CN103910659A - 2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法及其中间体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法及其中间体。以2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)粗品为原料,用有机胺(II)作碱,在有机溶剂中合成中间体有机铵盐(III),有机铵盐(III)在水相中经无机碱处理得无机金属盐(IV)或无机金属盐(IV’),再加无机酸酸化得到2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)精品。本发明的有益效果主要体现在:通过精制低质量2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸,有效去除或降低不合要求杂质的含量,工艺稳定、三废少,为生产高质量甲基磺草酮提供了高质量的原料。
Description
技术领域
本发明涉及有机物的精制方法及其中间体,尤其涉及一种2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法及其中间体。
背景技术
甲基磺草酮【又称米斯通,Mesotrione,(2-(4-甲磺酰基-2-硝基苯甲酰基)环己烷-1,3-二酮)】是一种杀草谱广、活性高、使用灵活、可混性强、对后茬作物安全且环境兼容性强的三酮类除草剂,具有很高的使用前景,尤其是在玉米田除草方面体现出独特的优越性。甲基磺草酮可采用2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸为原料,经过如下式所示的工艺过程进行合成【详见US4695673】:
2001年K.Javdani等【WO02076934、CN1250525、US7285678】指出原料2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸中一些杂质会造成2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸原药纯度不高、导致正的艾姆斯氏(Ames)试验结果,且这并不是甲基磺草酮固有的性质,而是2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸中存在的一些杂质经过上式所示过程衍生出的结果。因此,他们发明了一种纯化2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的方法:首先把2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸粗品溶解在pH2~10的水中,过滤除去不溶物;其次,滤液与活性碳接触,过滤除去固体沉淀物,并用足量的碱处理滤液以水解不需要的硝基和二硝基取代的杂质;最后在95℃调解水溶液的pH至酸性并冷却析出2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸精品。遗憾的是,2005年A.H.Benke等【CN100378071、UA82722】发现上述精制工艺虽然可以除去2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸中的一部 分杂质,但是以该精制过程得到的2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸为原料制备出的终产品甲基磺草酮产品中仍含有一些不合需求水平的杂质。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法及其中间体。
一种2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法:以2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)粗品为原料,用有机胺(II)作碱,在有机溶剂中合成中间体有机铵盐(III),有机铵盐(III)在水相中经无机碱处理得无机金属盐(IV)或无机金属盐(IV’),再加无机酸酸化得到2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)精品,用化学反应式为:
其中,R1、R2、R3为氢、1~6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2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法,以2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)粗品为原料,用有机胺(II)作碱,在有机溶剂中合成中间体有机铵盐(III),加无机酸酸化得2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)精品,用化学反应式为:
其中R1、R2、R3为氢、1~6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。
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2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(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2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(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。
中间体为2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸铵盐,其分子结构式为:
其中R1、R2、R3为氢、1~6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。
本发明所述的合成及精制工艺操作简单、安全可靠、可以高效去除不合要求杂质,使产品纯度达标,利于工业化生产。
具体实施方式
一种2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法:以2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)粗品为原料,用有机胺(II)作碱,在有机溶剂中合成中间体有机铵盐(III),有机铵盐(III)在水相中经无机碱处理得无机金属盐(IV)或无机金属盐(IV’),再加无机酸酸化得到2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)精品,用化学反应式表示为:
其中,R1、R2、R3为氢、1~6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2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法,以2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)粗品为原料,用有机胺(II)作碱,在有机溶剂中合成中间体有机铵盐(III),加无机酸酸化得2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)精品,用化学反应式表示为:
