CN108976129B - 一种2-（5-氟-2,4-二硝基苯氧）乙酸酯的制备方法 - Google Patents

一种2-（5-氟-2,4-二硝基苯氧）乙酸酯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于有机合成技术领域，特别涉及一种2‑(5‑氟‑2,4‑二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，包括以下步骤：步骤1，以2,4‑二氟硝基苯为原料，在碱的催化下水解生成5‑氟‑2,4‑二硝基苯酚；步骤2，5‑氟‑2,4‑二硝基苯酚与氯代乙酸乙酯在添加剂作用下，加入催化剂A和催化剂B，发生亲核取代反应制得2‑(5‑氟‑2,4‑二硝基苯氧)乙酸酯；本发明的制备方法产率高，反应简单，易于操作，具有生产成本低的显著优势。

Description

一种2-（5-氟-2,4-二硝基苯氧）乙酸酯的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，特别涉及一种2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法。
背景技术
丙炔氟草胺(flumioxazin)，主要作为芽后非选择性除草剂，大豆和花生对其有很好的耐药性。该除草剂具有高效、低毒、对非靶标生物安全以及对环境污染少等诸多优点。而作为丙炔氟草胺的关键中间体--6-氨基-7-氟-1，4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的合成一般会采用2-(5- 氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯作为原料，此合成路线步骤较经济，副产物少，同时三废少，易于工业化生产。因此围绕2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的合成也有不少方法，例如：
1、专利US4640707公开了间氟苯酚和氯乙酸乙酯为原料，经过醚化、硝化合成2-(5- 氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸乙酯的方法，虽然该反应有着副产物少、选择性高的特点，但是间氟苯酚的价格十分昂贵不利于工业化生产。
Figure BDA0001767371550000011
2、专利US 4803270报道了采用1,5-二氯-2,4-二硝基苯和羟基乙酸乙酯作为原料，先生成氯代的苯氧乙酸酯，然后经历一步氟化再生成2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸乙酯的方法。合成策略中第一步取代反应就存在收率低，选择性差的问题，再者氟化一步对无水操作要求又高，高温氟化醚键容易断裂收率较低，故此合成办法不利于工业化生产。
Figure BDA0001767371550000012
3、专利特开平7-48321公开了间二氟苯作为原料与羟基乙酸乙酯一步合成目标产物的方法，反应收率较高，不过该方法副反应较多，醚化时会产生5-10％双氟均被羟基取代的产物，并且该产物不易除去，影响目标产物的纯度，同时羟基乙酸乙酯作为起始原料成本较高。
Figure BDA0001767371550000013
4、在专利US 4803270公开使用羟基乙酸后，CN 101948389在此基础上公开了经由2,4- 二氟硝基苯先硝化，再与羟基乙酸或其酯发生醚化制得2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸及其相应酯的方法。该方法同样存在取代反应中双取代的问题，在对产品纯度要求很高的除草剂的应用中会受到限制，并且产品酸化析出时特别粘稠，不易过滤及除杂。
Figure BDA0001767371550000021
5、专利CN 104628572同样存在羟基乙酸乙酯作为起始原料成本较高的问题，并且在硝化时会出现副产物。
Figure BDA0001767371550000022
6、美国专利US 5238908公开了2,4-二硝基-5-氟苯氧基乙酸甲酯的制备方法，5-氟-2-硝基苯酚与溴乙酸甲酯反应制备5-氟-2-硝基苯氧基乙酸甲酯，再硝化制得2,4-二硝基-5-氟苯氧基乙酸甲酯；但该方法不光存在5-氟-2-硝基苯酚价格昂贵，市场不能稳定供货，并且溴乙酸甲酯较氯代原料气味更刺激，且原子利用率低，成本高诸多问题。
综上所述，现有技术在制备2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸乙酯的方法上存在以下几点问题：1、工艺较复杂，工业化难度较大；2、原料比较昂贵或安全性差；3反应转化率低，产品纯度低。
发明内容
本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，合成路线如下：
Figure BDA0001767371550000023
