CN113292487A - 啶磺草胺中间体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种啶磺草胺中间体的制备方法，包括：①4‑烷氧基‑1,1,1‑三氟‑3‑丁烯‑2‑酮与磷酰基乙酸三烷基酯在醇类溶剂中，在醇钠的存在下，经缩合反应生成中间体3‑三氟甲基‑5,5‑二烷氧基戊烯酸烷基酯及其异构体；②步骤①生成的中间体与乙酸铵在阻聚催化剂的存在下，经环合反应生成2‑羟基‑4‑三氟甲基吡啶。本发明的方法在环合过程中加入对苯二酚等阻聚催化剂，能够避免含双键的缩合中间体发生聚合副反应，从而保证环合反应的反应收率及产物纯度。同时采用4‑丁氧基‑1,1,1‑三氟‑3‑丁烯‑2‑酮与磷酰基乙酸三甲酯作为缩合反应原料，不仅能够获得更高的缩合反应收率，而且成本较低，安全性较高。

Description

啶磺草胺中间体的制备方法
技术领域
本发明属于除草剂中间体制备技术领域，具体涉及一种啶磺草胺中间体2-羟基-4-（三氟甲基）吡啶的制备方法。
背景技术
啶磺草胺（也称甲氧磺草胺），英文通用名为Pyroxsulam，是由美国陶氏益农公司开发的一种磺酰胺类除草剂，具有杀草谱广、除草活性高、药效作用快的特点。啶磺草胺杀草谱极广，对小麦田常见的禾本科杂草有良好的效果，对阔叶杂草也具有一定的防效。对日本看麦娘、多花黑麦草、野燕麦、硬草等恶性禾本科杂草的优异防效是啶磺草胺的突出优势，而且该除草剂与精唑禾草灵、炔草酯等无交互抗性，在农药领域得到广泛应用，其合成更是近年来农药领域的研究热点之一。
2-羟基-4-（三氟甲基）吡啶则是合成啶磺草胺的重要中间体。
目前，现有制备2-羟基-4-（三氟甲基）吡啶的方法主要有吡啶法和环合法；其中，吡啶法采用的原料均是吡啶化合物，原料成本相对较高；环合法原料价格相对低廉，经济效益要高于吡啶法。
对于环合法，现有技术主要有以下两种方法：
（1）中国专利文献CN1263094A公开了一种以1,1,1-三氟-4-烷氧基-3-丁烯-2-酮为起始原料，在三甲基氯硅烷以及锌粉的存在下，与氯乙腈反应得到2-羟基-4-（三氟甲基）吡啶。
该方法的不足在于：（1）该环合反应难度较大，产物大部分都是环合前的中间态，目标产物纯度非常低，不到50%；（2）反应条件较为苛刻，需要无水无氧环境，对设备要求较高，而且锌粉需要提前活化，生产上有难度，不适合工业化生产。
（2）美国专利文献US2005288511A公开了一种以4-乙氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮为起始原料，先与磷酰基乙酸三乙酯反应得到中间体3-三氟甲基-5,5-二乙氧基戊烯酸乙酯及其异构体，再与乙酸铵进行环合反应得到2-羟基-4-（三氟甲基）吡啶。
该方法的不足在于：（1）收率较低，尤其是第二步环合反应收率只有66%；（2）产物呈浅棕色，纯度同样不高，同样不适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种反应收率和产物纯度均较高、适合工业化生产的啶磺草胺中间体的制备方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种啶磺草胺中间体的制备方法，包括：
①4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮与磷酰基乙酸三烷基酯在醇类溶剂中，在醇钠的存在下，经缩合反应生成中间体3-三氟甲基-5,5-二烷氧基戊烯酸烷基酯及其异构体；
②步骤①生成的中间体与乙酸铵在阻聚催化剂的存在下，经环合反应生成2-羟基-4-三氟甲基吡啶。
申请人经过大量实验发现，现有技术环合反应收率较低的原因极有可能是：由于环合反应温度较高（150℃以上），因此，反应时间较长的话，会导致含双键的缩合中间体发生聚合副反应，导致反应收率和产物纯度均较低。因此，本申请在环合反应中加入阻聚催化剂，从而获得较高的反应收率和产物纯度。
上述步骤①中，所述磷酰基乙酸三烷基酯与所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的摩尔比为1∶1～2∶1，优选为1∶1～1.2∶1，更优选为1.05∶1。
上述步骤①中，所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮为4-乙氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮或者4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮；为了提高反应安全性，优选为4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮。
上述步骤①中，所述磷酰基乙酸三烷基酯为磷酰基乙酸三甲酯或者磷酰基乙酸三乙酯；为了获得更高的缩合反应收率且降低成本，更优选为磷酰基乙酸三甲酯。
