CN109942454A - 一种乙烯拮抗剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于有机化工合成技术领域，具体涉及一种乙烯拮抗剂及其制备方法。其目的之一是要解决现有乙烯拮抗剂存在的对人体具有较大的伤害，对欲保鲜的作物会造成易枯萎隐患的问题；目的之二是解决制备方法中存在的合成收率低，副产物废酸产生量较大，对环境和设备均会造成不利影响的问题。本发明采用的方法为异亚丙基氨基氧乙酸在非挥发性酸的水溶液中加热脱去保护基生成氨基氧乙酸的盐，检测原料中异亚丙基氨基氧乙酸的残留量＜0.1%时为反应终点；将所得产物水溶液减压浓缩除去部分水分；然后加入醇类有机溶剂使盐析晶，并冷却搅拌使结晶完全；随后过滤除去溶剂，并用醇类溶剂洗涤滤饼后干燥得到最终产品。

Description

一种乙烯拮抗剂及其制备方法

技术领域

本发明属于有机化工合成技术领域，具体涉及一种乙烯拮抗剂及其制备方法。

背景技术

乙烯(ethylene)是植物激素中分子结构最简单的一种物质，在正常条件下呈气态，它与植物的生理过程息息相关。它可加速果实的成熟，叶片的衰老脱落，花朵的开放和凋谢及调节植物的偏上性生长。乙烯按来源可分为内源性与外源性，内源性乙烯由植株自身内部产生，而除此之外的都可称为外源性乙烯。很多情况下人们需要对乙烯带来的一些不利影响进行消除，如花卉及水果的保鲜、植株生长高度的调控等。常用的乙烯拮抗剂有1-甲基环丙烯(1-MCP)、氨氧乙基乙烯基甘氨酸(AVG)、氨基氧乙酸(AOA)、钴离子(Co²⁺)等，其中AOA使用安全方便，成本相对较低，是一种常用的乙烯拮抗剂。

乙烯的生物合成前体为蛋氨酸(甲硫氨酸，methionine，Met)，其直接前体为1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid，ACC)。ACC则在ACC氧化酶(ACC oxidase)的催化下氧化生成乙烯。AOA能抑制ACC氧化酶的催化作用来阻断ACC的合成，从而抑制最终产物乙烯的生成。AOA常用于鲜切花的处理，可有效延长插花寿命，它还可用于抑制植物的偏上性生长，但AOA只能阻断内源乙烯的合成，而对外源乙烯几乎无拮抗作用。

氨基氧乙酸(AOA)本身并不稳定，通常都是形成盐酸盐后进行保存，其中盐酸盐又有单盐酸盐及半盐酸盐两种形态。制备盐酸盐的基本原理是：从含盐酸的水溶液中通过水解得到的产物为单盐酸盐，将单盐酸盐的水溶液加入异丙醇逼晶得到的是半盐酸盐，而半盐酸盐在无水条件下通入氯化氢气体又可以得到单盐酸盐。单盐酸盐会逐渐失去一半的氯化氢而转变为更稳定的半盐酸盐。目前使用的氨基氧乙酸多为其半盐酸盐，其CAS No为2921-14-4。

氨基氧乙酸半盐酸盐的合成主要有以下方法：

美国专利US4948916报道了下述氨基氧乙酸半盐酸盐的合成方法：

各步收率分别为89％，93％，94％，纯化收率为90％，总收率为70％。其中最后一步氨基氧乙酸盐酸盐的合成及纯化方法如下：苯甲酰胺基氧乙酸在4N的盐酸中80℃-85℃反应2小时，然后冷却至室温将苯甲酸过滤除去。将滤液浓缩干后以94％的收率得到氨基氧乙酸盐酸盐的粗产物。然后将粗产物溶解于水中，在40℃加入异丙醇，并将体系冷却至0℃-10℃析晶。最终以90％的收率得到氨基氧乙酸的盐酸盐(虽然专利中报道产物为盐酸盐，但按照目前已有技术的比对，以上述方法在盐酸水溶液中得到氨基氧乙酸应为半盐酸盐)。

上述AOA盐酸盐存在的问题是：因中间体苯甲酰胺基氧乙酸为一种农药(除草剂)，名称为苯草多克死，CAS No:5251-93-4，为触杀型选择性茎叶处理除草剂，这个中间体会残留至最终的产品中导致使用后产生药害，因为AOA常用于花卉采后处理，而鲜切花往往对各类农药较为敏感；

上述AOA盐酸盐的制备方法存在的问题是：一、为获得AOA盐酸盐粗品，需要将4N盐酸水溶液浓缩干，这带来了大量的废酸，且对生产设备也会造成腐蚀。二、苯甲酰胺基氧乙酸脱去苯甲酰基生成AOA盐酸盐的过程缺乏经济性。三、苯甲酰胺基氧乙酸的分子量为195.17，而离去基团苯甲酰基的分子量为105，使得副产物苯甲酸的产量大于产物AOA盐酸盐，使得生产效率低下。

