CN111333592B - 一种制备噁嗪草酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机合成领域，公开了一种制备噁嗪草酮的方法，包括：1)在酸性条件下，将式(1‑1)所示的化合物与苯乙腈进行第一接触，得到式(1‑2)所示的化合物；2)在碱性条件下，将所述式(1‑2)所示的化合物与乙酸甲酯进行第二接触，得到式(1‑3)所示的化合物；3)在催化剂存在下，将所述式(1‑3)所示的化合物与甲基供体进行第三接触。本发明提供的前述方法能够在不必使用柱层析的提纯手段的前提下获得高纯度的噁嗪草酮，从而，本发明的方法适合用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体地，涉及一种制备噁嗪草酮的方法。
背景技术
水稻田中的杂草是不期望的，因为它会危害水稻的生长从而影响水稻的产量。现已开发出许多适用于水稻田中杂草防治的除草剂，许多除草剂也都已经被广泛使用在水稻田中的杂草防治。但是，水稻田中的杂草种类繁多、特点各异，对水稻生长产生的危害及产生危害的阶段也都各不相同。
噁嗪草酮是一种有益的广谱型除草剂。
然而，现有技术公开的制备噁嗪草酮的方法存在工艺路线复杂、纯度不高而需要通过柱层析来进行提纯的缺陷，这会造成产物的大量损失，同时引起生产成本的提高。
这对于噁嗪草酮的广泛商业化应用造成了局限。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术制备噁嗪草酮的方法存在的工艺路线复杂，所得产品纯度不高以及不适合大型工业化生产的缺陷，提供一种新的适合于工业化生产的制备噁嗪草酮的方法以获得高纯度的噁嗪草酮。
为了实现上述目的，本发明提供一种制备噁嗪草酮的方法，该噁嗪草酮具有式(1)所示的结构，该方法包括：
1)在酸性条件下，将式(1-1)所示的化合物与苯乙腈进行第一接触，得到式(1-2)所示的化合物；
2)在碱性条件下，将所述式(1-2)所示的化合物与乙酸甲酯进行第二接触，得到式(1-3)所示的化合物；
3)在催化剂存在下，将所述式(1-3)所示的化合物与甲基供体进行第三接触。
本发明提供的前述方法具有工艺步骤简单成本低的优点。
并且，本发明提供的前述方法能够在不必使用柱层析的提纯手段的前提下获得高纯度的噁嗪草酮，从而，本发明的方法适合用于工业化生产。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种制备噁嗪草酮的方法，该噁嗪草酮具有式(1)所示的结构，该方法包括：
1)在酸性条件下，将式(1-1)所示的化合物与苯乙腈进行第一接触，得到式(1-2)所示的化合物；
2)在碱性条件下，将所述式(1-2)所示的化合物与乙酸甲酯进行第二接触，得到式(1-3)所示的化合物；
3)在催化剂存在下，将所述式(1-3)所示的化合物与甲基供体进行第三接触。
优选地，在步骤1)中，所述第一接触的条件包括：温度为-20℃至20℃，时间为2～30h。
优选地，步骤1)的所述酸性条件由选自硫酸和硝酸中的至少一种酸性物质形成。更优选地，所述酸性条件由浓硫酸形成。
在步骤1)中，所述浓硫酸与所述式(1-1)所示的化合物的用量重量比为(0.8～1)：1，所述浓硫酸的用量是以98重量％的浓硫酸计的。
优选地，所述步骤1)中进一步包括：在水存在下，将所述第一接触后得到的物料与碱性物料接触，使得溶液的pH值为7～8。所述碱性物料例如可以为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的至少一种。
所述步骤1)可以在选自甲苯和石油醚中的至少一种有机溶剂存在下进行。
根据一种优选的具体实施方式，所述步骤1)的操作包括：在有机溶剂中，在酸性条件下，将式(1-1)所示的化合物与苯乙腈进行第一接触，向所述第一接触后的溶液中加入水，然后采用碱性物料调节所得溶液的pH值至7～8，过滤后即得所述式(1-2)所示的化合物。
