CN107162945A - 一种合成烯草酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种合成烯草酮的方法,包括3,5‑庚二烯‑2‑酮(式II)与乙硫醇进行亲核加成制得烯草酮中间体6‑乙硫基‑3‑庚烯‑2‑酮(式III);式III再与丙二酸二甲酯、丙酰氯反应经中间体IV制得(±)‑3‑[丙酰氧基]‑5‑[2‑(乙硫基)丙基]‑6‑[甲氧甲酰基]环己‑2‑烯酮(式V);式V再经过重排、水解、脱羧反应制得(±)‑2‑[丙酰基]‑3‑[羟基]‑5‑[2‑(乙硫基)丙基]环己‑2‑烯酮(式VIII);式VIII再与氯代烯丙氧胺反应制得烯草酮(式I),本发明采用中间体3,5‑庚二烯‑2‑酮(式II)制备烯草酮的方法为首次提出,通过本方法制备的烯草酮(式I)总体收率高,产品质量好,并且本方法生产成本低,环境污染小,适合大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及农药合成技术领域,具体涉及一种合成烯草酮的方法。
背景技术
烯草酮是美国Chevron化学公司1987年开发的环己烯酮类除草剂产品。烯草酮为茎叶除草剂,是一种高效安全、高选择性的ACCase抑制剂,对于大多数一年生和多年生的禾本科杂草有特效,对双子叶作物安全。
烯草酮的化学名称为(±)-2-[(E)-3-氯烯丙氧基亚氨基]丙基-5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基环己-2-烯酮,其化学结构式如下:
现阶段烯草酮的合成路线主要有以下两种:
路线一:通过witting反应来合成烯草酮,工艺路线如下:
上述方法witting试剂成本高,且后处理困难,污染较大,不适合工业化大生产。
路线二:利用乙酰乙酸乙酯水解后再进一步制备烯草酮,合成路线如下:
此方法的缺点在于水解后的缩合反应适宜PH值范围小,不易于生产操作,且制得的烯草酮总体收率较低。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明提出了一种合成烯草酮的方法,制备的烯草酮(式I)总体收率高,产品质量好,并且本方法生产成本低,环境污染小,适合大规模生产。
为了实现上述的目的,本发明采用以下的技术方案:
一种合成烯草酮的方法,所述烯草酮(式I)的合成方法包括以下步骤:
1)由中间体3,5-庚二烯-2-酮(式II)与乙硫醇进行亲核加成制得烯草酮中间体6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III):
2)6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III)与丙二酸二甲酯反应得中间体IV,再将中间体IV与丙酰氯反应经制得(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮(式V):
3)(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮再经过重排、水解、脱羧反应制得(±)-2-[丙酰基]-3-[羟基]-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮(式VIII):
4)(±)-2-[丙酰基]-3-[羟基]-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮与氯代烯丙氧胺反应制得烯草酮(式I):
优选的,步骤1)制备中间体(式III)时3,5-庚二烯-2-酮(式II)与乙硫醇的摩尔比为1:0.9-1.5,优选为1:1.0-1.2。
优选的,步骤1)制备中间体(式III)时反应温度为40-80℃,优选为55-65℃,反应时间为1-5h,优选为2-4h。
优选的,步骤1)制备中间体(式III)时采用有机碱催化剂,所述有机碱催化剂选自吡啶、4-二甲胺基吡啶、三乙胺、二乙胺中的任意一种,优选三乙胺,三乙胺与乙硫醇的质量比为1:15-30,优选为1:20-25。
优选的,步骤2)中,6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III)与丙二酸二甲酯的反应温度为40-70℃,优选为50-60℃,反应时间为3-8h,优选为4-6h。
优选的,步骤2)中,中间体IV与丙酰氯的反应温度为40-70℃,优选为50-60℃,反应时间为2-6h,优选为3-5h。
优选的,步骤3)中,(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮(式V)在DMAP催化下重排反应的保温反应温度为70-100℃,优选为80-90℃,保温反应时间为3-12h,优选为6-9h。
