CN105566231A - 一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法,包括:将(E)-2-[2-(6-氯嘧啶-4-基氧基)苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯、碳酸铯、水杨腈按摩尔比1:2:2组成的混合物溶于溶剂中,N2保护,于85℃下搅拌7h,分离提纯,即得。本发明提出一种新型绿色合成嘧菌酯低成本及高产率的合成方法,且该法工艺简单,适合大生产。
Description
技术领域
本发明属于嘧菌酯的制备领域,特别涉及一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法。
背景技术
嘧菌酯是一种新型甲氧基丙烯酸酯类第四代杀菌剂,具有杀菌广谱、药效高、毒性低、残留低的特点,几乎对所有真菌纲病害,如白粉病、锈病、颖枯瘸、网斑病、霜霉病、稻瘟病等均有良好活性。该产品于1992年在英国布莱顿植保会议上首次报道,1996年进入市场,商品化仅用了2年时间。1998年全球销售额即已达1.84亿英镑,其后销售额逐年稳步上升;2005年嘧菌酯全球销售额达5.2亿美元;到2008年高达8.95亿美元;2011年全球销售额已突破12亿美元,占据了全球杀菌剂市场10%的份额。同时,国内对于嘧菌酯的需求也在逐年上升,预计未来几年,国内对嘧菌酯需求的年均增长率将保持在20%左右。
工业上传统的嘧菌酯合成方法是以邻羟基苯乙酸为原料,首先经分子内酯化反应,生成苯并呋喃-2(3H)酮后与原甲酸三甲酯甲氧烯化得到3-(a-甲氧基)亚甲基苯并呋喃-2(3H)-酮;续而在甲醇钠的作用下开环,进一步与4,6-二氯嘧啶发生单取代反应后,制得3,3-二甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙酸甲酯;随后在催化剂的作用下脱甲醇,得到(E)-2-[2-(6-氯嘧啶-4-羟基)苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯;最后与水杨腈反应生成最终产物嘧菌酯。虽然该反应历程已在工业生产中得到验证,并且已经发展形成相对成熟的生产工艺,但该路线在工业生产中仍存在如下缺陷:
(1)原料邻羟基苯乙酸价格相对较高;
(2)邻羟基苯乙酸中因存在羟基及羧基,在成环反应中易发生分子间的酯化反应,为后续的分离提纯带来不便;
(3)在开环反应中用到强碱甲醇钠,主要产物是3,3-二甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙酸甲酯,为后面脱甲醇带来不便;
(4)中间体3-(a-甲氧基)亚甲基苯并呋喃2-(3H)酮容易使人产生严重的皮肤过敏现象;
(5)整个生产过程周期较长,三废较多,严重危害周边环境。
工业生产嘧菌酯技术路线反应方程如下:
嘧菌酯的传统反应方程
综上,探究一条更为经济绿色的嘧菌酯合成工艺路线显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法,本发明Suzuki反应条件温和,化学选择性及立体选择性高,反应介质无毒无害且副反应少,进一步减少了分离提纯中出现的三废问题,可有效降低工业生产成本。
本发明的一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法,包括:
(1)2-苄氧基溴苯的制备:在反应器中,将2-溴苯酚和碳酸钾按摩尔比1:1.1组成的混合物溶于溶剂中,然后于25-30℃下滴加1.2当量2-溴苯酚的溴化苄并搅拌,滴毕保温反应3.5h,反应结束后分离提纯,得到2-苄氧基溴苯;其中分离提纯具体为:反应结束后加水稀释,然后乙酸乙酯萃取,合并有机相,并减压浓缩,以正己烷为洗脱剂进行柱层析,得到产率高达98.2%的无色液体2-苄氧基溴苯;
(2)2-苄氧基苯硼酸的制备:以2-苄氧基溴苯为原料制备2-苄氧基溴化镁格氏试剂,然后将2-苄氧基溴化镁格氏试剂滴加到硼酸三丁酯和无水四氢呋喃中,搅拌,然后在-40℃~-30℃,保温反应2h,然后分离提纯,得到2-苄氧基苯硼酸;