2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：以2,4-二氟硝基苯为原料，在碱的作用下水解生成5-氟-2,4-二硝基苯酚；
步骤2：5-氟-2,4-二硝基苯酚与氯代乙酸酯在添加剂的活化作用下，加入催化剂A和催化剂B，发生亲核取代反应制得2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯，所述2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯为2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸乙酯，或2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸甲酯，或2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸丙酯，或2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸正丁酯；
所述添加剂为1,1,1-三氯乙酸甲酯或者1,1,1-三氯乙酸乙酯；
所述催化剂A为碱，所述催化剂B为聚醚，季铵盐，或者磷盐。
优选地，所述步骤1中的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
优选地，所述步骤1中用碱的用量为2,4-二氟硝基苯摩尔量的2-3倍。
优选地，所述步骤1的反应溶剂为四氢呋喃和水的混合溶剂。更优选地，所述四氢呋喃和水的体积比为1:3-4。
优选地，所述步骤1在冰水浴条件下进行。
优选地，所述步骤1还包括后处理过程：反应完成后，加入盐酸，盐酸的加入摩尔量与碱摩尔量相当；除去有机溶剂，析出的固体即为5-氟-2,4-二硝基苯酚。
优选地，所述5-氟-2,4-二硝基苯酚、氯代乙酸乙酯、添加剂、催化剂A和催化剂B的摩尔比为50:45-55:50-70:1-2:1-2。
更优选地，所述5-氟-2,4-二硝基苯酚、氯代乙酸乙酯、添加剂、催化剂A和催化剂B的摩尔比为50:50:60:1:1。
优选的，所述催化剂A为碳酸钾，碳酸钠，氢氧化钾或者氢氧化钠。
优选的，所述步骤2的反应温度为110-170℃，反应时间为1-10h。
相对于现有技术，本发明的优点如下，
本发明提供的2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，以2,4-二氟硝基苯为原料，在碱性环境下氟代苯水解生成酚，加入活化试剂1,1,1-三氯乙酸甲酯或者1,1,1-三氯乙酸乙酯与2,4-二氟硝基苯产生活性中间体然后与廉价氯代乙酸酯发生亲核取代反应制得2-(5-氟-2,4- 二硝基苯氧)乙酸酯；产率高，反应简单，易于操作，具有生产成本低的显著优势。
具体实施方式
实施例1：
步骤1，室温下250mL的反应釜中加入水99g，磁力搅拌下缓慢加入KOH 9.7g(0.17mol)，冰水浴降温，然后将1,5-二氟-2,4-二硝基苯(15g，73.5mmol)溶于25mL四氢呋喃中，溶解液置于恒压滴液漏斗中缓慢滴加到反应釜中，滴完得到澄清淡黄色体系。后处理环节依然在冰水浴下滴加36％HCl 18g(0.17mol)，滴加完毕减压蒸出THF，降温析出大量米黄色固体，过滤烘干得13.5g固体，产率91％，纯度99％。
步骤2，将5-氟-2,4-二硝基苯酚(50.5g，0.25mol)，氯乙酸乙酯(30.5g，0.25mol)，1,1,1-三氯乙酸甲酯(53.2g，0.3mol)，碳酸钾(0.69g，5mmol)，18-冠-6-醚(1.32g，5mmol)的混合物加入到250mL的圆底烧瓶中，同时烧瓶上配置蒸馏头，及干冰冷却回收装置。反应缓慢加热至150℃，过程中有CO2气体释放，同时有部分氯仿蒸出，保温1-2小时。所得粗产品经异丙醇和水混合溶剂重结晶得64.9g淡黄色固体，收率90％，纯度98％。
实施例2：
步骤1，室温下250mL的反应釜中加入水75g，磁力搅拌下缓慢加入KOH12.3g(0.22mol)，冰水浴降温，然后将1,5-二氟-2,4-二硝基苯(15g，73.5mmol)溶于25mL四氢呋喃中，溶解液置于恒压滴液漏斗中缓慢滴加到反应釜中，滴完得到澄清淡黄色体系。后处理环节依然在冰水浴下滴加36％HCl 22g，滴加完毕减压蒸出THF，降温析出大量米黄色固体，过滤烘干得13.6g固体，产率92％，纯度99％。
步骤2，将5-氟-2,4-二硝基苯酚(50.5g，0.25mol)，氯乙酸乙酯(33.5g，0.28mol)，1,1,1- 三氯乙酸乙酯(57.4g，0.3mol)，碳酸钾(1.38g，10mmol)，18-冠-6-醚(1.32g，5mmol)的混合物加入到250mL的圆底烧瓶中，同时烧瓶上配置蒸馏头，及干冰冷却回收装置。反应缓慢加热至150℃，过程中有CO2气体释放，同时有部分氯仿蒸出，保温1-2小时。所得粗产品经异丙醇和水混合溶剂重结晶得59g淡黄色固体，收率82％，纯度97％。
