CN112939878A - 氯甲基芳基三唑啉酮化合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及除草剂领域，公开了一种氯甲基芳基三唑啉酮化合物的制备方法，该方法包括：1)将式(1)所示结构的化合物与硝化试剂进行硝化反应，得到式(1)所示结构的化合物；2)将式(2)所示结构的化合物的硝基进行加氢还原，得到式(3)所示结构的化合物；3)将式(3)所示结构的化合物与R1SO2Cl进行第一接触反应后，再与SOCl2进行第二接触反应，得到式(4)所示结构的化合物；其中，X为卤素，R1为碳原子数1‑3的烷基。本发明能够提供一种新的氯甲基芳基三唑啉酮化合物的制备方法，该方法收率高且副反应较少。
Description
技术领域
本发明涉及除草剂领域，具体涉及一种氯甲基芳基三唑啉酮化合物的制备方法。
背景技术
芳基三唑啉酮类化合物可作为医药或农药中间体化合物，基于芳基三唑啉酮结构开发的除草剂如唑草酮、甲磺草胺等产品已成功商业化，芳基三唑啉酮的化合物的制备也广受重视。
WO2017041230公开了一种氯甲基三唑啉酮的合成方法，其采用芳环氯化后的三唑啉酮中间体，继续进行杂环的侧链氯化，再经硝化，还原，甲磺酰化后得到氯甲基化芳基三唑啉酮除草剂。但是，由于芳环侧链氯原子活性较高，硝化、加氢、甲磺酰化时易于其它活泼基团反应，影响产品收率。
因此，需要改进现有技术中氯甲基芳基三唑啉酮的合成方法，避免氯原子导致的相应副反应发生。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的产品收率低、副反应较多的问题，提供一种新的氯甲基芳基三唑啉酮化合物的制备方法，该方法收率高且副反应较少。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种氯甲基芳基三唑啉酮化合物的制备方法，该氯甲基芳基三唑啉酮化合物的结构如式(4)所示，该方法包括以下步骤，
1)将式(1)所示结构的化合物与硝化试剂进行硝化反应，得到式(1)所示结构的化合物；
2)将式(2)所示结构的化合物的硝基进行加氢还原，得到式(3)所示结构的化合物；
3)将式(3)所示结构的化合物与MeSO2Cl进行第一接触反应后，再与SO2Cl2进行第二接触反应，得到式(4)所示结构的化合物；
其中，X为卤素，R1为碳原子数1-3的烷基。
优选地，X为F、Cl或Br，R1为甲基。
优选地，步骤1)中，以硫酸为溶剂(优选为浓度为98重量％的浓硫酸)，以硝酸为硝化试剂进行所述硝化反应。
优选地，所述硝化反应的条件包括：反应温度为40-70℃，反应时间为1-4小时。
优选地，步骤2)中，以Pd碳或Pt碳为催化剂，以氢气为还原剂，进行所述还原。
优选地，步骤2)中，所述还原的条件包括：反应温度为80-120℃，反应时间为1-5小时。
优选地，所述第一接触反应在催化剂存在下进行，所述催化剂为N,N-二甲基甲酰胺、吡啶和N,N-二甲基-4-氨基吡啶中的至少一种。
优选地，所述第一接触反应和所述第二接触反应在有机溶剂存在下进行，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯和氯苯中的至少一种。
优选地，所述第一接触反应的条件包括：反应温度为110-130℃，反应时间为3-10小时。
优选地，所述第二接触反应的条件包括：反应温度为30-100℃，反应时间为2-10小时。
根据本发明的方法，通过用羟甲基芳基三唑啉酮中间体代替氯甲基三唑啉酮中间体，副反应较少，产品的转化率高，避免了中间体引入氯甲基带来的副反应多的问题，通过采用加氢还原，减少了铁粉还原带来的废固问题，有利于氯甲基芳基三唑啉酮除草剂的进一步工艺放大生产。
具体实施方式
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。
本发明一方面提供一种氯甲基芳基三唑啉酮化合物的制备方法，该氯甲基芳基三唑啉酮化合物的结构如式(4)所示，该方法包括以下步骤，
1)将式(1)所示结构的化合物与硝化试剂进行硝化反应，得到式(1)所示结构的化合物；
2)将式(2)所示结构的化合物的硝基进行加氢还原，得到式(3)所示结构的化合物；
3)将式(3)所示结构的化合物与MeSO2Cl进行第一接触反应后，再与SOCl2进行第二接触反应，得到式(4)所示结构的化合物；