其中分离提纯具体为:快速升温至室温,搅拌2h,缓慢加入盐酸溶液,使pH=2左右,1h后,分出有机相,水层用乙酸乙酯萃取,合并有机相,减压浓缩,然后向浓缩液中加水,并用氢氧化钠溶液调节pH=12左右,50℃下减压水蒸气蒸馏至瓶中出现黄色油块,趁热过滤,滤液酸化至pH=2左右,结晶,抽滤,黄色油块用热水萃取,母液合并浓缩、结晶、过滤、合并结晶产品,干燥至恒重;
(3)(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯的制备:在反应器中,将3-甲氧基丙烯酸甲酯溶于溶剂中,得到混合溶液,同时将3当量3-甲氧基丙烯酸甲酯的碘溶于溶剂中,并置于滴液漏斗中,在N2保护,于0℃下开始滴加并搅拌,36-72h后结束反应,期间温度自然升至室温,反应结束后分离提纯,得到(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯;其中分离提纯为:反应结束后,加水稀释,并加入3当量碘的硫代硫酸钠,分出有机相,再次加水稀释,然后乙酸乙酯萃取,合并有机相,减压浓缩,以V乙酸乙酯:V正己烷=1:10为洗脱剂进行柱层析;
(4)(E)-3-甲氧基-2-(2-苄氧基苯基)丙烯酸甲酯的制备:将按照摩尔比n[(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯]:n(2-苄氧基苯硼酸)为1:1~1:1.5,n[(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯]:n(磷酸钾)为1:1~1:5,n[(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯]:n[四(三苯基磷)钯]为1:0.1~1:0.025比例组成的(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯、2-苄氧基苯硼酸、磷酸钾、四(三苯基膦)钯混合物溶于溶剂中,室温下超声5-15min,然后将反应体系置于90℃的环境中,N2保护,搅拌5-9h,分离提纯,得到(E)-3-甲氧基-2-(2-苄氧基苯基)丙烯酸甲酯;其中分离提纯为:反应结束后,加水稀释,并加入3当量碘的硫代硫酸钠,分出有机相,再次加水稀释,然后乙酸乙酯萃取,合并有机相,减压浓缩,以V乙酸乙酯:V正己烷=1:10为洗脱剂进行柱层析;
(5)(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯的制备:将(E)-3-甲氧基-2-(2-苄氧基苯基)丙烯酸甲酯10%钯碳加氢催化剂按摩尔比40:1组成的混合物溶于乙酸乙酯中,30-35℃下通入H2(10psi),8-12h后结束反应,提纯,得到(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯;其中分离提纯为:以V乙酸乙酯:V正己烷=1:3为洗脱剂进行柱层析;
(6)(E)-2-[2-(6-氯嘧啶-4-基氧基)苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯的制备:将(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯、碳酸铯、4,6-二氯嘧啶按摩尔比1:2:2组成的混合物溶于溶剂中,N2保护,于0℃下搅拌2-4h,反应结束后,分离提纯,得到(E)-2-[2-(6-氯嘧啶-4-基氧基)苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯;其中分离提纯为:加水稀释,乙酸乙酯萃取,合并有机相,减压浓缩,以V乙酸乙酯:V正己烷=1:10为洗脱剂进行柱层析;
(7)将(E)-2-[2-(6-氯嘧啶-4-基氧基)苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯、碳酸铯、水杨腈按摩尔比1:2:2组成的混合物溶于溶剂中,N2保护,于80-85℃下搅拌5-7h,分离提纯,即得嘧菌酯;其中分离提纯为:加水稀释,乙酸乙酯萃取,合并有机相,减压浓缩,以V乙酸乙酯:V正己烷=1:3为洗脱剂进行柱层析。
所述步骤(1)中溶剂为DMF,溶剂DMF和2-溴苯酚的比例为2ml:1mmol。
