CN110240560B - 一种3,5-二氯-2-吡氧乙酸衍生物的制备方法 - Google Patents
一种3,5-二氯-2-吡氧乙酸衍生物的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种3,5‑二氯‑2‑吡氧乙酸衍生物(III)的制备方法。该方法包括：以化合物(II)和乙二醇为原料，在碱的作用下反应得到3,5‑二氯‑2‑吡氧乙醇衍生物(I)，后者再经氧化剂氧化得到3,5‑二氯‑2‑吡氧乙酸衍生物(III)。本发明制备方法工艺操作简单，反应时间短，无需高温，产物纯度，收率高，整个工艺绿色环保，三废少。
Description
技术领域
本发明属于农药原药制备领域，尤其涉及一种3,5-二氯-2-吡氧乙酸衍生物的制备方法。
背景技术
3,5-二氯-2-吡氧乙酸衍生物是一类重要的有机化合物，广泛应用于农药领域。例如，绿草定是一种吡氧乙酸类除草剂，用来防治针叶树幼林地中的阔叶杂草和灌木，该药对禾本科植物无效，可用于定植草坪苗后除草，防除草坪中的阔叶杂草。氟草烟也是吡啶氧乙酸类除草剂，具有内吸传导作用，可用于小麦、大麦、玉米、葡萄及果园、牧场、林场等地防除阔叶杂草，如猪殃殃、田旋花、荠菜、繁缕、卷茎苋、马齿苋等。
目前，制备3,5-二氯-2-吡氧乙酸衍生物(III)的方法主要有3,5-二氯-2-吡啶酚钠法和2,3,5,6-四氯吡啶法。
WO2010/023679、CN201210235682和CN106187872A公开了以3,5-二氯-2-吡啶酚钠为原料来合成3,5-二氯-2-吡氧乙酸衍生物的方法，该方法是：将3,5-二氯-2-吡啶酚钠(或钾)盐和氯乙酸烷基酯反应得到3,5-二氯-2-吡氧乙酸烷基酯衍生物中间体，后者再在碱性条件下水解，酸化后得到烷基酯，收率为79～94％。但在制备三氯吡氧乙酸烷基酯过程中，需水洗、减压蒸馏提纯，存在能耗大、成本高的缺点，此外水解过程中会发生醚键断裂，生成3,5-二氯-2-吡啶酚，导致反应收率下降，质量偏低。且水解过程中产生大量的含醇类废水，三废严重，不利于工业化生产。
US3862952A公开了一种以2,3,5,6-四氯吡啶为原料来合成三氯吡氧乙酸的方法，该方法是：将2,3,5,6-四氯吡啶、多聚甲醛与碱金属的氰化物先在水溶性非质子溶剂中反应得到四氯吡氧基乙腈，后者再在硫酸中水解后得到三氯吡氧乙酸。该方法的收率仅为84.2％，同时产生大量含剧毒氰化物的废水，处理过程复杂，环境污染严重。
文献(绿草定的合成工艺研究，张永忠硕士学位论文，中国农业大学)报道了在相转移催化剂下利用四氯吡啶与羟基乙酸反应得到三氯吡氧乙酸的方法。该方法的收率为71.0～94.4％，但相转移催化剂存在回收、失活以及重复利用等问题，经济性较差；四氯吡啶在氢氧化钠溶液中会发生水解生成3,5,6-三氯-2-醇钠，导致反应收率下降，质量偏低；原料羟基乙酸价格昂贵，而且需要二甲基亚砜使羟基乙酸钠盐溶解来促进反应，二甲基亚砜消耗量大，且价格偏高，生产成本高，不适合工业化生产。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种收率高、绿色环保、三废量少且成本低的制备3,5-二氯-2-吡氧乙酸衍生物(III)的方法。
一种制备3,5-二氯-2-吡氧乙酸衍生物(Ⅲ)的方法，该方法包括：以化合物(Ⅱ)与乙二醇为原料，在碱作用下反应得到3,5-三氯-2-吡氧乙醇衍生物(Ⅰ)，后者再经氧化剂氧化得到3,5-二氯吡氧乙酸衍生物(Ⅲ)，用反应式表示如下：
其中R为氢，X为氯或R为氨基，X为氟。
具体地，所用的碱为无机碱或有机碱，优选为碱金属碳酸盐如碳酸钠或碳酸钾、碱金属氢氧化物如氢氧化钠或氢氧化钾、三乙胺或吡啶。
化合物(II)与乙二醇的质量比为1:1～5，碱与化合物(II)的摩尔比为0.5～1.5:1。
氧化反应所用的氧化剂为空气、氧气、双氧水和次氯酸钠中的一种或多种，氧化剂与化合物(I)的摩尔比为1～3:1。氧化剂进一步优选为空气或氧气。
氧化反应中加入了催化剂，催化剂为四甲基哌啶氧(TEMPO)、金属硝酸盐和金属卤化物的组合物，优选为四甲基哌啶氧(TEMPO)、硝酸铁九水合物和碱金属卤化物如氯化钾或溴化钾的组合物，四甲基哌啶氧、硝酸铁九水合物、碱金属卤化物与化合物(I)的摩尔比为1:1:1:10～100。
氧化反应在有机溶剂中进行，所用的有机溶剂为甲苯、1,2-二氯乙烷或1,1-二氯乙烷。
与现有技术相比，本发明具有显著的技术效果：
