CN111454173B - 一种氰氟草酯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氰氟草酯的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)以3,4‑二氟苯腈和(R)‑2‑(4‑羟基苯氧基)丙酸为原料在缚酸剂碳酸钾和带水剂存在下进行醚化反应，过滤除去氟化钾，得到式I所示的钾盐：(2)将式I所示的钾盐进行酸化，得到酸化产物；(3)将步骤(2)得到的酸化反应产物与正丁醇进行酯化反应得到氰氟草酯。本发明的制备方法克服了现有技术中混盐无法分离，三废多，废水中COD和氨氮高，产能无法提高的问题，实现了副产物的资源利用，产物收率高，便于实现氰氟草酯的连续化、规模化生产。

Description

一种氰氟草酯的制备方法

技术领域

本发明属于有机物合成技术领域，涉及一种氰氟草酯的制备方法。

背景技术

氰氟草酯(cyhalofop-butyl)是一种新型乙酰辅酶A抑制剂，作为高效、低毒和选择性高的水稻田除草剂，对防除稗草、千金子、看麦娘等有害杂草有效，对谷物类作物安全。近年来，随着水稻田稗草的抗性增加，氰氟草酯的使用量在逐年增长，已经成为水稻田除草剂的大品种。

CN105601538B公开了(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸(简称DHPPA)和3,4-二氟苯腈为原料，无机碱作为缚酸剂，在有机碱和相转移催化剂作用下进行醚化反应，反应结束后，脱除溶剂，加入水和酸，调pH＝3-5，析出固体，过滤得到(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸，然后与正丁醇进行酯化反应得到氰氟草酯，收率高达到94％，光学纯度99％以上。该方法中醚化结束后，加入盐酸中和，造成了氯化钾和氟化钾的混盐，无法分离，只能作为固体废物处理，成本高，严重制约产能；使用缚酸剂的量较大(与DHPPA的质量比为1.5-3:1)，成本高，废盐多，而且有机碱和相转移催化剂的加入，水溶性好，后处理很难除去，会产生高COD和高氨氮废水，难以处理。而且中间体(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸，需要从水中酸析出来，酸性强，对过滤设备要求苛刻，难以实现大规模生产。

CN 107673995A公开了以(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸、3,4-二氟苯腈和溴丁烷为原料，在DMF中反应，经过一锅法合成氰氟草酯，原料转化率达到99.5％。在该方法中，虽然简化了操作，但产生了溴化钾和氟化钾的混盐，该混盐的彻底分离很困难，产生大量废盐，只能作为固废处理。而且溶剂DMF和水、盐混在一起，回收困难，成本高，产生大量高氨氮高COD废水。

CN 105566158 A公开了一种氰氟草酯的制备方法，该方法先将(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸和3,4-二氟苯腈在碱性条件下进行醚化反应得到(R)-2-[4-(2-氟-4-腈基)-苯氧基]-丙酸中间体，(R)-2-[4-(2-氟-4-腈基)-苯氧基]-丙酸中间体再与正丁醇经酯化脱水反应得到氰氟草酯产品。然而该方法中缚酸剂用量较大，且未实现混盐的分离。

因此，在本领域中，开发一种操作简便、收率高、环境友好的新工艺，以解决现有工艺中混盐、废水COD和氨氮高的问题，形成一套收率高、废盐可以资源化利用、适合工业化、规模化生产的集成技术仍然是急需和期望的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氰氟草酯的制备方法，所述制备方法克服了现有技术中过滤设备要求苛刻，混盐无法分离，三废多，废水中COD和氨氮高，产能无法提高的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种氰氟草酯的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)以3,4-二氟苯腈和(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸为原料在缚酸剂碳酸钾和带水剂存在下进行醚化反应，过滤除去氟化钾，得到式I所示的钾盐：