优选的,步骤3)中,中间体VI的水解反应温度为40-100℃,优选为60-80℃,水解反应时间为2-8h,优选为4-6h。
优选的,步骤3)中,中间体VII的脱羧反应温度为40-100℃,优选为60-80℃,脱羧反应时间为2-8h,优选为4-6h。
优选的,步骤4)中,(±)-2-[丙酰基]-3-羟基-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮(式VIII)与氯代烯丙氧胺的反应温度为10-50℃,优选为20-30℃,反应时间为1-5h,优选为2-3h。
由于采用上述的技术方案,本发明的有益效果是:
1)本发明合成方法采用中间体3,5-庚二烯-2-酮(式II)与乙硫醇亲核加成得到6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III),再与丙二酸二甲酯、丙酰氯反应经中间体IV制得(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮(式V),中间体V再经过重排、水解、脱羧反应制得(±)-2-[丙酰基]-3-[羟基]-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮(式VIII),中间体VIII与氯代烯丙氧胺反应最终制得烯草酮(式I),此制备烯草酮的方法由本发明首次提出。
2)本发明制备的烯草酮(式I)总体收率高,可达到72-75%(按3,5-庚二烯-2-酮(式II)计算摩尔收率);产品质量好,可达到94-96%。
3)本发明生产成本低,环境污染小,适合大规模生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种总体收率高,产品质量好,生产成本低,环境污染小的烯草酮制备方法。首先提供了一种由中间体3,5-庚二烯-2-酮(式II)制备6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III)的方法;其次提供了一种由6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III)制备(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮(式V)的方法;然后提供了一种由(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮(式V)制备(±)-2-[丙酰基]-3-[羟基]-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮(式VIII)的方法;最后提供了一种由(±)-2-[丙酰基]-3-[羟基]-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮(式VIII)制备烯草酮的方法。
具体的,各制备方法如下:
A.烯草酮中间体6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III)的制备方法
以3,5-庚二烯-2-酮(式II)与起始原料与乙硫醇在有机碱催化下亲核加成,制得烯草酮中间体6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III):
其中:
3,5-庚二烯-2-酮(式II)(气相纯度折百后)与乙硫醇的摩尔比为1:0.9-1.5,更优选为1:1.0-1.2。摩尔比过高会导致反应不完全,转化率下降;摩尔比过低会增加成本,并且大量过量的乙硫醇容易导致空气污染。
保温反应温度为40-80℃,更优选为55-65℃;反应时间为1-5h,更优选为2-4h。温度过高、时间过长会导致杂质增多;温度过低、时间过短会导致反应不完全。
有机碱催化剂为选自吡啶、4-二甲胺基吡啶、三乙胺、二乙胺中的任意一种,更优选为三乙胺;当有机碱催化剂采用三乙胺时,三乙胺与乙硫醇的质量比为1:15-30,更优选为1:20-25。重量比过高会增加原料成本,并增加后处理难度;重量比过低导致反应速度变慢并且有可能反应不完全。
B.(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮(式V)的制备方法
将6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III)与丙二酸二甲酯、丙酰氯反应经中间体IV制得(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮(式V):
其中:
