CN110078647A - 一种硝磺草酮反应产物的后处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硝磺草酮反应产物的后处理方法，包括如下步骤：(A)将硝磺草酮反应产物酸化，分离得到第一有机相，结晶得到硝磺草酮纯化品及母液；(B)对所述母液加碱液萃取后，分离水相，将所述水相进行酸化，分离得到第二有机相，将所述第二有机相结晶，得到硝磺草酮纯化品。本发明的后处理方法产品收率高、三废少、节能环保，适合连续化大规模生产。

Description

一种硝磺草酮反应产物的后处理方法

技术领域

本发明涉及硝磺草酮反应产物的后处理领域，具体而言，涉及一种硝磺草酮反应产物的后处理方法。

背景技术

硝磺草酮又名甲基磺草酮、硝磺酮，化学名称是2-(2-硝基-4-甲砜基苯甲酰基)环己烷-1,3-二酮，由先正达公司开发的三酮类除草剂。于2001年以商品名Callisto(米斯通)在欧洲开始销售。硝磺草酮是对羟基丙酮酸双加氧酶(HPPD)抑制剂，能将酪氨酸转化为质体醌。作为玉米田专用新型内吸性除草剂，硝磺草酮具有杀草谱广、活性高、可混性强、对作物安全、环境相容性强等特点，在我国有较大开发使用前景。

硝磺草酮的合成反应较为成熟，合成路线为：以4-甲砜基-2-硝基苯甲酸为原料，二氯乙烷为溶剂，用氯化亚砜酰化，再以三乙胺为缚酸剂，与环己二酮酯化，最后用丙酮氰醇为催化剂进行转位重排得到硝磺草酮：

转位重排的后处理方法现有技术中主要采用以下几种：专利号为CN85109771A、CN1860102A的专利中，均采用的是加碱萃取、酸化、加有机溶剂进行重结晶的方法，这些方法所得的酸化产品粒度比较细、焦油多，产品容易被焦油包裹，碱液采用强碱的情况下也容易造成产品不稳定，生成焦油。

此外，专利号为CN18530325A、CN105254543A的专利中采用的是脱溶得粗品，再用醇溶剂重结晶的方法，重结晶容易造成产品溶解损失，降低收率，而且额外引入与反应体系不同的溶剂，干扰了体系环境，专利号为WO2018178860A1的专利中，采用的是粗品用二氯乙烷溶解，再部分脱溶，用碳酸氢钾萃取至水相，再酸化得到产品，这个方法先得到粗品再进行结晶本身操作繁琐，而且酸化所得的产品焦油比较多，产品容易被焦油包裹。

可见现有技术中硝磺草酮粗品的后处理方法多存在重结晶造成溶解损失、收率低，以及生成的副产物焦油多，对产品纯度有影响等问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硝磺草酮反应产物的后处理方法，该后处理方法也避免了采用强碱萃取的方式造成焦油多，影响产品纯度的问题发生，本发明的后处理方法直接采用结晶和萃取相结合的方式，产品收率高、纯度高、三废少、节能环保，适合连续化大规模生产，值得广泛推广进行应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种硝磺草酮反应产物的后处理方法，包括如下步骤：

(A)将硝磺草酮反应产物酸化，分离得到第一有机相，结晶得到硝磺草酮纯化品及母液；

(B)对所述母液加碱液萃取后，分离水相，将所述水相进行酸化，分离得到第二有机相，将所述第二有机相结晶，得到硝磺草酮纯化品；

所述硝磺草酮反应产物为包含有反应溶剂、缚酸剂的反应产物混合液。

较为优选地，上述硝磺草酮反应产物的制备方法最好采用下述反应路线进行合成：以4-甲砜基-2-硝基苯甲酸为原料在反应溶剂存在下经过酰化、添加缚酸剂酯化、催化重排得到。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(A)与步骤(B)中的结晶方法包括降温结晶后过滤分离。

