CN112010793A - 一种2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于农药中间体制备领域，具体涉及一种用于制备磺酰草吡唑、双唑草酮等重要农药的中间体2‑甲砜基‑4‑三氟甲基苯甲酸的合成方法。所述2‑甲砜基‑4‑三氟甲基苯甲酸的合成方法，包括：2‑甲硫基‑4三氟甲基苯氰先经氧化反应，再经碱解、酸化，得到2‑甲砜基‑4‑三氟甲基苯甲酸。本发明所述的合成方法解决了现有合成工艺中存在的副产物多、产物纯度和收率低、工艺反应步骤较繁琐，后处理损耗大，反应条件苛刻，不利于工业化生产的问题；同时本发明所述合成方法实现一锅法，即反应过程中无须更换反应设备，可在同一反应设备中实现各步骤，大大提高了反应效率，简化反应操作，提高了产品纯度和收率，更加环保安全、适合工业化生产。

Description

一种2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸的合成方法

技术领域

本发明属于农药中间体制备领域，具体涉及一种用于制备磺酰草吡唑、双唑草酮等重要农药的中间体2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸的合成方法。

背景技术

2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸是制备pyrasulfotole、异噁唑草酮、双唑草酮等重要农药的中间体。现有制备方法主要是由邻硝基对三氟甲基苯氰经硫代、水解(酸解或碱解)、氧化制备。

如专利US4868333、US4781750公开了由邻硝基对三氟甲基苯氰经酸水解制备邻硝基对三氟甲基苯甲酸的过程。由于苯环上的三氟甲基在强酸及较高温度下易不稳定，反应通常生成一定量的副产物2-硝基对苯甲酸，导致反应收率低，产物分离困难；另外专利CN101575308A公开了邻硝基对三氟甲基苯氰经碱水解制备邻硝基对三氟甲基苯甲酸的过程。但在该反应中，涉及乙二醇、甘油等高沸点溶剂，此类溶剂与水互溶，存在不易回收等问题。而且，其碱解温度优选在100以上，能耗大，不利于大规模工业生产。

除上述先水解、后氧化工艺外，现有技术公开了其他合成工艺，如专利CN105646356A公开了由对氯三氟甲苯经硝化、氧化水解得到邻硝基对三氟甲基苯甲酸后，再经酯化、硫代、氧化反应等得到2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸的过程。但工艺反应步骤较繁琐，后处理损耗大，收率低。

发明内容

本发明提出一种2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸的新合成方法。本发明所述的合成方法解决了现有合成工艺中存在的副产物多、产物纯度和收率低、工艺反应步骤较繁琐，后处理损耗大，反应条件苛刻，不利于工业化生产的问题；同时本发明所述合成方法实现一锅法，即反应过程中无须更换反应设备，可在同一反应设备中实现各步骤，大大提高了反应效率，简化反应操作，提高了产品纯度和收率，更加环保安全、适合工业化生产。

本发明所述的2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸(化合物B)的合成路线如下：

本发明所述的2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸(化合物B)的合成方法，包括：2-甲硫基-4三氟甲基苯氰先经氧化反应，再经碱解、酸化，得到2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸。

具体合成过程为：以2-甲硫基-4三氟甲基苯氰为原料，先在催化剂作用下与双氧水发生氧化反应，生成2-甲砜基-4-三氟甲基苯氰(化合物A)，在这一氧化过程中，甲硫基被氧化成甲砜基，而后所得2-甲砜基-4-三氟甲基苯氰再经碱解、酸化，氰基转化为甲酸，得到2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸。本发明通过调整工序，解决了现有合成工艺中存在的副产物多、产物纯度和收率低、工艺反应步骤较繁琐，后处理损耗大，反应条件苛刻，不利于工业化生产的问题；同时本发明所述合成方法实现一锅法，即反应过程中无须更换反应设备，可在同一反应设备中实现各步骤，大大提高了反应效率，简化反应操作，提高了产品纯度和收率，更加环保安全、适合工业化生产。

在本发明的一些实施例中，所述氧化反应的温度为70-80℃，优选70-75℃。在此温度条件下，既保证了氧化反应的进行，又能降低能耗，更有利于工业化生产。

在本发明的一些实施例中，所述氧化反应所采用的氧化剂可为本领域技术人员所掌握的常用氧化剂，考虑生产成本，优先选用双氧水。进一步地，为了保证氧化效果，在加入双氧水时，应以滴加的方式，控制在3小时内滴完，更有利于反应充分进行。