(2)将式I所示的钾盐进行酸化，得到酸化产物；

(3)将步骤(2)得到的酸化反应产物与正丁醇进行酯化反应得到氰氟草酯。

在本发明中，所述氰氟草酯的制备方法中不使用催化剂，采用带水剂带水，强化反应过程，打破反应平衡，实现醚化反应。同时，醚化反应结束后，过滤除去氟化钾，实现氟化钾与后续酸化反应产生的钾盐的完全分离。得到的氟化钾可以直接用于氰氟草酯原料3,4-二氟苯腈的合成，得到氯化钾含量高，达到副产要求，可以出售，利用本发明方法生产氰氟草酯，收率高，三废少，易实现氰氟草酯的清洁化、连续化和规模化生产。

优选地，步骤(1)所述3,4-二氟苯腈、(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸和缚酸剂的摩尔比为(1-1.1):1:(1-1.2)，例如1:1:1、1:1:1.1、1:1:1.105、1:1、1:1.2、1.1:1:1、1.1:1:1.1、1.1:1:1.2等。

在本发明中，不使用催化剂，而使用带水剂带水，可以使得反应中使用的缚酸剂的用量降低。缚酸剂的使用量较现有技术减少50％以上，有以下益处：(1)缚酸剂碳酸钾减少50％后，使钾的利用率在反应中更接近等摩尔量的水平，几乎全部生成了氟化钾和式I所示的钾盐，使得回收的氟化钾纯度较高，氟化钾是反应中析出的，粒度小，活性高，可以直接使用；(2)缚酸剂用量的减少，使反应体系无机盐的含量大大降低，醚化溶剂更容易回收，且回收率高，避免了高COD和高氨氮废水的产生；(3)回收溶剂后得到式I所示的钾盐，后续利用盐酸酸化，仅有氯化钾一种盐，源头上有效避免了混盐的产生。因此，该工艺流程更顺畅、过程更清洁，更适合工业化生产。

优选地，所述醚化反应的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲亚砜中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述带水剂为与醚化反应的溶剂不互溶的有机溶剂。

优选地，所述带水剂为正己烷、环己烷或正庚烷中的任意一种或至少两种的组合。

在本发明中，所述带水剂的选择对于在无催化剂下的所述醚化反应至关重要，带水剂既要保证与醚化反应的溶剂不互溶，又要保证在醚化反应过程中能够从反应体系中带水，从而推动反应进行，强化反应过程，打破反应平衡。

如果在发明中，选择甲苯等其他带水剂，则由于甲苯与醚化反应的溶剂(例如DMF)互溶性强，不能快速有效地将反应中生成的水从反应体系中分出，导致原料转化率低，副产物多，收率低。而且，由于甲苯和醚化反应的溶剂互溶，反应结束后，通过简单蒸馏无法将他们有效分离开。

优选地，所述带水剂与醚化反应溶剂的质量比为0.1-0.3:1，例如0.1:1、0.13:1、0.15:1、0.18:1、0.2:1、0.23:1、0.25:1、0.28:1或0.3:1。在本发明中，如果带水剂加入量太多，则会使得醚化反应的温度偏低，不利于反应进行。醚化反应是一个典型的吸热反应，需要在一定温度下反应才能顺利进行，温度太低，原料转化太慢甚至达不到反应终点；如果带水剂太少，回流量小不能达到快速分水的目的，导致反应慢。

优选地，所述醚化反应的温度为80-115℃，例如80℃、85℃、88℃、90℃、93℃、95℃、98℃、100℃、105℃、110℃或115℃。

优选地，所述醚化反应的时间为7-12小时，例如7小时、7.5小时、7.8小时、8小时、8.3小时、8.5小时、8.8小时、9小时、9.5小时、10小时、10.5小时、11小时、11.5小时、12小时。

在本发明中，所述醚化反应在回流状态下，可以由带水剂带水，强化反应过程，打破反应平衡，实现醚化反应。反应结束后，蒸馏回收带水剂，然后降温，过滤回收氟化钾。实现氟化钾和后续酸化步骤所产生的钾盐的分离，避免产生混盐而影响副产品钾盐的应用。

