CN105418494B - 一种炔草酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种主要用于防治麦田禾本科杂草的炔草酯的制备方法，以R‑2‑(对羟基苯氧基)丙酸为原料，在水和非质子极性溶剂中，与苛性碱反应生成盐，然后与5‑氯‑2,3‑二氟吡啶在反应成炔草酯酸，物料经蒸馏除去溶剂后，加水搅拌溶解，用酸调PH≤3.5，搅拌下析出固体，过滤，烘干得炔草酯酸；将炔草酯酸溶于有机溶剂中，在常规的酯化催化剂存在下，炔草酯酸与丙炔醇反应，得到炔草酯。本发明制备方法反应原料易得、反应温和、收率高、分离和纯化简单、成本低且环境友好，具有很好的工业化应用前景。

Description

一种炔草酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种主要用于防治禾本科杂草的炔草酯的制备方法。
背景技术
炔草酯是一种除草剂，化学结构式如下：
炔草酯用于防治麦田中的大部分禾本科杂草，具有杀草谱广、速效、疗效持久而且安全性很高的特点。目前文献报导的炔草酯制备方法大致有以下几种：
方法之一是在无水环境中并且在大量无水碳酸钾存在下，将5-氯-2,3-二氟吡啶和对羟基苯氧基丙酸在非质子极性溶剂(如DMF，乙腈，NMP，DMI，DMPU)中进行缩合，得到炔草酯酸的钾盐，然后加入氯丙炔，进行酯化反应而生成炔草酯。
反应式如下：
此方法可以在同一个釜中完成缩合和酯化两步反应，但存在以下缺点：
1)该反应路线需要在无水体系中进行，反应物和溶剂需进行无水化处理并且对反应设备和中控条件要求高，不利于工业化生产。
2)该反应路线需要大量无水碳酸钾作为缚酸剂，其用量是原料摩尔量的2.5-3倍，不但成本高，而且产生大量难以回收处理的固体废料，对环境造成很大压力。
3)该反应路线会引起产品的消旋化并产生2％-5％的光学异构体。为得到高光学纯度的炔草酯，必须采用手性分离方法，成本高收率低，产品总收率只有80-85％。
4)该反应路线采用氯丙炔和羧酸钾的缩合酯化反应制备炔草酯，而氯丙炔具有很高的聚合反应活性，在碳酸钾等碱性条件下容易聚合产生难以分离的黑色焦油，从而影响产品的质量并导致产品的纯化和反应溶剂回收困难。
5)该反应路线在反应结束后，需通过加水析出产品，从而导致大量含有机溶剂的废水产生,不仅浪费溶剂，还会引起很高的废水处理成本和环境污染的风险。
另一种方法是以炔草酯酸为原料，经与二氯亚砜生成炔草酯酰氯，然后在三乙胺缚酸剂存在下与丙炔醇酯化生成炔草酯。
该方法通过间接酯化而生产炔草酯，反应需无水条件下进行，原料成本和生产成本高，且反应过程有大量氯化氢和二氧化硫放出，三废处理困难并会引起环境危害的风险。
发明内容
本发明目的是提供一种简单易行、成本低、环境友好的适合工业化制备炔草酯的方法。
一种具有以下化学结构式的炔草酯的制备方法，
包含以下步骤:
步骤1：以R-2-(对羟基苯氧基)丙酸为原料，在水和非质子极性溶剂中，原料与苛性碱在30～60℃反应生成盐，然后与5-氯-2,3-二氟吡啶在70～100℃下反应成炔草酯酸，物料经蒸馏除去溶剂后，加水搅拌溶解，用酸调PH＝3.5，搅拌下析出固体，过滤，烘干得炔草酯酸；所述原料R-2-(对羟基苯氧基)丙酸与苛性碱的摩尔比为1:(1.8～2.5)，所述5-氯-2,3-二氟吡啶与原料R-2-(对羟基苯氧基)丙酸的摩尔比为(0.8～2):1；
步骤2：将炔草酯酸溶于有机溶剂中，在常规的酯化催化剂存在下，炔草酯酸与丙炔醇反应，得到炔草酯，所述反应温度为70-120℃。
所述步骤1中的苛性碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或多种混合物。
所述步骤1中的5-氯-2,3-二氟吡啶和R-2-(对羟基苯氧基)丙酸的摩尔比优选为(0.8～1.5):1。
所述步骤1中的非质子极性溶剂为乙腈或二甲亚砜。
所述步骤1中的非质子极性溶剂用量为原料R-2-(对羟基苯氧基)丙酸重量的3-10倍。
所述步骤1中，水的用量是非质子极性溶剂的重量的10～50％。