6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III)与丙二酸二甲酯的反应温度为40-70℃,更优选为50-60℃;反应时间为3-8h,更优选为4-6h。温度过高、时间过长会导致杂质增多;温度过低、时间过短会导致反应不完全。
中间体IV与丙酰氯的反应温度为40-70℃,更优选为50-60℃;反应时间2-6h,优选为3-5h。温度过高、时间过长会导致杂质增多;温度过低、时间过短会导致反应不完全。
C.(±)-2-[丙酰基]-3-[羟基]-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮(式VIII)的制备方法
将(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮经过重排、水解、脱羧反应制得(±)-2-[丙酰基]-3-[羟基]-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮(式VIII):
其中:
在DMAP催化下重排反应的保温反应温度为70-100℃,更优选为80-90℃,保温反应时间为3-12h,更优选为6-9h。温度过高、时间过长会导致杂质增多;温度过低、时间过短会导致反应不完全。
中间体VI的水解反应温度为40-100℃,更优选为60-80℃;水解反应时间为2-8h,更优选为4-6h。温度过高、时间过长会导致杂质增多;温度过低、时间过短会导致反应不完全。
中间体VII的脱羧反应温度为40-100℃,更优选为60-80℃;脱羧反应时间为2-8h,优选为4-6h。温度过高、时间过长会导致杂质增多;温度过低、时间过短会导致反应不完全。
D.烯草酮的制备方法
将(±)-2-[丙酰基]-3-[羟基]-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮与氯代烯丙氧胺反应制得烯草酮(式I):
其中:
中间体VIII与氯代烯丙氧胺的反应温度为10-50℃,更优选为20-30℃;反应时间为1-5h,更优选为2-3h。温度过高、时间过长会导致杂质增多;温度过低、时间过短会导致反应不完全。
在本发明的一个具体实施方案中,其反应过程如下所示:
以下通过实施例的方式进一步解释或说明本发明内容,但这些实施例不应被理解为对本发明保护范围的限制。
在以下实施例中,HPLC检测所用仪器可以是(例如)日本岛津公司生产的ShimadzuLC-20A,GC检测所用仪器可以是(例如)浙江福立9790,化学纯度的计算方法采用的是面积归一法;摩尔收率的计算公式为:(产物摩尔数/主原料摩尔数)×100%。
本发明所用试剂均市售可得。
具体实施例:
1)6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III)的制备:
向反应瓶中加入100g(纯度97.8%,0.888mol)的3,5-庚二烯-2-酮(式II),2.76g(0.027mol)三乙胺,室温(20-25℃)搅拌15分钟后缓慢升温至55℃,开始滴加60.69g(0.977mol)乙硫醇,滴加过程温度控制在55-65℃,滴加完毕后,继续保温在55-65℃范围内反应3小时,气相色谱跟踪反应完全(3,5-庚二烯-2-酮≤1%),降至室温(20-25℃),加入400ml水和1000ml甲苯搅拌30分钟,静置30分钟,分液;有机层中再加100ml的0.5%稀盐酸,搅拌洗涤,静置分液;有机层中再加入200ml水搅拌30分钟,静置30分钟,分液,甲苯层减压回流分水,当反应液水分≤0.1%时,停止分水冷却至室温,得到1011g的6-乙硫基-3-庚烯-2-酮/甲苯溶液,气相纯度(扣除甲苯溶剂峰)97.1%,折纯后为0.820mol,摩尔收率92.34%。
2)(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮(式V)的制备:
向反应瓶中加入800g甲苯和80g(1.481mol)甲醇钠固体,搅拌均匀后开始同时滴加160g(1.211mol)丙二酸二甲酯和步骤1)制备的6-乙硫基-3-庚烯-2-酮/甲苯溶液1011g(中间体III有0.820mol),滴加过程温度控制在50-60℃之间,滴加完毕后继续保温在50-60℃进行环合反应5小时(制得中间体IV);环合反应结束后向反应液中开始滴加丙酰氯,滴加过程温度仍然控制在50-60℃,滴加完毕后继续保温在50-60℃进行酰化反应4小时,保温结束,反应液降温至35℃左右,取样,气相色谱跟踪反应完全(中间体III、中间体IV均≤1%),制得中间体V/甲苯溶液,待用。
3)(±)-2-[丙酰基]-3-[羟基]-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮(式VIII)的制备:
