CN109180574A - 杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，属于农药制药领域，其特征在于，将4‑三氟甲基吡啶、金属氯化物、金属碳酸盐和浓硫酸，在催化剂的作用下反应得到邻三氟甲基烟酰氯。所述反应过程为：1)在反应釜中加入4‑三氟甲基吡啶、溶剂A、金属氯化物、金属碳酸盐和催化剂，搅拌下控制温度为50～70℃，压力为2～5个大气压，开始滴加浓硫酸，控制滴加时间为20～40min，然后控制温度为95～110℃，压力为4～7个大气压继续搅拌反应4～8h反应结束；2)将体系冷却后，加入到约2～3倍反应液体积的饱和食盐水中搅拌，然后加入原反应液体积0.5～1.5倍的溶剂B，静置分层、水洗后，有机相用干燥剂干燥后，浓缩得到邻三氟甲基烟酰氯。本发明步骤少，副反应少，产率高，排污少，操作安全。
Description
技术领域
本发明属于农药制药领域，具体涉及一种杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法。
背景技术
氟啶虫酰胺(flonicamid)化学名称N-氰甲基-(三氟甲基)烟酰胺，是由日本原产业公司(ISK)研制的一种吡啶酰胺类新型昆虫生长调节剂，主要用于棉花、梨果和核果类水果，具有高效、低毒、内吸性强、持效期长等特点，对人、畜、环境有较高的安全性。氟啶虫酰胺对蚜虫等吮吸害虫有很好的神经作用和快速拒食活性，较低剂量就能有效控制蚜虫、粉虱等。用于苹果可有效防治苹果黄蚜的发生。
邻三氟甲基烟酰氯合成制备氟啶虫酰胺的重要中间体。现有技术中，该中间体的合成制备方法，虽然原料前体化合物有多种选择，单步骤过于冗长，而且最终往往需要先合成出来邻三氟甲基烟酸(下表反应式中化合物B)，再通过亚硫酰氯将羧羟基氯代而生成酰氯。因此，现有技术中，如下表所示的反应方法，是最捷径的制备方法。
该方法虽然是两步反应(总产率低于80％)，但是由于第一步骤需要超低温度才能反应，所采用的强碱催化剂对反应环境要求苛刻，反应操作不便；第二步骤需要使用亚硫酰氯等及对人体有害，又容易污染环境的化合物。化工行业环保压力越来越大，需要开发新的合成邻三氟甲基烟酰氯的方法，以适应绿色农药产业发展的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，该合成方法反应步骤少，排污少。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，其特征在于，将 4-三氟甲基吡啶、金属氯化物、金属碳酸盐和浓硫酸，在催化剂的作用下反应得到邻三氟甲基烟酰氯。
所述反应过程为：
1)在反应釜中加入4-三氟甲基吡啶、溶剂A、金属氯化物、金属碳酸盐和催化剂，搅拌下控制温度为50～70℃，压力为2～5个大气压，开始滴加浓硫酸，控制滴加时间为20～40min，然后控制温度为95～110℃，压力为4～7个大气压继续搅拌反应4～8h反应结束；
2)将体系冷却后，加入到约2～3倍反应液体积的饱和食盐水中搅拌，然后加入原反应液体积0.5～1.5倍的溶剂B，静置分层、水洗后，有机相用干燥剂干燥后，浓缩得到邻三氟甲基烟酰氯。
所述金属氯化物为氯化钠或者氯化钾。
所述金属碳酸盐为碳酸钠或者碳酸钾。
所述浓硫酸的浓度为质量分数95～98％。
所述催化剂为氯化铝、氯化铁或者氯化锡。
步骤1)中，溶剂A为甲苯或者二甲苯。
所述4-三氟甲基吡啶、金属氯化物、金属碳酸盐和催化剂的用量比为摩尔比 1:(1.15～1.22):(0.65～0.82):(0.23～0.45)，4-三氟甲基吡啶与浓硫酸的用量比为1:(0.72～0.85)，4-三氟甲基吡啶与溶剂A的用量比为1g:(6～10)ml。
步骤2)中，溶剂B为乙酸乙酯或者乙醚。
干燥剂为无水氯化钙或者无水硫酸镁。
