CN109680016A - 一种调环酸钙的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调环酸钙的制备方法。配制20‑30％质量百分比浓度的醋酸钙水溶液，将3,5‑二氧代‑4‑丙酰基环己烷羧酸乙酯加入到醋酸钙水溶液中，其中水溶液与3,5‑二氧代‑4‑丙酰基环己烷羧酸乙酯的质量比为10‑20:1，加入总质量0.5‑2％的脂肪酶催化剂，在30‑80℃、250‑800转/分钟搅拌速度下反应2‑10小时，过滤回收脂肪酶催化剂，降温析出3,5‑二氧代‑4‑丙酰基环己烷羧酸钙。脂肪酶催化剂为Novozyme435，lipozyme RMIM或Lipozyme TLIM。此方法不使用有机溶剂、环境友好，收率、纯度高。

Description

一种调环酸钙的制备方法
技术领域
本发明涉及一种调环酸钙的制备方法，属于农药合成技术领域。
背景技术
植物生长调节剂，是用于调节植物生长发育的一类农药，包括人工合成的具有天然植物激素相似作用的化合物和从生物中提取的天然植物激素。调环酸钙是一种新型的环己烯酮类植物生长调节剂，其通用名为：prohexadione-Calcium。化学名称为：3,5-二氧代-4-丙酰基环己烯羧酸钙。英文名称为：Calcium 3,5-dioxo-4-propionylcyclohexanecarboxylic acid。
结构式为：
调环酸钙的作用主要用于控制禾谷类作物生长，能缩短作物茎杆的长度，又能增强植物的抗病害、抗寒冷、抗逆性能力，具有明显的抗倒伏作用。
近年来，国内外对调环酸钙的合成进行了大量的研究。根据文献的报道，调环酸钙的合成路线主要有三种：
一是以马来酸酐为起始原料，经过七步反应得到调环酸钙(叶向阳，楼文成，郭奇珍.调环酸及其类似物的合成[J].杀虫剂,1995,34(4):20-22.)。
二是以顺丁烯二酸二乙酯为起始原料，经过五步反应得到调环酸钙(郑先富,赵东生,孙炳剑,等.调环酸钙的合成工艺[J]江西农业学报,2011,23(1):129-131；冯已.调环酸钙合成工艺研究及其类似物合成[D]郑州:郑州大学化学系,2011；黄建平.一种一种调环酸钙的制备方法[P]CN:104478707,2015-04-01)。
三是以3,5-二羟基苯甲酸为起始原料经过5步反应得到调环酸钙(郑纯智,张继炎,王日杰.3,5-二羟基苯甲酸催化加氢制备3,5-二氧代环己烷羧酸[J]精细化工,2004,21(4):313-317)。
这些合成工艺主要存在工艺繁琐、污染严重、回收率低、耗能高等问题，这些问题严重影响了调环酸钙的工业化生产和在农业上的推广应用。
这三条不同的路线最终都必须经过3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸酯进行水解，成盐得到调环酸钙。通常情况下是在有机溶剂中通过碱性水解制备。如(周颖，植物生长调节剂调环酸钙的合成工艺及其新剂型WDG的研究)将3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯19g加入到乙醚100ml，在室温下搅拌30min，然后开始滴加100ml乙醇和7.0g Ca(OH)2混合液，在30min滴毕，将固体过滤干燥，得到土黄色固体调环酸钙36.6g，含量为95％，收率达到95.3％。而调环酸钙为无色或白色晶体，其为土黄色固体是由于其含量不高造成。
专利CN101130493A取3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯2.4g于烧瓶中，加入100ml 1M NaOH溶液，室温搅拌21小时，再以浓盐酸酸化至pH＝1，再经乙酸乙酯萃取，后以氯仿重结晶得到1.8g淡黄色固体，m.p 98-99℃,产率85％。得到的3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸固体4.25g溶于100ml乙醇和100ml水混合溶液中，加入细细研磨过的1.5g Ca(OH)2,磁力搅拌加入回流反应6小时，TLC薄层色谱检测原料点完全消失，停止反应，过滤，干燥后得到白色固体4.5g，产率90％。此工艺过程繁琐，产生大量废液，虽然得到纯度较高的白色固体，但是其总收率较低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种调环酸钙的制备方法，此方法不使用有机溶剂、环境友好，收率、纯度高。
该制备方法包括以下工艺步骤：
首先配制醋酸钙水溶液，将3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯加入到醋酸钙水溶液中，再加入总质量0.5-2％脂肪酶催化剂，在30-80℃搅拌下反应2-10小时，过滤回收脂肪酶催化剂，降温析出3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸钙。醋酸钙溶解度高，使该反应更适于工业生产。
反应式表示如下：
作为优选，脂肪酶催化剂可以选择Novozyme435、lipozyme RMIM及Lipozyme TLIM中的一种或者多种。
作为优选，醋酸钙水溶液中醋酸钙的质量浓度为20～30％。
作为优选，3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯的投料量与醋酸钙水溶液的质量比可以为10-20:1
作为优选，搅拌速度为250-800转/分钟。
本发明采用脂肪酶温和、高选择性的水解酯键，利用的醋酸钙的高水溶性，实现了均相反应，高收率、高选择性的制备了调环酸钙，适应于工业化生产。
具体实施方式
一种调环酸钙的制备方法如下：
