CN113896689B - 苯嗪草酮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及除草剂领域，公开了一种苯嗪草酮的制备方法。该方法包括：以甲醇为溶剂，在催化剂存在下，使2‑乙酰腙‑2‑苯基‑乙酰肼进行环合反应得到苯嗪草酮，其中，所述催化剂含有乙酸盐和碱金属氢氧化物。根据本发明的苯嗪草酮的制备方法，其具有原料来源广泛、合成时间短、反应条件温和、收率高以及三废少的优点，非常适合工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及除草剂领域，具体涉及一种苯嗪草酮的制备方法。
背景技术
苯嗪草酮(Metamitron)由拜耳公司于1975年开发成功的主要用于甜菜作物的除草剂。主要用于防除单子叶和双子叶杂草如龙葵、早熟禾、桑麻、小野芝麻、看买娘、猪秧秧等。
苯嗪草酮的合成文献很多，如US4057546，其公开了以乙醇为溶剂，无催化剂的情况下，回流反应12小时以76％的收率得到苯嗪草酮；加入等摩尔的乙酸钠时，收率上升至92％；以及以正丙醇为溶剂，乙酸钠为催化剂，收率只有69％。《化工中间体》2010年第6期公开了一种苯嗪草酮的合成新工艺，其以丁醇为溶剂，以无水乙酸钠为催化剂，使肼腚回流反应15-16小时，以88％的收率得到苯嗪草酮。
上述现有技术存在操作时间长产能低、溶剂较难回收套用以及对原料要求严格的问题，不适合工业生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种苯嗪草酮的制备方法，该方法具有原料来源广泛、合成时间短、反应条件温和、收率高以及三废少的优点，非常适合工业生产。
本发明的发明人经过深入研究发现，使用无水乙酸钠为催化剂、以甲醇为溶剂，使2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼环合制备苯嗪草酮时，通过加入微量的氢氧化钠，即使使用顺反比较低的2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼，同样能够高收率、高纯度地得到苯嗪草酮，并且每个杂质含量均小于0.1％，无水乙酸钠用量显著减少，并且，使用顺反比较低的2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼作为原料，单用无水乙酸钠反应时，其收率不高。
此外，苯嗪草酮的最后一步环合反应的实验和反应机理表明，其原料(2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼，以下也简称为肼腚)的顺反比越高，其收率越高。本发明的发明人在实验中还发现肼腚的稳定性差，湿品在加热的情况下容易变坏，而干品与湿品肼腚在进行环合反应时收率存在差异。
由此，本发明提供一种苯嗪草酮的制备方法，该方法包括：以甲醇为溶剂，在催化剂存在下，使2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼进行环合反应得到苯嗪草酮，其中，所述催化剂含有乙酸盐和碱金属氢氧化物。
优选地，所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的顺反比为1-3：1；更优选地，所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的顺反比为1-2：1。
优选地，所述甲醇与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的质量体积比为1-10：1；更优选地，所述甲醇与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的质量体积比为2-6：1。
优选地，所述乙酸盐与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的摩尔比为0.01-0.05：1。
优选地，所述碱金属氢氧化物与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的摩尔比为0.001-0.01：1。
优选地，所述乙酸盐为乙酸钠和/或乙酸钾。
优选地，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
优选地，所述环合反应的条件包括：反应温度为80-150℃，反应时间为1-8小时；更优选地，所述环合反应的条件包括：反应温度为100-120℃，反应时间为4-6小时。
根据本发明的方法，其具有原料来源广泛、合成时间短、反应条件温和、收率高以及三废少的优点，非常适合工业生产。并且，合成中使用的溶剂易于回收套用。
附图说明
图1是实施例1制备得到的苯嗪草酮的1H-NMR图。
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。
本发明提供一种苯嗪草酮的制备方法，该方法包括：以甲醇为溶剂，在催化剂存在下，使2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼进行环合反应得到苯嗪草酮，其中，所述催化剂含有乙酸盐和碱金属氢氧化物。
在本发明中，所述催化剂为乙酸盐和碱金属氢氧化物。