优选地，所述碱液为强酸弱碱盐，优选地为碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种，更优选地为碳酸氢钾。

优选地，上述反应中反应溶剂优选为二氯乙烷，缚酸剂优选为有机碱，比如吡啶、三乙胺等，最优地为三乙胺。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(B)中，将所述水相进行酸化的方法包括：将所述水相通入所述步骤(A)的硝磺草酮反应产物中，与所述硝磺草酮反应产物一起酸化。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(B)中，将所述水相进行酸化的方法包括：将所述水相、反应溶剂或其溶液、及酸液混合进行酸化。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(B)中，向所述水相中加入反应溶剂、及酸液进行酸化，反萃分离得到第二有机相，将所述第二有机相单独结晶或将所述第二有机相加入所述步骤(A)中的第一有机相中进行后续的结晶；

优选的，在所述步骤(A)中进行结晶的步骤前，对所述步骤(A)中的第一有机相进行水洗，再将第二有机相加入第一有机相中进行后续的结晶；

优选地，所述水洗为采用所述步骤(B)中所述反萃分离出的水相对第一有机相进行水洗。

优选地，所述水洗后分离出的水相循环到所述步骤(A)中对硝磺草酮反应产物进行酸化。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(A)中，将所述第一有机相进行结晶之前，将所述步骤(B)中分离的所述水相通入所述步骤(A)中分离的所述第一有机相中，再加入酸液进行二次酸化，后分离得到第三有机相，对所述第三有机相进行所述步骤(A)中后续的结晶步骤。

优选地，作为进一步可实施的方案，将所述步骤(A)中二次酸化后分离的水相循环到所述步骤(A)中对硝磺草酮反应产物进行酸化。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(A)中，从硝磺草酮反应产物酸化后分离出的水相回收缚酸剂。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(B)中，从所述母液添加碱液萃取后分离出的有机相中回收反应溶剂，反应溶剂优选地为二氯乙烷。

优选地，作为进一步可实施的方案，将若干批次的所述步骤(A)中得到的母液汇集，集中进行所述步骤(B)的步骤进行处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明的后处理方法避免了使用醇类结晶造成的溶解损失，也避免了采用碱液萃取的方式造成焦油多，影响产品纯度的问题发生；

2)本发明的后处理方法直接采用结晶代替萃取的方式，产品收率高、纯度高、产品收率可达90-95％、含量>98％，三废少、节能环保，适合连续化大规模生产，值得广泛推广进行应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的硝磺草酮粗品的后处理方法的工艺流程图；

图2为本发明实施例2的硝磺草酮粗品的后处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种硝磺草酮反应产物的后处理方法，包括如下步骤：

(A)将硝磺草酮反应产物酸化，分离得到第一有机相，结晶得到硝磺草酮纯化品及母液；

(B)对所述母液加碱液萃取后，分离水相，将所述水相进行酸化，分离得到第二有机相，将所述第二有机相结晶，得到硝磺草酮纯化品；

所述硝磺草酮反应产物为包含有反应溶剂、缚酸剂的反应产物混合液。

上述硝磺草酮反应产物的制备方法一般是按照CN85109771A的合成方法进行的，以4-甲砜基-2-硝基苯甲酸为原料，二氯乙烷为溶剂，用氯化亚砜酰化，再以三乙胺为缚酸剂，与环己二酮酯化，最后用丙酮氰醇为催化剂进行转位得到硝磺草酮反应产物。

现有技术中在对上述合成方法得到的硝磺草酮反应产物进行后处理时，一般都是对硝磺草酮反应产物直接加碱，将溶解在有机相中的硝磺草酮萃取到水相中，再进行后续纯化，这样虽然避免了脱除有机试剂的问题，后续调酸就能得到产品，但是这样的方法降低了产品的收率，不能充分的回收产品，而且碱性太强还会使得产品的稳定性变差，容易生成焦油等副产物，且从水中酸化出的产品会包裹焦油，含量低，还需要进一步的纯化。

