为原料，经水解后，在一定压力下以C2～C5的脂肪醇为溶剂，与炔丙基氯反应得到丙炔噁草酮的方法。该创新工艺既可提高生产效率，降低生产成本，减少“三废”排放量，而且使产品纯度得以大幅度提高。该技术具有创造性、新颖性，属国内首创，合适于工业化生产。

其反应方程式如下：

本发明方法制得的产品纯度在97%以上；也使得C₂～C₅的脂肪醇的回收率达95%以上。

具体实施方式：

以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但并不局限于此。

实施例1，一种丙炔噁草酮的制备方法，噁草酮水解得到噁草酮酚后在C₂～C₅的脂肪醇极性溶剂中，再加入无机碱，噁草酮酚在溶剂C₂~C₅脂肪醇的存在下，缚酸剂无机碱的作用下，加入催化剂碘化钾，与炔丙基氯或者炔丙基溴在0.1～0.5MPa下烷基化反应生成丙炔噁草酮的醇溶液，而后过滤，C₂~C₅脂肪醇洗涤滤渣，合并醇溶液，负压移除部分极性溶剂C₂～C₅的脂肪醇，冷却结晶，过滤、干燥得到丙炔噁草酮。

实施例2，实施例1所述的一种丙炔噁草酮的制备方法中：噁草酮酚与脂肪醇极性溶剂的重量比为1：0.5~5；噁草酮酚与无机碱的摩尔比为1:1.0~2.5。

实施例3，实施例1所述的一种丙炔噁草酮的制备方法中：噁草酮酚与脂肪醇极性溶剂的重量比为1：1.5；噁草酮酚与无机碱的摩尔比为1:1.8。

实施例4，实施例1或2或3所述的一种丙炔噁草酮的制备方法中：所述的脂肪醇选自乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇；所述的无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙。

实施例5，一种丙炔噁草酮的制备方法，其具体步骤如下：

（1）向反应容器中加入9重量份的水，在冰水浴条件下缓慢滴加85重量份的无机强酸，滴毕继续降温至5℃，而后加入噁草酮60重量份，并在该温度下保温4h；保温毕，在冰水浴的条件下滴加100重量份水，控制反应液温度不超过40℃，滴加完毕后，加入萃取剂二甲苯100重量份，升温至80℃，保温30分钟后静置、分层；油层再加入100重量份水，搅拌升温至80℃，静置、分层；油层自然冷却至室温后，冰水浴降温至0℃，过滤、烘干得噁草酮酚；

（2）向高压反应釜中加入将噁草酮酚270重量份、乙醇460重量份和无水碳酸钾220重量份，搅拌，加入适量的催化剂碘化钾，加入炔丙基氯或者炔丙基溴65重量份后盖上釜盖，开启循环水，通氮气置换空气2次，而后搅拌升温至110℃，并在该温度下保持3小时；降温至60℃以下，开釜盖，出料、过滤，用100重量份乙醇洗涤滤饼，滤液合并转入反应容器中，升温，蒸去250重量份乙醇，而后则在3小时内缓慢冷却至10℃，过滤，水洗干燥得丙炔噁草酮；

所述各原料的重量份单位均相同；所述的萃取剂选自芳烃或卤代烷；所述的无机强酸选自硝酸或者硫酸。

实施例6，一种丙炔噁草酮的制备方法，其具体步骤如下：

（1）向反应容器中加入21重量份的水，在冰水浴条件下缓慢滴加90重量份的无机强酸，滴毕继续降温至30℃，而后加入噁草酮65重量份，并在该温度下保温5h；保温毕，在冰水浴的条件下滴加130重量份水，控制反应液温度不超过40℃，滴加完毕后，加入萃取剂二甲苯120重量份，升温至80℃，保温60分钟后静置、分层；油层再加入120重量份水，搅拌升温至90℃，静置、分层；油层自然冷却至室温后，冰水浴降温至10℃，过滤、烘干得噁草酮酚；

