CN104327010B - 一种噁草酮的合成工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种噁草酮的合成工艺，包括以下步骤：a)将2,4‑二氯‑5‑异丙氧基苯酰肼与氯甲酸甲酯在有机溶剂中反应，得到酰肼甲酯；b)将所述酰肼甲酯在催化剂的作用下进行环合反应，得到噁草酮。在合成噁草酮的过程中，本申请以2,4‑二氯‑5‑异丙氧基苯酰肼与氯甲酸甲酯为原料，其中氯甲酸甲酯代替光气或三光气作为羰基化关环试剂，合成噁草酮，避免了传统光气工艺中的安全隐患，从而使本申请提供的噁草酮的合成工艺安全性较高，并且本发明噁草酮的收率较高，实验结果表明，噁草酮的收率为97％以上。

Description

一种噁草酮的合成工艺

技术领域

本发明涉及有机物合成技术领域，尤其涉及一中噁草酮的合成工艺。

背景技术

噁草酮(oxadiazon)，又名恶草灵，是一种有机杂环类触杀型芽前除草剂，主要用于水田除草，对旱田的花生、棉花、甘蔗等亦有效。噁草酮以其杀草谱广、高效、低毒、用量少、低残留、对后茬作物无影响、生态效益好以及使用方便等优点，深受用户欢迎。

目前国内外噁草酮是由光气与三光气中的一种与2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼进行环合反应制备得到，其中2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼(简称酰肼)作为关键中间体，而光气或三光气作为羰基化关环试剂。

在上述噁草酮的制备过程中，关键中间体酰肼的合成可以由以下合成路线制备得到：以2,4-二氯苯酚为原料，经酯化、硝化、水解、醚化、还原、重氮化、还原、中和与酰化反应，得到酰肼；而羰基化关环试剂光气又称碳酰氯，在常温和常压下无色，具有窒息性与剧毒，主要损害呼吸道，导致化学性支气管炎、肺炎以及肺水肿等疾病，因此其在反应中比较危险，对工艺安全和劳动保护要求较高；三光气也称为固体光气，作为光气的替代物，在储存、使用过程中会分解产生光气，具有与光气一样的剧毒危害。由此可知，在以酰肼为关键中间体合成噁草酮的过程中，若以光气或三光气作为羰基化关环试剂，易发生光气中毒事故，存在较大安全隐患。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种噁草酮的合成工艺，本申请的合成工艺安全性较高，且噁草酮的收率较高。

有鉴于此，本申请提供了一种噁草酮的合成工艺，包括以下步骤：

a)将2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼与氯甲酸甲酯在有机溶剂中反应，得到酰肼甲酯；

b)将所述酰肼甲酯在催化剂的作用下进行环合反应，得到噁草酮。

优选的，所述步骤a)具体为：

a1)将2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼溶于有机溶剂中，得到混合液；

a2)向所述混合液中滴加氯甲酸甲酯，保温后回流反应，得到酰肼甲酯。

优选的，所述滴加氯甲酸甲酯的时间为0.5h～2h。

优选的，所述保温的时间为0.5h～2h。

优选的，所述有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、二氯甲苯、二氯乙烷和二氯甲烷中的一种或多种。

优选的，步骤a)中所述反应的时间为0.5h～5h。

优选的，所述催化剂为碱金属醇氧化物、碱金属氢氧化物、碱金属盐、烷基苯磺酸和氨基磺酸盐中的一种或多种。

优选的，所述催化剂为甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氨基磺酸钠和对甲基苯磺酸中的一种或多种。

优选的，所述2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼、氯甲酸甲酯与催化剂的摩尔比为1：(1～2)：(0.01～0.05)。

优选的，步骤b)中所述环合反应的时间为1h～6h。

本申请提供了一种噁草酮的合成工艺。在合成噁草酮的过程中，将2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼与氯甲酸甲酯反应生成酰肼甲酯，然后在催化剂的作用下酰肼甲酯脱甲醇进行环合反应，得到噁草酮。本发明在合成噁草酮的过程中，以2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼为原料，采用氯甲酸甲酯代替光气作为羰基化关环试剂，合成噁草酮，避免了传统光气工艺中的安全隐患，从而使本申请提供的噁草酮的合成工艺安全性较高。实验结果表明，本申请噁草酮的收率达到97％以上。

附图说明

图1为噁草酮标样的气相色谱图；

图2为实施例1合成的产物的气相色谱图；

图3为实施例2合成的产物的气相色谱图；

图4为实施例3合成的产物的气相色谱图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种噁草酮的合成工艺，包括以下步骤：

a)将2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼与氯甲酸甲酯在有机溶剂中反应，得到酰肼甲酯；

b)将所述酰肼甲酯在催化剂的作用下进行环合反应，得到噁草酮。

本申请在合成噁草酮的过程中，将2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼与氯甲酸甲酯在有机溶剂中发生缩合反应脱去氯化氢，生成酰肼甲酯；然后将所述酰肼甲酯在催化剂的作用下脱甲醇环合反应，生成噁草酮。