根据本发明，通常在苯嗪草酮的最后一步环合反应中，其原料(2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼)的顺反比越高，其收率越高。因此，现有技术中通常采用顺反比较高的原料来提高收率，对原料来源要求严格。而在本发明中，通过所述催化剂含有乙酸盐和碱金属氢氧化物，即使使用顺反比较低的2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼，同样能够高收率、高纯度地得到苯嗪草酮。
因此，本发明的方法既可以用于顺反比高的原料，也可以用于顺反比低的原料，优选用于顺反比低的原料。具体而言，所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的顺反比为1-3：1；更优选地，所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的顺反比为1-2：1；进一步优选地，所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的顺反比为1.5-1.7：1。
根据本发明，优选地，所述甲醇与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的质量体积比为1-10：1；更优选地，所述甲醇与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的质量体积比为2-6：1。
根据本发明，所述乙酸盐可以根据所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的用量来选择。优选地，所述乙酸盐与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的摩尔比为0.01-0.1：1；更优选地，所述乙酸盐与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的摩尔比为0.01-0.05：1；进一步优选地，所述乙酸盐与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的摩尔比为0.01-0.03：1。
根据本发明，所述碱金属氢氧化物微量使用即可实现本发明的目的。优选地，所述碱金属氢氧化物与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的摩尔比为0.001-0.01：1；优选地，所述碱金属氢氧化物与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的摩尔比为0.001-0.006：1。
根据本发明，优选地，所述乙酸盐为乙酸钠和/或乙酸钾。
根据本发明，优选地，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或多种；更优选地，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
根据本本发明，通过在加热条件下进行所述环合反应。优选地，所述环合反应的条件包括：反应温度为80-150℃，反应时间为1-8小时；更优选地，所述环合反应的条件包括：反应温度为100-120℃，反应时间为4-6小时。此外，本发明的反应优选在高压釜内完成的，因为反应温度超过甲醇的沸点，其反应压力是甲醇的相应温度的饱和蒸汽压，例如，反应温度为100℃时约3个大气压，反应温度为120℃时约为6个大气压。
以下，通过实施例对本发明进行详细的说明，但本发明并不仅限于下述实施例。
以下实施例和对比例中，原料以及产品纯度采用Agilent HPLC 1200进行测定，方法为面积归一法。
实施例1
向250mL的小高压釜中加入40g定量含量为92重量％的干肼腚(顺反比约为1.6：1)、0.3g无水醋酸钠(当量数为21.7‰)、0.4g的5重量％氢氧化钠甲醇溶液和200mL甲醇。密闭高压釜，1小时内缓慢升温至120℃，120℃保温反应6小时。降温，中控，反应完毕，常压浓缩至甲醇约剩余40mL，回流半小时，降温至0℃。过滤，滤饼用水打浆，过滤，干燥，得30.5g苯嗪草酮(收率88.7％，含量98.3％)。
LC-MS[M+H+]＝203，1H-NMR谱图如图1所示(以氘代氯仿作为溶剂)。
实施例2
向250mL的小高压釜中加入60g定量含量为92重量％的干肼腚(顺反比约为1.6：1)、0.2g无水醋酸钠、0.3g的5重量％氢氧化钠甲醇溶液和150mL甲醇。密闭高压釜，1小时内缓慢升温至120℃，120℃保温反应6小时。降温，中控，反应完毕，常压浓缩至甲醇约剩余60mL，回流半小时，降温至0℃。过滤，滤饼用水打浆，过滤，干燥，经过核磁、质谱鉴定得44.34g苯嗪草酮(收率85.7％，含量98.0％)。
实施例3-14
按照实施例1的方法进行，不同的是，无水乙酸钠和5重量％的氢氧化钠的甲醇溶液的用量如表1所示。另外，收率和纯度也如表1所示。
表1
| 实施例3 | 氢氧化钠当量(‰) | 醋酸钠当量(‰) | 收率(％) |
| 实施例4 | 1.5 | 14.4 | 87.34 |
| 实施例5 | 1.5 | 21.7 | 89.4 |
| 实施例6 | 1.5 | 28.9 | 87.47 |
| 实施例7 | 3 | 14.4 | 87.51 |
| 实施例8 | 3 | 28.9 | 86.20 |
| 实施例9 | 4.5 | 14.4 | 88.73 |
| 实施例10 | 4.5 | 21.7 | 87.62 |
| 实施例11 | 4.5 | 28.9 | 87.76 |
| 实施例12 | 6 | 14.4 | 86.11 |