实施例3：
同实施例1，采用NaOH代替步骤1的KOH，制备2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯，产率为：产率90％，纯度98％。
实施例4：
同实施例2，仅将步骤2中5-氟-2,4-二硝基苯酚、氯代乙酸乙酯、1,1,1-三氯乙酸甲酯、碳酸钾和18-冠-6-醚的摩尔比为50:45:50:1:1；制备2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯，产率为：产率81％，纯度95％。
同实施例2，仅将步骤2中5-氟-2,4-二硝基苯酚、氯代乙酸乙酯、1,1,1-三氯乙酸甲酯、碳酸钾和18-冠-6-醚的摩尔比为50:55:70:2:2；制备2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯，产率为：产率89％，纯度97％。
同实施例2，仅将步骤2中5-氟-2,4-二硝基苯酚、氯代乙酸乙酯、1,1,1-三氯乙酸甲酯、碳酸钾和18-冠-6-醚的摩尔比为50:50:60:1:1；制备2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯，产率为：产率85％，纯度96％。
实施例5：
同实施例1，仅将步骤2中的反应温度改变为110℃，反应时间改变为10h；制备2-(5- 氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯，产率为：70％，纯度91％。
同实施例2，仅将步骤2中的反应温度改变为170℃，反应时间改变为1h；制备2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯，产率为：收率88％，纯度97％。
实施例6：
步骤1同实施例1；
步骤2，将5-氟-2,4-二硝基苯酚(50.5g，0.25mol)，氯乙酸乙酯(30.5g，0.25mol)，1,1,1-三氯乙酸甲酯(53.2g，0.3mol)，碳酸钾(0.69g，5mmol)，四丁基溴化铵(1.61g，5mmol) 的混合物加入到250mL的圆底烧瓶中，同时烧瓶上配置蒸馏头，及干冰冷却回收装置。反应缓慢加热至150℃，过程中有CO2气体释放，同时有部分氯仿蒸出，保温1-2小时。所得粗产品经异丙醇和水混合溶剂重结晶得64.9g淡黄色固体，收率85％，纯度88％。
实施例7：
步骤1同实施例1；
步骤2，将5-氟-2,4-二硝基苯酚(50.5g，0.25mol)，氯乙酸乙酯(30.5g，0.25mol)，1,1,1-三氯乙酸甲酯(53.2g，0.3mol)，碳酸钾(0.69g，5mmol)，PEG-400(2.0g，5mmol) 的混合物加入到250mL的圆底烧瓶中，同时烧瓶上配置蒸馏头，及干冰冷却回收装置。反应缓慢加热至150℃，过程中有CO2气体释放，同时有部分氯仿蒸出，保温1-2小时。所得粗产品经异丙醇和水混合溶剂重结晶得64.9g淡黄色固体，收率87％，纯度91％。
实施例8：
步骤1同实施例1；
步骤2，将5-氟-2,4-二硝基苯酚(50.5g，0.25mol)，氯乙酸甲酯(27.1g，0.25mol)，1,1,1-三氯乙酸甲酯(53.2g，0.3mol)，碳酸钾(0.69g，5mmol)，PEG-400(2.0g，5mmol) 的混合物加入到250mL的圆底烧瓶中，同时烧瓶上配置蒸馏头，及干冰冷却回收装置。反应缓慢加热至150℃，过程中有CO2气体释放，同时有部分氯仿蒸出，保温1-2小时。所得粗产品经异丙醇和水混合溶剂重结晶得61g淡黄色固体，收率89％，纯度93％。
实施例9：
步骤1同实施例1；
步骤2，将5-氟-2,4-二硝基苯酚(50.5g，0.25mol)，氯乙酸正丙酯(34.1g，0.25mol)， 1,1,1-三氯乙酸甲酯(53.2g，0.3mol)，碳酸钾(0.69g，5mmol)，PEG-400(2.0g，5mmol) 的混合物加入到250mL的圆底烧瓶中，同时烧瓶上配置蒸馏头，及干冰冷却回收装置。反应缓慢加热至150℃，过程中有CO2气体释放，同时有部分氯仿蒸出，保温1-2小时。所得粗产品经异丙醇和水混合溶剂重结晶得65.7g淡黄色固体，收率87％，纯度97％。
实施例10：
步骤1同实施例1；
步骤2，将5-氟-2,4-二硝基苯酚(50.5g，0.25mol)，氯乙酸正丁酯(37.6g，0.25mol)， 1,1,1-三氯乙酸甲酯(53.2g，0.3mol)，碳酸钾(0.69g，5mmol)，PEG-400(2.0g，5mmol) 的混合物加入到250mL的圆底烧瓶中，同时烧瓶上配置蒸馏头，及干冰冷却回收装置。反应缓慢加热至150℃，过程中有CO2气体释放，同时有部分氯仿蒸出，保温1-2小时。所得粗产品经异丙醇和水混合溶剂重结晶得68.0g淡黄色固体，收率86％，纯度98％。
实施例11：