所述步骤(2)中无水四氢呋喃和硼酸三丁酯的比例为0.42mL:1mmol,硼酸三丁酯和2-苄氧基溴苯的摩尔比为2:1。
所述步骤(3)中溶剂均为体积比为1:1的四氯化碳、吡啶的混合溶液。
所述步骤(4)中溶剂为体积比为1:1~20:1的1,4-二氧六环和水的混合溶液。
所述步骤(5)中乙酸乙酯和(E)-3-甲氧基-2-(2-苄氧基苯基)丙烯酸甲酯的比例为7mL:1mmol。
所述步骤(6)中溶剂为DMF,溶剂和碳酸铯的比例为3.6mL:1mmol。
所述步骤(7)中溶剂为DMF,溶剂和碳酸铯的比例为3.5mL:1mmol。
以2-苄氧基溴苯为原料制备2-苄氧基溴化镁格氏试剂的具体制备方法为:将镁屑及一小粒碘加入反应容器中,N2保护下,室温下加热至35℃,然后滴加3-5滴2-苄氧基溴苯与无水四氢呋喃组成的混合液,其中V四氢呋喃:n2-苄氧基溴苯=1.6mL/mmol、n镁屑:n2-苄氧基溴苯=1.2:1,水浴加热至47℃,保温约5min,碘的颜色开始消失,表明引发成功,此时开始搅拌,并滴加剩余混合液,同时向反应器中补加起始无水四氢呋喃用量的1/3,保温反应2h,制得2-苄氧基溴化镁格氏试剂,通过酸滴定法测得产率为98.9%。
本发明涉及的具体反应方程式如下:
有益效果
本发明提供了一种新型绿色合成嘧菌酯的制备方案,与传统合成路线相比,具备如下优势:原料邻溴苯酚较传统路线原料邻羟基苯乙酸工业价格更便宜;嘧菌酯中间体(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯的制备过程中可有效规避传统路线中剧毒物质硫酸二甲酯、过敏源的出现;Suzuki反应条件温和,化学选择性及立体选择性高,反应介质无毒无害且副反应少,进一步减少了分离提纯中出现的三废问题,可有效降低工业生产成本。
本发明方法的反应总收率以邻溴苯酚计可达48.4%,而传统路线中以邻羟基苯乙酸为原料制备嘧菌酯时其产率在30%左右。因此,本发明所提出的合成嘧菌酯制备方案具有经济及环境方面的双重效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
2-苄氧基溴苯的制备:向50mL反应管中依次加入2-溴苯酚(1.00g,5.78mmol)、碳酸钾(0.88g,6.36mmol)和无水DMF(11.6mL),搅拌均匀,然后逐滴滴加溴化苄(1.19g,6.94mmol),氮气保护,30℃下反应3.5h。反应结束后,向反应体系中加入适量的水稀释,然后再用乙酸乙酯萃取,水层用乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,40℃减压浓缩萃取液,以正己烷为洗脱剂进行柱层析,最终得到无色的目标产物液体1.49g,产率为98.2%。
实施例2
2-苄氧基苯硼酸的制备:将镁屑(0.22g,9.12mmol)及一小粒碘加入反应容器中,N2保护下,室温下加热至35℃,然后滴加几滴2-苄氧基溴苯(2.00g,7.60mmol)与无水四氢呋喃(12mL)组成的混合液,水浴加热至47℃,保温约5min,碘的颜色开始消失,表明引发成功,此时开始搅拌,并滴加剩余混合液,同时向反应器中补加无水四氢呋喃1.5mL,保温反应2h,制得2-苄氧基溴化镁格氏试剂,通过酸滴定法测得产率为99.2%。
将制得的格氏试剂缓慢滴加到硼酸三丁酯(3.50g,15.21mmol)和无水四氢呋喃(7mL)组成的混合溶液中,搅拌,温度控制在-30℃,保温反应2h,然后快速升温至室温,继续搅拌2h,缓慢加入盐酸溶液,使pH=2左右,1h后,分出有机相,水层用乙酸乙酯萃取,合并有机相,减压浓缩,然后向浓缩液中加水,并用氢氧化钠溶液调节pH=12左右,50℃下减压水蒸气蒸馏至瓶中出现黄色油块,趁热过滤,滤液酸化至pH=2左右,黄色油块用热水萃取,母液合并浓缩、放入冰水浴冷却、结晶,干燥至恒重,得白色固体1.13g,产率为63.3%。
