CN108623529A - 一种噁嗪草酮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及噁嗪草酮制备领域，公开了一种噁嗪草酮的制备方法，该方法包括以下步骤：在多聚甲醛和催化剂的存在下，将式(1)或式(2)所示的化合物与式(3)所示的1‑甲基‑1‑(3,5‑二氯苯基)乙胺进行反应。其中，R为C1‑C5的烷基；所述多聚甲醛的通式为—(CH2O)n—，n为2‑100的整数；所述催化剂中含有醇、碱和自由基阻聚剂。采用本发明的方法，缩短了噁嗪草酮的合成路线，原料稳定性好，噁嗪草酮收率高。
Description
技术领域
本发明涉及噁嗪草酮制备领域，具体地，涉及一种噁嗪草酮的制备方法。
背景技术
噁嗪草酮是重要的水稻田除草剂，被广泛的用来防治稗草等重要的禾本科杂草和一些阔叶杂草。
目前，噁嗪草酮的合成主要采用以下2条合成路线。第一条合成路线是采用的是，将式(5)所示的1-乙酰苯乙酸乙酯和式(6)所示的N-亚甲基-1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺在二甲苯作溶剂回流的条件下进行反应即可制备噁嗪草酮。使用该路线制备噁嗪草酮需要提前由式(3)所示结构的1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺与甲醛的水溶液反应制备N-亚甲基-1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺(参见US5696054A)。因此，该路线是一个两步反应，第一步在水溶液中进行，第二步需要在无水条件下进行，步骤复杂，操作繁琐，产物收率低。
第二条合成路线是把式(5)所示结构的1-乙酰苯乙酸乙酯在硫酸的条件下水解成式(7)所示结构的1-乙酰苯乙酸，再用1-乙酰苯乙酸和丙酮反应制备出式(8)所示结构的2,2,6-三甲基-5-苯基-1,3-二噁英-4-酮(参见Chem.Pharm.Bull.1983,31(6),1895-1901)。最后，再把2,2,6-三甲基-5-苯基-1,3-二噁英-4-酮和式(6)所示结构的N-亚甲基-1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺在二甲苯作溶剂的条件下回流制得噁嗪草酮(参见CN1106622A)。该方法制备噁嗪草酮时需要使用大量的硫酸会产生大量的酸性废水，同时式(7)所示结构的1-乙酰苯乙酸的结构稳定性非常的差，导致该方法并不适用于大规模的合成噁嗪草酮。
因此，开发一种路线简单、收率高且成本低的噁嗪草酮的制备方法是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中噁嗪草酮合成过程繁琐、收率低的缺陷，提供了一种噁嗪草酮的制备方法，该方法包括以下步骤：在多聚甲醛和催化剂的存在下，将式(1)或式(2)所示的化合物与式(3)所示的1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺进行反应；
其中，R为C1-C5的烷基；
所述多聚甲醛的通式为—(CH2O)n—，n为2-100的整数；
所述催化剂中含有醇、碱和自由基阻聚剂。
采用本发明的噁嗪草酮的制备方法，具有以下优点：(1)本发明的方法是一个一步反应，相对于现有技术的两步和三步反应而言，缩短了合成路线，极大的简化了生产工艺；(2)US5696054A的两步反应中，第一步反应在水溶液中进行，第二步反应需要在无水条件下进行，会增加繁琐的除水过程，也会造成中间产物的损耗以及总收率的降低；(3)现有技术所使用的式(6)所示的N-亚甲基-1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺以及式(7)所示的1-乙酰苯乙酸的结构稳定性差，使用上述化合物容易造成产物中杂质含量的增加，而本发明的原料稳定性相对更好；(4)本发明的噁嗪草酮收率高。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种噁嗪草酮的制备方法，该方法包括以下步骤：在多聚甲醛和催化剂的存在下，将式(1)或式(2)所示的化合物与式(3)所示的1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺进行反应；
其中，R为C1-C5的烷基；
所述多聚甲醛的通式为—(CH2O)n—，n为2-100的整数；
所述催化剂中含有醇、碱和自由基阻聚剂。
在本发明中，所述式(1)和式(2)所示的化合物互为异构体，两者为酮式和烯醇式异构体。所述C1-C5的烷基包括但不限于：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基和叔戊基中的至少一种。优选地，R为甲基或乙基。
在本发明中，所述多聚甲醛指的是低聚合度的甲醛，聚合度n通常可以为2-100的整数，优选为8-100。所述多聚甲醛可以通过商购获得，例如可以为购自Alfa Aesar厂家的牌号为A11313的产品。
