CN104230838A - 农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法 - Google Patents

农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法,包括以下步骤:1)于室温中,在2-(苯甲基)-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸4a-甲基酯(YCW-5)中加入乙酸钠、催化剂、脱卤抑制剂和溶剂,得反应体系;所述催化剂为钯碳,所得的反应体系于氢气中常压反应,反应温度为10~30℃,反应时间7~9h;2)反应结束后过滤除去钯炭,所得滤液中7-氯-2,5-二氢茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-4a(3H)-羧酸甲基酯的归一含量≥88.9%。所得滤液无需纯化直接与酰氯反应后,即得高纯度茚虫威。

Description

农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成领域,涉及农用杀虫剂茚虫威高纯度中间体的合成工艺改进;即,涉及高纯度茚虫威关键中间体7-氯-2,5-二氢茚并[1,2-e][1,3,4]二嗪-4a(3H)-羧酸甲基酯的制备方法。
背景技术
茚虫威(英文通用名:Indoxacarb,化学名称:7-氯-2,3,4a,5-四氢-2(甲氧基羰基(4-三氟甲氧基苯基)氨基甲酰基)茚并(1,2-e)噁二嗪-4a-羧酸甲酯)是美国杜邦公司于1992年开发的第一个噁二嗪类杀虫剂,对植物害虫表现出很好的杀虫活性,特别是对几乎所有的鳞翅目害虫如棉铃虫、小菜蛾、夜蛾、卷叶蛾等,具有非常突出的防效,同时对人类、环境、作物、非靶生物以及有益生物如天敌等安全。茚虫威的结构式如式1所示:
由于茚虫威具有突出的药效以及与传统杀虫剂无交互抗性,其生产工艺的研究亦受到农药界的重视。7-氯-2,5-二氢茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-4a(3H)-羧酸甲基酯(YCW-6)是合成茚虫威的一个关键中间体,其纯度直接影响茚虫威的品质,其结构式和合成茚虫威的路线见式2、式3所示。即YCE-5与N-[氯羰基][4-(三氟甲氧基)苯基]氨基甲酸甲酯缩合制得茚虫威。
世界专利WO9211249和WO9319045曾经公开了YCW-6的合成工艺。但是该工艺的主要缺陷是原料在氢化条件下苯环上的氯容易脱去,产生脱氯副产物,导致反应收率低及后续茚虫威的制备过程中引入难除性杂质、影响品质,因此有必要对氢化反应脱卤抑制进行研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种简单易行、成本低、收率高、适于工业化生产的农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体------7-氯-2,5-二氢茚并[1,2-e][1,3,4]二嗪-4a(3H)-羧酸甲基酯(YCW-6)的制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)、于室温中,在2-(苯甲基)-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸4a-甲基酯(YCW-5)中加入乙酸钠、催化剂、脱卤抑制剂和溶剂,得反应体系;所述乙酸钠与YCW-5的摩尔比为0.1~1:1;脱卤抑制剂与YCW-5的摩尔比为0.05~1.0:1;
所述催化剂为钯碳,每0.025mol的YCW-5配用含有0.08~0.12g(最佳为0.1g)钯的钯炭;
所得的反应体系于氢气中常压反应,反应温度为10~30℃,反应时间7~9h(较佳为8h);
2)、反应结束后过滤除去钯炭,所得滤液中7-氯-2,5-二氢茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-4a(3H)-羧酸甲基酯(YCW-6)的归一含量≥88.9%。
备注说明:滤液即为反应液过滤除去钯炭后的液体部分,滤液主要包括溶剂、YCW-6和苯环上脱氯杂质(脱卤副产物),还有微量的其它杂质(其它杂质含量小,忽略不计)。
液相检测时使用的是面积归一法,归一含量指的是YCW-6峰面积占检测的谱图中总面积所占的面积比例。
所得滤液无需纯化直接与酰氯反应后,即得高纯度茚虫威。
作为本发明的农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法的改进:所述脱卤抑制剂为氯化铵、吗啡啉、硫脲、碘化铵、磷酸三乙酯、氰氨化钙或乙酸甲脒。
备注说明:当脱卤抑制剂优选吗啡啉、氯化铵、硫脲时,所得滤液中7-氯-2,5-二氢茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-4a(3H)-羧酸甲基酯(YCW-6)的归一含量≥96.5%。
作为本发明的农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法的进一步改进:所述钯碳中钯的质量含量为5%或10%。优选10%。
作为本发明的农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法的进一步改进:所述溶剂为乙酸乙酯或乙酸甲酯。
作为本发明的农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法的进一步改进:所述乙酸钠与YCW-5的摩尔比为0.1~0.3:1(较佳为0.1:1);脱卤抑制剂与YCW-5的摩尔比为0.1~0.3:1(较佳为0.1:1)。
本发明是将2-(苯甲基)-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸4a-甲基酯(YCW-5)在乙酸钠及脱卤抑制剂的存在下,氢化还原得产物YCW-6;其反应式如下式4:
具体而言:
本发明采用如下合成路线(式5):
2-(苯甲基)-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸4a-甲基酯(YCW-5)在乙酸钠及脱卤抑制剂的存在下,氢化还原得产物YCW-6。本发明的发明点在于:通过添加脱卤抑制剂,减少脱卤副产物(4)的生成,从而提高YCW-6的收率和纯度,并提高了茚虫威的收率和纯度。