US4948916的比较实施例1中报道了以下路线：

其中第一步丙酮肟的合成收率为67％，第二步异亚丙基氨基氧乙酸的收率为25％，第三步氨基氧乙酸半盐酸盐的收率为23％，三步总收率为3.85％。其中最后一步的合成方法为：异亚丙基氨基氧乙酸在6N盐酸中回流3小时候后浓缩干，然后加入1:1的乙醇乙醚混合溶剂0℃-5℃结晶12小时后过滤干燥，以收率23％得到氨基氧乙酸半盐酸盐。

上述制备方法存在的问题是：一、由于氨基氧乙酸半盐酸盐在乙醇中有一定溶解度，因此收率较低，二、将6N盐酸浓缩干会带来大量的废酸并造成设备腐蚀，导致生产成本较高。

随后：日本专利JPH0586012又对上述美国的方法进行了改进，在以异亚丙基氨基氧乙酸制备AOA半盐酸盐时加入催化量的氢醌，并以异丙醇作为逼晶溶剂，但收率依然只有69％。

文献Izvestiya Akademii Nauk SSSR,Seriya Khimicheskaya,No.8,pp.1820-1823,August,1967.报道了下述的合成方法：

虽然离去基团与前述两条路线有所区别，但最后一步AOA半盐酸盐的收率依然只有65％-70％。

综上所述，目前制备得到氨基氧乙酸半盐酸盐的制备方法存在的问题是：收率低、合成中因为用到挥发性的盐酸，因此对环境和设备伤害较大；副产物废酸产生量较大，对环境和设备均造成不利影响。

制备得到的氨基氧乙酸半盐酸盐存在的问题是：一、因为在单盐酸盐和半盐酸盐之间存在着转变，最终产物半盐酸盐中会混入一定量的盐酸盐，则在产品存放过程中单盐酸盐会释放氯化氢气体转变为更稳定的半盐酸盐，而氯化氢气体对人体具有较大的伤害，二、使用时，溶解入水后因单盐酸盐会释放氯化氢气体，因此会造成花卉保鲜液pH值的突然变低，从而对欲保鲜的作物造成易枯萎的隐患。

发明内容

本发明要提供一种乙烯拮抗剂及其制备方法，目的之一是要解决现有乙烯拮抗剂存在的对人体具有较大的伤害，对欲保鲜的作物会造成易枯萎隐患的问题；目的之二是解决制备方法中存在的合成收率低，副产物废酸产生量较大，对环境和设备均会造成不利影响的问题。

为达到本发明的目的，本发明提供的技术方案是：

一种乙烯拮抗剂的制备方法，是通过异亚丙基氨基氧乙酸与非挥发性酸反应得到。

异亚丙基氨基氧乙酸在非挥发性酸的水溶液中加热脱去保护基生成氨基氧乙酸的盐，检测原料中异亚丙基氨基氧乙酸的残留量＜0.1％时为反应终点；将所得产物水溶液减压浓缩除去部分水分；然后加入醇类有机溶剂使盐析晶，并冷却搅拌使结晶完全；随后过滤除去溶剂，并用醇类溶剂洗涤滤饼后干燥得到最终产品。

将1摩尔异亚丙基氨基氧乙酸加入0.5-10摩尔的硫酸水溶液中，于50-100℃加热反应10-50小时直至体系中异亚丙基氨基氧乙酸残留量＜0.1％，然后将反应液真空减压浓缩至总体积的1/5～1/2；然后加入浓缩后总体积1～10倍的异丙醇并冷却析晶后过滤得到产品。

将1摩尔异亚丙基氨基氧乙酸加入1-10摩尔的磷酸水溶液中加热于50-100℃加热反应20-50小时，然后将反应液真空减压浓缩至总体积的1/5～1/2；然后加入浓缩后总体积1～10倍的异丙醇并冷却析晶后过滤得到产品。

上述制备方法制得的乙烯拮抗剂。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明制得的硫酸盐与磷酸盐是更为典型的无机盐，其在有机溶剂中溶解度更小，这会带来更高的收率与经济性。其中磷酸盐中的磷酸根更可作为欲保鲜作物额外的营养元素而对植株有利，且其可方便地与其它化学药剂组成pH值稳定的缓冲体系来将保鲜液维持在恒定的范围。