本发明为了克服上述技术问题，发明了一种全新的硝磺草酮反应产物的后处理路线。

首先，步骤(A)中，对硝磺草酮反应产物进行酸化以去除反应完成后多余的缚酸剂，比如三乙胺，同时洗掉水溶性杂质。

其次，经过进一步地结晶处理就可以得到纯化后的产品。

后续，最重要的在于步骤(B)中，对结晶析出硝磺草酮纯化品的母液加碱处理，使产品成盐溶于水相以去除有机相杂质，再对水相进行酸化后，目标产品又重回有机相中，这样经过后续的结晶就可以进一步的将母液中的产品回收，以达到提高收率的目的。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(A)与步骤(B)中的结晶方法具体为：降温结晶后过滤分离。

降温结晶的温度一般在-10～30℃，优选为0～20℃。

优选地，所述碱液为强酸弱碱盐，优选地为碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种，更优选地为碳酸氢钾。因为如果是强碱会造成产品的不稳定，形成副产物，所以最好采用弱碱。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(A)中，从硝磺草酮反应产物酸化后分离出的水相回收缚酸剂，一般缚酸剂选择的是三乙胺，所以该步骤分离出的水相中大部分为三乙胺，可以进一步回收利用。

优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(B)中，从所述母液添加碱液萃取后分离出的有机相中回收反应溶剂，反应溶剂优选地为二氯乙烷，回收了反应溶剂后可以重复利用，也相应的减少了三废处理的负担。

此外，有三种比较优选的对母液进行处理的方式：

第一种：对所述母液加碱液萃取后，分离水相，将所述水相通入所述步骤(A)的硝磺草酮反应产物中，与所述硝磺草酮反应产物一起酸化。

第二种：对所述母液加碱液萃取后，分离水相，将所述水相、反应溶剂或其溶液、及酸液混合进行酸化。

第三种：将若干批次的所述步骤(A)中得到的母液汇集，集中进行所述步骤(B)的步骤进行处理。

最后一种方式可能不太适用于连续化生产，所以优选采用前两种方式，其中第一种方式可能不利于纯度的提升，因为反应产物中所含的杂质较多，直接通入反应产物后，酸化后的纯度得不到保证，因此较优选的是参照第二种纯化路线进行实际操作。

第二种纯化路线又分为两种具体的方案进行：

第一种方案：对所述母液加碱液萃取后，分离水相，将所述水相通入所述步骤(A)中分离的所述第一有机相中，再加入酸液进行二次酸化，后分离得到第三有机相，对所述第三有机相进行所述步骤(A)中后续的结晶步骤。

母液添加碱液萃取后，返回与第一有机相混合进行二次酸化，二次酸化后可以将水相中的产物更多的萃取到第一有机相中，与有机相合并处理进行后续降温结晶，这样回收了母液中的产品，提高了收率。

优选地，作为进一步可实施的方案，将所述步骤(A)中二次酸化后分离的水相循环到所述步骤(A)中对硝磺草酮反应产物进行酸化。水相连续套用返回的优点一是可以节省加水量，减少三废，节能环保。

第二种方案：对所述母液加碱液萃取后，分离水相，向所述水相中加入反应溶剂、及酸液进行酸化，反萃分离得到第二有机相，将所述第二有机相单独结晶或将所述第二有机相加入所述步骤(A)中的第一有机相中进行后续的结晶。

母液添加碱液萃取后，添加新鲜的反应溶剂与酸反萃后，单独降温结晶处理得到硝磺草酮产品或者与第一有机相合并结晶。这种方式的选取是在当第一有机相中含有的杂质较多时，可以通过采用补充新鲜的反应溶剂作为萃取剂，而且为了不会对体系有影响，使得纯度更有保证，母液中所含有的这部分产品反萃到有机相中后可以单独降温结晶，并不需要与第一有机相进行混合。

