CN109776437A - 一种新的甲磺草胺的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种新的甲磺草胺的制备方法，包括如下步骤：2‑（2,4‑二氯苯基）‑4‑（二氟甲基）‑2,4‑二氢‑5‑甲基‑3H‑1,2,4‑三唑‑3‑酮与卤代试剂反应得到2‑（2,4‑二氯‑5‑卤代苯基）‑4‑（二氟甲基）‑2,4‑二氢‑5‑甲基‑3H‑1,2,4‑三唑‑3‑酮；2‑（2,4‑二氯‑5‑卤代苯基）‑4‑（二氟甲基）‑2,4‑二氢‑5‑甲基‑3H‑1,2,4‑三唑‑3‑酮在铜催化剂或钯催化剂催化下与甲磺酰胺直接偶联生成甲磺草胺。本发明提供的甲磺草胺制备方法易于工业化、原料廉价易得、反应收率和质量较高，对比原有硝化、氢化，磺酰化工艺，节省一步反应，有助于降低产品成本，降低环保压力。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种新的甲磺草胺的制备方法。
背景技术
作为FMC公司研制的三唑啉酮类新型麦田低毒除草剂--甲磺草胺(Sulfentrazone)，有着诸多优势，不仅杀草谱广，用量少，杀草速度快，而且对很多已经对磺酰脲类产生抗性的杂草有着突出的效果。甲磺草胺属原卟啉原氧化酶抑制剂，是触杀型茎叶处理剂；它主要通过抑制原卟啉原氧化酶，使植物细胞中产生过量原卟啉IX，后者是光敏剂，导致细胞内产生活性氧，最终导致细胞膜，液胞膜等破裂，杂草干枯死亡。甲磺草胺对下茬作物安全，药害小。
目前合成甲磺草胺最终产品的工艺路线主要如下：
1、通过苯胺或者各种氯代苯胺多步生成2-(2,4二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮，然后将此三唑酮进一步硝化、氢化、磺酰胺化制备甲磺草胺除草剂的方案。虽然起始原料不一样，但核心中间体2-(2,4二氯苯基)-1,2-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮在硝化时会生成一定比例的硝化异构体和二硝化产物，同时在高压氢化还原的过程中使用贵金属催化剂Pd或者Pt，增加了生产成本；最后，采用剧毒化学原料甲磺酰氯作为酰胺化试剂，为安全化的工业化生产带来风险，并且高温状态下的回流和反应的加水淬灭导致焦油和产品的部分水解，降低了产品的纯度。涉及专利(US4980480、US5011933、CN103951627、CN104326992、CN 1432003)反应方程式如下：
2、FMC公司的一系列专利WO87/03782、US4909831、US5990315都描述了2-(2,4二氯-5-氨基苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮在两倍量以上的甲磺酰氯下发生双磺酰化反应，该路线的主要问题在于使用剧毒试剂甲磺酰氯做磺酰化试剂会给生产安全带来风险，并且生成双磺酰化产物需要在碱性条件下再多一步水解，这样两步增加的甲磺酰氯、碱、溶剂等其他试剂大大增加了工艺成本。不容忽视的是，该工艺中间体催化氢化过程中随着贵金属催化剂套用次数增加，脱卤杂质和其他未知杂质变多，打浆纯化使生产成本增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种易于工业化、反应收率和质量较高的甲磺草胺的制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种新的甲磺草胺的制备方法，包括如下步骤：
(1)2-(2,4-二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮与卤代试剂反应得到2-(2,4-二氯-5-卤代苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮；
(2)2-(2,4-二氯-5-卤代苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮在铜催化剂或钯催化剂催化下与甲磺酰胺直接偶联生成甲磺草胺；
上述反应的反应式如下：
优选的，所述步骤(1)产物中的X基团为碘或溴。
优选的，所述步骤(1)中卤代试剂选自NBS(N-溴代琥珀酰亚胺)、CuBr、HBr、Br2、NIS(N-碘代丁二酰亚胺)、I2、HI或ICl。
优选的，所述步骤(1)中2-(2,4二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮与卤代试剂的摩尔比为1：1～3。进一步的，所述步骤(1)中2-(2,4二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮与卤代试剂的摩尔比为1：1～2.2。