1.化合物(II)与乙二醇直接反应，无需催化剂，反应时间短，后处理简单；
2.进行氧化反应时，无其它有毒副产物产生，绿色环保；
3.使用金属硝酸盐的水合物、四甲基哌啶氧和金属氯化物组成的催化剂来催化氧化反应，副反应少，得到的3,5-二氯-2-吡氧乙酸衍生物纯度、收率高；
4.本方法工艺操作简单，反应时间短，无需高温，产物纯度、收率高，整个工艺绿色环保，三废少，适合工业化生产。
具体实施方式
下面实施例是对本发明进一步详细描述，但不是限制本发明的范围。
实施例1
在反应器中加入99.8g 2,3,5,6-四氯吡啶、450mL乙二醇、46.5g三乙胺，加热至100℃，搅拌60min，TLC显示原料反应完全，停止反应。反应液先用1L乙酸乙酯稀释，再用200mL饱和食盐水洗涤，洗涤次数为3次无水硫酸钠干燥，浓缩得3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇，纯度96％，收率97％；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.74(s,1H),4.50(t,2H),3.99(t,2H),2.36(br,1H)。
实施例2
在反应器中加入43.4g 2,3,5,6-四氯吡啶、55mL乙二醇、8g氢氧化钾，加热至90℃，搅拌30min，TLC显示原料反应完全，停止反应。反应液用0.6L乙酸乙酯稀释，再用160mL饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩得3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇，纯度97％，收率97％。
实施例3
在反应器中加入130.2g 2,3,5,6-四氯吡啶、266mL乙二醇、24g氢氧化钠，加热至86℃，搅拌70min，TLC显示原料反应完全，停止反应。反应液用1.2L乙酸乙酯稀释，再用215mL饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩得3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇，纯度98％，收率96.5％。
实施例4
在反应器中加入108.5g 2,3,5,6-四氯吡啶、554mL乙二醇、27g碳酸钠，加热至95℃，搅拌45min，TLC显示原料反应完全，停止反应。反应液用1L乙酸乙酯稀释，再用210mL饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩得3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇，纯度96％，收率97.4％。
实施例5
在反应器中加入151.9g 2,3,5,6-四氯吡啶、388mL乙二醇、48g碳酸钾，加热至100℃，搅拌50min，TLC显示原料反应完全，停止反应。反应液用0.8L乙酸乙酯稀释，再用180mL饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩得3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇，纯度98％，收率98.7％。
实施例6
在反应器中加入65.1g 2,3,5,6-四氯吡啶、216mL乙二醇、17g吡啶，加热至90℃，搅拌40min，TLC显示原料反应完全，停止反应。反应液用0.6L乙酸乙酯稀释，再用210mL饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩得3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇，纯度97％，收率98.2％。
实施例7
在反应器中加入59.7g 2,6-二氟-3,5-二氯-4-氨基吡啶、216mL乙二醇、13g氢氧化钾，加热至90℃，搅拌50min，TLC显示原料反应完全，停止反应。反应液用0.5L乙酸乙酯稀释，再用250mL饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩得6-氟-3,5-二氯-4-氨基-2-吡啶氧基乙醇，纯度96％，收率97％。
实施例8