（2）向高压反应釜中加入将噁草酮酚275重量份、乙醇500重量份和无水碳酸钾260重量份，搅拌，加入适量的催化剂碘化钾，加入炔丙基氯或者炔丙基溴75重量份后盖上釜盖，开启循环水，通氮气置换空气3次，而后搅拌升温至120℃，并在该温度下保持5小时；降温至60℃以下，开釜盖，出料、过滤，用140重量份乙醇洗涤滤饼，滤液合并转入反应容器中，升温，蒸去350重量份乙醇，而后则在5小时内缓慢冷却至12℃，过滤，水洗干燥得丙炔噁草酮；

所述各原料的重量份单位均相同;所述的萃取剂选自芳烃或卤代烷；所述的无机强酸选自硝酸或者硫酸。

实施例7，一种丙炔噁草酮的制备方法，其具体步骤如下：

（1）向反应容器中加入15重量份的水，在冰水浴条件下缓慢滴加88重量份的无机强酸，滴毕继续降温至15℃，而后加入噁草酮62重量份，并在该温度下保温4.5h；保温毕，在冰水浴的条件下滴加115重量份水，控制反应液温度不超过40℃，滴加完毕后，加入萃取剂二甲苯110重量份，升温至80℃，保温45分钟后静置、分层；油层再加入110重量份水，搅拌升温至85℃，静置、分层；油层自然冷却至室温后，冰水浴降温至5℃，过滤、烘干得噁草酮酚；

（2）向高压反应釜中加入将噁草酮酚272重量份、乙醇480重量份和无水碳酸钾240重量份，搅拌，加入适量的催化剂碘化钾，加入炔丙基氯或者炔丙基溴70重量份后盖上釜盖，开启循环水，通氮气置换空气2次，而后搅拌升温至115℃，并在该温度下保持4小时；降温至60℃以下，开釜盖，出料、过滤，用120重量份乙醇洗涤滤饼，滤液合并转入反应容器中，升温，蒸去300重量份乙醇，而后则在4小时内缓慢冷却至11℃，过滤，水洗干燥得丙炔噁草酮；

实施例8，一种丙炔噁草酮的制备方法实验一：

500ml四口烧瓶中，加入9～21g水，在冰水浴条件下缓慢滴加86.6g浓硝酸，滴毕继续降温至5～30℃，而后加入噁草酮原粉62.5g，并在该温度下保温4h。保温毕，在冰水浴的条件下滴加125g水（控制反应液温度不超过35℃），滴加完毕后，加入二甲苯100g，升温至80℃，保温半小时后静置、分层。油层再加入100g水，搅拌升温至80℃，静置、分层。油层自然冷却至室温后，冰水浴降温至5℃，过滤、烘干，HPLC分析噁草酮酚含量为97.6%，收率98.5%。

在1000ml的高压反应釜中加入将噁草酮酚271.4g、乙醇480g和无水碳酸钾240g,搅拌半小时后，加入催化剂碘化钾，和炔丙基氯70g后盖上釜盖，开启循环水，通氮气置换空气三次，而后搅拌升温至110～120℃，并在该温度下保持4小时。降温至60℃以下，开釜盖，出料、过滤，用120g乙醇洗涤滤饼，滤液合并转入1000ml的四口烧瓶中，升温至回流，而后则在4小时左右缓慢冷却至10～12℃，过滤，水洗干燥得丙炔噁草酮291.7g。（收率为95.0%，纯度97.1%）。

实施例9，一种丙炔噁草酮的制备方法实验二：

500ml四口烧瓶中，加入21g水，在冰水浴条件下缓慢滴加167.3g浓盐酸，滴毕继续降温至30℃，而后加入噁草酮原粉62.5g，并在该温度下保温4h。保温毕，在冰水浴的条件下滴加125g水（控制反应液温度不超过35℃），滴加完毕后，加入二甲苯100g，升温至80℃，保温半小时后静置、分层。油层再加入100g水，搅拌升温至80℃，静置、分层。油层自然冷却至室温后，冰水浴降温至5℃，过滤、烘干，HPLC分析噁草酮酚含量为97.1%，收率98.0%。