将步骤2)中制得的中间体V/甲苯溶液在搅拌条件下用少量三乙胺调节PH值为7,然后加入10g(0.082mol)4-二甲胺基吡啶,升温至80℃-90℃保温进行重排反应8小时(制得中间体VI);保温结束后降温至60℃,加入200g水和25g(0.417mol)醋酸,搅拌30分钟,静置30分钟,分除下层水相,然后加入400g水和480g 30%的液碱,升温至60℃-80℃,保温进行水解反应5小时(制得中间体VII);保温结束后降温至40℃,分除上层甲苯层,下层水层中加入450g盐酸后升温至60℃-80℃,保温进行脱羧反应4小时,反应结束后,降至室温(20-25℃),加入500g石油醚搅拌1小时,静置30分钟,分除下层水层,上层为中间体VIII/石油醚溶液,液相色谱外标法测定中间体VIII含量为89.21%,待用。
4)烯草酮(式I)的制备:
向步骤3)制备的中间体VIII/石油醚溶液中加入86g(0.8mol)氯代烯丙氧胺,在20-30℃温度下搅拌2小时,然后减压脱溶,制得248.3g烯草酮除草剂,含量94.6%,总体摩尔收率73.5%(按3,5-庚二烯-2-酮计算)。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种合成烯草酮的方法,其特征在于,所述烯草酮(式I)的合成方法包括以下步骤:
1)由中间体3,5-庚二烯-2-酮(式II)与乙硫醇进行亲核加成制得烯草酮中间体6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III):
2)6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III)与丙二酸二甲酯反应得中间体IV,再将中间体IV与丙酰氯反应经制得(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮(式V):
3)(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮再经过重排、水解、脱羧反应制得(±)-2-[丙酰基]-3-[羟基]-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮(式VIII):
4)(±)-2-[丙酰基]-3-[羟基]-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮与氯代烯丙氧胺反应制得烯草酮(式I):
2.根据权利要求1所述合成烯草酮的方法,其特征在于:步骤1)制备中间体(式III)时3,5-庚二烯-2-酮(式II)与乙硫醇的摩尔比为1:0.9-1.5,优选为1:1.0-1.2。
3.根据权利要求1所述合成烯草酮的方法,其特征在于:步骤1)制备中间体(式III)时反应温度为40-80℃,优选为55-65℃,反应时间为1-5h,优选为2-4h。
4.根据权利要求1所述合成烯草酮的方法,其特征在于:步骤1)制备中间体(式III)时采用有机碱催化剂,所述有机碱催化剂选自吡啶、4-二甲胺基吡啶、三乙胺、二乙胺中的任意一种,优选三乙胺,三乙胺与乙硫醇的质量比为1:15-30,优选为1:20-25。
5.根据权利要求1所述合成烯草酮的方法,其特征在于:步骤2)中,6-乙硫基-3-庚烯-2-酮(式III)与丙二酸二甲酯的反应温度为40-70℃,优选为50-60℃,反应时间为3-8h,优选为4-6h。
6.根据权利要求1所述合成烯草酮的方法,其特征在于:步骤2)中,中间体IV与丙酰氯的反应温度为40-70℃,优选为50-60℃,反应时间为2-6h,优选为3-5h。
7.根据权利要求1所述合成烯草酮的方法,其特征在于:步骤3)中,(±)-3-[丙酰氧基]-5-[2-(乙硫基)丙基]-6-[甲氧甲酰基]环己-2-烯酮(式V)在DMAP催化下重排反应的保温反应温度为70-100℃,优选为80-90℃,保温反应时间为3-12h,优选为6-9h。
8.根据权利要求1所述合成烯草酮的方法,其特征在于:步骤3)中,中间体VI的水解反应温度为40-100℃,优选为60-80℃,水解反应时间为2-8h,优选为4-6h。
9.根据权利要求1所述合成烯草酮的方法,其特征在于:步骤3)中,中间体VII的脱羧反应温度为40-100℃,优选为60-80℃,脱羧反应时间为2-8h,优选为4-6h。
10.根据权利要求1所述合成烯草酮的方法,其特征在于:步骤4)中,(±)-2-[丙酰基]-3-羟基-5-[2-(乙硫基)丙基]环己-2-烯酮(式VIII)与氯代烯丙氧胺的反应温度为10-50℃,优选为20-30℃,反应时间为1-5h,优选为2-3h。
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