本发明的反应时间7~9h;本发明的反应过程可用HPLC跟踪,2-(苯甲基)-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸4a-甲基酯(YCW-5)小于0.5%即为反应终点。
备注说明:检测是通过高效液相色谱的面积归一法得到,检测的是反应液,0.5%指的是反应液检测谱图上的面积归一含量。
HPLC反应检测条件如下:反相C8柱,检测波长254nm;压力240MPa;流动相配比CH3OH:乙腈:H20=50:15:35(体积比)。
在本发明中,反应初始加料温度在室温即可,室温是指10~30℃。
本发明涉及7-氯-2,5-二氢茚并[1,2-e][1,3,4]二嗪-4a(3H)-羧酸甲基酯(YCW-6)的制备方法,适宜工业化生产,反应所用原料及试剂均为市售。原料转化率99.5%以上,产品YCW-6归一含量96.5%以上(即,当脱卤抑制剂优选吗啡啉、硫脲、氯化铵时,所得滤液中YCW-6的归一含量≥96.5%),无需纯化直接与酰氯(3)反应后即得高纯度茚虫威。
本发明具有如下有益效果:
在反应过程中加入脱卤抑制剂,能够有效的抑制2-(苯甲基)-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸4a-甲基酯在氢化条件下脱氯,减少脱卤副产物(4)的生成,提高了滤液中YCW-6的收率和纯度,并相应提高了茚虫威的收率和纯度。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步说明,但对本发明不作任何限制。
实施例1:
在500mL三口瓶中加入10g 2-(苯甲基)-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸4a-甲基酯(YCW-5,0.025mol),0.21g无水乙酸钠(0.0025mol),1.00g 10%钯炭及0.22g吗啡啉(0.0025mol)溶于100mL乙酸甲酯中,抽真空,进行三次氢气置换操作,液面下通氢气。10-15℃及常压下反应,HPLC监测反应,8h后结束反应(此时原料YCW-5剩余小于0.5%,脱氯杂质小于0.5%)。
过滤除去钯炭,所得滤液不经纯化可直接备用于下一步茚虫威的合成,液相含量(滤液YCW-6归一含量)96.5%,ESI MS:494[M+1]+,不含氯的同位素峰。
实验1、
将实施例1所得的滤液按照常规方式进行以下操作:
将实施例1所得的滤液与碳酸氢钠加入500mL三口烧瓶中,0-5℃滴加50mL N-[氯羰基][4-(三氟甲氧基)苯基]氨基甲酸甲酯(3)的乙酸甲酯溶液,TLC监测反应进程,1.5h后原料反应完全。水洗分出有机层,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后在甲醇中重结晶得茚虫威,氢化和缩合两步反应总收率为90%,茚虫威含量为97.7%,熔点85.5-88℃,1H-NMR(500MHz,CDCl3,δppm):7.54(d,J=8.15Hz,1H,Ar-H),7.39-7.22(m,6H,Ar-H),5.73(d,J=9.75Hz,1H),5.23(d,J=9.75Hz,1H),3.73(s,3H,O-CH3),3.71(s,3H,O-CH3),3.52(d,J=16.3Hz,1H,Indene-CH2),3.30(d,J=16.3Hz,1H),MS-ESI:528(M+1,100%).
实施例2~实施例7、将实施例1中的作为脱卤抑制剂的吗啡啉分别改成氯化铵、磷酸三乙酯、硫脲、碘化铵、氰氨化钙、乙酸甲脒,摩尔量不变;其余等同于实施例1和实验1。
所得产物YCW-6及茚虫威的液相含量如表1所示。
表1
对比例1:在500mL三口瓶中加入10g 2-(苯甲基)-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸4a-甲基酯(YCW-5,0.025mol),0.21g无水乙酸钠(0.0025mol),1g 10%钯炭,100mL乙酸甲酯,抽真空,进行三次氢气置换操作,液面下通氢气。10~15℃及常压下反应,HPLC监测反应,8h后原料反应完全,过滤除去钯炭,滤液YCW-6归一含量84%,苯环上脱氯的杂质含量为12%。
最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)、于室温中,在YCW-5中加入乙酸钠、催化剂、脱卤抑制剂和溶剂,得反应体系;所述YCW-5为2-(苯甲基)-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸4a-甲基酯;
所述乙酸钠与YCW-5的摩尔比为0.1~1:1,脱卤抑制剂与YCW-5的摩尔比为0.05~1.0:1;所述催化剂为钯碳,每0.025mol的YCW-5配用含有0.08~0.12g钯的钯炭;
所得的反应体系于氢气中常压反应,反应温度为10~30℃,反应时间7~9h;
2)、反应结束后过滤除去钯炭,所得滤液中7-氯-2,5-二氢茚并[1,2-e][1,3,4]噁二嗪-4a(3H)-羧酸甲基酯的归一含量≥88.9%。
2.根据权利要求1所述的农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法,其特征在于:所述脱卤抑制剂为氯化铵、吗啡啉、硫脲、碘化铵、磷酸三乙酯、氰氨化钙或乙酸甲脒。
3.根据权利要求2所述的农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法,其特征在于:所述钯碳中钯的质量含量为5%或10%。
4.根据权利要求3所述的农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法,其特征在于:所述溶剂为乙酸乙酯或乙酸甲酯。
5.根据权利要求1~4任一所述的农用杀虫剂茚虫威高纯度关键中间体的制备方法,其特征在于:
所述乙酸钠与YCW-5的摩尔比为0.1~0.3:1;脱卤抑制剂与YCW-5的摩尔比为0.1~0.3:1。
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