其中，X为卤素，R1为碳原子数1-3的烷基。
下面分别对各步骤进行说明。
步骤1)：硝化反应步骤
根据本发明，优选地，式(1)中，X为F、Cl或Br；更优选地，式(1)中，X为Cl。
作为式(1)所述结构的化合物优选为下述式(1-1)所示结构的化合物。
根据本发明，优选地，步骤1)中，以硫酸为溶剂，以硝酸为硝化试剂进行所述硝化反应。
优选地，式(1)所示结构的化合物与硫酸的用量摩尔比为1：8-20，更优选为1：10-15。
优选地，式(1)所示结构的化合物与硝酸的用量摩尔比为1：2-4，更优选为1：2-3。
优选地，所述硝化反应的条件包括：反应温度为40-70℃，反应时间为1-4小时。
根据本发明，对于所述硝化反应的后处理没有特别的限定，可以按照本领域通常使用的方法进行，例如可以在硝化反应结束后，将反应液降温到室温(5-40℃)，然后使用水和二氯甲烷进行萃取，根据需要还可以将萃取产物进行洗涤和干燥后进行柱层析。
步骤2)：还原步骤
根据本发明，优选地，式(2)中，X为F、Cl或Br；更优选地，式(2)中，X为Cl。
作为式(2)所述结构的化合物优选为下述式(2-1)所示结构的化合物。
根据本发明，优选地，步骤2)中，以Pd碳或Pt碳为催化剂，以氢气为还原剂，进行所述还原。
更优选地，所述还原在有机溶剂存在下进行。所述有机溶剂例如可以为甲醇、乙醇和甲苯中的一种或多种。
优选地，式(2)所示结构的化合物与Pd碳或Pt碳的重量用量比为1：0.003-0.01，更优选为1：0.005-0.007。
优选地，所述还原的条件包括：反应温度为80-120℃，反应时间为1-5小时。
根据本发明，对于所述还原反应的后处理没有特别的限定，可以按照本领域通常使用的方法进行，例如可以在还原反应结束后，趁热过滤，除去催化剂，将滤液除去溶剂，得到式(3)所示结构的化合物。
步骤3)：氯化反应
根据本发明，优选地，式(3)中，X为F、Cl或Br；更优选地，式(3)中，X为Cl。
作为式(3)所述结构的化合物优选为下述式(3-1)所示结构的化合物。
根据本发明，优选地，R1SO2Cl中，R1为碳原子数1-3的烷基；更优选地，R1为甲基、乙基或丙基；更优选地，R1为甲基。
根据本发明，优选地，所述第一接触反应在催化剂存在下进行，所述催化剂为N,N-二甲基甲酰胺、吡啶和N,N-二甲基-4-氨基吡啶中的至少一种。
优选地，所述第一接触反应和所述第二接触反应在有机溶剂存在下进行，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯和氯苯中的至少一种。
作为所述第一接触反应，优选地，先将式(3)所示结构的化合物与上述有机溶剂进行混合得到混合液，然后再将R1SO2Cl滴加到该混合液中进行所述第一接触反应。
作为所述第二接触反应，优选将SOCl2直接滴加到所述第一接触反应的反应产物中。
优选地，所述第一接触反应的条件包括：反应温度为110-130℃，反应时间为3-10小时。
优选地，所述第二接触反应的条件包括：反应温度为30-100℃，反应时间为2-10小时。
根据本发明，在所述第一接触反应和所述第二接触完成后，通过水洗、结晶即可高收率且高纯度地得到目标化合物(式(4)所示结构的化合物)，其后处理及其简单。
根据本发明，作为式(4)所述结构的化合物优选为X为氯，R1为甲基的化合物。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。
以下实施例中，式(1-1)所示结构的化合物按照US5468868A中记载的制备方法获得。
实施例1
1)将式(1-1)所示结构的化合物50g加入到160g的浓硫酸(浓度为98重量％)中，水浴加热至60℃。滴加68重量％的硝酸30g，60℃反应3小时。反应结束后降温至25℃，反应液加入到水和二氯甲烷的混合液中，分液，有机层水洗，10重量％的NaHCO3溶液洗涤，无水硫酸钠干燥后，溶剂浓缩至干。粗产品经柱层析纯化得到式(2-1)所示结构的化合物42.0g，纯度为96.0重量％，收率为70.2％，其核磁和质谱数据如下所示。
1H NMR(500MHz,CD3SOCD3)δ:8.49(s,1H,O2NC＝CH),8.34(s,1H,ClC＝CHCCl),7.42-7.65(t,1H,FCHF),5.95(t,1H,OH),4.55(d,2H,CH2OH).