在本发明中，各种反应原料的比例可以在较大范围内变动。例如，相对于1mol的式(3)所示的化合物，所述多聚甲醛的用量可以为1-10mol，优选为1-5mol；所述式(1)或式(2)所示的化合物的用量可以为1-3mol，优选为1-2mol。
在本发明中，所述催化剂中醇、碱和自由基阻聚剂的用量可以在较大范围内变动。例如，相对于1mol的式(3)所示的化合物，所述醇的用量可以为0.1-5mol，优选为0.1-3mol；所述碱的用量可以为0.01-2mol，优选为0.01-1mol；所述自由基阻聚剂的用量可以为0.01-2mol，优选为0.01-1mol。
根据本发明，所述催化剂中的醇的种类没有特别的限定，可以为本领域的各种常规使用的醇，例如可以为碳链长度为C1-C10的醇，具体可以包括但不限于：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇和叔丁醇中的一种或多种。优选地，所述醇为甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇中的一种或多种。
根据本发明，所述催化剂中的碱的种类没有特别的限定，可以为各种有机碱和/或无机碱。所述无机碱可以为碳酸钠和/或碳酸氢钠，所述有机碱可以为取代或未取代的吡啶、取代或未取代的吡咯以及胺类化合物。所述碱优选为吡啶、4-二甲氨基吡啶、三甲胺、三乙胺、N，N-二异丙基乙胺、三丙胺、三丁胺和N-甲基吡咯中的一种或多种。
根据本发明，所述自由基阻聚剂可以为各种常规的自由基阻聚剂。例如，所述自由基阻聚剂可以为酚类阻聚剂、醌类阻聚剂、芳烃硝基化合物阻聚剂、亚硝基化合物阻聚剂、有机硫化物阻聚剂和无机阻聚剂中的一种或多种。所述酚类阻聚剂可以为多元酚或取代酚，例如苯酚和/或对二苯酚。所述醌类阻聚剂可以为1,4-对苯醌，有机硫化物阻聚剂可以为硫醇类化合物，例如具体可以为乙二硫醇和/或1,3-丙二硫醇，所述无机阻聚剂可以为硫的无机物和/或金属等，例如具体可以为铁粉、锡粉、锌粉、硫粉、(NH4)2S、NH4HS和Na2S中的一种或多种。优选地，所述自由基阻聚剂最优选为Na2S和对苯二酚。
在本发明中，所述催化剂最优选为乙醇、三乙胺和Na2S的组合，或者甲醇、N-甲基吡咯和对苯二酚的组合。
在本发明中，所述式(1)或式(2)所示的化合物与式(3)所示的1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺的反应优选在溶剂存在下进行，所述溶剂可以为本领域各种常规使用的有机溶剂。例如，所述溶剂可以为取代或未取代的苯和C8-C10的烷烃中的一种或多种，优选为甲苯、二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、1,3,5-三甲基苯，乙基苯、壬烷和癸烷中的一种或多种。
在本发明中，所述式(1)或式(2)所示的化合物与式(3)所示的1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺的接触条件包括：温度可以为20-200℃，优选为110-180℃；时间可以为4-24小时，优选为6-12小时。根据一种优选的实施方式，首先将多聚甲醛、催化剂和式(1)或式(2)所示的化合物进行混合并加热回流一段时间(例如2-6小时)后，再加入式(3)所示的化合物进行接触反应4-24小时。
本发明的式(1)或式(2)所示的化合物与式(3)所示的1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺在无水条件下进行反应，因此需要原料和溶剂优先进行无水处理，具体可以为本领域的常规选择，在此不再赘述。
在本发明中，所述方法还可以包括反应结束后的后处理过程，具体可以为本领域的常规选择。例如，可以包括脱除溶剂和/或重结晶和/或洗涤干燥的步骤。具体的，可以通过减压蒸馏的方式脱除溶剂，然后进行重结晶即可得到产物噁嗪草酮。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
在实施例和对比例中，
所述多聚甲醛为购自Alfa Aesar厂家的牌号为A11313的产品，聚合度n为8-100。其他使用的试剂均为商购获得，纯度为分析纯。
重结晶过程所使用的石油醚的沸程为60-90℃。
实施例1
本实施例用于说明本发明的噁嗪草酮的制备方法
将多聚甲醛(0.88g)，乙醇(1.35g)，三乙胺(0.02g)，Na2S(0.015g)，1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺(2g)加入到200mL的反应瓶中并向其中加入二甲苯100mL。搅拌下将反应液加热到回流反应5h后，再向其中加入1-乙酰苯乙酯(2.1g)并在180℃回流反应6h。反应完毕后，将体系冷却到室温后，减压脱除二甲苯，所得残留物用石油醚(15mL)重结晶。重结晶所得固体抽滤，真空干燥后得3g白色固体状噁嗪草酮，收率81％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.27(m,8H),5.45(s,2H),1.89(s,3H),1.64(s,6H)。