在本发明中，过滤分离出的氟化钾可以利用N-甲基吡咯烷酮或者环丁砜进行分散，而后实现氟化钾盐的转移，经溶剂转移后可直接用于氟化反应，可用于3,4-二氟苯腈和2,6-二氟苯甲腈的合成。

优选地，步骤(2)所述酸化的具体操作为：将式I所示的钾盐加入水中，而后用酸调节pH值至2-3，例如2、2.2、2.4、2.6、2.8或3。在本发明中，如果酸调节的pH值大于3，则酸化产物不能完全析出，酸化物有部分损失，导致收率偏低，进而影响产物氰氟草酯的产率。

优选地，所述酸化使用的酸化试剂为盐酸。

优选地，在调节pH值至2-3后将得到的浆料加入甲苯，升温分层，得到式II所示酸化产物：

优选地，所述升温为升温至60-90℃，例如60℃、63℃、65℃、68℃、70℃、73℃、75℃、78℃、80℃、83℃、85℃、88℃或90℃。

优选地，步骤(3)所述酯化反应在催化剂作用下进行。

优选地，所述催化剂为盐酸、硫酸或对甲苯磺酸中的任意一种或至少两种的组合，优选对甲苯磺酸。

优选地，所述催化剂与步骤(1)所述(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸的摩尔比为0.01-0.1:1，例如0.01:1、0.02:1、0.04:1、0.05:1、0.07:1、0.09:1或0.1:1。

优选地，所述正丁醇与步骤(1)所述(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸的摩尔比为1.1-1.5:1，例如1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1或1.5:1。

优选地，所述酯化反应的溶剂为甲苯。

优选地，所述酯化反应的温度为80-120℃，例如80℃、83℃、85℃、88℃、90℃、93℃、95℃、98℃、100℃、105℃、108℃、110℃、113℃、115℃、118℃或120℃。

优选地，所述酯化反应的时间为4-8小时，例如4小时、4.5小时、5小时、5.5小时、6小时、6.5小时、7小时、7.8小时或8小时。

在本发明中，作为优选技术方案，所述氰氟草酯的制备方法具体包括以下步骤：

(1)3,4-二氟苯腈、(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸和缚酸剂碳酸钾以(1-1.1):1:(1-1.2)的摩尔比，在与反应溶剂不互溶的带水剂存在下进行醚化反应，带水剂和反应溶剂的质量比为0.1-0.3:1，醚化反应温度为80-115℃，反应结束后，过滤除去氟化钾，得到式I所示的钾盐，反应式如下：

(2)将式I所示的钾盐加入水中，用酸调节pH值至2-3进行酸化，得到酸化产物；

(3)将步骤(2)得到的酸化反应产物与正丁醇在催化剂催化下于80-120℃下进行酯化反应得到氰氟草酯。

本发明所述制备方法中不用加入相转移催化剂和有机碱，而是加入带水剂，强化反应条件，不用分离酸化产物，简化了操作，两步收率可以达到97％以上，氰氟草酯含量97.5％以上。本发明可以将氟化钾从醚化反应体系中分离出来，实现了氟化钾与后续酸化时产生的钾盐的完全分离，回收的氟化钾和酸化后钾盐的纯度高，达到97％以上。其中，氟化钾经溶剂转移之后可以用于合成3,4-二氟苯腈，形成了氟化钾资源化使用，废水量少，COD和氨氮低，大大减少了环保压力，具有显著的环保优势，适合规模化生产。

在本发明中，醚化反应采用带水剂替代相转移催化剂等有机碱，通过强化反应条件，不断将反应体系的水移出，反应速度同样很快，而且收率和产品含量高；避免由于相转移催化剂和有机碱的引入而导致的废水中COD和氨氮高。由于不断地将体系中的水分出，氟化钾在反应过程中逐渐析出，颗粒细，通过过滤回收的氟化钾。经试验验证意外发现，回收的氟化钾活性很高，经极性溶剂转移后，可以直接用于氟代反应，如氟取代制备3,4-二氟苯腈(制备方法参考CN103539699 B)、2,6-二氟苯甲腈(制备方法参考CN104788341 B)，基本可以达到甚至超过文献报道的水平，从而可以实现氟化钾的资源化利用。3,4-二氟苯腈是合成氰氟草酯的原料，可以实现氟化钾在氰氟草酯生产过程中的资源化利用。

