CN105669613A - 高效除草剂呋草酮的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效除草剂呋草酮的生产方法，以三氟甲基苯乙腈及苯乙酸乙酯为主要原料，经过克莱森缩合、在酸性溶剂下环化、甲基化三个步骤即可得到目标产物呋草酮。本发明具有安全性更高，反应纯化条件要求相对较低，分离相对容易，并且不易产生废酸排放，溶剂可回收套用，生产收率高等优点。本方法更能适用于呋草酮的工业化生产，更利于高效除草剂呋草酮的广泛应用。

Description

高效除草剂呋草酮的生产方法
技术领域
本发明涉及农药有机合成技术领域，尤其涉及一种高效除草剂呋草酮的生产方法。
背景技术
农药对控制病虫害、促进农作物的增产具有很重要的作用，现代农业的发展在很大程度上也伴随着这些农药的发展[Ridgway，R.L.；Tinney，J.C.；MacGregor，J.T.etal.Pesticideuseinagriculture.Environ.Health.Persp.1978，27，103-108.]。农药包括除草剂、杀虫剂、杀菌剂三个大类，其中，除草剂占有的市场最大。随着农业技术的不断发展与进步，对除草剂的需求量也会越来越大，除草剂会是农药的发展方向和农药工业发展的重点。
呋草酮(Flurtamone)是一种性能优越的除草剂品种。呋草酮属于苯基呋喃酮类，作为一种土壤用的除草剂，它是通过抑制类胡萝卜素生物合成中需要的八氢番茄红素脱饱和酶，植物失去了合成类胡萝卜素的能力也就失去了保护叶绿素的能力，叶绿素被分解从而使植物变白死亡[Ward，C.E.；Lo，W.C.；Pomidor，P.B.；Tisdell，F.E.；Ho，A.W.W.；Chiu，C.L.；Tuck，D.M.；Bernardo，C.R.；Fong，P.J.；Omid，A.；Buteau，K.A.ACSSymposiumSeries，1987，355，65-73]。呋草酮为土壤用除草剂，一般是芽后早期施用，适用于花生、棉花、高粱等农作物，可以防除许多不同种类禾本科杂草和阔叶杂草[Rogers，D.D.；Kirby，B.W.；Hulbert，J.C.；Bledsoe，M.E.；Hill，L.V.BritishCropProtectionConferenceWeeds，1987，1，69-75；Mueller，T.C.；Banks，P.A.PeanutSci.，1989，16，87-91]。另外，呋草酮也可与其他除草剂进行复配使用，来扩大其杀草谱。呋草酮具有广泛的杀草谱、高效、内吸性等特点，这使其具有较大市场应用前景。
该种化合物涉及一种合成方法，美国专利US4568376中介绍的合成呋草酮的方法，此法所有合成过程使用乙醚萃取，具有较大生产安全隐患。三步反应都使用不同种溶剂参与反应，溶剂回收套用困难，容易产生废酸排放污染环境，工艺步骤复杂不易操作。另外反应纯化过程复杂，反应收率低。
综上所述，传统的合成方法存在生产安全隐患并且工艺步骤复杂，反应收率低，不适用于工业生产，所以对上述传统工艺进行优化及改进对呋草酮的推广与运用具有重大的意义。
发明内容
本发明的目的为了克服传统方法存在的某些和某个问题，提供一种反应收率高、减少废酸排放、提高溶剂回收率、节约生产成本、更利于安全生产的呋草酮生产方法。
以三氟甲基苯乙腈及苯乙酸乙酯为主要原料，经过克莱森缩合、在酸性溶剂下环化、甲基化三个步骤即可得到目标产物呋草酮。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
第一步：由间三氟甲基苯乙腈与苯乙酸乙酯混合溶于甲醇中，加入催化剂醇钠进行取代反应，用酸调节pH至酸性，并用二氯乙烷萃取浓缩后得到中间产物A。