在1000ml的高压反应釜中加入将噁草酮酚271.4g、甲醇450g和无水碳酸钾240g,搅拌半小时后，加入催化剂碘化钾，和炔丙基氯70g后盖上釜盖，开启循环水，通氮气置换空气三次，而后搅拌升温至120℃，并在该温度下保持4小时。降温至60℃，开釜盖，出料、过滤，用120g乙醇洗涤滤饼，滤液合并转入1000ml的四口烧瓶中，升温至回流，而后则在4小时左右缓慢冷却至5～8℃，，过滤，水洗干燥得丙炔噁草酮290.2g。（收率为95.1%，纯度97.2%）

实施例10，一种丙炔噁草酮的制备方法实验三：

500ml四口烧瓶中，加入18g水在冰水浴条件下缓慢滴加137.5g浓硝酸，滴毕继续降温至20℃，而后加入噁草酮原粉62.5g，并在该温度下保温4h。保温毕，在冰水浴的条件下滴加125g水（控制反应液温度不超过35℃），滴加完毕后，加入二甲苯100g，升温至80℃，保温半小时后静置、分层。油层再加入100g水，搅拌升温至80℃，静置、分层。油层自然冷却至室温后，冰水浴降温至5℃，过滤、烘干，HPLC分析噁草酮酚含量为98.5%，收率97.5%。

在1000ml的高压反应釜中加入将噁草酮酚271.4g、丙醇500g和无水碳酸钠184g，搅拌半小时后，加入炔丙基氯70g，盖上釜盖，开启循环水，通氮气置换空气三次，而后搅拌升温至120℃，并在该温度下保持4小时。降温至60℃，开釜盖，出料、过滤，用150g丙醇洗涤滤饼，滤液合并转入1000ml的四口烧瓶中，升温至回流，而后则在4小时左右缓慢冷却至0～5℃，，过滤，水洗干燥得丙炔噁草酮295g。（收率为95.6%，纯度97.5%）

对比实施例：

1．2,4-二氯-5-硝基酚的制备：

酯化：在2000L酯化釜中加500公斤2，4-二氯苯酚，升温至60～70℃，加入催化剂无水三氯化铝，搅拌反应一段时间后，停蒸汽。滴加三氯氧磷，滴加结束后保温反应1小时，而后再逐步升温至在120～130℃保温反应数小时。

硝化：把酯化物降温至60℃后，在冷却下加入溶剂二氯乙烷和浓硫酸；而后将硝化反应釜中温度降至0℃以下，而后缓慢滴加配制好的混酸，滴毕保温反应1小时。

水解：在水解釜中加入定量的水，开搅拌，而后将上述硝化液滴加至水解釜中，滴毕搅拌30分钟，静置3小时后分去下层酸水，再加入大量水。升温蒸出二氯乙烷；待溶剂全部蒸完后，再回流5～6小时。

趁热分层，在高真空蒸去残余的水分，稍降温，加定量DMF，升温溶解。

2．2,4-二氯-5-炔丙氧基苯胺的制备：

醚化：在2000立升醚化釜中加入一定量的DMF，搅拌下加入无水碳酸钾和上述2,4-二氯-5-硝基酚的DMF溶液至醚化釜中；而后升温至60℃，开始缓慢滴加炔丙基氯，滴毕升温至90～100℃继续反应3小时。

稍冷即放料至离心机离心，滤渣用DMF淋洗至无机盐基本无色。滤液合并，在高真空下蒸去DMF；蒸馏釜中残液稍冷后加液碱至强碱性，再保温反应0.5小时，静置分层，分去水分。