(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯的制备:在反应器中,将3-甲氧基丙烯酸甲酯(1.00g,8.62mmol)溶于的四氯化碳/吡啶(1:1v/v)20mL混合溶液中,同时将碘(6.57g,25.86mmol)溶于四氯化碳/吡啶(1:1v/v)60mL混合溶液中,并将其置于滴液漏斗内,N2保护,于0℃下开始滴加并搅拌,72h后结束反应,期间温度自然升至室温。反应结束后,加水稀释,然后加入乙酸乙酯(100mL)、37%盐酸溶液(8mL),分出有机层。再向有机层加水(50mL)及硫代硫酸钠(5.00g)震荡,再次分出有机层。减压浓缩,回收有机溶剂,以V乙酸 乙酯:V正己烷=1:10为洗脱剂进行柱层析,最终得到白色固体1.48g,产率为70.9%。
实施例3
(E)-3-甲氧基-2-(2-苄氧基苯基)丙烯酸甲酯的制备:在一个三口烧瓶中,将2-苄氧基苯硼酸(2.000g,8.772mmol)、(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯(1.633g,6.748mmol)、磷酸钾(4.292g,20.245mmol)、四(三苯基膦)钯(0.391g,0.337mmol)组成的混合物溶于11.8mL的1,4-二氧六环和3.9mL的水的混合溶液中,室温下超声15min,然后将反应体系置于90℃的环境中,N2保护,该温度下搅拌9h,反应结束后加水稀释,然后乙醚萃取,合并有机相,减压浓缩,以V乙酸乙酯:V正己烷=1:8为洗脱剂进行柱层析,得到白色结晶1.924g,产率为95.7%。
实施例4
(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯的制备:在高压反应管中,将(E)-3-甲氧基-2-(2-苄氧基苯基)丙烯酸甲酯(2.00g,6.71mmol)和10%钯碳加氢催化剂(0.35g,0.17mmol)组成的混合物溶于乙酸乙酯(47mL)中,35℃下通入H2(8-10psi),搅拌12h后结束反应。加水稀释,然后乙酸乙酯萃取,合并有机相,减压浓缩,回收有机溶剂,以V乙酸乙酯:V正己烷=1:3为洗脱剂进行柱层析,最终得到淡灰色固体1.38g,产率为98.6%。
实施例5
(E)-2-[2-(6-氯嘧啶-4-基氧基)苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯的制备:将(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯(1.00g,4.81mmol)、碳酸铯(3.14g,9.62mmol)、4,6-二氯嘧啶(1.43g,9.62mmol)组成的混合物溶于DMF(34.6mL)中,N2保护,于0℃下搅拌4h,反应结束后,加水稀释,乙酸乙酯萃取,合并有机相,减压浓缩,回收有机溶剂,以V乙酸 乙酯:V正己烷=1:8为洗脱剂进行柱层析,得到淡黄色固体1.30g,产率为84.6%。
实施例6
嘧菌酯的制备:在反应器中,将(E)-2-[2-(6-氯嘧啶-4-基氧基)苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯(1.00g,3.12mmol)、碳酸铯(2.03g,6.24mmol)、水杨腈(0.74g,6.24mmol)组成的混合物溶于DMF(22mL)中,N2保护,于85℃下搅拌7h,反应结束后,加水稀释,乙酸乙酯萃取,合并有机相,减压浓缩,回收有机溶剂,以V乙酸乙酯:V正己烷=1:4为洗脱剂进行柱层析,得到白色固体1.23g,产率为97.5%。
Claims (8)
1.一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法,包括:
(1)在反应器中,将2-溴苯酚和碳酸钾按摩尔比1:1.1组成的混合物溶于溶剂中,然后于25-30℃下滴加1.2当量2-溴苯酚的溴化苄并搅拌,滴毕保温反应3.5h,反应结束后分离提纯,得到2-苄氧基溴苯;
(2)以2-苄氧基溴苯为原料制备2-苄氧基溴化镁格氏试剂,然后将2-苄氧基溴化镁格氏试剂滴加到硼酸三丁酯和无水四氢呋喃中,搅拌,然后在-40℃~-30℃,保温反应2h,然后分离提纯,得到2-苄氧基苯硼酸;
(3)在反应器中,将3-甲氧基丙烯酸甲酯溶于溶剂中,得到混合溶液,同时将3当量3-甲氧基丙烯酸甲酯的碘溶于溶剂中,并置于滴液漏斗中,在N2保护,于0℃下开始滴加并搅拌,36-72h后结束反应,期间温度自然升至室温,反应结束后分离提纯,得到(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯;