2、本发明制得的硫酸盐与磷酸盐在储存和使用过程对人和作物均无害。

3、本发明制备过程中避免了腐蚀性盐酸气体的产生，从而减轻生产过程对环境和设备的危害。

具体实施方式：

下面将结合实施例对本发明进行详细地说明。

本发明提供的一种乙烯拮抗剂的制备方法，是通过异亚丙基氨基氧乙酸与非挥发性酸反应得到。

具体的制备方法是：异亚丙基氨基氧乙酸在非挥发性酸的水溶液中加热脱去保护基生成氨基氧乙酸的盐，检测原料中异亚丙基氨基氧乙酸的残留量＜0.1％时为反应终点；将所得产物水溶液减压浓缩除去部分水分；然后加入醇类有机溶剂使盐析晶，并冷却搅拌使结晶完全；随后过滤除去溶剂，并用醇类溶剂洗涤滤饼后干燥得到最终产品。

实施例1

将26克(0.2摩尔)异亚丙基氨基氧乙酸加入200毫升1摩尔/升的硫酸水溶液中100℃加热回流15小时，(检测原料中异亚丙基氨基氧乙酸的残留量＜0.1％)，然后将反应液真空减压浓缩至50毫升。然后趁热在搅拌下加入200毫升异丙醇，可以观察到大量白色晶体析出。将体系温度降至0℃-5℃后搅拌结晶2小时后过滤，并用40毫升冷异丙醇洗涤滤饼，真空干燥得到氨基氧乙酸硫酸盐25.2克(摩尔收率90％)。所得硫酸盐中氨基氧乙酸与硫酸根的摩尔比为2:1，即一分子硫酸根可与两分子氨基氧乙酸成盐。反应方程式如下所示：

实施例2

将26克(0.2摩尔)异亚丙基氨基氧乙酸加入200毫升1.5摩尔/升的磷酸水溶液中80℃加热回流20小时(检测原料中异亚丙基氨基氧乙酸的残留量＜0.1％)，然后将反应液真空减压浓缩至60毫升。然后趁热在搅拌下加入200毫升异丙醇，可以观察到大量白色晶体析出。将体系温度降至0℃-5℃后搅拌结晶2小时后过滤，并用40毫升冷异丙醇洗涤滤饼，然后真空干燥得到氨基氧乙酸磷酸盐33.6克(摩尔收率89％)。所得磷酸盐中氨基氧乙酸与磷酸根的摩尔比为1:1，即一分子磷酸根可与一分子氨基氧乙酸成盐。反应方程式如下所示：

下面是上述实施例产物的使用效果说明：

将四份鲜切康乃馨，分别用等量的去离子水、4％葡萄糖水溶液、0.25毫摩尔/升浓度的氨基氧乙酸硫酸盐水溶液(实施例1)、0.25毫摩尔/升浓度的氨基氧乙酸硫酸盐(实施例1)+4％葡萄糖的水溶液处理。与用去离子水处理的样品相比，后三份样品保鲜时间分别延长约30％，79％与98％。

将四份鲜切蝴蝶兰，分别用等量的去离子水、4％葡萄糖水溶液、0.5毫摩尔/升浓度的氨基氧乙酸磷酸盐水溶液(实施例2)、0.25毫摩尔/升浓度的氨基氧乙酸磷酸盐(实施例2)+4％葡萄糖的水溶液处理。与用去离子水处理的样品相比，后三份样品保鲜时间分别延长约26％，67％与91％。

Claims (5)

1.一种乙烯拮抗剂的制备方法，是通过异亚丙基氨基氧乙酸与非挥发性酸反应得到。

2.如权利要求1所述的一种乙烯拮抗剂的制备方法，其特征在于：异亚丙基氨基氧乙酸在非挥发性酸的水溶液中加热脱去保护基生成氨基氧乙酸的盐，检测原料中异亚丙基氨基氧乙酸的残留量＜0.1%时为反应终点；将所得产物水溶液减压浓缩除去部分水分；然后加入醇类有机溶剂使盐析晶，并冷却搅拌使结晶完全；随后过滤除去溶剂，并用醇类溶剂洗涤滤饼后干燥得到最终产品。

3.如权利要求2所述的一种乙烯拮抗剂的制备方法，其特征在于：将1摩尔异亚丙基氨基氧乙酸加入0.5-10摩尔的硫酸水溶液中，于50-100℃加热反应10-50小时直至体系中异亚丙基氨基氧乙酸残留量＜0.1%，然后将反应液真空减压浓缩至总体积的1/5～1/2；然后加入浓缩后总体积1 ～10倍的异丙醇并冷却析晶后过滤得到产品。

4.如权利要求2所述的一种乙烯拮抗剂的制备方法，其特征在于：将1摩尔异亚丙基氨基氧乙酸加入1-10摩尔的磷酸水溶液中加热于50-100℃加热反应20-50小时，然后将反应液真空减压浓缩至总体积的1/5～1/2；然后加入浓缩后总体积1～10倍的异丙醇并冷却析晶后过滤得到产品。

5.如权利要求1所述的制备方法制得的乙烯拮抗剂。