ESI[M354+Na]+:377.1；
2)向高压釜中加入式(2-1)所示结构的化合物15g，加入甲醇75g和Pd碳催化剂0.075g，氮气三次，升温至80℃，通入氢气，至反应釜压力为0.5MPa，进行加氢反应，反复进行通入氢气的操作，直到高压釜压力不降低为止，中控，加氢反应结束，趁热过滤，除去催化剂，滤液脱除溶剂后得到式(3-1)所示结构的化合物12.5g，纯度为95重量％，收率为90％，其核磁和质谱数据如下所示。
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.42(s,1H,H2NC＝CH),6.96-7.20(t,1H,FCHF),6.84(s,1H,ClC＝CHCCl),5.95(t,1H,OH),4.78(d,2H,CH2OH).
ESI[M324+Na]+:347.0；
3)将式(3-1)所示结构的化合物10g加入到甲苯8g中，加入催化剂DMF0.13g，滴加甲基磺酰氯5.4g，升温至回流，保温反应5小时，降温至60℃，滴加氯化亚砜13.9g，继续保温反应8小时，降温，水洗，有机相降温至25℃结晶，过滤得粗品，将粗品用甲醇重结晶，得到式(4-1)所示结构的化合物10.3g，纯度为96.0重量％，收率为80.3％，其核磁和质谱数据如下所示。
1H NMR(500MHz,CD3SOCD3)δ:9.82(s,1H,NH),8.01(s,1H,ClC＝CHCCl),7.75(s,1H,HNC＝CH),7.49-7.72(t,1H,FCHF),4.91(t,2H,ClCH2),3.13(s,3H,SO2CH3).