配制20-30％质量百分比浓度的醋酸钙水溶液，将3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯加入到醋酸钙水溶液中，其中水溶液与3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯的质量比为10-20:1，加入总质量0.5-2％的脂肪酶催化剂，在30-80℃、250-800转/分钟搅拌速度下反应2-10小时，过滤回收脂肪酶催化剂，降温析出白色固体3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸钙。
实施例1：
在80克水中加入20克醋酸钙，配置成20％的溶液，将醋酸钙水溶液加入到250ml带搅拌的三口烧瓶中，加入10克3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯，0.55克Novozyme435，在30℃，250-转/分钟搅拌速度下反应10小时，过滤回收脂肪酶催化剂Novozyme435，降温析出白色的3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸钙，烘干，称重得9.5克，收率98.7％，HPLC含量98.7％，IR(cm-1):2889.1，1645.2，1561.1，1381.3。
实施例2：
在70克水中加入30克醋酸钙，配置成30％的溶液，将醋酸钙水溶液加入到250ml带搅拌的三口烧瓶中，加入20克3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯，2.4克lipozymeRMIM，在80℃，800转/分钟搅拌速度下反应2小时，过滤回收脂肪酶催化剂lipozyme RMIM，降温析出白色的3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸钙，烘干，称重得18.8克，收率97.6％，HPLC含量98.5％。
实施例3：
在75克水中加入25克醋酸钙，配置成25％的溶液，将醋酸钙水溶液加入到250ml带搅拌的三口烧瓶中，加入10克3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯，1.0克LipozymeTLIM，在50℃，500转/分钟搅拌速度下反应8小时，过滤回收脂肪酶催化剂Lipozyme TLIM，降温析出白色的3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸钙，烘干，称重得9.2克，收率95.6％，HPLC含量98.7％。
实施例4：
在80克水中加入20克醋酸钙，配置成20％的溶液，将醋酸钙水溶液加入到250ml带搅拌的三口烧瓶中，加入10克3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯，1.0克回收的Novozyme435，在50℃，300转/分钟搅拌速度下反应6小时，过滤回收脂肪酶催化剂Novozyme435，降温析出白色的3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸钙，烘干，称重得9.3克，收率96.6％，HPLC含量98.6％。
对比例1：
在250ml带搅拌的三口烧瓶中，加入10克3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯，在5℃下滴加氢氧化钾(5mol/L,50mL)，滴加完毕后，室温搅拌5小时，反应用100ml乙酸乙酯萃取，萃取液中滴加氯化钙溶液(质量溶度50％，50克)，析出固体，过滤，固体真空干燥，得到调环酸钙7.5克，收率77.9％，HPLC含量97.8％。
对比例2：
在250ml带搅拌的三口烧瓶中，加入10克3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯，在5℃下加入氢氧化钙10克，水50mL，氢氧化钙不溶解，室温搅拌5天，过滤，固体真空干燥，得到淡黄色固体产物11.2克，HPLC外标法测定调环酸钙含量57.6％。
对比例3：
在75克水中加入25克醋酸钙，配置成25％的溶液，将醋酸钙水溶液加入到250ml带搅拌的三口烧瓶中，加入10克3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸乙酯，在50℃，500转/分钟搅拌速度下反应8天，降温析出淡黄色固体产物，烘干，称重得8.7克，HPLC含量88.5％。

Claims (5)

1.一种调环酸钙的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
配制醋酸钙水溶液，将3,5‐二氧代‐4‐丙酰基环己烷羧酸乙酯加入到醋酸钙水溶液中，再加入总质量0.5‐2％脂肪酶催化剂，在30‐80℃搅拌下反应2‐10小时，过滤回收脂肪酶催化剂，降温析出3,5‐二氧代‐4‐丙酰基环己烷羧酸钙。
2.如权利要求1所述的一种调环酸钙的制备方法，其特征在于，所述脂肪酶催化剂为Novozyme435、lipozyme RMIM及Lipozyme TLIM中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种调环酸钙的制备方法，其特征在于，所述醋酸钙水溶液中醋酸钙的质量浓度为20～30％。
4.如权利要求1所述的一种调环酸钙的制备方法，其特征在于，所述3,5‐二氧代‐4‐丙酰基环己烷羧酸乙酯的投料量与醋酸钙水溶液的质量比为10‐20:1。
5.如权利要求1所述的一种调环酸钙的制备方法，其特征在于，所述搅拌的搅拌速度为250‐800转/分钟。
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