优选地，在步骤2)中，所述第二接触的条件包括：温度为-20℃至20℃，时间为1～24h。
优选地，步骤2)的所述碱性条件由选自甲醇钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种碱性物质形成。更优选地，步骤2)的所述碱性条件由甲醇钠形成。
优选地，所述碱性物质的用量为式(1-2)化合物摩尔数的1-4倍。本发明的发明人发现，控制所述碱性物质的用量为式(1-2)化合物摩尔数的1-4倍时，能够明显提高式(1)所示的噁嗪草酮的收率和纯度。
优选情况下，将所述式(1-2)所示的化合物与乙酸甲酯进行第二接触的步骤包括：向含有乙酸甲酯的反应体系中滴加含有式(1-2)所示的化合物的溶液，使得所述第二接触的温度不高于10℃。本发明的发明人发现，采用将式(1-2)所示的化合物以溶液的形式滴加到含有乙酸甲酯的反应体系中并控制滴加速度使得所述第二接触的温度不高于10℃时，能够使得由此获得的所述式(1-3)所示的化合物的纯度和收率均更高。本发明对溶解所述式(1-2)所示的化合物的溶剂没有特别的限定，例如可以为乙酸甲酯和/或乙酸乙酯(同时作为原料和溶剂)。
优选地，步骤2)中进一步包括：将所述第二接触后得到的物料与盐酸接触。更优选地，所述盐酸的用量使得所述第二接触后得到的物料与盐酸接触后的溶液的pH值为5-7。
根据一种优选的具体实施方式，所述步骤2)的操作包括：在碱性条件下，向含有乙酸甲酯的反应体系中滴加式(1-2)所示的化合物以进行所述第二接触，然后将所述第二接触后得到的物料与盐酸接触。
优选地，本发明的步骤2)还包括对将所述第二接触后得到的物料与盐酸接触后所得的混合物进行后处理的步骤，例如将所得的混合物进行静置分层，有机层依次进行洗涤和干燥步骤以得到式(1-3)所示的化合物。
优选地，在步骤3)中，所述催化剂选自氯化钯和/或醋酸钯；更优选地，所述催化剂为氯化钯。
优选地，在步骤3)中，所述甲基供体为二溴甲烷、二碘甲烷。更优选地，所述甲基供体为二溴甲烷。
优选地，在步骤3)中，所述第三接触在碱土金属碳酸盐和三苯基膦的存在下进行。所述碱土金属碳酸盐、所述三苯基膦和所述式(1-3)所示的化合物的用量摩尔比优选为(0.5～4)：(0.02～0.5)：1。
优选地，在步骤3)中，所述第三接触的条件包括：温度为0～200℃，时间为4～40h。更优选地，所述第三接触的条件包括：温度为5～100℃，时间为5～24h。
优选地，在步骤3)中，所述催化剂与所述式(1-3)所示的化合物的用量摩尔比为(0.01～0.1)：1。
优选地，所述步骤3)在选自DMF、甲苯、四氢呋喃和二氧六环中的至少一种有机溶剂存在下进行。
在本发明的所述方法中，在没有特别说明的情况下，对于各步骤中使用的原料之间的用量比例均没有特别的要求，本领域技术人员根据各原料之间的化学反应关系式结合本领域的常规技术手段能够确定适宜的物质用量关系，本发明在此不作进一步限定，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，在没有特别说明的情况下，使用各种原料均来自商购，且均为分析纯。
实施例1
制备具有式(1)所示的结构的噁嗪草酮。
1)在0℃下，将式(1-1)所示的化合物(0.1mol)、苯乙腈(0.11mol)和甲苯(100mL)加入到反应瓶中，搅拌均匀，滴加浓硫酸(98重量％，下同)共20g，且控制滴加浓硫酸的速度使得反应瓶中的液温不高于10℃，滴加完浓硫酸后继续反应8h(从开始滴加浓硫酸开始计时)，然后向反应体系中加入100mL水，滴加碳酸钠水溶液直至溶液的pH值为7，过滤，干燥，得到式(1-2)所示的化合物，收率为94.4％，纯度为93.9％；