此外，本发明中，醚化反应结束后，经减压脱溶回收反应溶剂，然后加入水，盐酸和甲苯，热分层，得到(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸的甲苯液，可直接进行酯化反应，避免了分离固体(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸，节省了过滤设备，规避了固体出料，便于工厂实现连续化生产。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)醚化反应通过带水剂强制回流分水，替代了相转移催化剂与有机碱的催化反应，避免高COD和氨氮废水产生，减少了有机物的引入，从而达到了提高产品含量的目的，使氰氟草酯生产工艺更清洁化。

(2)本发明避免了混盐的产生，得到氟化钾纯度高，为细粉末状，活性高，可直接用于合成原料3,4-二氟苯腈，实现氟化钾在氰氟草酯生产过程中的资源化利用；酸化后产生的钾盐(例如氯化钾)纯度高，含量可以达到97％以上，外观白色，可以作为副产品出售。

(3)醚化反应结束后，进行酸化产生的(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸不出料，“一锅法”进行酯化反应，便于实现氰氟草酯的连续化、规模化生产。

(4)本发明所述方法的总收率达到97％以上，产物化学纯度97.5％以上，光学纯度达到99.8％以上，纯度和含量明显提高。

附图说明

图1为本发明实施例1制备得到的氰氟草酯的液相色谱图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

在本实施例中，制备氰氟草酯的方法具体包括以下步骤：

(1)醚化反应

室温下，向1000mL四口反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)300g和(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸(DHPPA)92.01g(0.5mol)，开启搅拌，缓慢加入缚酸剂碳酸钾69.75g(0.5mol)，反应10min后，反应液中加入3,4-二氟苯腈(DFBN)73.8g(0.525mol)，带水剂环己烷60g，加热至100-105℃回流分水反应8h，取样HPLC分析DHPPA<0.1％，反应结束。蒸馏回收带水剂环己烷，然后降温过滤回收氟化钾，滤饼用100g DMF淋洗两次，滤液为含有式I所示钾盐的DMF溶液，醚化反应涉及的反应式如下：

得到的氟化钾折百计算(得到的氟化钾为湿品，不经干燥即可进行后续转移使用)后为28.1g，回收率96.6％，滤饼氟化钾用溶剂搅匀后，可直接用于合成3,4-二氟苯腈。

(2)酸化

将步骤(1)得到的式I所示钾盐的DMF溶液进行减压脱除DMF，压力-0.1MPa，向脱溶后的式I所示钾盐中缓慢加水250g，待降温至35-40℃，滴加36％浓盐酸调pH＝2-3，得到式II所示化合物的浆料。然后加入500g甲苯，升温至65℃搅拌15min分层，静置分层，上层得到式II化合物，即(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸的甲苯溶液，下层为含有氯化钾的水溶液。酸化过程的反应式如下：

(3)酯化反应

向步骤(2)得到的式II的甲苯溶液中依次加入对甲苯磺酸2.6g(0.015mol)，正丁醇46g(0.615mol)，负压下加热回流分水，反应温度90-95℃(控制负压使得在90-95℃这样的较低温度下进行回流反应)，反应5h，取样HPLC分析(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸<0.5％反应结束。反应完毕后反应液依次进行碱洗和酸洗，萃取分层，有机相经蒸馏后，得到目标产物氰氟草酯186.9g，含量为97.6％，收率为97.2％(以DHPPA计)，有效体为99.85％。酯化反应的反应式如下：

所述有效体是指在产物液相色谱中氰氟草酯的R构型体的峰面积与R构型体和S构型体的峰面积之和的比值即R/(R+S)，产物氰氟草酯的液相色谱谱图如图1所示，其中保留时间为9.018min的峰为R构型的氰氟草酯，保留时间为7.988min的峰为S构型的氰氟草酯。