其中,R1、R2、R3为氢、1~6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。
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2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(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2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(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。
中间体为2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸铵盐,其分子结构式为:
其中R1、R2、R3为氢、1~6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。
下面的实施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:向500毫升三口反应瓶中加入52.7克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸粗 品(85.0%)、400.0毫升丙酮,搅拌下滴加36.0克二环己胺。升温搅拌2.5小时后,冷却,抽滤,丙酮漂洗,烘干得到77.2克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸二环己胺盐,所述化合物的核磁波谱共振数据如:1HNMR(500MHz,D2O):δ8.620~8.622(d,1H),8.24~8.26(dd,1H),7.71~7.73(d,1H),3.28(s,3H),3.17~3.19(dd,2H),1.97~1.98(d,4H),1.75~1.77(t,4H),1.59~1.62(d,2H),1.22~1.27(m,8H),1.10~1.11(d,2H)。
把上述过程得到的76.0克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸二环己胺盐加入到500毫升三口圆底烧瓶中并与350.0毫升水混合,用氢氧化钾调解溶液pH=13,甲苯分层,水相用盐酸调节至pH=3。过滤,滤饼用水洗涤,烘干得到44.1克(收率98.45%,含量99.5%)2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸精品,所述化合物的核磁波谱共振数据如:1HNMR(500MHz,CDCl3):δ14.40(s,1H),5.52~5.53(d,1H),8.32~8.33(dd,1H),8.10~8.12(d,1H),3.39(s,3H)。
实施例2:向1000毫升三口反应瓶中加入100.0克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸粗品(88.0%)、800.0毫升甲醇,搅拌下滴加43.6克正己胺。升温搅拌2.5小时后,冷却,抽滤,甲醇漂洗,烘干得到123.03克结构如下的2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸正己胺盐,所述化合物的核磁波谱共振数据如:1HNMR(500MHz,D2O):δ8.611~8.610(d,1H),8.23~8.25(dd,1H),7.70~7.72(d,1H),3.27(s,3H),2.90~2.93(t,2H),1.56~1.59(t,2H),1.21~1.31(m,6H),0.78~0.80(t,3H)。
向1000毫升三口圆底烧瓶中加入123.03克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸正己胺盐、700.0毫升水,用氢氧化钾调解溶液pH=13,甲苯分层,水相用硫酸调节至pH=3。过滤,滤饼用水洗涤,烘干得到86.2克(收率98%,含量99.5%)2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸精品。
实施例3:向1000毫升三口反应瓶中加入100.0克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸粗品(88.0%)、100.0毫升丙酮、100毫升甲醇,搅拌下滴加25.5克正丙胺。升温搅拌2.0小时后,冷却,抽滤,丙酮漂洗,烘干得到108.8克结构如下的2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸正己胺盐,所述化合物的核磁波谱共振数据如:1HNMR(500MHz,D2O):δ8.608~8.611(d,1H),8.23~8.25(dd,1H),7.70~7.72(d,1H),3.27(s,3H),2.87~2.90(t,2H),1.58~1.62(m,2H),0.88~0.91(t,3H)。
向500毫升三口圆底烧瓶中加入108.8克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸正丙胺盐、350.0毫升15.0%的碳酸钾溶液,升温搅拌溶解,甲苯萃取,分出水相用盐酸调节至酸性。过滤,滤饼用水洗涤,烘干得到2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸精品84.9 克(收率96.5%,含量99.0%)。
实施例4:将按实施例1方式得到的20.0克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸二环己胺盐加入250毫升三口圆底烧瓶,再加入75.0毫升水,室温,水相用盐酸调节至pH=3,过滤,水洗,烘干,得到10.91克(收率95.0%,含量=99.0%)2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸精品。
实施例5:向1000毫升三口反应瓶中加入25.0克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸粗品(83.3%)、500.0毫升甲苯,搅拌下滴加500克三乙胺。升温搅拌4.0小时后,冷却,抽滤,丙酮漂洗,烘干得到27.0克结构如下的2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸三乙胺盐,所述化合物的核磁波谱共振数据如:1HNMR(500MHz,D2O):δ8.601~8.604(d,1H),8.23~8.25(dd,1H),7.71~7.72(d,1H),3.27(s,3H),3.10~3.27(q,6H),1.19~1.22(t,9H)。