2)在0℃下，将甲醇钠(0.2mol)、乙酸甲酯(2.5mol)加入到反应瓶中，搅拌均匀，滴加含有式(1-2)所示的化合物的乙酸甲酯溶液(含0.1mol式(1-2)所示的化合物)共30mL，且控制滴加速度使得反应瓶中的液温不高于10℃，滴加完毕后继续反应6h(从开始滴加式(1-2)所示的化合物开始计时)，然后向反应体系中加入30重量％的盐酸24.3g，静置分层，有机层用饱和食盐水洗涤，并经无水硫酸钠进行干燥，浓缩，用甲醇重结晶得到式(1-3)所示的化合物，收率(以式(1-2)所示的化合物为基准，下同)为86.2％，纯度为97.6％；
3)将式(1-3)所示的化合物(0.1mol)、二溴甲烷(0.11mol)和150mL二氧六环加入到反应瓶中，搅拌均匀后向反应瓶中加入碳酸铯0.2mol、氯化钯1g和三苯基膦5g，在50℃下反应12h。然后向体系中加入300mL的水和300ml二氯甲烷，并搅拌15min，分出有机层，水层再用300mL二氯甲烷洗涤、合并有机层，有机层用200mL饱和食盐水洗涤后，无水硫酸钠干燥。浓缩得式(1)所示的噁嗪草酮，收率(以式(1-3)所示的化合物为基准，下同)为75％，纯度为96.0％。
实施例2
制备具有式(1)所示的结构的噁嗪草酮。
1)在-4℃下，将式(1-1)所示的化合物(0.1mol)、苯乙腈(0.12mol)和甲苯(100mL)加入到反应瓶中，搅拌均匀，滴加浓硫酸(98重量％，下同)共18g，且控制滴加浓硫酸的速度使得反应瓶中的液温不高于10℃，滴加完浓硫酸后继续反应12h(从开始滴加浓硫酸开始计时)，然后向反应体系中加入100mL水，滴加碳酸钠水溶液直至溶液的pH值为7，过滤，干燥，得到式(1-2)所示的化合物，收率为96.5％，纯度为96.2％；
2)在-10℃下，将乙醇钠(0.3mol)、乙酸乙酯(2.5mol)加入到反应瓶中，搅拌均匀，滴加含有式(1-2)所示的化合物的乙酸乙酯溶液(含0.1mol式(1-2)所示的化合物)共30mL，且控制滴加速度使得反应瓶中的液温不高于10℃，滴加完毕后继续反应8h(从开始滴加式(1-2)所示的化合物开始计时)，然后向反应体系中加入30重量％的盐酸24.6g，静置分层，有机层用饱和食盐水洗涤，并经无水硫酸钠进行干燥，浓缩，重结晶得到式(1-3)所示的化合物，收率为87.1％，纯度为98.1％；
3)将式(1-3)所示的化合物(0.1mol)、二溴甲烷(0.12mol)和120mL二氧六环加入到反应瓶中，搅拌均匀后向反应瓶中加入碳酸钾(0.2mol)、氯化钯1g和三苯基膦5g，在60℃下反应10h。然后向体系中加入300mL的水和300ml二氯甲烷，并搅拌15min，分出有机层，水层再用300mL二氯甲烷洗涤、合并有机层，有机层用200mL饱和食盐水洗涤后，无水硫酸钠干燥。浓缩得式(1)所示的噁嗪草酮，收率为73.1％，纯度为96.2％。
实施例3
本实施例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是，本实施例的步骤2)中，控制滴加含有式(1-2)所示的化合物的乙酸甲酯溶液的速度使得反应瓶中的液温不高于20℃。
结果式(1-3)所示的化合物的收率为85.1％，纯度为97.2％；
采用与实施例1相同的方法由本实施例的式(1-3)所示的化合物制备式(1)所示的噁嗪草酮，收率为74％，纯度为95.7％。
实施例4
本实施例采用与实施例3相似的方法进行，所不同的是，本实施例的步骤2)为：
在-10℃下，将甲醇钠(0.5mol)、乙酸甲酯(2.5mol)加入到反应瓶中，搅拌均匀，倾入含有式(1-2)所示的化合物的乙酸甲酯溶液(含0.1mol式(1-2)所示的化合物)共30mL，且控制反应瓶中的液温不高于20℃，滴加完毕后继续反应8h(从开始滴加式(1-2)所示的化合物开始计时)，然后向反应体系中加入30重量％的盐酸30.4g，静置分层，有机层用饱和食盐水洗涤，并经无水硫酸钠进行干燥，浓缩，得到式(1-3)所示的化合物，收率为83.2％，纯度为96.5％；
采用与实施例3相同的方法由本实施例的式(1-3)所示的化合物制备式(1)所示的噁嗪草酮，收率为70.9％，纯度为92.1％。
实施例5