所述步骤2中的催化剂为甲磺酸,乙磺酸、丁磺酸、丁二磺酸、苯磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸及其它们的有机胺盐中的一种或其中多种的混合物。
所述步骤2中的溶剂选自二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、苯、甲苯、二甲苯、2-甲基四氢呋喃中的一种或多种混合物。溶剂选自甲苯或二氯乙烷或它们的混合物。
所述步骤2中的溶剂优选自甲苯或二氯乙烷或它们的混合物。
所述步骤2中的的丙炔醇用量为炔草酯酸摩尔量的1.1～2.5倍。
上述制备方法的反应式如以下：
第一步
第二步
本发明提供了一种在强碱存在下利用水及有机溶剂的混合反应体系，以R-2-(对羟基苯氧基)丙酸和5-氯-2,3-二氟吡啶为原料，经缩合反应而生成炔草酯酸,再在有机溶剂中炔草酯酸与丙炔醇进行催化酯化反应而制得炔草酯。本发明方法与现有文献方法相比，具有高度的立体选择性，分离和纯化简单，产品的含量和光学纯度高。并且，本发明方法采用小分子强碱缚酸剂以及水和有机溶剂的混合反应体系，提高了反应的原子利用率，混合溶剂易于回收利用，反应温和且中间控制过程简单。综上所述，本发明制备方法反应原料易得、反应温和、收率高、分离和纯化简单、成本低且制备过程环境友好，具有很好的工业化应用前景。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，各实施例中给出的具体实施细节并不旨在限制本发明的保护范围。
实例1炔草酯的制备方法
第一步：炔草酯酸的制备
炔草酯酸的制备反应式如下：
具体制备方法如下：
反应釜中加入以下物料：R-2-(对羟基苯氧基)丙酸(光学纯度99.5％，含量99％)183Kg(1kmol)、水75L、乙腈600L和氢氧化钾112Kg(1.99kmol)。物料在搅拌下于40℃反应2小时。加入5-氯-2,3-二氟吡啶(含量：96％)171Kg(1.15Kmol)，升温至75-85℃回流反应6小时，HPLC跟踪反应，当原料R-2-(对羟基苯氧基)丙酸小于1％时，停止反应，减压回收乙腈及少量未反应的5-氯-2,3-二氯吡啶。向反应釜中加400L水搅拌溶解，用15％的盐酸调PH＝3，搅拌下析出固体，过滤，烘干得炔草酯酸301Kg，收率96.5％，含量99％，光学纯度99.2％。
第二步：炔草酯的制备
炔草酯的制备反应式如下：
向反应釜中加入炔草酯酸301Kg(965mol)、溶剂二氯乙烷1500L、催化剂对甲苯磺酸15Kg以及丙炔醇72Kg(1.285Kmol)，搅拌升温至75-85℃回流分水反应6小时，HPLC跟踪反应，当炔草酯酸小于3％时，停止反应。冷却,加入300L饱和碳酸氢钠水溶液搅拌，分去水层，二氯乙烷层再用1％盐酸100L搅拌洗涤后,分去水层。减压回收溶剂及少量未反应的丙炔醇至干，得产品炔草酯315Kg，收率：93.2％，含量98％，光学纯度99.1％。
实施例2
第一步：炔草酯酸的制备
反应釜中分别加入水20L，二甲亚砜40L，氢氧化钠9.5Kg(237mol)，搅拌下加入R-2-(对羟基苯氧基)丙酸(光学纯度99.5％，含量99％)18Kg(99mol)，搅拌下加热到45℃反应1小时。加入17Kg(113.7mol)的5-氯-2,3-二氟吡啶，升温至95℃反应6小时，HPLC跟踪反应，当原料R-2-(对羟基苯氧基)丙酸小于1％时，停止反应。减压回收溶剂，残留物中加入40L水搅拌溶解，用15％盐酸调PH＝3，搅拌下析出固体，过滤，烘干得炔草酯酸30Kg。收率97.1％，含量99.1％，光学纯度99.2％。
第二步：炔草酯的制备
向反应釜中分别加入30Kg(96mol)炔草酯酸、200L甲苯、0.5Kg三氟甲磺酸五氟苯胺盐、13Kg(232mol)丙炔醇，搅拌升温至80℃反应12小时，HPLC跟踪反应，当炔草酯酸小于3％时，停止反应。冷却,加入30L饱和碳酸氢钠水溶液搅拌，分去水层。甲苯层再用1％盐酸10L搅洗后,分去水层。有机层减压回收溶剂至干，得产品炔草酯31.8Kg，收率：94.4％，含量99.5％，光学纯度99.3％。