ESI[M420+Na]+:442.9；
实施例2
1)将式(1-1)所示结构的化合物50g加入到200g的浓硫酸(浓度为98重量％)中，水浴加热至70℃。滴加68重量％的硝酸30g，70℃反应2小时。反应结束后降温至25℃，反应液加入到水和二氯甲烷的混合液中，分液，有机层水洗，10重量％的NaHCO3溶液洗涤，无水硫酸钠干燥后，溶剂浓缩至干。粗产品经柱层析纯化得到式(2-1)所示结构的化合物41.3g(通过核磁和质谱数据确认得到式(2-1)所示结构的化合物)，纯度为95.5重量％，收率为68.7％，。
2)向高压釜中加入式(2-1)所示结构的化合物15g，加入甲醇50g、甲苯50g和Pd碳催化剂0.09g，氮气三次，升温至90℃，通入氢气，至反应釜压力为0.7MPa，进行加氢反应，反复进行通入氢气的操作，直到高压釜压力不降低为止，中控，加氢反应结束，趁热过滤，除去催化剂，滤液脱除溶剂后得到式(3-1)所示结构的化合物12.9g(通过核磁和质谱数据确认得到式(3-1)所示结构的化合物)，纯度为95.4重量％，收率为93％。
3)将式(3-1)所示结构的化合物10g加入到甲苯6g中，加入催化剂DMF0.15g，滴加甲基磺酰氯5.7g，升温至回流，保温反应6小时，降温至50℃，滴加氯化亚砜14g，继续保温反应8小时，降温，水洗，有机相降温至25℃结晶，过滤得粗品，将粗品用甲醇重结晶，得到式(4-1)所示结构的化合物10.7g(通过核磁和质谱数据确认得到式(4-1)所示结构的化合物)，纯度为95.6重量％，收率为82.7％。
实施例3
1)将式(1-1)所示结构的化合物50g加入到170g的浓硫酸(浓度为98重量％)中，水浴加热至60℃。滴加68重量％的硝酸35g，60℃反应3小时。反应结束后降温至25℃，反应液加入到水和二氯甲烷的混合液中，分液，有机层水洗，10重量％的NaHCO3溶液洗涤，无水硫酸钠干燥后，溶剂浓缩至干。粗产品经柱层析纯化得到式(2-1)所示结构的化合物41.6g(通过核磁和质谱数据确认得到式(2-1)所示结构的化合物)，纯度为95.3重量％，收率为69.1％。
2)向高压釜中加入式(2-1)所示结构的化合物15g，加入甲醇75g和Pd碳催化剂0.075g，氮气三次，升温至100℃，通入氢气，至反应釜压力为0.5MPa，进行加氢反应，反复进行通入氢气的操作，直到高压釜压力不降低为止，中控，加氢反应结束，趁热过滤，除去催化剂，滤液脱除溶剂后得到式(3-1)所示结构的化合物12.4g(通过核磁和质谱数据确认得到式(3-1)所示结构的化合物)，纯度为95.2重量％，收率为91％。
3)将式(3-1)所示结构的化合物10g加入到甲苯4g中，加入催化剂DMF0.13g，滴加甲基磺酰氯5.5g，升温至回流，保温反应7小时，降温至70℃，滴加氯化亚砜14g，继续保温反应6小时，降温，水洗，有机相降温至20℃结晶，过滤得粗品，将粗品用甲醇重结晶，得到式(4-1)所示结构的化合物10.5g(通过核磁和质谱数据确认得到式(4-1)所示结构的化合物)，纯度为95.5重量％，收率为81.3％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。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，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种氯甲基芳基三唑啉酮化合物的制备方法，该氯甲基芳基三唑啉酮化合物的结构如式(4)所示，其特征在于，该方法包括以下步骤，
1)将式(1)所示结构的化合物与硝化试剂进行硝化反应，得到式(1)所示结构的化合物；
2)将式(2)所示结构的化合物的硝基进行加氢还原，得到式(3)所示结构的化合物；
3)将式(3)所示结构的化合物与R1SO2Cl进行第一接触反应后，再与SOCl2进行第二接触反应，得到式(4)所示结构的化合物；
其中，X为卤素，R1为碳原子数1-3的烷基。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，X为F、Cl或Br，R1为甲基。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)中，以硫酸为溶剂，以硝酸为硝化试剂进行所述硝化反应。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述硝化反应的条件包括：反应温度为40-70℃，反应时间为1-4小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2)中，以Pd碳或Pt碳为催化剂，以氢气为还原剂，进行所述还原。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤2)中，所述还原的条件包括：反应温度为80-120℃，反应时间为1-5小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一接触反应在催化剂存在下进行，所述催化剂为N,N-二甲基甲酰胺、吡啶和N,N-二甲基-4-氨基吡啶中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一接触反应和所述第二接触反应在有机溶剂存在下进行，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯和氯苯中的至少一种。
9.根据权利要求1-8所述的方法，其中，所述第一接触反应的条件包括：反应温度为110-130℃，反应时间为3-10小时。
10.根据权利要求1-8所述的方法，其中，所述第二接触反应的条件包括：反应温度为30-100℃，反应时间为2-10小时。
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