为了避免噁草酮光气工艺潜在的安全风险，本发明采用氯甲酸甲酯代替光气或三光气来合成噁草酮。在合成噁草酮的过程中，本申请首先将2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼与氯甲酸甲酯在有机溶剂中反应，得到酰肼甲酯。制备酰肼甲酯的过程具体为：

a1)将2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼溶于有机溶剂中，得到混合液；

a2)向所述混合液中滴加氯甲酸甲酯，保温后，升温回流反应，得到氯甲酸甲酯。

在上述制备氯甲酸甲酯的过程中，所述有机溶剂优选为芳香烃类溶剂和卤化烃类溶剂中的一种或多种，所述氯化烃类溶剂优选为苯、甲苯和二甲苯中的一种或多种，所述卤化烃类溶剂优选为二氯乙烷和二氯甲烷中的一种或两种；所述有机溶剂更优选为甲苯。

按照本发明，在上述步骤a2)中所述滴加氯甲酸甲酯的时间优选为0.5h～2h。所述氯甲酸甲酯沸点低易挥发，缓慢滴加氯甲酸甲酯能够使物料充分混合，防止滴加过快，氯甲酸甲酯挥发逸出进入尾气系统、损失物料，同时避免滴加速度过慢浪费时间。在滴加氯甲酸甲酯后，本申请先进行了保温再进行回流反应；上述保温反应，反应缓慢，之后缓慢升温回流反应，上述反应分阶段进行，能够使反应进行得更充分，防止剧烈反应造成的冲料，使合成过程更安全；同时所述回流反应有利于氯化氢逸出，促进反应进行。

步骤a2)中，所述保温的时间优选为0.5h～2h，所述回流反应的终点为2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼残留量小于0.5％，所对应的反应时间优选为0.5h～5h，更优选为1h～2h，如果未达到反应终点，可继续反应直至达到反应终点，一般为0.5h～1h。

按照本发明，在所述氯甲酸甲酯制备完成后，将所述氯甲酸甲酯在催化剂的作用下进行环合反应，脱去甲醇，得到噁草酮。在上述环合反应过程中，副产品甲醇脱出，反应结束后降温、水洗、结晶与干燥后即得到噁草酮。上述过程中，所述催化剂优选为碱性催化剂和有机酸性催化剂中的一种或多种，所述碱性催化剂优选为碱金属醇氧化物、碱金属氢氧化物和碱金属盐中的一种或多种，所述酸性催化剂优选为烷基苯磺酸和氨基磺酸盐中的一种或两种。所述催化剂进一步优选为甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钠、醋酸钾、氨基磺酸钠和对甲基苯磺酸中的一种或多种。所述环合反应的温度优选为60～200℃，所述环合反应的时间优选为1h～6h，更优选为4h。

本发明在制备噁草酮的过程中，作为优选，所述2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼、氯甲酸甲酯和催化剂的摩尔比为1:(1～2):(0.01～0.05)；所述2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼、氯甲酸甲酯和催化剂的摩尔比更优选为1:(1.05～1.2):0.02。

本申请合成噁草酮的反应方程式如下所示：

本申请提供了一种噁草酮的合成工艺。在合成噁草酮的过程中，将2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼与氯甲酸甲酯反应生成酰肼甲酯，然后在催化剂的作用下酰肼甲酯脱甲醇进行环合反应，得到噁草酮。本发明在合成噁草酮的过程中，以2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼为原料，采用氯甲酸甲酯代替光气，合成噁草酮，避免了传统光气工艺中的安全隐患，从而使本申请提供的噁草酮的合成工艺安全性较高。另外，在合成噁草酮的过程中，回流反应无需加入缚酸剂，故反应过程中生成的氯化氢可直接吸收为副产品，生产的甲醇经过回收处理得到副产品甲醇，均是常用的化工原料，不造成污染，反应结束后结晶脱出的有机溶剂回收循环套用，因此本发明产生的三废少，同时本发明噁草酮的收率较高，工艺简单易操作，适合工业生产。实验结果表明，本申请噁草酮的收率达到97％以上。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的合成噁草酮的详细过程进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