将14.6g 3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇，4.48g次氯酸钠加入到反应瓶中，室温搅拌13h，TLC显示反应完全，反应液用2*50mL水洗涤，酸化，有机相浓缩，冷却析出3,5,6-三氯吡氧乙酸，纯度90％，收率82％。
实施例9
将12.1g 3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇，17g 30％双氧水和85mL 1,1-二氯乙烷加入到反应瓶中，室温搅拌10h，TLC显示反应完全，反应液用2*50mL水洗涤，有机相浓缩，冷却析出3,5,6-三氯吡氧乙酸，纯度90％，收率85％。
实施例10
将7.3g 3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇加入到反应瓶中，在空气氛围下(0.1Mpa)，室温搅拌6h，TLC显示反应完全，反应液用2*50mL水洗涤，有机相浓缩，冷却析出3,5,6-三氯吡氧乙酸，纯度91％，收率90％。
实施例11
将9.7g 3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇、75mL甲苯加入到反应瓶中，在氧气氛围下(0.1Mpa)，室温搅拌16h，TLC显示反应完全，反应液用2*50mL水洗涤，有机相浓缩，冷却析出3,5,6-三氯吡氧乙酸，纯度92％，收率91.5％。
实施例12
将24.2g 3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇，4.04g Fe(NO3)3·9H2O、1.56g TEMPO、0.75g KCl和100mL甲苯加入到反应瓶中，在空气氛围下，室温搅拌5h，TLC显示反应完全，反应液用2*50mL水洗涤，有机相浓缩，冷却析出3,5,6-三氯吡氧乙酸，纯度98％，收率95％。
实施例13
将24.2g 3,5,6-三氯-2-吡啶氧基乙醇，0.4g Fe(NO3)3·9H2O、0.16g TEMPO、0.08gKCl和95mL 1,2-二氯乙烷加入到反应瓶中，在空气氛围下，室温搅拌8h，TLC显示反应完全，反应液用2*50mL水洗涤，有机相浓缩，冷却析出3,5,6-三氯吡氧乙酸，纯度96.3％，收率92％。
实施例14
将24.1g 6-氟-3,5-二氯-4-氨基-2-吡啶氧基乙醇，2.02g Fe(NO3)3·9H2O、0.78gTEMPO、0.6g KBr和100mL甲苯加入到反应瓶中，在氧气氛围下，室温搅拌5.5h，TLC显示反应完全，反应液用2*50mL水洗涤，有机相浓缩，冷却析出6-氟-3,5-二氯-4-氨基-2-吡氧乙酸，纯度98.5％，收率97％。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (6)
1.一种3,5-二氯-2-吡氧乙酸衍生物(Ⅲ)的制备方法，其特征在于，以化合物(Ⅱ)与乙二醇为原料，在碱作用下反应得到3,5-二氯-2-吡氧乙醇衍生物(Ⅰ)，后者再经氧化剂氧化得到3,5-二氯-2-吡氧乙酸衍生物(Ⅲ)，用反应式表示如下：
其中R为氢，X为氯或R为氨基，X为氟，
所述的碱为碱金属碳酸盐、碱金属氢氧化物、三乙胺或吡啶；氧化剂为空气、氧气、双氧水、次氯酸钠中的一种或多种，氧化剂与化合物(I)的摩尔比为1～3:1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，化合物(II)与乙二醇的质量比为1:1～5，碱与化合物(II)的摩尔比为0.5～1.5:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，氧化反应所用的氧化剂为空气或氧气。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，氧化反应中加入了催化剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为四甲基哌啶氧、硝酸铁九水合物和碱金属卤化物的组合物，四甲基哌啶氧、硝酸铁九水合物、碱金属卤化物与化合物(I)的摩尔比为1:1:1:10～100。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的碱金属卤化物为氯化钾或溴化钾。
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