在本发明的一些实施例中，所述氧化反应所采用的催化剂选自醋酸、浓硫酸、钨酸钠、聚乙二醇等中的一种或多种，优选浓硫酸和钨酸钠的组合，其用量为2-甲硫基-4三氟甲基苯氰质量的0.01-0.1倍，优先选择0.03-0.05倍。

在本发明的一些实施例中，所述碱解的温度为30-150℃，优选50-80℃，进一步优选70-80℃。在此温度下碱解，既能保证产品的品质，又能降低能耗，有利于工业化生产。

在本发明的一些实施例中，所述碱解所用的碱为本领域技术人员所熟知的常用工业碱，如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠等，考虑生产成本，优先选择氢氧化钠、氢氧化钾。

在本发明的一些实施例中，所述碱解过程中，可向氧化反应后所得体系中直接加入碱，也可将体系静置分层，向所得有机层中加入碱。在实际生产中优选前者，更有利于简化操作，提高效率。

在本发明的一些实施例中，所述酸化所采用的酸为浓盐酸。研究发现，采用浓盐酸酸化，可避免因反应放热导致体系温度过高，三氟甲基在高温下不稳定，产生较多副产物的问题，从而产品的收率和纯度。所述酸化过程中，体系温度控制在25-35℃，保证酸化效果。

本发明所述合成方法是在有机溶剂中进行的，在本发明的一些实施例中，所述有机溶剂选自二氯乙烷、甲苯、二甲基亚砜、氯苯、二甲苯和三氯甲烷等中的一种或多种，优先选择甲苯和/或二氯乙烷。其用量为反应原料2-甲硫基-4三氟甲基苯氰质量的1.0-10.0倍，优选3-5倍。本发明所采用的有机溶剂更易于回收，降低后处理难度。

在本发明中，对反应时间没有特别的限定，本领域技术人员可以采用常规方法，例如HPLC进行检测分析，当式(B)所示的化合物的转化率达到99.0％以上时即可停止反应。

本发明所取得的有益效果如下：

本发明所述的合成方法解决了现有合成工艺中存在的副产物多、产物纯度和收率低、工艺反应步骤较繁琐，后处理损耗大，反应条件苛刻，不利于工业化生产的问题；同时本发明所述合成方法实现一锅法，即反应过程中无须更换反应设备，可在同一反应设备中实现各步骤，大大提高了反应效率，简化反应操作，提高了产品纯度和收率，更加环保安全、适合工业化生产。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

在1000毫升具有搅拌、温度计、冷凝器和滴液漏斗的四口瓶中，在氮气保护条件下加入2-甲硫基-4三氟甲基苯氰66.43g(0.3mol，含量98％)，加入甲苯(溶剂)200g搅拌溶解，分别加入钨酸钠(催化剂)1.5克、浓硫酸(催化剂)2.0克，控温70-75℃之间在3小时内滴加完双氧水(氧化剂)溶液136g(1.2mol，含量30％)，加完后保温5小时；

气相色谱(GC)检测反应完成，直接向体系中加入氢氧化钠(碱解)溶液88g(0.66mol，含量30％)，升温至75-80℃保温反应8h；

HPLC检测化合物(A)小于0.1％反应完成，静置分出下层水相，滴加浓盐酸72g(0.72mol，含量36％)(酸化)，体系控温25-35℃搅拌析出固体30分钟后抽滤，最终得到2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸79.81g，HPLC定量纯度96.3％，收率95.39％。

实施例2

在1000毫升具有搅拌、温度计、冷凝器和滴液漏斗的四口瓶中，加入2-甲硫基-4三氟甲基苯氰66.43g(0.3mol，含量98％)，加入甲苯200g搅拌溶解，分别加入钨酸钠2.0克、浓硫酸2.0克、聚乙二醇1.0克，控温70-75℃之间在3小时内滴加完双氧水溶液136g(1.2mol，含量30％)，加完后保温5小时；

气相色谱(GC)检测反应完成后，向体系中直接加入氢氧化钾溶液123.2g(0.66mol，含量30％)，升温至75℃保温反应7.5h；

HPLC检测化合物(A)小于0.1％反应完成，反应完成后静置分出下层水相，滴加浓盐酸72g(0.72mol，含量36％)酸化，体系控温30-35℃搅拌析出固体30分钟后抽滤，最终得到2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸78.85g，HPLC定量纯度96％，收率94.15％。