向反应釜中加入2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼5.0Kmol与适量的甲苯溶液，搅拌溶解，缓慢滴加计量的氯甲酸甲酯溶液5.3Kmol，2h滴加完毕，保温2h，缓慢升温至回流，回流反应3h，取样检测酰肼残留为0.1％，视为反应终点，加入催化剂无水甲醇钠0.05Kmol，90～110℃保温反应6h，反应过程中将副产物甲醇脱出，反应结束后降温、水洗、结晶、干燥得到噁草酮产品1712.2kg。采用气相色谱法检测，在相同色谱操作条件下，试样用三氯甲烷溶解，以二十四烷为内标物，图1为噁草酮标样的气相色谱图，其中第二个峰为噁草酮，第三个峰为内标物。经气相色谱法检测，本实施例中合成产品溶液中某个色谱峰保留时间如图2所示，与图1中噁草酮标样溶液中噁草酮色谱峰的保留时间，相对差值在1.5％以内，因此鉴别图2中的色谱峰为噁草酮。内标法检测噁草酮含量98.9％，计算其收率为98.1％。

实施例2

向反应釜中加入2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼5.0Kmol与适量的二氯乙烷溶液，搅拌溶解，在2h缓慢滴加计量的氯甲酸甲酯溶液6.0Kmol，1.5h滴加完毕，保温1.5h，缓慢升温至回流，回流反应5h，取样检测酰肼为0，反应完全，加入催化剂无水乙酸钠0.2Kmol，60～70℃保温反应4h，反应过程中将副产物甲醇脱出，反应结束后降温、水洗、结晶、干燥得到噁草酮产品1695.4kg。采用气相色谱法检测，在相同色谱操作条件下，试样用三氯甲烷溶解，以二十四烷为内标物，图1为噁草酮标样的气相色谱图，其中第二个峰为噁草酮，第三个峰为内标物。经气相色谱法检测，本实施例中合成产品溶液中某个色谱峰保留时间如图3所示，与图1中噁草酮标样溶液中噁草酮色谱峰的保留时间，相对差值在1.5％以内，因此鉴别图3中的色谱峰为噁草酮。内标法检测噁草酮含量98.1％，计算其收率为97.1％。

实施例3

向反应釜中加入2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼2.0Kmol与适量的二氯苯溶液，搅拌溶解，缓慢滴加计量的氯甲酸甲酯溶液3Kmol，1h滴加完毕，保温1h，缓慢升温至回流，回流反应0.5h，取样检测酰肼残留为大于0.5％，继续回流反应1h，取样检测酰肼残留为0.2％，视为反应终点，加入研碎催化剂氢氧化钠0.1Kmol，升温至180～200℃保温反应3h，反应过程中将副产物甲醇脱出，反应结束后降温、水洗、结晶、干燥得到噁草酮产品685.3kg。采用气相色谱法检测，在相同色谱操作条件下，试样用三氯甲烷溶解，以二十四烷为内标物，图1为噁草酮标样的气相色谱图，其中第二个峰为噁草酮，第三个峰为内标物。经气相色谱法检测，本实施例中合成产品溶液中某个色谱峰保留时间如图4所示，与图1中噁草酮标样溶液中噁草酮色谱峰的保留时间，相对差值在1.5％以内，因此鉴别图4中的色谱峰为噁草酮。内标法检测噁草酮含量98.3％，计算其收率为97.5％。

实施例4

向反应釜中加入2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼2.0Kmol与适量的氯苯溶液，搅拌溶解，在1h缓慢滴加计量的氯甲酸甲酯溶液2.5Kmol，1.5h滴加完毕，保温1.5h，缓慢升温至回流，回流反应2h，取样检测酰肼为0，反应完全，加入催化剂对甲基苯磺酸0.25Kmol，140～160℃保温反应3h，反应过程中将副产物甲醇脱出，反应结束后降温、水洗、结晶、干燥得到噁草酮产品685.9kg。内标法检测噁草酮含量98.5％，计算其收率为97.8％。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种噁草酮的合成工艺，包括以下步骤：

a)将2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼与氯甲酸甲酯在有机溶剂中反应，得到酰肼甲酯；

b)将所述酰肼甲酯在催化剂的作用下进行环合反应，得到噁草酮；

所述步骤a)具体为：

a1)将2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼溶于有机溶剂中，得到混合液；

a2)向所述混合液中滴加氯甲酸甲酯，保温后回流反应，得到酰肼甲酯；

所述2,4-二氯-5-异丙氧基苯酰肼、氯甲酸甲酯与催化剂的摩尔比为1：(1～2)：(0.01～0.05)；

步骤a)中所述反应的时间为0.5h～5h；

所述有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、二氯甲苯、二氯乙烷和二氯甲烷中的一种或多种；

步骤b)中所述环合反应的时间为1h～6h。

2.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，所述滴加氯甲酸甲酯的时间为0.5h～2h。

3.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，所述保温的时间为0.5h～2h。

4.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，所述催化剂为碱金属醇氧化物、碱金属氢氧化物、碱金属盐、烷基苯磺酸和氨基磺酸盐中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的合成工艺，其特征在于，所述催化剂为甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氨基磺酸钠和对甲基苯磺酸中的一种或多种。