第二步：将液溴加入含有上述中间产物A的甲醇反应液中，并持续搅拌反应一段时间，接着在反应液中加入碱性水溶液反应掉剩余的溴，最后用二氯乙烷萃取得到中间产物B。
第三步：将上述含有中间产物B的二氯乙烷萃取液加入碱性水溶液，并加入甲基化试剂与相转移催化剂持续搅拌并反应得到产物，最后析晶得到产物呋草酮，过滤后的二氯乙烷精馏后继续循环套用。
所述的间三氟甲基苯乙腈与苯乙酸乙酯的物质的量比优选为1∶1-1∶2，既可保证反应充分，过量的苯乙酸乙酯不会影响反应。
所述的醇钠优选自甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、异丙醇钠和正丙醇钠中的一种或几种组合。
所述的pH值优选为1-3，在该酸性条件下，反应充分完全。
所述的中间产物A与液溴的物质的量比优选为1∶1，保证了反应充分并且不会产生过多废溴。
所述的碱性水溶液优选自碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、硫酸钠溶液、亚硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液。
所述的中间产物B与甲基化试剂的物质的量比优选为1∶1-1∶3，以保证反应完全。
所述的相转移催化剂优选自苄基三乙基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵或四丁基氯化铵。
所述的甲基化试剂优选为硫酸二甲酯或碳酸二甲酯。
本发明较传统生产方法具有安全性更高，反应纯化条件要求相对较低，分离相对容易，并且不易产生废酸排放，溶剂可回收套用，生产收率高等优点。本方法更能适用于呋草酮的工业化生产，更利于高效除草剂呋草酮的广泛应用。
具体实施方式
实施例1：
第一步：将100L甲醇溶剂加入反应器，并将58.4Kg甲醇钠溶于上述溶剂，在充分搅拌下向其中慢慢加入100Kg间三氟甲基苯乙腈和115Kg苯乙酸乙酯混合液，加料完毕后，在25℃下搅拌反应16小时，在混合液中加入250L水，用盐酸调节pH至1，之后用二氯乙烷萃取，浓缩至干得到中间产物A。
第二步：将上述中间产物A溶于200L甲醇中，然后将82.1Kg液溴慢慢加入上述溶液中在室温下搅拌13小时，反应结束后加入亚硫酸钠反应掉多余的溴。在混合液中加入200L水，然后用二氯乙烷萃取三次，即可得到含有中间产物B的二氯乙烷萃取液，并将此溶液直接投入下一步反应。
第三步：在上述溶液中加入30％的氢氧化钠水溶液，然后再加入43.3Kg碳酸二甲酯和11.0Kg苄基三乙基氯化铵，将混合液室温下搅拌3.5小时后，析晶得到目标产物呋草酮。过滤后的二氯乙烷继续循环套用。产品纯度达99.3％，反应的总产率为83.4％。
实施例2：
第一步：将100L甲醇溶剂加入反应器，并将73.5Kg乙醇钠溶于上述溶剂，在充分搅拌下向其中慢慢加入100Kg间三氟甲基苯乙腈和105Kg苯乙酸乙酯混合液，加料完毕后，在25℃下搅拌反应18小时，在混合液中加入250L水，用盐酸调节pH至3，之后用二氯乙烷萃取，浓缩至干得到中间产物A。
第二步：将上述中间产物A溶于200L甲醇中，然后将80.8Kg液溴慢慢加入上述溶液中在室温下搅拌13小时，反应结束后加入亚硫酸钠反应掉多余的溴。在混合液中加入200L水，然后用二氯乙烷萃取三次，即可得到含有中间产物B的二氯乙烷萃取液，并将此溶液直接投入下一步反应。
第三步：在上述溶液中加入30％的亚硫酸钠水溶液，然后再加入60.4Kg硫酸二甲酯和12.6Kg十二烷基三甲基氯化铵，将混合液室温下搅拌2.5小时后，析晶得到目标产物呋草酮。过滤后的二氯乙烷继续循环套用。产品纯度达99.1％，反应的总产率为80.7％。
实施例3：