实施例2

在本实施例中，制备氰氟草酯的方法具体包括以下步骤：

(1)醚化反应

室温下，向1000mL四口反应瓶中加入DMF 300g和DHPPA 92.01g(0.5mol)开启搅拌，缓慢加入缚酸剂碳酸钾83.7g(0.6mol)，反应10min后，反应液中加入DFBN 77.3g(0.55mol)，带水剂环己烷60g，加热至100-105℃回流分水反应5h，取样HPLC分析DHPPA<0.1％，反应结束。蒸馏回收带水剂环己烷，然后降温过滤回收氟化钾，滤饼用100g DMF淋洗两次，滤液为含有式I所示钾盐的DMF溶液，醚化反应涉及的反应式如下：

得到氟化钾折百30.7g，回收率96.2％，滤饼氟化钾用N-甲基吡咯烷酮打浆，可直接用于合成3,4-二氟苯腈。

(2)酸化

将步骤(1)得到的式I所示钾盐的DMF溶液进行减压脱除DMF，压力-0.1MPa，脱溶完毕得到式I所示钾盐，然后缓慢加水250g，待降温至35-40℃，滴加36％浓盐酸调pH＝2-3，得到式II所示化合物的浆料。然后加入500g甲苯，升温至60℃搅拌15min分层，静置分层，上层得到式II化合物即(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸的甲苯溶液，下层为含有氯化钾的水溶液。酸化过程的反应式如下：

(3)酯化反应

向步骤(2)得到的式II的甲苯溶液中依次加入对甲苯磺酸2.6g(0.015mol)，正丁醇46g(0.615mol)，负压下加热回流分水反应，反应温度90-95℃，反应5h，取样HPLC分析(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸<0.5％反应结束。反应完毕后反应液依次进行碱洗和酸洗，萃取分层，有机相经蒸馏后，得到目标产物氰氟草酯195.8g，含量为98.1％，收率为97.7％(以DHPPA计)，有效体为99.92％，酯化反应的反应式如下：

实施例3

在本实施例中，制备氰氟草酯的方法具体包括以下步骤：

(1)醚化反应

室温下，向1000mL四口反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)300g和(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸(DHPPA)92.01g(0.5mol)，开启搅拌，缓慢加入缚酸剂碳酸钾69.75g(0.5mol)，反应10min后，反应液中加入DFBN70.3g(0.5mol)，带水剂环己烷30g，加热至110-115℃回流分水反应12h，取样HPLC分析DHPPA<0.1％，反应结束。蒸馏回收带水剂环己烷，然后降温过滤回收氟化钾，滤饼用100g DMF淋洗两次，滤液为含有式I所示钾盐的DMF溶液，醚化反应涉及的反应式如下：

得到的氟化钾折百计算28.0g，回收率96.3％，滤饼氟化钾用溶剂溶解后，可直接用于合成3,4-二氟苯腈。

(2)酸化

将步骤(1)得到的式I所示钾盐的DMF溶液进行减压脱除DMF，压力-0.1MPa，向脱溶后的式I所示钾盐中缓慢加水250g，待降温至35-40℃，滴加36％浓盐酸调pH＝2-3，得到式II所示化合物的浆料。然后加入500g甲苯，升温至75℃搅拌15min分层，静置分层，上层得到式II化合物，即(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸的甲苯溶液，下层为含有氯化钾的水溶液。酸化过程的反应式如下：

(3)酯化反应

向步骤(2)得到的式II的甲苯溶液中依次加入对甲苯磺酸1.07g(0.00615mol)，正丁醇46g(0.615mol)，负压下加热回流分水，反应温度90-95℃，反应3h，取样HPLC分析(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸<0.5％反应结束。反应完毕后反应液依次进行碱洗和酸洗，萃取分层，有机相经蒸馏后，得到目标产物氰氟草酯178g，含量为97.5％，收率为97.1％(以DHPPA计)，有效体为99.80％，酯化反应的反应式如下：