同实施例1，分采用碳酸钠作为催化剂A代替步骤2中的碳酸钾，制备2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯：产率75％，纯度92％。
同实施例1，分采用氢氧化钾作为催化剂A代替步骤2中的碳酸钾，制备2-(5-氟-2,4- 二硝基苯氧)乙酸酯：产率82％，纯度91％。
同实施例1，分采用氢氧化钠作为催化剂A代替步骤2中的碳酸钾，制备2-(5-氟-2,4- 二硝基苯氧)乙酸酯：产率80％，纯度90％。
对比例1：
步骤1同实施例1；
步骤2，将5-氟-2,4-二硝基苯酚(50.5g，0.25mol)，氯乙酸乙酯(30.5g，0.25mol)，碳酸钾(0.69g，5mmol)，18-冠-6-醚(1.32g，5mmol)的混合物加入到250mL的圆底烧瓶中，同时烧瓶上配置蒸馏头，及干冰冷却回收装置。反应缓慢加热至150℃，保温1-2小时。所得粗产品经异丙醇和水混合溶剂重结晶得64.9g淡黄色固体，收率15％，纯度88％。
对比例2：
步骤1同实施例1；
步骤2，将5-氟-2,4-二硝基苯酚(50.5g，0.25mol)，氯乙酸乙酯(30.5g，0.25mol)，碳酸钾(34.5g，0.25mol)，18-冠-6-醚(1.32g，5mmol)的混合物加入到250mL的圆底烧瓶中，同时烧瓶上配置蒸馏头，及干冰冷却回收装置。反应缓慢加热至150℃，保温1-2小时。所得粗产品经异丙醇和水混合溶剂重结晶得64.9g淡黄色固体，收率35％，纯度91％。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，其特征在于，合成路线如下：
Figure FDA0003762602420000011
包括以下步骤：
步骤1：以2,4-二氟硝基苯为原料，在碱的作用下水解生成5-氟-2,4-二硝基苯酚；
步骤2：5-氟-2,4-二硝基苯酚与氯代乙酸酯在添加剂的活化作用下，加入催化剂A和催化剂B，发生亲核取代反应制得2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯，所述2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯为2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸乙酯，或2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸甲酯，或2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸丙酯，或2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸正丁酯；
所述添加剂为1,1,1-三氯乙酸甲酯或者1,1,1-三氯乙酸乙酯；
所述催化剂A为碱，所述催化剂B为聚醚，季铵盐，或者磷盐。
2.如权利要求1所述的2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
3.如权利要求1所述的2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，其特征在于，所述步骤1中用碱的用量为2,4-二氟硝基苯摩尔量的2-3倍。
4.如权利要求1所述的2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，其特征在于，所述步骤1的反应溶剂为四氢呋喃和水的混合溶剂，所述四氢呋喃和水的体积比为1:3-4。
5.如权利要求1所述的2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，其特征在于，所述步骤1在冰水浴条件下进行。
6.如权利要求1所述的2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，其特征在于，所述步骤1还包括后处理过程：反应完成后，加入盐酸，盐酸的加入摩尔量与碱摩尔量相当；除去有机溶剂，析出的固体即为5-氟-2,4-二硝基苯酚。
7.如权利要求1所述的2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，其特征在于，所述5-氟-2,4-二硝基苯酚、氯代乙酸乙酯、添加剂、催化剂A和催化剂B的摩尔比为50:45-55:50-70:1-2:1-2。
8.如权利要求1所述的2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，其特征在于，所述催化剂A为碳酸钾，碳酸钠，氢氧化钾或者氢氧化钠。
9.如权利要求1所述的2-(5-氟-2,4-二硝基苯氧)乙酸酯的制备方法，其特征在于，所述步骤2的反应温度为110-170℃，反应时间为1-10h。
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