实施例3

在1000毫升具有搅拌、温度计、冷凝器和滴液漏斗的四口瓶中，加入2-甲硫基-4三氟甲基苯氰66.43g(0.3mol，含量98％)，加入二氯乙烷200g搅拌溶解，分别加入钨酸钠2.0克、浓硫酸2.0克，控温70-75℃之间在3小时内滴加完双氧水溶液136g(1.2mol，含量30％)，加完后保温5小时；

气相色谱(GC)检测反应完成，静置分层出二氯乙烷层加入氢氧化钾溶液369.6g(0.66mol，含量10％)，升温至75-80℃保温反应7.5h；

HPLC检测化合物(A)小于0.1％反应完成，反应完成静置分出上层水相，滴加浓盐酸72g(0.72mol，含量36％)酸化，体系控温30-35℃搅拌析出固体30分钟后抽滤，最终得到2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸77.6g，HPLC定量纯度96.8％，收率93.43％。

对比例1先碱性水解后氧化制备2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸

在1000ml四口瓶中加入2-甲硫基-4三氟甲基苯氰66.43g(0.3mol，含量98％)，加入甲苯200g搅拌溶解，加入氢氧化钠溶液88g(0.66mol，含量30％)，氮气保护升温至100℃保温反应26h；

HPLC检测反应完成，分层分出水相，加入盐酸72g(0.72mol，含量36％)析出2-甲硫基-4三氟甲基苯甲酸，将过滤得到的滤饼加入1000ml四口瓶中，加入甲苯200g，加入1.5g钨酸钠、3.2g浓硫酸，于70℃下滴加双氧水136g(1.2mol，含量30％)，滴加完保温70℃反应8小时反应完成；

后处理得到2-甲基磺酰基-4-三氟甲基苯甲酸63.47g，纯度95％，收率75％。

对比例2先酸解水解后氧化制备2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸

在1000ml四口瓶中加入2-甲硫基-4三氟甲基苯氰66.43g(0.3mol，含量98％)，加入硫酸溶液196g(1.5mol，含量75％)，氮气保护升温至100℃保温反应30h；

HPLC检测反应完成，缓慢滴加水100克催灭后加入甲苯200g搅拌溶解，分层分出有机相，酸水层再经50克甲苯萃取后合并有机相加入1000ml四口瓶中，加入1.5g钨酸钠、3.2g浓硫酸，于70℃下滴加双氧水136g(1.2mol，含量30％)，滴加完保温70℃反应8小时反应完成；

后处理得到2-甲基磺酰基-4-三氟甲基苯甲酸55.59g，纯度94％，收率65％。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸的合成方法，其特征在于，包括：2-甲硫基-4三氟甲基苯氰先经氧化反应，再经碱解、酸化，得到2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酸。

2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述氧化反应的温度为70-80℃，优选70-75℃。

3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述氧化反应中，当以双氧水为氧化剂时，应以滴加的方式，控制在3小时内滴完。

4.根据权利要求1-3任一所述的合成方法，其特征在于，所述氧化反应所采用的催化剂选自醋酸、浓硫酸、钨酸钠、聚乙二醇中的一种或多种；优选浓硫酸和钨酸钠的组合。

5.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，所述催化剂的用量为2-甲硫基-4三氟甲基苯氰质量的0.01-0.1倍，优选0.03-0.05倍。

6.根据权利要求1-5任一所述的合成方法，其特征在于，所述氧化反应中所采用的有机溶剂选自二氯乙烷、甲苯、二甲基亚砜、氯苯、二甲苯和三氯甲烷中的一种或多种，优先选择甲苯和/或二氯乙烷。

7.根据权利要求6所述的合成方法，其特征在于，所述有机溶剂的用量为反应原料2-甲硫基-4三氟甲基苯氰质量的1.0-10.0倍，优选3-5倍。

8.根据权利要求1-7任一所述的合成方法，其特征在于，在所述碱解中，向氧化反应后所得体系中直接加入碱；或，先将氧化反应后所得体系静置分层，再向所得有机层中加入碱。

9.根据权利要求1-8任一所述的合成方法，其特征在于，所述碱解的温度为30-150℃，优选50-80℃，进一步优选70-80℃。

10.根据权利要求1-9任一所述的合成方法，其特征在于，所述酸化所采用的酸为浓盐酸。