上述步骤①中，所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮与所述醇类溶剂的重量比为1∶0.5～1∶5，优选为1∶1。
上述步骤①中，所述醇类溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种，优选为甲醇或者乙醇。
上述步骤①中，所述醇钠为甲醇钠、乙醇钠、丙醇钠、丁醇钠中的一种，优选为甲醇钠或者乙醇钠。
上述步骤①中，所述醇钠与所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的摩尔比为1∶1～4∶1，优选为1∶1～1.5∶1，更优选为1.1∶1。
上述步骤①中，所述醇钠的滴加温度为-10℃～50℃，优选为5～10℃。
上述步骤①中，所述缩合反应的温度为10～50℃，优选为15～20℃。
上述步骤①中，所述缩合反应的时间为2～48h，优选为8～10h。
上述步骤②中，所述阻聚催化剂的用量为所述中间体重量的0.1%～10%，优选为1%～5%，更优选为2%。
上述步骤②中，所述阻聚催化剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、对叔丁基邻苯二酚、阻聚剂701、阻聚剂702中的一种，优选为对苯二酚或者对羟基苯甲醚。
上述步骤②中，所述乙酸铵与步骤①中所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的摩尔比为1∶1～8∶1，优选为4∶1。
上述步骤②中，所述环合反应的温度为25～180℃，优选为140～145℃。
上述步骤②中，所述环合反应的时间为0.5～12h，优选为6～8h。
本发明具有的积极效果：
（1）本发明的方法在环合过程中加入对苯二酚等阻聚催化剂，能够避免含双键的缩合中间体发生聚合副反应，从而保证环合反应的反应收率及产物纯度。
（2）本发明的方法采用4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮与磷酰基乙酸三甲酯作为缩合反应原料，不仅能够获得更高的缩合反应收率，而且成本较低，安全性较高。
（3）本发明的方法工艺简单，反应收率较高，产物纯度较高，适合于工业化生产。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的啶磺草胺中间体的制备方法具体如下：
①将甲醇98.0g、4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮98.0g（0.5mol）、磷酰基乙酸三甲酯95.55g（0.525mol，1.05eq）加入到反应装置中，降温至5℃，滴加浓度为30wt%的甲醇钠溶液99.0g（0.55mol，1.1eq），滴加过程控温5～10℃，约2h滴完，然后升温至15～20℃，搅拌反应8h。
反应结束后，向反应体系中加入300g水，分层，得到红色油状液体134.0g，GC纯度（含异构体）97.7%。
②将步骤①得到的红色油状液体134.0g加入到另一反应装置中，搅拌下加入乙酸铵154.0g（2.0mol，4eq）以及对苯二酚2.68g，升温至140℃，保温反应6h。
反应结束后，向反应体系中加入150g水，搅拌析出固体，抽滤，烘干，得到白色晶体69.4g，HPLC纯度为98.2%，两步总收率为85.2%。
（对比例1）
本对比例与实施例1的区别在于步骤②：将步骤①得到的红色油状液体134.0g加入到另一反应装置中，搅拌下加入乙酸铵154.0g，升温至140℃，保温反应6h。
反应结束后，向反应体系中加入150g水，搅拌析出固体，抽滤，烘干，得到褐色晶体52.0g，HPLC纯度为90.8%，两步总收率为63.8%。
（实施例2～实施例4）
各实施例与实施例1的区别在于步骤①的原料，具体见表1。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮 4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮98.0g（0.5mol） 4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮98.0g（0.5mol） 4-乙氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮84.0g（0.5mol） 4-乙氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮84.0g（0.5mol）
磷酰基乙酸三烷基酯 磷酰基乙酸三甲酯1.05eq 磷酰基乙酸三乙酯1.05eq 磷酰基乙酸三甲酯1.05eq 磷酰基乙酸三乙酯1.05eq
中间体 3-三氟甲基-5-甲氧基-5-丁氧基戊烯酸甲酯及其异构体 3-三氟甲基-5-甲氧基-5-丁氧基戊烯酸乙酯酯及其异构体 3-三氟甲基-5-甲氧基-5-乙氧基戊烯酸甲酯及其异构体 3-三氟甲基-5-甲氧基-5-乙氧基戊烯酸乙酯及其异构体