本实施例采用与实施例3相似的方法进行，所不同的是，本实施例的步骤2)中，甲醇钠的用量为0.05mol，其余均与实施例3中相同。
结果式(1-3)所示的化合物的收率为73.6％，纯度为96.3％；
采用与实施例3相同的方法由本实施例的式(1-3)所示的化合物制备式(1)所示的噁嗪草酮，收率为64.5％，纯度为90.5％。
由前述结果可以看出，本发明提供的制备噁嗪草酮的方法具有工艺简单、收率高的优点。并且，本发明的方法能够在不必通过柱层析的方法的前提下得到高纯度的噁嗪草酮。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (13)
1.一种制备噁嗪草酮的方法，该噁嗪草酮具有式(1)所示的结构，该方法包括：
1)在酸性条件下，将式(1-1)所示的化合物与苯乙腈进行第一接触，得到式(1-2)所示的化合物；
2)在碱性条件下，将所述式(1-2)所示的化合物与乙酸甲酯进行第二接触，得到式(1-3)所示的化合物；
3)在催化剂存在下，将所述式(1-3)所示的化合物与甲基供体进行第三接触，制得噁嗪草酮；所述催化剂选自氯化钯和/或醋酸钯；所述甲基供体为二溴甲烷和/或二碘甲烷；所述第三接触在碱土金属碳酸盐和三苯基膦的存在下进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤1)中，所述第一接触的条件包括：温度为-20℃至20℃，时间为2～30h。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤1)的所述酸性条件由选自硫酸和硝酸中的至少一种酸性物质形成。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述步骤1)中进一步包括：在水存在下，将所述第一接触后得到的物料与碱性物料接触，使得溶液的pH值为7～8。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤2)中，所述第二接触的条件包括：温度为-20℃至20℃，时间为1～24h。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2)的所述碱性条件由选自甲醇钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种碱性物质形成。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述碱性物质的用量为式(1-2)化合物摩尔数的1-4倍。
8.根据权利要求1或5所述的方法，其中，步骤2)中进一步包括：将所述第二接触后得到的物料与盐酸接触。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述盐酸的用量使得所述第二接触后得到的物料与盐酸接触后的溶液的pH值为5-7。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将所述式(1-2)所示的化合物与乙酸甲酯进行第二接触的步骤包括：向含有乙酸甲酯的反应体系中滴加含有式(1-2)所示的化合物的溶液，使得所述第二接触的温度不高于10℃。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤3)中，所述催化剂为氯化钯。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤3)中，所述第三接触的条件包括：温度为0～200℃，时间为4～40h。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在步骤3)中，所述第三接触的条件包括：温度为5～100℃，时间为5～24h。
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