优选的，在所述步骤(A)中进行结晶的步骤前，对所述步骤(A)中的第一有机相进行水洗，再将第二有机相加入第一有机相中进行后续的结晶，酸化可能并不能保证三乙胺的完全去除，所以最好进行再次水洗以保证三乙胺完全去除，也相应的达到进一步纯化的效果。

优选地，所述水洗为采用所述步骤(B)中所述反萃分离出的水相对第一有机相进行水洗，水相呈酸性直接返回，正好起到了相应的纯化效果，也符合节能环保的要求。

优选地，所述水洗后分离出的水相循环到所述步骤(A)中对硝磺草酮反应产物进行酸化。水相连续套用返回的优点一是可以节省加水量，减少三废，节能环保。

当然上述两种处理方式可以随意进行选择，除了母液的处理方式不同以外，其他操作步骤都是一致的。

第二种方案中还需要注意的是，所添加的反应溶剂与合成反应所采用的反应溶剂类型需要保持一致，一般都选用二氯乙烷，这样避免采用不同的有机溶剂，体系中引入了额外的杂质。

本发明之所以采用上述纯化路线，是由于硝磺草酮产品本身是酸性的，其是溶解在有机相中的，所以本发明一直将产品留在有机相中进行纯化，是可以提高收率的，而且后续通过降温结晶的方式也是可以达到理想纯化效果的，避免了采用溶剂重结晶的方式，造成溶解损失。

优选地，作为进一步可实施的方案，上述各个步骤中酸化、水洗的温度控制在40-50℃之间。

下面通过具体的实施方式对本发明的方案进行说明：

制备例

硝磺草酮反应产物溶液的制备方法为：

(1)酰化：2-硝基-4-甲砜基苯甲酸与酰化剂氯化亚砜进行酰化反应，得酰化反应液，所述酰化反应的温度为10-80℃；

(2)酯化：向酰化反应液中投加缚酸剂与1,3-环己二酮，进行酯化反应，得到酯化反应液，所述酯化反应的温度为0-65℃，所述的缚酸剂为三乙胺；

(3)重排：向酯化反应液中投加重排催化剂丙酮氰醇进行重排反应，转位得硝磺草酮溶液。

实施例1

硝磺草酮反应产物溶液的后处理方法为：

1)一次酸化：将上述制备例得到的硝磺草酮反应产物溶液，加水，并滴加盐酸调pH值＝1-2，升温至40-50℃，静置分层，水相去回收三乙胺，有机相继续进行下个步骤的提纯；

2)二次酸化：有机相加入碳酸氢钾萃取水，滴加盐酸调pH值＝1-2进行二次酸化，升温至40-50℃，静置分层，水相循环套用至下批次的一次酸化；

3)结晶，有机相降温至0℃结晶；

4)分离过滤，0℃对结晶浆料进行过滤得到产品，二氯乙烷母液加入配制好的碳酸氢钾水溶液进行萃取，搅拌30min，静置分层；

5)有机相去回收二氯乙烷，水相作为碳酸氢钾萃取水返回与步骤2)中的有机相混合进行二次酸化，具体工艺流程参见图1。

实施例2

硝磺草酮反应产物溶液的后处理方法为：

1)酸化：将上述制备例得到的硝磺草酮反应产物溶液，加水，滴加盐酸调pH值＝1-2，升温至40-50℃，静置分层，水相去回收三乙胺，有机相继续进行下个步骤的提纯；

2)水洗：有机相加入反萃水相，升温至40-50℃，静置分层，水相循环套用至下批次的一次酸化，可以进一步除去未回收完全的三乙胺；

3)结晶，有机相降温至0℃结晶；

4)分离过滤，0℃对结晶浆料进行过滤得到产品，二氯乙烷母液加入配制好的碳酸氢钾水溶液进行萃取，搅拌30min，静置分层；

5)有机相去回收二氯乙烷，水相加入新二氯乙烷，滴加盐酸调pH值＝1-2，升温至40-50℃，静置分层，有机相去结晶工段，降温至0℃结晶，过滤处理得到硝磺草酮产品，水相去水洗工段，具体工艺流程参见图2。