本发明以4-三氟甲基吡啶为原料，利用浓硫酸与金属氯化物、金属碳酸盐分别生成二氧化碳和氯化氢分子，在催化剂的作用下，直接在4-三氟甲基吡啶的3-位形成酰氯基团。其原理可能为：在加压条件下，生成的二氧化碳和氯化氢分子不能逸出；催化剂为路易斯酸，在催化剂的作用下，二氧化碳打开双键，与氯化氢气体和催化剂形成过渡态结构，然后与吡啶环的3-位发生亲电取代，生成目标产物。在本发明方案中，硫酸与金属氯化物、金属碳酸盐反应，而且采用控时滴加硫酸的方式，能够使得生成的二氧化碳和氯化氢缓慢产生，因为压力存在，又不能逸出反应体系，因此两者能够迅速被催化剂作用，形成过渡态络合物，从而与4-三氟甲基吡啶反应生成目标物。
相对于现有技术，本发明的优点有：
1、步骤短，属于“一锅法”完成反应，且副反应少，反应产率较高；
2、所用试剂价格较低，反应方法成本较低；
3、污染排放较少，相对绿色环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步的说明。
实施例1
邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，包括以下步骤：
1)在反应釜中加入1mol的4-三氟甲基吡啶、二甲苯、氯化钠、碳酸钠和三氯化铁，搅拌下控制温度为70℃，压力为5个大气压，开始滴加98％浓硫酸，控制滴加时间为40min，然后控制温度为110℃，压力为7个大气压继续搅拌反应8h反应结束；
4-三氟甲基吡啶、氯化钠、碳酸钠和三氯化铁的用量比为摩尔比1:1.22: 0.82:0.45，4-三氟甲基吡啶与浓硫酸的用量比为1:0.85，4-三氟甲基吡啶与二甲苯的用量比为1g:8ml。
2)将体系冷却后，加入到约3倍反应液体积的饱和食盐水中搅拌，然后加入原反应液体积1.2倍的乙酸乙酯，静置分层、水洗后，有机相用无水氯化钙干燥后，浓缩得到产物，摩尔产率98.9％，HPLC纯度97.8％。
实施例2
邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，包括以下步骤：
1)在反应釜中加入1mol的4-三氟甲基吡啶、甲苯、氯化钾、碳酸钾和氯化铝，搅拌下控制温度为50℃，压力为2个大气压，开始滴加95％浓硫酸，控制滴加时间为20min，然后控制温度为95℃，压力为4个大气压继续搅拌反应4 反应结束；
4-三氟甲基吡啶、氯化钾、碳酸钾和氯化铝的用量比为摩尔比1:1.15:0.65:0.45，4-三氟甲基吡啶与浓硫酸的用量比为1:0.72，4-三氟甲基吡啶与甲苯的用量比为1g:6ml。
2)将体系冷却后，加入到约2倍反应液体积的饱和食盐水中搅拌，然后加入原反应液体积0.5倍的溶剂B，静置分层、水洗后，有机相用无水氯化钙干燥后，浓缩得到产物，摩尔产率96.7％，HPLC纯度96.7％。
实施例3
邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，包括以下步骤：
1)在反应釜中加入1mol的4-三氟甲基吡啶、二甲苯、氯化钠、碳酸钾和氯化锡，搅拌下控制温度为60℃，压力为4个大气压，开始滴加97％浓硫酸，控制滴加时间为35min，然后控制温度为100℃，压力为4个大气压继续搅拌反应5.5反应结束；
4-三氟甲基吡啶、氯化钠、碳酸钾和氯化锡的用量比为摩尔比
1:1.19:0.72:0.36，4-三氟甲基吡啶与浓硫酸的用量比为1:0.8，4-三氟甲基吡啶与溶剂A的用量比为1g:10ml。
2)将体系冷却后，加入到约2.5倍反应液体积的饱和食盐水中搅拌，然后加入原反应液体积1倍的溶剂B，静置分层、水洗后，有机相用无水硫酸镁干燥后，浓缩得到产物，摩尔产率98.1％，HPLC纯度97.1％。
实施例4
将滴加浓硫酸前的反应温度设为40℃，反应压力设为1.5个大气压，其他反应条件和物料用比同实施例1，摩尔产率42.2％，HPLC纯度56.3％。
实施例5