实施例2
本实施例用于说明本发明的噁嗪草酮的制备方法
将多聚甲醛(1.47g)，甲醇(0.5g)，N-甲基吡咯(0.4g)，对苯二酚(0.015g)，1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺(2g)加入到200mL的反应瓶中并向其中加入甲苯100mL。搅拌下将反应液加热到回流反应5h后，再向其中加入1-乙酰苯甲酯(4.7g)并在110℃回流反应10h。反应完毕后，将体系冷却到室温后，减压脱除甲苯，所得残留物用石油醚(15mL)重结晶。重结晶所得固体抽滤，真空干燥后得2.95g白色固体状噁嗪草酮，收率80％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.27(m,8H),5.45(s,2H),1.89(s,3H),1.64(s,6H)。
实施例3
本实施例用于说明本发明的噁嗪草酮的制备方法
将多聚甲醛(0.29g)，异丙醇(0.3g)，吡啶(0.77g)，硫粉(0.31g)，1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺(2g)加入到200mL的反应瓶中并向其中加入乙苯100mL。搅拌下将反应液加热到回流反应5h后，再向其中加入1-乙酰苯乙酯(1.71g)并在136℃回流反应12h。反应完毕后，将体系冷却到室温后，减压脱除乙苯，所得残留物用石油醚(15mL)重结晶。重结晶所得固体抽滤，真空干燥后得2.62g白色固体状噁嗪草酮，收率71％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.27(m,8H),5.45(s,2H),1.89(s,3H),1.64(s,6H)。
实施例4
本实施例用于说明本发明的噁嗪草酮的制备方法
将多聚甲醛(0.59g)，叔丁醇(1.35g)，N，N-二异丙基乙胺(0.02g)，苯酚(0.023g)，1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺(2g)加入到200mL的反应瓶中并向其中加入壬烷50mL。搅拌下将反应液加热到回流反应5h后，再向其中加入1-乙酰苯乙酯(2.1g)并在150℃回流反应12h。反应完毕后，将体系冷却到室温后，减压脱除壬烷，所得残留物用石油醚(15mL)重结晶。重结晶所得固体抽滤，真空干燥后得2.58g白色固体状噁嗪草酮，收率70％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.27(m,8H),5.45(s,2H),1.89(s,3H),1.64(s,6H)。
实施例5
本实施例用于说明本发明的噁嗪草酮的制备方法
按照实施例1的方法进行，不同的是，原料的用量不同。具体的，多聚甲醛的用量为0.25g，乙醇的用量为1.35g，三乙胺的用量为0.02g，Na2S的用量为0.0076g，1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺的用量为2g，加入1-乙酰苯乙酯的用量为4.2g。得到2.32g白色固体状噁嗪草酮，收率63％。
对比例1
本对比例用于说明参比的噁嗪草酮的制备方法
按照实施例1的方法进行，不同的是，不使用催化剂(乙醇、三乙胺和Na2S)。具体的，将多聚甲醛(0.88g)加入到200ml反应瓶中，在搅拌状态下加入1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺(2g)和二甲苯100mL。搅拌下将反应液加热到回流反应5h后，再向其中加入1-乙酰苯乙酯(2.1g)并在180℃回流反应6h。反应完毕后，将体系冷却到室温后，减压脱除二甲苯，所得残留物用石油醚(15mL)重结晶。重结晶所得固体抽滤，真空干燥后得1.73g白色固体状噁嗪草酮，收率47％。
对比例2
本对比例用于说明参比的噁嗪草酮的制备方法
按照实施例1的方法进行，不同的是，催化剂中不包括Na2S，只包括乙醇和三乙胺，其余与实施例1相同。最终收率为49％。
对比例3
本对比例用于说明参比的噁嗪草酮的制备方法
按照实施例1的方法进行，不同的是，催化剂中不包括乙醇，只包括三乙胺和Na2S，其余与实施例1相同。最终收率为51％。
对比例4
本对比例用于说明参比的噁嗪草酮的制备方法
按照实施例1的方法进行，不同的是，催化剂中不包括三乙胺，只包括三乙胺和乙醇，其余与实施例1相同。最终收率为50％。
对比例5
本对比例用于说明参比的噁嗪草酮的制备方法
室温下，将37重量％甲醛水溶液(2.38g)加入到反应瓶中，搅拌下将1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺2g滴加到反应体系中并反应过夜。反应完毕后，向体系中加入饱和碳酸氢钠溶液20mL。随后用乙酸乙酯50mL萃取，无水硫酸钠干燥后，脱溶后得式(6)所示的化合物2g。
