CN109761745A - 一种苯环羟基对位溴的选择性脱除方法以及麦草畏的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种苯环羟基对位溴的选择性脱除方法，包括以下步骤：式(I)所示化合物，在碱性条件，和金属粉末的作用下，反应脱去羟基对位的溴原子，得到式(Ⅱ)所示化合物。本发明在碱性条件下，在金属粉末的作用下，对苯环羟基对位的溴原子进行选择性脱除，反应具有较高的选择性，转化率高，反应速率快，制备的产物具有较高的纯度。

Description

一种苯环羟基对位溴的选择性脱除方法以及麦草畏的制备 方法

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种苯环羟基对位溴的选择性脱除方法以及麦草畏的制备方法。

背景技术

麦草畏属安息香酸系除草剂，具有内吸传导作用，对一年生和多年生阔叶杂草有显著防除效果，目前在农作物除草领域有着广泛的应用。

麦草畏的工业合成路线主要是以2,5-二氯苯酚为原料，通过Kolbe-Schmitt羧化反应得到3,6-二氯水杨酸，再通过甲基化-皂化反应制备麦草畏。此路线工艺过程复杂、能耗高、“三废”产生量大，产品质量低，生产成本高。为了满足市场需求量，探究新的合成工艺路径，亟需关键技术突破。

有些尚在研究的制备方法中，需要在苯酚羟基对位连接卤素取代基进行占位，然后再脱除。但是卤代酚分子结构中苯环上π电子与卤素原子的p电子形成稳定的共轭体系，具有很强的稳定性和抗降解性等特点，卤原子的稳定性随着卤原子取代位置和数量的不同而发生变化，对于卤代酚选择性脱卤较为困难。苯环羟基对位溴的选择性脱除受限于羟基为邻对位定位基，间位存在的卤原子更不稳定，脱除过程存在选择性差，收率低，副反应产物难分离，产品纯度低的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种苯环羟基对位溴的选择性脱除方法，具有较高的选择性。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种苯环羟基对位溴的选择性脱除方法，包括以下步骤：

式(I)所示化合物，在碱性条件，和金属粉末的作用下，反应脱去羟基对位的溴原子，得到式(Ⅱ)所示化合物；

其中，R为H、C1～5烷基、C1～5烷氧基、羧基、酯基、甲酰基，卤素，硝基，氰基，磺酸基或氨基；

X₁、X₂和X₃各自独立地为H、Cl或Br，且X₁和X₂中的至少一个为Cl或Br。

本发明在碱性条件下，在金属粉末的作用下，对苯环羟基对位的溴原子进行选择性脱除。

上述式(I)化合物和式(Ⅱ)化合物中，R优选为H、C1～5烷基、C1～5烷氧基、羧基(-COOH)、酯基(-COOR＇)、甲酰基(-CHO)，卤素，硝基，氰基，磺酸基或氨基。

所述R＇可以为C1～5烷基。

X₁、X₂和X₃各自独立地优选为H、Cl或Br，且X₁和X₂中的至少一个为Cl或Br。

在本发明的某些具体实施例中，X₁和X₂同时为Cl。

在本发明的某些具体实施例中，式(I)化合物为5-溴-3,6-二氯水杨酸。

首先，将式(I)所示化合物在碱性条件下溶解。

所述碱性条件优选由碱性化合物，如氢氧化钠、氨水和氢氧化钾中的任意一种或多种提供。

上述氢氧化钠、氨水和氢氧化钾中的任意一种或多种，即碱性化合物的总量，与式(I)所示化合物的摩尔比优选为2～10：1，更优选为3～5：1。

上述溶解优选在碱性化合物溶液中进行，所述溶液优选为水溶液，其浓度优选为5％～15％，在本发明的某些具体实施例中，其浓度为7％、8％、9％、10％、11％或12％。