将滴加浓硫酸前的反应温度设为80℃，反应压力设为6个大气压，其他反应条件和物料用比同实施例1，摩尔产率53.3％，HPLC纯度78.6％。
实施例6
将滴加浓硫酸后的反应温度设为90℃，反应压力设为3个大气压，其他反应条件和物料用比同实施例1，摩尔产率60.6％，HPLC纯度82.3％。
实施例7
将滴加浓硫酸后的反应温度设为120℃，反应压力设为3个大气压，其他反应条件和物料用比同实施例1，摩尔产率72.6％，HPLC纯度85.3％。
实施例8核磁图谱分析
1H-NMR(DMSO)：化学位移δ8.82(1H)，吡啶环上与酰氯基团邻近碳原子上的氢；化学位移δ7.19(1H)，吡啶环上与三氟甲基邻近碳原子上的氢；化学位移δ8.25(1H)，吡啶环上最后一个氢。核磁分析，产物结构与目标物一致。
Claims (10)
1.杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，其特征在于，将4-三氟甲基吡啶、金属氯化物、金属碳酸盐和浓硫酸，在催化剂的作用下反应得到邻三氟甲基烟酰氯。
2.根据权利要求1所述的杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，其特征在于，所述反应过程为：
1)在反应釜中加入4-三氟甲基吡啶、溶剂A、金属氯化物、金属碳酸盐和催化剂，搅拌下控制温度为50～70℃，压力为2～5个大气压，开始滴加浓硫酸，控制滴加时间为20～40min，然后控制温度为95～110℃，压力为4～7个大气压继续搅拌反应4～8h反应结束；
2)将体系冷却后，加入到约2～3倍反应液体积的饱和食盐水中搅拌，然后加入原反应液体积0.5～1.5倍的溶剂B，静置分层、水洗后，有机相用干燥剂干燥后，浓缩得到邻三氟甲基烟酰氯。
3.根据权利要求1所述的杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，其特征在，所述金属氯化物为氯化钠或者氯化钾。
4.根据权利要求1所述的杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，其特征在，所述金属碳酸盐为碳酸钠或者碳酸钾。
5.根据权利要求1所述的杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，其特征在，所述浓硫酸的浓度为质量分数95～98％。
6.根据权利要求1所述的杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，其特征在，所述催化剂为氯化铝、氯化铁或者氯化锡。
7.根据权利要求2所述的杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，其特征在，步骤1)中，溶剂A为甲苯或者二甲苯。
8.根据权利要求2所述的杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，其特征在，步骤1)中，所述4-三氟甲基吡啶、金属氯化物、金属碳酸盐和催化剂的用量比为摩尔比1:(1.15～1.22):(0.65～0.82):(0.23～0.45)，4-三氟甲基吡啶与浓硫酸的用量比为1:(0.72～0.85)，4-三氟甲基吡啶与溶剂A的用量比为1g:(6～10)ml。
9.根据权利要求2所述的杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，其特征在于，步骤2)中，溶剂B为乙酸乙酯或者乙醚。
10.根据权利要求2所述的杀虫剂氟啶虫酰胺中间体邻三氟甲基烟酰氯的合成方法，其特征在于，步骤2)中，干燥剂为无水氯化钙或者无水硫酸镁。
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