把27.0克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸三乙胺盐和270.0毫升水加入500毫升三口圆底烧瓶中,用氢氧化钙调解溶液pH约为12~13,甲苯分层,水相用硫酸调节至pH=3。过滤,滤饼用水洗涤,烘干得到2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸精品18.7克(收率89.7%,含量99.5%)。
实施例6:向1000毫升三口反应瓶中加入50.0克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸粗品(88.0%)、1000.0毫升氯仿,搅拌下滴加43.6克正己胺。升温搅拌2.5小时后,冷却,抽滤,氯仿漂洗,烘干得到61.5克结构如下的2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸正己胺盐,所述化合物的核磁波谱共振数据如:1HNMR(500MHz,D2O):δ8.611~8.610(d,1H),8.23~8.25(dd,1H),7.70~7.72(d,1H),3.27(s,3H),2.90~2.93(t,2H),1.56~1.59(t,2H),1.21~1.31(m,6H),0.78~0.80(t,3H)。
向1000毫升三口圆底烧瓶中加入61.5克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸正己胺盐、700.0毫升水,用氢氧化钡调解溶液pH=13,甲苯分层,水相用硫酸调节至pH=3。过滤,滤饼用水洗涤,烘干得到43.1克(收率98%,含量99.5%)2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸精品。
实施例7:向500毫升三口反应瓶中加入52.7克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸粗品(85.0%)、400.0毫升丙酮、250毫升甲苯,搅拌下滴加36.0克二环己胺。升温搅拌2.5小时后,冷却,抽滤,丙酮漂洗,烘干得到76.0克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸二环己胺盐,所述化合物的核磁波谱共振数据如:1HNMR(500MHz,D2O):δ8.620~8.622(d,1H),8.24~8.26(dd,1H),7.71~7.73(d,1H),3.28(s,3H), 3.17~3.19(dd,2H),1.97~1.98(d,4H),1.75~1.77(t,4H),1.59~1.62(d,2H),1.22~1.27(m,8H),1.10~1.11(d,2H)。
把上述过程得到的76.0克2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸二环己胺盐加入到500毫升三口圆底烧瓶中并与350.0毫升水混合,用碳酸氢钠调解溶液pH=12,甲苯分层,水相用盐酸调节至pH=3。过滤,滤饼用水洗涤,烘干得到44.1克(收率98.45%,含量99.5%)2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸精品,所述化合物的核磁波谱共振数据如:1HNMR(500MHz,CDCl3):δ14.40(s,1H),5.52~5.53(d,1H),8.32~8.33(dd,1H),8.10~8.12(d,1H),3.39(s,3H)。
将从不同精制过程得到的2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸精品转化为甲基磺草酮产品,并测试在Ames测验中的活性,结果显示为负的Ames响应。
Claims (7)
1.一种2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法,其特征在于:以2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)粗品为原料,用有机胺(II)作碱,在有机溶剂中合成中间体有机铵盐(III),有机铵盐(III)在水相中经无机碱处理得无机金属盐(IV)或无机金属盐(IV’),再加无机酸酸化得到2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)精品,用化学反应式表示为:
其中,R1、R2、R3为氢、1~6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2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法,其特征在于:以2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)粗品为原料,用有机胺(II)作碱,在有机溶剂中合成中间体有机铵盐(III),加无机酸酸化得2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)精品,用化学反应式表示为:
其中R1、R2、R3为氢、1~6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。
3.根据权利要求1或2所述的一种2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法,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2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)粗品质量的0.25~5倍。
4.根据权利要求1或2所述的一种2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法,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2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸(I)粗品质量的比为2~20mL/g。
5.根据权利要求1所述的一种2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法,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。
6.根据权利要求1或2所述的一种2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸的精制方法,其特征在于:所述的无机酸为盐酸或硫酸。
7.一种中间体化合物,其特征在于中间体为2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酸铵盐,其分子结构式为:
其中R1、R2、R3为氢、1~6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。
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CN103910659B (zh) | 2016-05-11 |
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