实施例3
第一步：炔草酯酸的制备
反应釜中分别加入水80L，乙腈750L，氢氧化钾53Kg(946mol)，搅拌下加入R-2-(对羟基苯氧基)丙酸(光学纯度99.5％，含量99％)90Kg(494.5mol)，搅拌下室温反应3小时。加入85Kg(568.5mol)的5-氯-2,3-二氟吡啶，升温至75-85℃回流反应，HPLC跟踪反应，当原料R-2-(对羟基苯氧基)丙酸小于1％时，停止反应。减压回收溶剂，残留物中加入200L水搅拌溶解，用15％盐酸调PH＝3，搅拌下析出固体，过滤，烘干得炔草酯酸148Kg。收率94.8％，含量99.2％，光学纯度98.2％。
第二步：炔草酯的制备
向反应釜中分别加入炔草酯酸130Kg(417mol)、300L甲苯和600L二氯乙烷的混合溶剂、1Kg三氟甲磺酸及丙炔醇45Kg(803mol)，搅拌升温至80-90℃回流分水反应，HPLC跟踪反应，当炔草酯酸小于3％时，停止反应。冷却,加入120L饱和碳酸氢钠水溶液搅拌，分去水层。有机层再用1％盐酸50L搅洗后,分去水层。减压回收溶剂至干，得产品炔草酯137Kg，收率：93.8％，含量99.0％，光学纯度99.5％。

Claims (8)

1.一种炔草酯的制备方法，所述炔草酯化学结构式如下：
其特征在于所述制备方法包含以下步骤:
步骤1：以R-2-(对羟基苯氧基)丙酸为原料，在水和非质子极性溶剂乙腈或二甲亚砜中，原料与苛性碱在30～60℃反应生成盐，然后与5-氯-2,3-二氟吡啶在70～100℃下反应成炔草酯酸，物料经蒸馏除去溶剂后，加水搅拌溶解，用酸调PH≤3.5，搅拌下析出固体，过滤，烘干得炔草酯酸；所述原料R-2-(对羟基苯氧基)丙酸与苛性碱的摩尔比为1:(1.8～2.5)，所述5-氯-2,3-二氟吡啶与原料R-2-(对羟基苯氧基)丙酸的摩尔比为(0.8～2):1；
步骤2：将炔草酯酸溶于有机溶剂中，在常规的酯化催化剂存在下，炔草酯酸与丙炔醇反应，得到炔草酯，所述反应温度为70-120℃，所述酯化催化剂为甲磺酸、乙磺酸、丁磺酸、丁二磺酸、苯磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸及其它们的有机胺盐中的一种或其中多种的混合物。
2.根据权利要求1所述的炔草酯制备方法，其特征在于所述步骤1中的苛性碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求2所述的炔草酯制备方法，其特征在于，步骤1中所述的5-氯-2,3-二氟吡啶和原料R-2-(对羟基苯氧基)丙酸的摩尔比为(0.8～1.5):1。
4.根据权利要求3所述炔草酯的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的非质子极性溶剂用量为原料R-2-(对羟基苯氧基)丙酸重量的3-10倍。
5.根据权利要求4所述的炔草酯制备方法，其特征在于，所述步骤1中的水用量是非质子极性溶剂重量的10～50％。
6.根据权利要求5所述的炔草酯制备方法，其特征在于，所述步骤2中的溶剂选自二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、苯、甲苯、二甲苯、2-甲基四氢呋喃中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求6所述的炔草酯制备方法，其特征在于，所述步骤2中的溶剂选自二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、苯、甲苯、二甲苯、2-甲基四氢呋喃中的一种或多种混合物。
8.根据权利要求1～7所述的炔草酯制备方法，其特征在于，所述步骤2中的丙炔醇用量为炔草酯酸摩尔量的1.1～2.5倍。
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