然后将得到的溶解有式(I)所示化合物的溶液与金属粉末混合，进行反应。

所述金属粉末优选为锡、铝、锌、镍、铁和镁中的任意一种或多种。

在本发明的某些具体实施例中，所述金属粉末为镍·铝金属粉末，或铁·镍金属粉末。碱性化合物为氨水。

在本发明的某些具体实施例中，所述金属粉末为锡·铝·锌金属粉末。碱性化合物为氢氧化钾。

在本发明的某些具体实施例中，所述金属粉末为锡、铝、镁、铁或锌。碱性化合物为氢氧化钠或氢氧化钾。

实验结果表明，金属粉末为单金属粉末，如锡、铝、锌、镍、铁或镁，在碱性条件下，对于苯环羟基对位溴的脱除具有更高的选择性。

所述金属粉末为一般常规粉末即可，本发明并无特殊限定。其粒径优选为1～100μm。

所述金属粉末优选与式(I)所示化合物的质量比为0.2～2：1，更优选为0.5～0.7：1。

所述反应的温度优选为25～105℃，更优选为50～60℃，或优选为25～40℃。

所述反应的时间优选为0.5～2h，更优选为1.0～1.5h。

上述反应的溶剂优选为水。

反应结束后得到式(Ⅱ)所示化合物为盐的形式。

本发明优选的，反应结束后还包括：调节pH值的酸化步骤。

具体的，首先过滤除去金属粉末，滤液用稀酸调节pH值，过滤，水洗，烘干，即可得到式(Ⅱ)所示化合物纯品。

本发明对上述稀酸并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的适用的盐酸、硫酸或硝酸溶液。其浓度优选为20％～35％。

本发明对调节后体系的pH值并无特殊限定，可以根据本领域技术人员经验调节，优选为小于1。

上述过滤得到的金属粉末可以回用。

实验表明，本发明提供的上述方法，反应转化率为100％，收率为98％以上，产物纯度为99％以上。

本发明提供的上述制备方法可应用于麦草畏的制备路线。

具体的，本发明提供了一种麦草畏的制备方法，包括以下步骤：

A)5-溴-3,6-二氯水杨酸，在碱性条件，和金属粉末的作用下，反应脱去羟基对位的溴原子，得到3,6-二氯水杨酸；

B)3,6-二氯水杨酸经甲基化反应、皂化反应，得到麦草畏。

具体反应路线如下：

上述步骤A)的反应条件同上，在此不再赘述。

上述步骤B)的甲基化和皂化反应条件为本领域技术人员熟知的适用条件，本发明对此并无特殊限定。

本发明提供了一条全新的麦草畏的制备工艺路线，采用以上方法，能耗低于现有技术，“三废”产生量少，生产成本低，技术效益、环境效益和经济效益优势明显。

与现有技术相比，本发明提供了一种苯环羟基对位溴的选择性脱除方法，包括以下步骤：式(I)所示化合物，在碱性条件，和金属粉末的作用下，反应脱去羟基对位的溴原子，得到式(Ⅱ)所示化合物。本发明在碱性条件下，在金属粉末的作用下，对苯环羟基对位的溴原子进行选择性脱除，反应具有较高的选择性，转化率高，反应速率快，制备的产物具有较高的纯度。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的苯环羟基对位溴的选择性脱除方法以及麦草畏的制备方法进行详细描述。

以下实施例中，含量表示纯度。

实施例1

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入105g 10％的液碱中，升温至50℃，至全溶，加入10g锡金属粉末，反应1h中控5-溴-3,6-二氯水杨酸完全转化为3,6-二氯水杨酸，转化率100％(以5-溴-3,6-二氯水杨酸计)，选择性99.5％，过滤分离金属粉末，滤液用30％硫酸酸化PH<1，降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量99.1％，收率98.0％。产物结构经HPLC检测。

3,6-二氯水杨酸和氢氧化钠配制成水杨酸钠盐，加入甲醇、碳酸钠升温至95℃，氯甲烷充压至0.5MPa进行醚化反应，反应时间12h，反应完毕醚化后液加入氢氧化钠碱解、脱醇、降温酸化得产品麦草畏湿料，烘干得到麦草畏产品，含量为98.5％，收率为95.0％(以3,6-二氯水杨酸计)。

实施例2

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入115g 10％的液碱中，升温至60℃，至全溶，加入10g Al金属粉末，反应1h中控5-溴-3,6-二氯水杨酸完全转化为3,6-二氯水杨酸，转化率100％(以5-溴-3,6-二氯水杨酸计)，选择性99.6％，过滤分离金属粉末，滤液用30％硫酸酸化PH<1，降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量99.2％，收率98.1％。

3,6-二氯水杨酸和氢氧化钠配制成水杨酸钠盐，加入甲醇、碳酸钠升温至95℃，氯甲烷充压至0.5MPa进行醚化反应，反应时间12h，反应完毕醚化后液加入氢氧化钠碱解、脱醇、降温酸化得产品麦草畏湿料，烘干得到麦草畏产品，含量为98.5％，收率为95.3％(以3,6-二氯水杨酸计)。

实施例3

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入98g 10％的液碱中，升温至25℃，至全溶，加入10g Mg金属粉末，反应1h中控5-溴-3,6-二氯水杨酸完全转化为3,6-二氯水杨酸，转化率100％(以5-溴-3,6-二氯水杨酸计)，选择性99.5％，过滤分离金属粉末，滤液用30％硫酸酸化PH<1，降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量99.1％，收率98.1％。

3,6-二氯水杨酸和氢氧化钠配制成水杨酸钠盐，加入甲醇、碳酸钠升温至95℃，氯甲烷充压至0.5MPa进行醚化反应，反应时间12h，反应完毕醚化后液加入氢氧化钠碱解、脱醇、降温酸化得产品麦草畏湿料，烘干得到麦草畏产品，含量为98.4％，收率为95.2％(以3,6-二氯水杨酸计)。

实施例4

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入98g 10％的液碱中，升温至60℃，至全溶，加入10g锌金属粉末，反应1h中控5-溴-3,6-二氯水杨酸完全转化为3,6-二氯水杨酸，转化率100％(以5-溴-3,6-二氯水杨酸计)，选择性99.7％，过滤分离金属粉末，滤液用30％硫酸酸化PH<1，降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量99.3％，收率98.3％。

3,6-二氯水杨酸和氢氧化钠配制成水杨酸钠盐，加入甲醇、碳酸钠升温至95℃，氯甲烷充压至0.5MPa进行醚化反应，反应时间12h，反应完毕醚化后液加入氢氧化钠碱解、脱醇、降温酸化得产品麦草畏湿料，烘干得到麦草畏产品，含量为98.0％，收率为97.9％(以3,6-二氯水杨酸计)。

实施例5

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入115g 10％的氨水中，升温至50℃，至全溶，加入10g镍·铝金属粉末，反应1h中控5-溴-3,6-二氯水杨酸完全转化为3,6-二氯水杨酸，转化率100％(以5-溴-3,6-二氯水杨酸计)，选择性99.5％，过滤分离金属粉末，滤液用30％硫酸酸化PH<1，降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量98.5％，收率97.5％。

3,6-二氯水杨酸和氢氧化钠配制成水杨酸钠盐，加入甲醇、碳酸钠升温至95℃，氯甲烷充压至0.5MPa进行醚化反应，反应时间12h，反应完毕醚化后液加入氢氧化钠碱解、脱醇、降温酸化得产品麦草畏湿料，烘干得到麦草畏产品，含量为98.0％，收率为94.1％(以3,6-二氯水杨酸计)。

实施例6

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入110g 10％的氢氧化钾中，升温至60℃，至全溶，加入10g铜·铝·锌金属粉末，反应1.0h中控5-溴-3,6-二氯水杨酸完全转化为3,6-二氯水杨酸，转化率100％(以5-溴-3,6-二氯水杨酸计)，选择性99.4％，过滤分离金属粉末，滤液用30％硫酸酸化PH<1，降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量98.2％，收率97.3％。

3,6-二氯水杨酸和氢氧化钠配制成水杨酸钠盐，加入甲醇、碳酸钠升温至95℃，氯甲烷充压至0.5MPa进行醚化反应，反应时间12h，反应完毕醚化后液加入氢氧化钠碱解、脱醇、降温酸化得产品麦草畏湿料，烘干得到麦草畏产品，含量为98.0％，收率为94.2％(以3,6-二氯水杨酸计)。

比较例1

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入115g 10％的稀盐酸中，升温至50℃，至全溶，加入10g镍·铝金属粉末，反应2h中控5-溴-3,6-二氯水杨酸转化率为55％，选择性45％，过滤未分离出金属粉末，滤液降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量24.6％，收率24.7％(以5-溴-3,6-二氯水杨酸计)。