第一步：将100L甲醇溶剂加入反应器，并将93.4Kg叔丁醇钠溶于上述溶剂，在充分搅拌下向其中慢慢加入100Kg间三氟甲基苯乙腈和106Kg苯乙酸乙酯混合液，加料完毕后，在25℃下搅拌反应15小时，在混合液中加入250L水，用盐酸调节pH至3，之后用二氯乙烷萃取，浓缩至干得到中间产物A。
第二步：将上述中间产物A溶于甲醇200L甲醇中，然后将81.6Kg液溴慢慢加入上述溶液中在室温下搅拌13小时，反应结束后加入亚硫酸钠反应掉多余的溴。在混合液中加入200L水，然后用二氯乙烷萃取三次，即可得到含有中间产物B的二氯乙烷萃取液，并将此溶液直接投入下一步反应。
第三步：在上述溶液中加入30％的硫酸钠水溶液，然后再加入42.8Kg碳酸二甲酯和13.2Kg四丁基氯化铵，将混合液室温下搅拌3小时后，析晶得到目标产物呋草酮。过滤后的二氯乙烷继续循环套用。产品纯度达99.2％，反应的总产率为81.6％。
实施例4：
第一步：将100L甲醇溶剂加入反应器，并将85Kg异丙醇钠溶于上述溶剂，在充分搅拌下向其中慢慢加入100Kg间三氟甲基苯乙腈和140Kg苯乙酸乙酯混合液，加料完毕后，在25℃下搅拌反应14小时，在混合液中加入250L水，用盐酸调节pH至2，之后用二氯乙烷萃取，浓缩至干得到中间产物A。
第二步：将上述中间产物A溶于甲醇200L甲醇中，然后将81.4Kg液溴慢慢加入上述溶液中在室温下搅拌14小时，反应结束后加入亚硫酸钠反应掉多余的溴。在混合液中加入200L水，然后用二氯乙烷萃取三次，即可得到含有中间产物B的二氯乙烷萃取液，并将此溶液直接投入下一步反应。
第三步：在上述溶液中加入30％的氢氧化钠水溶液，然后再加入59.1Kg硫酸二甲酯和13.7Kg十四烷基三甲基氯化铵，将混合液室温下搅拌3.5小时后，析晶得到目标产物呋草酮。过滤后的二氯乙烷继续循环套用。产品纯度达99.1％，反应的总产率为79.5％。

Claims (8)

1.一种高效除草剂呋草酮的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：由间三氟甲基苯乙腈与苯乙酸乙酯混合溶于甲醇中，加入催化剂醇钠进行取代反应，用酸调节pH至酸性，并用二氯乙烷萃取浓缩后得到中间产物A；
第二步：将液溴加入含有上述中间产物A的甲醇反应液中，并持续搅拌反应一段时间，接着在反应液中加入碱性水溶液反应掉剩余的溴，最后用二氯乙烷萃取得到中间产物B；
第三步：将上述含有中间产物B的二氯乙烷萃取液加入碱性水溶液，并加入甲基化试剂与相转移催化剂持续搅拌并反应得到产物，最后析晶得到产物呋草酮，过滤后的二氯乙烷继续循环套用。
2.如权利要求1所述的呋草酮的生产方法，其特征在于，所述的间三氟甲基苯乙腈与苯乙酸乙酯的物质的量比为1∶1-1∶2。
3.如权利要求1所述的呋草酮的生产方法，其特征在于，所述的醇钠选自甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、异丙醇钠和正丙醇钠中的一种或几种组合。
4.如权利要求1所述的呋草酮的生产方法，其特征在于，所述的中间产物A与液溴的物质的量比为1∶1。
5.如权利要求1所述的呋草酮的生产方法，其特征在于，所述的碱性水溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、硫酸钠溶液、亚硫酸溶液或氢氧化钠溶液。
6.如权利要求1所述的呋草酮的生产方法，其特征在于，所述的中间产物B与甲基化试剂的物质的量比为1∶1-1∶3。
7.如权利要求1所述的呋草酮的生产方法，其特征在于，所述的相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵或四丁基氯化铵。
8.如权利要求1所述的呋草酮的生产方法，其特征在于，所述的甲基化试剂为硫酸二甲酯或碳酸二甲酯。
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