优选的，所述步骤(1)使用的溶剂选自浓硫酸、发烟硫酸、硝酸、DMF、CCl4或氯仿；所述溶剂用量为2-(2,4二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮质量的1～10倍。进一步的，所述溶剂用量为2-(2,4二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮质量的4～10倍。
优选的，所述步骤(1)还包括反应完成后，用碱中和反应液的步骤；所述碱选自磷酸钾、碳酸钾、碳酸铯或碳酸钠。
优选的，所述步骤(2)中2-(2,4-氯-5-卤代苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮、甲磺酰胺、铜催化剂或钯催化剂、催化剂配体与碱的摩尔比为1：1.0～1.5：0.01～0.5：0.01～0.8：0.02～0.30。进一步的，所述步骤(2)中2-(2,4-氯-5-卤代苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮、甲磺酰胺、铜催化剂或钯催化剂、催化剂配体与碱的摩尔比为1：1.05～1.2：0.05～0.25：0.05～0.30：0.025～0.20。
优选的，所述步骤(2)中使用的催化剂为铜催化剂或钯催化剂；所述催化剂铜催化剂选自CuI、CuCl、CuBr、Cu2O、CuO或Cu粉；所述钯催化剂选自Pd(OAc)2、[Pd(allyl)Cl]2或Pd2(dba)2。
优选的，所述步骤(2)中还添加有催化剂配体；当使用的催化剂为铜催化剂时，催化剂配体选自N-甲基甘氨酸、N,N-二甲基甘氨酸、N,N-二甲基乙二胺或1-苯基-3-吡啶-2-基-丙烷-1,3-二酮；当配体为钯催化剂时，催化剂配体为含磷配体，例如Xantphos(4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽)、t-BuDavePhos(2-叔丁基膦-2′-(N,N-二甲胺)-联苯)、Xphos(2-二环己基磷-2,4,6-三异丙基联苯)、Johnphos、t-BuXphos或cBIRDP等。
优选的，所述步骤(2)中使用的碱选自磷酸钾、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾或碳酸铯中的一种或多种。
优选的，所述步骤(2)使用的溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、NMP、DMSO、甲苯、乙腈、1,4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、叔丁醇或水。
本发明中化合物的中文命名与结构式有冲突的，以结构式为准。
本发明提供的甲磺草胺制备方法易于工业化、原料廉价易得、反应收率和质量较高，对比原有硝化、氢化，磺酰化工艺，节省一步反应，有助于降低产品成本，降低环保压力。
具体实施方式
以下结合实例说明本发明，但不限制本发明。在本领域内，技术人员对本发明所做的简单替换或改进均属于本发明所保护的技术方案内。
实施例1：
2-(2，4-二氯-5-碘苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮的合成
500mL的圆底烧瓶中加入250g 20％发烟硫酸，接着加入61.17g(0.208mol)2-(2，4-二氯-5-碘苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮，冰水浴降温加入52.6g(0.208mol)碘单质，剧烈搅拌升至室温，10h反应结束。将反应液倾入700g冰中，1000g二氯乙烷分两次萃取，然后10％K2CO3水溶液，5％亚硫酸钠水溶液洗涤，最后500g软水洗涤有机相，减压脱溶至干得白色固体，得到80.36g纯度97％的2-(2,4-二氯-5-碘苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮，收率92％，纯度96％。
干燥的三颈瓶中加入0.476g CuI(2.5mmol，5.0mol％)，5.7g甲基磺酰胺(60mmol),0.22g N-甲基甘氨酸配体(2.5mmol，20mol％)和0.265g磷酸钾(1.25mmol)，反应瓶用氮气置换三次，最后在氮气保护条件下加入2-(2,4二氯-5-碘苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮21g(0.05mol)和溶剂100mL DMF，反应在100℃条件下反应24h。反应结束冷却，倾入400g水中，产品析出，过滤得产品18.0g，产率93％，纯度96％。
终产物的氢谱和质谱数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3),δ7.78(s,1H,ArH),7.61(s,1H,ArH),7.05(t,J＝58.0Hz，1H,CHF2),6.96(s,1H,NH),3.07(s,3H,CH3),2.48(s,3H,CH3).ESI-LCMS,m/z 386.9891[M+H]+.