(4)将(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯、2-苄氧基苯硼酸、磷酸钾、四(三苯基膦)钯组成的混合物按摩尔比n[(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯]:n(2-苄氧基苯硼酸)为1:1~1:1.5,n[(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯]:n(磷酸钾)为1:1~1:5,n[(Z)-3-甲氧基-2-碘丙烯酸甲酯]:n[四(三苯基磷)钯]为1:0.1~1:0.025的比例溶于溶剂中,室温下超声5-15min,然后将反应体系置于90℃的环境中,N2保护,搅拌5-9h,分离提纯,得到(E)-3-甲氧基-2-(2-苄氧基苯基)丙烯酸甲酯;
(5)将(E)-3-甲氧基-2-(2-苄氧基苯基)丙烯酸甲酯10%钯碳加氢催化剂按摩尔比40:1组成的混合物溶于乙酸乙酯中,30-35℃下通入H2,8-12h后结束反应,提纯,得到(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯;
(6)将(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯、碳酸铯、4,6-二氯嘧啶按摩尔比1:2:2组成的混合物溶于溶剂中,N2保护,于0℃下搅拌2-4h,反应结束后,分离提纯,得到(E)-2-[2-(6-氯嘧啶-4-基氧基)苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯;
(7)将(E)-2-[2-(6-氯嘧啶-4-基氧基)苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯、碳酸铯、水杨腈按摩尔比1:2:2组成的混合物溶于溶剂中,N2保护,于80-85℃下搅拌5-7h,分离提纯,即得嘧菌酯。
2.根据权利要求1所述的一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法,其特征在于:所述步骤(1)中溶剂为DMF,溶剂DMF和2-溴苯酚的比例为2ml:1mmol。
3.根据权利要求1所述的一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法,其特征在于:所述步骤(2)中无水四氢呋喃和硼酸三丁酯的比例为0.42mL:1mmol,硼酸三丁酯和2-苄氧基溴苯的摩尔比为2:1。
4.根据权利要求1所述的一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法,其特征在于:所述步骤(3)中溶剂均为体积比为1:1的四氯化碳、吡啶的混合溶液。
5.根据权利要求1所述的一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法,其特征在于:所述步骤(4)中溶剂为体积比为1:1~20:1的1,4-二氧六环和水的混合溶液。
6.根据权利要求1所述的一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法,其特征在于:所述步骤(5)中乙酸乙酯和(E)-3-甲氧基-2-(2-苄氧基苯基)丙烯酸甲酯的比例为7mL:1mmol。
7.根据权利要求1所述的一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法,其特征在于:所述步骤(6)中溶剂为DMF,溶剂和碳酸铯的比例为3.6mL:1mmol。
8.根据权利要求1所述的一种基于Suzuki反应制备嘧菌酯的方法,其特征在于:所述步骤(7)中溶剂为DMF,溶剂和碳酸铯的比例为3.5mL:1mmol。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160511 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |