一种茚虫威中间体的制备方法
技术领域
本发明涉及农药化合物合成技术领域,具体涉及一种茚虫威中间体的制备方法。
背景技术
7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯主要用于合成杀虫剂茚虫威,现有技术中合成7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯工艺路线较多,用的试剂有类似的地方,但大多随着工艺路线设计的不同,具体到工业化生产中,效率或收率或成本等其他因素均有较大差异。
现有工艺中,反应溶剂普遍为二氯乙烷,中间体5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮与肼基甲酸苄酯的反应生成水,在水存在的情况下,环合反应中缩合物会分解成5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮;且因反应溶剂为二氯乙烷,反应温度为83℃,副产物乙醇不能有效及时的分离出来,造成反应不充分的情况,生成杂质,造成产品 7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯含量偏低且收率不高,此工艺得到的 7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯含量在91%左右,收率在81%左右。
目前现有技术中还存在用中间体5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮来制备(5-氯-2,3-二氢-2-羟基-2-甲氧羰基-1H-茚-亚基)肼羧酸苯甲基酯,但大多工艺比较复杂,所用溶剂比较昂贵,且产率较低,不利于工业化的实施。且所用溶剂多为甲苯,其沸点是110℃,与副产物乙醇的沸点差不如二甲苯与乙醇的沸点差大,这就造成副产物乙醇不易从反应体系中分离,造成反应速度慢、副反应的产生,使产品含量不高且收率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种方便反应操作、提高反应温度、加快反应速度的7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯制备方法,使7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯的含量、收率得到明显提高。具体来说,本申请的7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯制备方法步骤如下:
(1)将中间体5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮溶解在二甲苯中,然后加入肼基甲酸苄酯及催化剂,在40-50℃下反应;
(2)取样检测,待中间体5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮原料归一≤0.5%时,将下层的酸分出后,向反应液中加入二乙氧基甲烷;
(3) 将溶剂二甲苯在精馏塔内进行回流,将步骤(2)得到反应液匀速滴入精馏塔内的二甲苯中,反应温度在130-140℃,当塔顶达到乙醇沸点78℃时,以1ml/s的速度开始采集乙醇;
(4)当采集到二甲苯沸点时,乙醇采集完毕,将步骤(3)得到反应液进行负压脱溶,脱去反应溶剂,然后向剩余液中加入结晶溶剂,降温结晶,过滤,干燥得7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯。
进一步的,以上步骤中各物料成分配比以纯物质的摩尔比计,5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮:肼基甲酸苄酯及:催化剂:二乙氧基甲烷=1:1-1.5:0.33-0.5:4-6。
进一步的,以上步骤中所述的催化剂为五氧化二磷,相对应的步骤(2)中分出的下层的酸为磷酸。
进一步的,以上步骤(3)中反应液滴入二甲苯中控制在6-7h匀速滴完。
进一步的,以上步骤(4)中控制脱溶温度在80-100℃,所述的结晶溶剂为石油醚、乙醇中至少一种,降温结晶的结晶温度为-5-0℃。
本申请中,向缩合反应中加入五氧化二磷,其既可以为缩合反应提供一个酸性环境,又可以将缩合反应生成的水给去除掉,方便了反应操作,加快了反应速度;反应温度定为40-50℃,可以使该反应生成的缩合物在高温下容易分解。
传统方法中二乙氧基甲烷多为加入第(3)步中,将加入到步骤(2)中缩合物可以避免因为二乙氧基甲烷沸点为88℃,步骤(3)中反应温度为130-140℃,直接加入第(3)步会将二乙氧基甲烷蒸出,影响反应的进行。
本申请将反应溶剂换为二甲苯,提高了反应温度,大大缩短了反应时间,而且二甲苯沸点为140℃左右,乙醇沸点78℃,温差较大,使副产物乙醇更易从反应体系中采出,抑制了杂质的生成,且原料能充分反应,大大提高了产品含量及收率,产品品质明显提高。相比传统溶剂甲苯而言,甲苯其沸点是110℃,与副产物乙醇的沸点差不如二甲苯与乙醇的沸点差大,这就造成副产物乙醇不易从反应体系中分离,造成反应速度慢、副反应的产生,使产品含量不高且收率较低。