| 实施例13 | 6 | 21.7 | 87.78 |
| 实施例14 | 6 | 28.9 | 86.88 |
实施例15
向2L的RC1高压釜中加入380g定量含量为80.28重量％的车间湿肼腚(顺反比约为1.6：1)、3.5g的5重量％的氢氧化钠甲醇溶液、2.63g无水醋酸钠和875mL甲醇。密闭高压釜，1小时内缓慢升温至120℃，120℃保温反应6小时。降温，中控，反应完毕，常压浓缩至甲醇约剩余350mL，回流半小时，降温至0℃。过滤，滤饼用水打浆，过滤，干燥，经过核磁、质谱鉴定得243.6g苯嗪草酮(收率85.45％，含量98.13％)。
实施例16-18
按照实施例15的方法进行，不同的是，肼腚为室温晾干的肼腚，其结果如表2所示。
表2
| 实施例 | 干肼啶(g) | 含量(％) | 苯嗪草酮得量(g) | 含量(％) | 收率(％) |
| 实施例16 | 326.6 | 89.8 | 238.98 | 98.75 | 87.71 |
| 实施例17 | 353.6 | 90.99 | 260.01 | 98.01 | 86.29 |
| 实施例18 | 353.6 | 90.99 | 261.1 | 98.07 | 86.71 |
实施例19
向2L的RC1高压釜中加入200g定量含量为83重量％的车间湿肼腚(顺反比约为1.6：1)、2g的5重量％的氢氧化钠甲醇溶液、1.5g无水醋酸钠和1000mL甲醇。密闭高压釜，1小时内缓慢升温至120℃，120℃保温反应6小时。降温，中控，反应完毕，常压浓缩至甲醇约剩余200mL，回流半小时，降温至0℃。过滤，滤饼用水打浆，过滤，干燥，经过核磁、质谱鉴定得134.5g苯嗪草酮(收率87.2％，含量98.64％)。
实施例20
按照实施例15的方法进行，不同的是，肼腚为室温晾干的肼腚，其结果如表3所示。
表3
| 实施例 | 干肼啶(g) | 含量(％) | 苯嗪草酮得量(g) | 含量(％) | 收率(％) |
| 实施例20 | 200 | 90.19 | 150.58 | 98.89 | 90.11 |
对比例1
向250mL的小高压釜中加入50g定量含量为96.8重量％的顺式干肼腚(顺反比约为95：5)、2.5g无水醋酸钠和150mL甲醇。密闭高压釜，1小时内缓慢升温至120℃，120℃保温反应6小时。降温，中控，反应完毕，常压浓缩至甲醇约剩余50mL，回流半小时，降温至0℃。过滤，滤饼用水打浆，过滤，干燥，经过核磁、质谱鉴定得40.35g苯嗪草酮(收率89％，含量98％)。
对比例2
向250mL的小高压釜中加入50g定量含量为91.1重量％的顺式干肼腚(顺反比约为95：5)、2.5g无水醋酸钠和150mL甲醇。密闭高压釜，1小时内缓慢升温至110℃，110℃保温反应6小时。降温，中控，反应完毕，常压浓缩至甲醇约剩余50mL，回流半小时，降温至0℃。过滤，滤饼用水打浆，过滤，干燥，经过核磁、质谱鉴定得40.4g苯嗪草酮(收率94.7％，含量98％)。
对比例3
向2L的RC1高压釜中加入380g定量含量为80.28重量％的车间湿肼腚(顺反比约为1.6：1)、17.5g无水醋酸钠和875mL甲醇。密闭高压釜，1小时内缓慢升温至120℃，120℃保温反应6小时。降温，中控，反应完毕，常压浓缩至甲醇约剩余350mL，回流半小时，降温至0℃。过滤，滤饼用水打浆，过滤，干燥，经过核磁、质谱鉴定得234.9g苯嗪草酮(收率82.56％，含量98.3％)。
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 (6)
1.一种苯嗪草酮的制备方法，其特征在于，该方法包括：以甲醇为溶剂，在催化剂存在下，使2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼进行环合反应得到苯嗪草酮，其中，所述催化剂含有乙酸盐和碱金属氢氧化物，
其中，所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的顺反比为1-3：1，所述环合反应的条件包括：反应温度为100-120℃，反应时间为4-6小时，
所述乙酸盐与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的摩尔比为0.01-0.05：1，
所述碱金属氢氧化物与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的摩尔比为0.001-0.01：1。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的顺反比为1-2：1。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述甲醇与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的质量体积比为1-10：1。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述甲醇与所述2-乙酰腙-2-苯基-乙酰肼的质量体积比为2-6：1。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述乙酸盐为乙酸钠和/或乙酸钾。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
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