实施例3

其他操作步骤与实施例1一致，只是碳酸氢钾水溶液变成碳酸钾水溶液。

比较例1

CN105254543A专利中的实施例1的方法所得硝磺草酮产品。

比较例2

CN18530325A专利中的实施例1的方法所得甲基磺草酮产品。

实验例1

对上述各个实施例以及比较例所得的硝磺草酮产品的收率、含量以及操作成本进行比较，具体结果如下表1所示，表中的纯度为采用液相色谱定量归一化后所得到的结果。

组别	产品收率(％)	产品纯度(％)
			实施例1	95	99
实施例2	94	99
			实施例3	90	99
比较例1	87	98
			比较例2	87	98

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种硝磺草酮反应产物的后处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

(A)将硝磺草酮反应产物酸化，分离得到第一有机相，结晶得到硝磺草酮纯化品及母液；

(B)对所述母液加碱液萃取后，分离水相，将所述水相进行酸化，分离得到第二有机相，将所述第二有机相结晶，得到硝磺草酮纯化品；

所述硝磺草酮反应产物为包含有反应溶剂、缚酸剂的反应产物混合液。

2.根据权利要求1所述的后处理方法，其特征在于，所述步骤(B)中，将所述水相进行酸化的方法包括：将所述水相通入所述步骤(A)的硝磺草酮反应产物中，与所述硝磺草酮反应产物一起酸化。

3.根据权利要求1所述的后处理方法，其特征在于，所述步骤(B)中，将所述水相进行酸化的方法包括：将所述水相、反应溶剂或其溶液、及酸液混合进行酸化。

4.根据权利要求3所述的后处理方法，其特征在于，所述步骤(B)中，向所述水相中加入反应溶剂、及酸液进行酸化，反萃分离得到第二有机相，将所述第二有机相单独结晶或将所述第二有机相加入所述步骤(A)中的第一有机相中进行后续的结晶；

优选的，在所述步骤(A)中进行结晶的步骤前，对所述步骤(A)中的第一有机相进行水洗，再将第二有机相加入第一有机相中进行后续的结晶；

优选地，所述水洗为采用所述步骤(B)中所述反萃分离出的水相对第一有机相进行水洗；

优选地，所述水洗后分离出的水相循环到所述步骤(A)中对硝磺草酮反应产物进行酸化。

5.根据权利要求3所述的后处理方法，其特征在于，所述步骤(A)中，将所述第一有机相进行结晶之前，将所述步骤(B)中分离的所述水相通入所述步骤(A)中分离的所述第一有机相中，再加入酸液进行二次酸化，后分离得到第三有机相，对所述第三有机相进行所述步骤(A)中后续的结晶步骤。

6.根据权利要求5所述的后处理方法，其特征在于，将所述步骤(A)中二次酸化后分离的水相循环到所述步骤(A)中对硝磺草酮反应产物进行酸化。

7.根据权利要求1所述的后处理方法，其特征在于，所述步骤(A)中，从硝磺草酮反应产物酸化后分离出的水相回收缚酸剂。

8.根据权利要求1所述的后处理方法，其特征在于，所述步骤(B)中，从所述母液添加碱液萃取后分离出的有机相中回收反应溶剂，反应溶剂优选地为二氯乙烷。

9.根据权利要求1所述的后处理方法，其特征在于，将若干批次的所述步骤(A)中得到的母液汇集，集中进行所述步骤(B)的步骤进行处理。

10.根据权利要求1-9任一项所述的后处理方法，其特征在于，所述步骤(A)与步骤(B)中的结晶方法包括降温结晶后过滤分离；

优选地，所述碱液为强酸弱碱盐，优选地为碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种，更优选地为碳酸氢钾。