比较例2

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入50g 10％的氢氧化钾中，升温至50℃，加入10g铝金属粉末，反应2h中控5-溴-3,6-二氯水杨酸，转化率为95％，过滤分离金属粉末，滤液用30％硫酸酸化PH<1，降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量93.8％，收率92.5％(以5-溴-3,6-二氯水杨酸计)。

3,6-二氯水杨酸和氢氧化钠配制成水杨酸钠盐，加入甲醇、碳酸钠升温至95℃，氯甲烷充压至0.5MPa进行醚化反应，反应时间12h，反应完毕醚化后液加入氢氧化钠碱解、脱醇、降温酸化得产品麦草畏湿料，烘干得到麦草畏产品，含量为93.2％，收率为96.9％(以3,6-二氯水杨酸计)。

比较例3

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入98g 10％的氢氧化钾中，升温至50℃，加入10gPt/c粉末，反应3h中控5-溴-3,6-二氯水杨酸转化为3,6-二氯水杨酸，转化率为15％，过滤分离金属粉末，滤液用30％硫酸酸化PH<1，降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量12.1％，收率11.0％。

比较例4

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入98g10％的氢氧化钾中，升温至100℃，加入10g锡金属粉末，反应2h中控5-溴-3,6-二氯水杨酸，转化率为100％，过滤分离金属粉末，滤液用30％硫酸酸化PH<1，降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量90.8％，收率88.7％(以5-溴-3,6-二氯水杨酸计)。

3,6-二氯水杨酸和氢氧化钠配制成水杨酸钠盐，加入甲醇、碳酸钠升温至95℃，氯甲烷充压至0.5MPa进行醚化反应，反应时间12h，反应完毕醚化后液加入氢氧化钠碱解、脱醇、降温酸化得产品麦草畏湿料，烘干得到麦草畏产品，含量为90.1％，收率为86.9％，(以3,6-二氯水杨酸计)。

比较例5

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入320g冰醋酸中，加入乙酸钠6.0g和1g Pt/C催化剂，25℃下通入0.1MPa氢气，18h反应中控5-溴-3,6-二氯水杨酸转化率为100％，选择性90.1％，过滤分离Pt/C催化剂，减压蒸馏出冰醋酸，降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量90.1％，收率88.7％(以5-溴-3,6-二氯水杨酸计)。

比较例6

将20g 5-溴-3,6-二氯水杨酸加入320g乙酸乙酯中，加入乙酸钾6.0g和1g Pt/C催化剂，25℃下通入0.1MPa氢气，18h反应中控5-溴-3,6-二氯水杨酸转化率为100％，选择性82％，过滤分离Pt/C催化剂，减压蒸馏出乙酸乙酯，降温至25℃，抽滤，水洗，烘干得到3,6-二氯水杨酸，含量81.3％，收率81.0％(以5-溴-3,6-二氯水杨酸计)。

由上述实施例及比较例可知，本发明在碱性环境下，在金属粉末的作用下制备3,6-二氯水杨酸，反应具有较高的反应速率、转化率和收率，且产物纯度较高，具有较高的选择性。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种苯环羟基对位溴的选择性脱除方法，其特征在于，包括以下步骤：

式(I)所示化合物，在碱性条件，和金属粉末的作用下，反应脱去羟基对位的溴原子，得到式(Ⅱ)所示化合物；

其中，R为H、C1～5烷基、C1～5烷氧基、羧基、酯基、甲酰基，卤素，硝基，氰基，磺酸基或氨基；

X₁、X₂和X₃各自独立地为H、Cl或Br，且X₁和X₂中的至少一个为Cl或Br。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性条件由氢氧化钠、氨水和氢氧化钾中的任意一种或多种提供。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述碱性条件的碱性物质，与式(I)所示化合物的摩尔比为2～10：1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属粉末为锡、铝、锌、镍、铁和镁中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属粉末与式(I)所示化合物的质量比为0.2～2：1。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应的温度为25～105℃，反应时间为0.5～2h。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应结束后还包括：调节pH值的酸化步骤。

8.一种麦草畏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)5-溴-3,6-二氯水杨酸，在碱性条件，和金属粉末的作用下，反应脱去羟基对位的溴原子，得到3,6-二氯水杨酸；

B)3,6-二氯水杨酸经甲基化反应、皂化反应，得到麦草畏。