实施例4

在本实施例中，制备氰氟草酯的方法具体包括以下步骤：

(1)醚化反应

室温下，向1000mL四口反应瓶中加入DMF 300g和DHPPA 92.01g(0.5mol)开启搅拌，缓慢加入缚酸剂碳酸钾76.7g(0.55mol)，反应10min后，反应液中加入DFBN 77.3g(0.55mol)，带水剂正庚烷90g，加热至100-105℃回流分水反应7h，取样HPLC分析DHPPA<0.1％，反应结束。蒸馏回收带水剂正庚烷，然后降温过滤回收氟化钾，滤饼用100g DMF淋洗两次，滤液为含有式I所示钾盐的DMF溶液，醚化反应涉及的反应式如下：

得到氟化钾折百31.2g，回收率97.5％，滤饼氟化钾用N-甲基吡咯烷酮打浆，可直接用于合成3,4-二氟苯腈。

(2)酸化

将步骤(1)得到的式I所示钾盐的DMF溶液进行减压脱除DMF，压力-0.1MPa，脱溶完毕得到式I所示钾盐，然后缓慢加水250g，待降温至35-40℃，滴加36％浓盐酸调pH＝2-3，得到式II所示化合物的浆料。然后加入500g甲苯，升温至60℃搅拌15min分层，静置分层，上层得到式II化合物即(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸的甲苯溶液，下层为含有氯化钾的水溶液。酸化过程的反应式如下：

(3)酯化反应

向步骤(2)得到的式II的甲苯溶液中依次加入对甲苯磺酸8.7g(0.05mol)，正丁醇46g(0.615mol)，负压下加热回流分水反应，反应温度90-95℃，反应5h，取样HPLC分析(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸<0.5％反应结束。反应完毕后反应液依次进行碱洗和酸洗，萃取分层，有机相经蒸馏后，得到目标产物氰氟草酯196.2g，含量为98.0％，收率为97.8％(以DHPPA计)，有效体为99.92％，酯化反应的反应式如下：

实施例5

在本实施例中，制备氰氟草酯的方法具体包括以下步骤：

(1)醚化反应

室温下，向1000mL四口反应瓶中加入N,N-二甲基乙酰胺300g和(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸(DHPPA)92.01g(0.5mol)，开启搅拌，缓慢加入缚酸剂碳酸钾69.75g(0.5mol)，反应10min后，反应液中加入3,4-二氟苯腈(DFBN)73.8g(0.525mol)，带水剂正己烷60g，加热至105-110℃回流分水反应8h，取样HPLC分析DHPPA<0.1％，反应结束。蒸馏回收带水剂正己烷，然后降温过滤回收氟化钾，滤饼用100gN,N-二甲基乙酰胺淋洗两次，滤液为含有式I所示钾盐的N,N-二甲基乙酰胺溶液，醚化反应涉及的反应式如下：

得到的氟化钾折百计算29.3g，回收率96％，滤饼氟化钾用溶剂溶解后，可直接用于合成3,4-二氟苯腈。

(2)酸化

将步骤(1)得到的式I所示钾盐的N,N-二甲基乙酰胺溶液进行减压脱除N,N-二甲基乙酰胺，压力-0.1MPa，向脱溶后的式I所示钾盐中缓慢加水250g，待降温至35-40℃，滴加36％浓盐酸调pH＝2-3，得到式II所示化合物的浆料。然后加入500g甲苯，升温至65℃搅拌15min分层，静置分层，上层得到式II化合物，即(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸的甲苯溶液，下层为含有氯化钾的水溶液。酸化过程的反应式如下：

(3)酯化反应

向步骤(2)得到的式II的甲苯溶液中依次加入对甲苯磺酸4.3g(0.025mol)，正丁醇46g(0.615mol)，负压下加热回流分水，反应温度90-95℃，反应5h，取样HPLC分析(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸<0.5％反应结束。反应完毕后反应液依次进行碱洗和酸洗，萃取分层，有机相经蒸馏后，得到目标产物氰氟草酯187.0g，含量为97.6％，收率为97.3％(以DHPPA计)，有效体为99.85％。