将N-亚甲基-1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺(2g，式(6)所示的化合物)加入到100mL的反应瓶中，搅拌加入100mL二甲苯和1-乙酰苯乙酯2.1g)，将体系加热到180℃回流反应6h。反应完毕后，将体系冷却到室温，减压脱除体系中的二甲苯，所得残留物用石油醚(15mL)重结晶。所得固体抽滤，真空干燥后得1.3g白色固体状噁嗪草酮，收率37％。
从实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明的方法，步骤简单，噁嗪草酮产率高。具体的，本发明制备方法的收率均在70％以上，而不采用本发明的方法，收率均在55％以下。另外，从对比例2可以看出，现有技术中噁嗪草酮的制备方法，需要进行有水和无水的两步反应，步骤繁琐。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种噁嗪草酮的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：在多聚甲醛和催化剂的存在下，将式(1)或式(2)所示的化合物与式(3)所示的1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺进行反应；
其中，R为C1-C5的烷基；
所述多聚甲醛的通式为—(CH2O)n—，n为2-100的整数；
所述催化剂中含有醇、碱和自由基阻聚剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，R为甲基或乙基。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，n为8-100的整数。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，相对于1mol的式(3)所示的化合物，所述多聚甲醛的用量为1-10mol，优选为1-5mol；所述式(1)或式(2)所示的化合物的用量为1-3mol，优选为1-2mol；所述醇的用量为0.1-5mol，优选为0.1-3mol；所述碱的用量为0.01-2mol，优选为0.01-1mol；所述自由基阻聚剂的用量为0.01-2mol，优选为0.01-1mol。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述醇为碳链长度为C1-C10的醇，优选为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇和叔丁醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述碱为有机碱和/或无机碱，优选为取代或未取代的吡啶、取代或未取代的吡咯以及胺类化合物中的一种或多种，更优选为吡啶、4-二甲氨基吡啶、三甲胺、三乙胺、N，N-二异丙基乙胺、三丙胺、三丁胺和N-甲基吡咯中的一种或多种。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述自由基阻聚剂为酚类阻聚剂、醌类阻聚剂、有机硫化物阻聚剂和无机阻聚剂中的一种或多种，优选为铁粉、锡粉、锌粉、硫粉、(NH4)2S、NH4HS、Na2S、对苯二酚、1,4-对苯醌、乙二硫醇、1,3-丙二硫醇和1,4-丁二硫醇中的一种或多种。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述反应在溶剂存在下进行，所述溶剂优选为取代或未取代的苯和C8-C10的烷烃中的一种或多种，更优选为甲苯、二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、1,3,5-三甲基苯，乙基苯、壬烷和癸烷中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接触的条件包括：温度为20-200℃，优选为110-180℃；时间为4-24小时，优选为6-12小时。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，式(1)或式(2)所示的化合物与式(3)所示的1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺在无水条件下进行接触。
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| 刘长令 等: "新型杀稗剂-噁嗪草酮", 《精细与专用化学品》 * |
| 裴和瑛等: "噁嗪草酮合成方法述评", 《农药》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108623529B (zh) | 2021-11-26 |
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