中间体重量 134.0g 129.6g 120.3 116.5g
GC纯度 97.7% 96.8% 97.2% 95.9%
目标产物重量 69.4g 60.4g 68.8g 59.7g
HPLC纯度 98.2% 98.0% 98.3% 98.5%
两步总收率 85.2% 74.1% 84.4% 73.3%
（实施例5）
本实施例的啶磺草胺中间体的制备方法具体如下：
①将甲醇500g、4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮500g（2.55mol）、磷酰基乙酸三甲酯487.5g（2.68mol，1.05eq）加入到反应装置中，降温至5℃，滴加浓度为30wt%的甲醇钠溶液506g（2.81mol，1.1eq），滴加过程控温5～10℃，约3h滴完，然后升温至15～20℃，搅拌反应10h。
反应结束后，向反应体系中加入1500g水，分层，得到红色油状液体670g，GC纯度（含异构体）为97.4%。
②将步骤①得到的红色油状液体670g加入到另一反应装置中，搅拌下加入乙酸铵785.7g（10.2mol，4eq）以及对羟基苯甲醚13.4g，升温至145℃，保温反应8h。
反应结束后，向反应体系中加入750g水，搅拌析出固体，抽滤，烘干，得到白色晶体351g，HPLC纯度为98.5%，两步总收率为84.4%。

Claims (10)

1.一种啶磺草胺中间体的制备方法，包括：
①4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮与磷酰基乙酸三烷基酯在醇类溶剂中，在醇钠的存在下，经缩合反应生成中间体3-三氟甲基-5,5-二烷氧基戊烯酸烷基酯及其异构体；
②步骤①生成的中间体与乙酸铵在阻聚催化剂的存在下，经环合反应生成2-羟基-4-三氟甲基吡啶。
2.根据权利要求1所述的啶磺草胺中间体的制备方法，其特征在于：所述阻聚催化剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、对叔丁基邻苯二酚、阻聚剂701、阻聚剂702中的一种。
3.根据权利要求1所述的啶磺草胺中间体的制备方法，其特征在于：所述阻聚催化剂的用量为所述中间体重量的0.1%～10%。
4.根据权利要求1至3之一所述的啶磺草胺中间体的制备方法，其特征在于：上述步骤①中，所述磷酰基乙酸三烷基酯与所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的摩尔比为1∶1～2∶1；所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮为4-乙氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮或者4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮；所述磷酰基乙酸三烷基酯为磷酰基乙酸三甲酯或者磷酰基乙酸三乙酯。
5.根据权利要求4所述的啶磺草胺中间体的制备方法，其特征在于：上述步骤①中，所述磷酰基乙酸三烷基酯与所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的摩尔比为1∶1～1.2∶1；所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮为4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮；所述磷酰基乙酸三烷基酯为磷酰基乙酸三甲酯。
6.根据权利要求1至3之一所述的啶磺草胺中间体的制备方法，其特征在于：上述步骤①中，所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮与所述醇类溶剂的重量比为1∶0.5～1∶5；所述醇类溶剂为甲醇或者乙醇。
7.根据权利要求1至3之一所述的啶磺草胺中间体的制备方法，其特征在于：上述步骤①中，所述醇钠为甲醇钠或者乙醇钠；所述醇钠与所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的摩尔比为1∶1～1.5∶1。
8.根据权利要求1至3之一所述的啶磺草胺中间体的制备方法，其特征在于：上述步骤①中，所述缩合反应的温度为15～20℃，所述缩合反应的时间为8～10h。
9.根据权利要求1至3之一所述的啶磺草胺中间体的制备方法，其特征在于：上述步骤②中所述乙酸铵与步骤①中所述4-烷氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的摩尔比为1∶1～8∶1。
10.根据权利要求1至3之一所述的啶磺草胺中间体的制备方法，其特征在于：上述步骤②中，所述环合反应的温度为140～145℃，所述环合反应的时间为6～8h。
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