酯化反应的反应式如下：

实施例6

在本实施例中，制备氰氟草酯的方法具体包括以下步骤：

(1)醚化反应

室温下，向1000mL四口反应瓶中加入二甲亚砜300g和(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸(DHPPA)92g(0.5mol)，开启搅拌，缓慢加入缚酸剂碳酸钾69.75g(0.5mol)，反应10min后，反应液中加入3,4-二氟苯腈(DFBN)73.8g(0.525mol)，带水剂环己烷60g，加热至110-115℃回流分水反应8h，取样HPLC分析DHPPA<0.1％，反应结束。蒸馏回收带水剂环己烷，然后降温过滤回收氟化钾，滤饼用100g二甲亚砜淋洗两次，滤液为含有式I所示钾盐的二甲亚砜溶液，醚化反应涉及的反应式如下：

得到的氟化钾折百计算28.7g，回收率94.1％，滤饼氟化钾用溶剂溶解后，可直接用于合成3,4-二氟苯腈。

(2)酸化

将步骤(1)得到的式I所示钾盐的二甲亚砜溶液进行减压脱除N,N-二甲基乙酰胺，压力-0.1MPa，向脱溶后的式I所示钾盐中缓慢加水250g，待降温至35-40℃，滴加36％浓盐酸调pH＝2-3，得到式II所示化合物的浆料。然后加入500g甲苯，升温至65℃搅拌15min分层，静置分层，上层得到式II化合物，即(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸的甲苯溶液，下层为含有氯化钾的水溶液。酸化过程的反应式如下：

(3)酯化反应

向步骤(2)得到的式II的甲苯溶液中依次加入对甲苯磺酸6.95g(0.04mol)，正丁醇46g(0.615mol)，负压下加热回流分水，反应温度90-95℃，反应5h，取样HPLC分析(R)-2-[4-(2-氟-4-氰基)-苯氧基]-丙酸<0.5％反应结束。反应完毕后反应液依次进行碱洗和酸洗，萃取分层，有机相经蒸馏后，得到目标产物氰氟草酯186.7g，含量为97.7％，收率为97.2％(以DHPPA计)，有效体为99.75％。

酯化反应的反应式如下：

对比例1

该对比例与实施例1不同之处仅在于，所述醚化反应中不加入带水剂环己烷，其余制备条件的选择与实施例1相同。取样HPLC分析DHPPA剩余超过8％，经降温、过滤回收氟化钾，酸化、酯化反应得到目标产物氰氟草酯173.9g，含量为94.1％，收率为87.2％(以DHPPA计)，有效体为95.15％。

对比例2

该对比例与实施例1不同之处仅在于，将所述醚化反应中带水剂环己烷替换为甲苯，其余制备条件的选择与实施例1相同。取样HPLC分析DHPPA剩余超过3％，经降温、过滤回收氟化钾，酸化、酯化反应得到目标产物氰氟草酯173.6g，含量为96.5％，收率为89.3％(以DHPPA计)，有效体为97.2％。

对比例3

该对比例与实施例1不同之处仅在于，步骤(2)中用酸调节pH值至4-5。

得到目标产物氰氟草酯179.8g，含量为98.0％，收率为93.9％(以DHPPA计)，有效体为99.9％。

实施例7

氟化钾的回收利用，将实施例1-6的醚化反应中分离出的氟化钾用溶剂分散后进行应用。

(1)用于合成3,4-二氟苯腈(参考专利CN103539699B)，其方法包括以下步骤：

在装有搅拌，温度计的250ml反应瓶中加入3,4-二氯苯腈30g，NMP(1,3-二甲基-2-咪唑啉酮)60g和20g甲苯，升温至120度，回流分水1.5h；

加入实施例1得到的含有29.3g氟化钾的NMP悬浮液，和催化剂双-(N-(双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐3g，加热升温到150度，回流分水2.5h，得到中间体3-氯-4-氟苯腈，继续升温至180度，反应5h结束，停止加热；