控制步骤(1)得到的反应液在步骤(3)中匀速6-7h内滴完可以避免步骤(3)中因反应温度较高,导致步骤(1)得到的缩合物在高温下分解,防止缩合物不能完全反应,造成收率偏低。故将滴加时间控制在6-7h内,对提高本申请技术路线的收率具有至关重要的影响。综上所述,本申请的技术路线及合成步骤使7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯的收率相对现有技术提高10%-15%。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,本发明用以下具体实施例进行说明,但本发明绝非仅限于这些例子。
实施例1:
(1)500ml干净无水的反应瓶中加入20g(0.083mol)5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮溶解在二甲苯中,然后加入13.8g(0.083mol)肼基甲酸苄酯及4.0g(0.028mol)五氧化二磷,控制温度50℃。
(2)反应3h后取样检测,中间体5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮原料归一≤0.5%时,向反应液中加入41.6g(0.4mol)二乙氧基甲烷。
(3)将100g二甲苯上塔进行回流,反应温度在130℃时,将步骤(1)反应液滴入二甲苯中,控制反应液6-7h内匀速滴完,塔顶温度在78℃时开始采集副产物乙醇。
(4)乙醇采集完毕后,将反应液进行负压脱溶,脱去反应溶剂,控制脱溶温度80℃,然后向剩余液中加入130g石油醚,降温0℃进行结晶,过滤,干燥得7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯产品干重31.5g,含量96.0%,收率90.9%。
实施例2:
1)500ml干净无水的反应瓶中加入20g(0.083mol)5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮溶解在二甲苯中,然后加入13.8g(0.083mol)肼基甲酸苄酯及4.0g(0.028mol)五氧化二磷,控制温度50℃。
(2)反应3h后取样检测,中间体5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮原料归一≤0.5%时,向反应液中加入41.6g(0.4mol)二乙氧基甲烷。
(3)将200g二甲苯上塔进行回流,反应温度在140℃时,将步骤(1)反应液滴入二甲苯中,控制反应液6-7h内匀速滴完,塔顶温度在78℃时开始采集副产物乙醇。
(4)乙醇采集完毕后,将反应液进行负压脱溶,脱去反应溶剂,控制脱溶温度80℃,然后向剩余液中加入130g石油醚,降温0℃进行结晶,过滤,干燥得7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯产品干重31.6g,含量97.5%,收率92.5%。
实施例3:
(1)将中间体5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮0.1mol溶解在二甲苯中,然后加入肼基甲酸苄酯0.15mol及五氧化二磷0.05mol,40℃下反应;
(2)取样检测,待中间体5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮原料归一≤0.5%时,将下层的磷酸分出后,向反应液中加入二乙氧基甲烷0.6mol;
(3) 将溶剂二甲苯在精馏塔内进行回流,将步骤(2)得到反应液匀速滴入精馏塔内的二甲苯中,二甲苯中控制在6-7h匀速滴完,反应温度在140℃,当塔顶达到乙醇沸点78℃时,以1ml/s的速度开始采集乙醇;
(4)当采集到二甲苯沸点时,乙醇采集完毕,将步骤(3)得到反应液进行负压脱溶,控制脱溶温度在100℃,脱去反应溶剂,然后向剩余液中加入乙醇,降温-5℃结晶,过滤,干燥得7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯干重30.8g,含量95.9%,收率91.4%。
实施例4:
(1)将中间体5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮0.1mol溶解在二甲苯中,然后加入肼基甲酸苄酯0.12mol及五氧化二磷0.033mol,45℃下反应;
(2)取样检测,待中间体5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮原料归一≤0.5%时,将下层的磷酸分出后,向反应液中加入二乙氧基甲烷0.4mol;
(3) 将溶剂二甲苯在精馏塔内进行回流,将步骤(2)得到反应液匀速滴入精馏塔内的二甲苯中,二甲苯中控制在6-7h匀速滴完,反应温度在135℃,当塔顶达到乙醇沸点78℃时,以1ml/s的速度开始采集乙醇;
(4)当采集到二甲苯沸点时,乙醇采集完毕,将步骤(3)得到反应液进行负压脱溶,控制脱溶温度在100℃,脱去反应溶剂,然后向剩余液中加入乙醇,降温-3℃结晶,过滤,干燥得7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯干重30.6g,含量95.3%,收率90.8%。
通过以上实施例可知,通过本申请所述工艺制备的7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3H,5H)-二羧酸-4a-甲酯-2-苄酯收率在90%以上,超出目前现有工艺中的收率12%左右。