加氢还原：在2000立升还原釜中加入上述所制醚化物、甲醇和催化剂铂炭，盖上釜盖，开搅拌，通入氮气，置换空气三次；然后再通氢气置换氮气三次，升温至50～80℃；保持压力在1.0MPa反应4～6小时，直至不吸氢为反应终点。

降温至室温、泄压、过滤，滤液蒸去溶剂后酸化至pH1～2，在离心得到2,4-二氯-5-炔丙氧基苯胺盐酸盐。

3．2,4-二氯-5-炔丙氧基苯肼的制备：

重氮化：在5000L搪玻璃反应釜中加入盐酸，开搅拌，打开冷冻盐水进水阀，进行冷却；将2,4-二氯-5-炔丙氧基苯胺醚盐酸盐投入釜中，继续搅拌降温至0℃左右；在重氮釜温度0℃左右时，开始缓慢加入亚硝酸钠盐水溶液，并控制重氮釜内反应温度在5℃以下；滴毕，继续搅拌反应0.5小时，缓慢加入适量尿素，继续搅拌0.5小时。

氯化亚锡还原：在还原釜内加入盐酸后，开搅拌，加入氯化亚锡，打开冷冻，并冷却至0℃以下，而后缓慢地向还原釜内滴加过滤过后的重氮盐水溶液；滴加结束后在0℃左右保温1小时。离心所得滤渣即2,4-二氯-5-炔丙氧基苯肼盐酸盐。

碱化：在碱化釜中加入2000立升的水，搅拌下加入上步还原得到的2,4-二氯-5-炔丙氧基苯肼盐酸盐，升温至40～50℃，滴加碱液至pH13～14，而后保温2小时，降温，离心得到2,4-二氯-5-炔丙氧基苯肼。

4．丙炔噁草酮的制备：

酰化：打开2000立升酰化釜冷冻，投入氯仿，搅拌下投入2,4-二氯-5-炔丙氧基苯肼，加入三乙胺；冷却至0℃以下，滴加特戊酰氯和氯仿的溶液；滴加结束后在pH7～10、0℃左右继续反应搅拌2.0小时。

环合：在冷光釜中加入氯仿，打开冷冻，冷却至0℃以下，开始通入光气，通光结束后滴加上步制得的反应产物酰肼溶液；滴加结束后继续在0℃左右搅拌反应3小时。

缓慢升温升温至60℃以上，保温反应1.0小时；稍降温，再加水，搅拌0.5小时，静置2小时，分层；将下层分入氯仿脱溶釜，负压脱溶至90～100℃；氯仿脱溶结束后加入甲醇，在60～70℃保温0.5小时；而后3～4小时缓慢冷却至10℃，并搅拌1小时，离心得丙炔噁草酮湿品。

Claims

1.一种丙炔噁草酮的制备方法，其特征在于：

500mL四口烧瓶中，加入18g水在冰水浴条件下缓慢滴加137.5g浓硝酸，滴毕继续降温至20℃，而后加入噁草酮原粉62.5g，并在该温度下保温4h；保温毕，在冰水浴的条件下滴加125g水，控制反应液温度不超过35℃，滴加完毕后，加入二甲苯100g，升温至80℃，保温半小时后静置、分层；油层再加入100g水，搅拌升温至80℃，静置、分层；油层自然冷却至室温后，冰水浴降温至5℃，过滤、烘干，HPLC分析噁草酮酚含量为98.5％，收率97.5％；

在1000mL的高压反应釜中加入将噁草酮酚271.4g、丙醇500g和无水碳酸钠184g，搅拌半小时后，加入炔丙基氯70g，盖上釜盖，开启循环水，通氮气置换空气三次，而后搅拌升温至120℃，并在该温度下保持4小时；降温至60℃，开釜盖，出料、过滤，用150g丙醇洗涤滤饼，滤液合并转入1000mL的四口烧瓶中，升温至回流，而后则在4小时缓慢冷却至0～5℃，过滤，水洗干燥得丙炔噁草酮295g。