实施例2：
2-(2，4-二氯-5-溴苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮的合成
1000mL的圆底烧瓶中加入600g四氯化碳，接着加入61.17g(0.208mol)2-(2,4-二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮，冰水浴降温加入73.2g(0.458mol)溴单质，剧烈搅拌升至室温，10h反应结束。将反应倾入1000g冰中，1000g二氯乙烷分两次萃取，然后10％K2CO3水溶液，5％亚硫酸钠水溶液洗涤，最后500g软水洗涤有机相，减压脱溶至干得白色固体，得到69.8g纯度97％的2-(2，4-二氯-5-溴苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮，收率90％，纯度97％。
干燥的三颈瓶中加入2.38g CuI(12.5mmol，5.0mol％)，5.0g甲基磺酰胺(52.5mmol),1.55g N,N-二甲基甘氨酸配体(15mmol，20mol％)和1.38g碳酸钾(10mmol)，反应瓶用氮气置换三次，最后在氮保条件下加入2-(2,4-二氯-5-溴苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮18.6g(0.05mol)和溶剂100mLDMF，反应在130℃条件下反应24h。反应结束冷却，倾入400g水中，产品析出，过滤得产品17.42g，产率90％，纯度95％。
终产物的氢谱和质谱数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3),δ7.78(s,1H,ArH),7.61(s,1H,ArH),7.05(t,J＝58.0Hz，1H,CHF2),6.96(s,1H,NH),3.07(s,3H,CH3),2.48(s,3H,CH3).ESI-LCMS,m/z 386.9891[M+H]+.
上述各实施例中的中间体均经质谱和氢谱确认。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种新的甲磺草胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)2-(2,4-二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮与卤代试剂反应得到2-(2,4-二氯-5-卤代苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮；
(2)2-(2,4-二氯-5-卤代苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮在铜催化剂或钯催化剂催化下与甲磺酰胺直接偶联生成甲磺草胺；
上述反应的反应式如下：
2.如权利要求1所述的新的甲磺草胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：所述步骤(1)产物中的X基团为碘或溴。
3.如权利要求1所述的新的甲磺草胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：所述步骤(1)中卤代试剂选自NBS(N-溴代琥珀酰亚胺)、CuBr、HBr、Br2、NIS(N-碘代丁二酰亚胺)、I2、HI或ICl。
4.如权利要求1所述的新的甲磺草胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：所述步骤(1)中2-(2,4二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮与卤代试剂的摩尔比为1：1～3。
5.如权利要求1所述的新的甲磺草胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：所述步骤(1)使用的溶剂选自浓硫酸、发烟硫酸、硝酸、DMF、CCl4或氯仿；所述溶剂用量为2-(2,4二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮质量的1～10倍。
6.如权利要求1～5任一项所述的新的甲磺草胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：所述步骤(2)中2-(2,4-二氯-5-卤代苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3H-1,2,4-三唑-3-酮、甲磺酰胺、铜催化剂或钯催化剂、催化剂配体与碱的摩尔比为1：1.0～1.5：0.01～0.5：0.01～0.8：0.02～0.30。
7.如权利要求1～5任一项所述的新的甲磺草胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：所述步骤(2)中使用的催化剂为铜催化剂或钯催化剂；所述催化剂铜催化剂选自CuI、CuCl、CuBr、Cu2O、CuO或Cu粉；所述钯催化剂选自Pd(OAc)2、[Pd(allyl)Cl]2或Pd2(dba)2。
8.如权利要求1～5任一项所述的新的甲磺草胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：所述步骤(2)中还添加有催化剂配体；当使用的催化剂为铜催化剂时，催化剂配体选自N-甲基甘氨酸、N,N-二甲基甘氨酸、N,N-二甲基乙二胺或1-苯基-3-吡啶-2-基-丙烷-1,3-二酮；当配体为钯催化剂时，催化剂配体为含磷配体。
9.如权利要求1～5任一项所述的新的甲磺草胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：所述步骤(2)中使用的碱选自磷酸钾、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾或碳酸铯中的一种或多种。
10.如权利要求1～5任一项所述的新的甲磺草胺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：所述步骤(2)使用的溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、NMP、DMSO、甲苯、乙腈、1,4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、叔丁醇或水。
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