将得到的反应液经过过滤，转至精馏釜，控制真空0.08-0.09Mpa，塔顶收集90-105度的馏分25.37g，GC纯度99％，收率83.2％。

(2)用于合成2,6-二氟苯甲腈(参考专利CN104788341B)，其方法包括以下步骤：

在250ml装有冷凝器与分水器的反应瓶中，依次加入NMP(1,3-二甲基-2-咪唑啉酮)100g和50g甲苯，2,6-二氯苯腈37.5g(0.217mol)，氯化N-乙基吡啶2g，搅拌升温至110度，回流分水2h，继续升温脱回收甲苯；

关加热，降温至90度，加入实施例1得到的含有29.3g氟化钾的NMP悬浮液，加热升温到150度，保温反应15h，停止加热；

降温至40度，抽滤，滤液转到精馏瓶中，开真空，真空度为-0.1Mpa,收集105-108度馏分，得到成品2,6-二氟苯腈29.79g，含量99.1％，收率97.8％。

可见，本发明的氰氟草酯制备方法中实现了氟化钾与酸化产生的盐的分离，并且分离出的氟化钾可以满足直接用于合成原料3,4-二氟苯腈的质量要求，使得副产物可以制备成氰氟草酯的制备原料，实现资源化利用，节约生产成本，便于实现氰氟草酯的连续化、规模化生产。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的氰氟草酯的制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (17)

1.一种氰氟草酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)以3,4-二氟苯腈和(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸为原料在缚酸剂碳酸钾和带水剂存在下进行醚化反应，过滤除去氟化钾，得到式I所示的钾盐：

(2)将式I所示的钾盐进行酸化，所述酸化的具体操作为：将式I所示的钾盐加入水中，而后用酸调节pH值至2-3，得到酸化产物；

(3)将步骤(2)得到的酸化反应产物与正丁醇进行酯化反应得到氰氟草酯；

步骤(1)所述3,4-二氟苯腈、(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸和缚酸剂的摩尔比为(1-1.1):1:(1-1.2)；

所述带水剂为正己烷、环己烷或正庚烷中的任意一种或至少两种的组合；

所述醚化反应的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲亚砜中的任意一种或至少两种的组合。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述带水剂为与醚化反应的溶剂不互溶的有机溶剂。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述带水剂与醚化反应溶剂的质量比为0.1-0.3:1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醚化反应的温度为80-115℃。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醚化反应的时间为7-12小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸化使用的酸化试剂为盐酸。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在调节pH值至2-3后将得到的浆料加入甲苯，升温分层，得到式II所示酸化产物：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述升温为升温至60-90℃。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述酯化反应在催化剂作用下进行。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为盐酸、硫酸或对甲苯磺酸中的任意一种或至少两种的组合。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为对甲苯磺酸。

12.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂与步骤(1)所述(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸的摩尔比为0.01-0.1:1。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正丁醇与步骤(1)所述(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸的摩尔比为1-1.5:1。

14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯化反应的溶剂为甲苯。

15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯化反应的温度为80-120℃。

16.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯化反应的时间为5-8小时。

17.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)3,4-二氟苯腈、(R)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸和缚酸剂碳酸钾以(1-1.1):1:(1-1.2)的摩尔比，在与反应溶剂不互溶的带水剂存在下进行醚化反应，带水剂和反应溶剂的质量比为0.1-0.3:1，醚化反应温度为80-115℃，反应结束后，过滤除去氟化钾，得到式I所示的钾盐，反应式如下：

(2)将式I所示的钾盐加入水中，用酸调节pH值至2-3进行酸化，得到酸化产物；

(3)将步骤(2)得到的酸化反应产物与正丁醇在催化剂催化下于80-120℃下进行酯化反应得到氰氟草酯。

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