CN114149370A - 1-(4-卤苯基)-吡唑烷-3-酮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农药领域，公开了一种1‑(4‑卤苯基)‑吡唑烷‑3‑酮的制备方法，该方法包括以下步骤，1)在有机溶液存在下，使对卤苯胺和丙烯酸或丙烯酸酯进行加成反应，得到加成反应产物；2)使加成反应产物与亚硝酸化试剂进行亚硝酸化反应，得到亚硝酸化产物；3)在加氢催化剂存在下，使亚硝酸化产物进行加氢还原，得到还原产物；4)除去还原产物中的加氢催化剂，并在碱存在下进行关环反应，得到1‑(4‑卤苯基)‑吡唑烷‑3‑酮。根据本发明的方法，其无需使用对氯苯肼，对环境友好，并且操作简单、收率高，特别适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及农药领域，具体涉及一种1-(4-卤苯基)-吡唑烷-3-酮的制备方法。
背景技术
吡唑醚菌酯是一种高效、低毒、广谱、对非靶标生物安全、对使用者和环境均安全友好的新型杀菌剂，1-(4-氯苯基)-吡唑烷-3-酮是合成吡唑醚菌酯的关键中间体。目前合成1-(4-氯苯基)-吡唑烷-3-酮大多采用以对氯苯胺为起始原料，经重氮化、还原、与丙烯酸酯关环的路线，其中重氮化、亚硫酸钠还原均需要使用大量的水，导致三废量极大，不利于工业化生产。
CN1190961A公开了以对氯苯肼与丙烯酸乙酯为原料合成1-(4-氯苯基)-吡唑烷-3-酮的方法，但其不可避免的使用了对氯苯肼，而合成对氯苯肼需要用到重氮化、亚硫酸钠还原等反应步骤，安全风险高，三废量大。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的安全风险高，三废量大和不利于工业化生产等问题，提供一种新的1-(4-卤苯基)-吡唑烷-3-酮的制备方法，该方法无需使用对氯苯肼，对环境友好，并且操作简单、收率高，特别适合工业化生产。
为了实现上述目的，本发明提供一种1-(4-卤苯基)-吡唑烷-3-酮的制备方法，其中，该方法包括以下步骤，
1)在有机溶液存在下，使式(1)所示结构的化合物与式(2)所示结构的化合物进行加成反应，得到含有式(3)所示结构的化合物的加成反应产物；
2)使步骤1)得到的加成反应产物与亚硝酸化试剂进行亚硝酸化反应，得到含有式(4)所示结构的化合物的亚硝酸化产物；
3)在加氢催化剂存在下，使步骤2)得到的亚硝酸化产物进行加氢还原，得到含有式(5)所示结构的化合物的还原产物；
4)除去步骤3)得到的还原产物中的加氢催化剂，并在碱存在下进行关环反应，得到式(6)所示结构的化合物，
上式中，R1为卤素，R2为H或碳原子数1-3的烷基。
优选地，R1为F、Cl、Br或I，R2为H、甲基或乙基；更优选地，R1为Cl，R2为乙基。
优选地，所述加成反应的条件包括：反应的温度为0-100℃，反应的时间为0.5-10小时。
优选地，式(1)所示结构的化合物与式(2)所示结构的化合物的摩尔比为1：1-1.5。
优选地，所述有机溶剂为甲苯、氯苯和1,2-二氯乙烷中的一种或多种。
优选地，相对于式(1)所示结构的化合物1摩尔，所述有机溶剂的用量为100-1000ml。
优选地，所述亚硝酸化反应的条件包括：反应的温度为-20～50℃，反应的时间为0.5-5小时。
优选地，式(1)所示结构的化合物与亚硝酸化试剂的摩尔比为1：0.9-1.2。
优选地，所述亚硝酸化试剂为亚硝酸正丁酯、亚硝酸异戊酯和亚硝酸叔丁酯中的一种或多种。
优选地，所述加氢还原的条件包括：温度为-20～50℃，时间为0.5-8小时，氢气压力为0.1-2Mpa。
优选地，所述加氢催化剂为雷尼镍、铂碳和钯碳中的一种或多种。
优选地，通过过滤除去步骤3)得到的还原产物中的加氢催化剂。
优选地，所述关环反应的条件包括：反应的温度为0-130℃，反应的时间为0.5-12小时。
优选地，所述还原产物中含有的式(5)所示结构的化合物与碱的摩尔比为1：1.05-1.5。
优选地，所述碱为甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。
通过上述技术方案，本发明可提供一种新的1-(4-卤苯基)-吡唑烷-3-酮的制备方法，该方法无需使用对氯苯肼，对环境友好，并且操作简单、收率高，特别适合工业化生产。
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。
本发明提供一种1-(4-卤苯基)-吡唑烷-3-酮的制备方法，其中，该方法包括以下步骤，
1)在有机溶液存在下，使式(1)所示结构的化合物与式(2)所示结构的化合物进行加成反应，得到含有式(3)所示结构的化合物的加成反应产物；
2)使步骤1)得到的加成反应产物与亚硝酸化试剂进行亚硝酸化反应，得到含有式(4)所示结构的化合物的亚硝酸化产物；
3)在加氢催化剂存在下，使步骤2)得到的亚硝酸化产物进行加氢还原，得到含有式(5)所示结构的化合物的还原产物；
4)除去步骤3)得到的还原产物中的加氢催化剂，并在碱存在下进行关环反应，得到式(6)所示结构的化合物，
上式中，R1为卤素，R2为H或碳原子数1-3的烷基。
根据本发明，优选地，R1为F、Cl、Br或I，R2为H、甲基或乙基；更优选地，R1为Cl，R2为H、甲基或乙基。
作为上式所示结构的化合物，具体可以举出：R1为Cl，R2为H的化合物；R1为Cl，R2为甲基的化合物；R1为Cl，R2为乙基的化合物；R1为Br，R2为H的化合物；R1为Br，R2为甲基的化合物；R1为Br，R2为乙基的化合物；R1为F，R2为H的化合物；R1为F，R2为甲基的化合物；R1为F，R2为乙基的化合物等。
下面分步骤对本发明进行说明。
1)加成反应
根据本发明，其包括：在有机溶液存在下，使式(1)所示结构的化合物与式(2)所示结构的化合物进行加成反应，得到含有式(3)所示结构的化合物的加成反应产物的步骤。
根据本发明，式(1)所示结构的化合物与式(2)所示结构的化合物的的用量可在较大范围内变动，但从进一步降低成本、提高收率方面来考虑，优选地，式(1)所示结构的化合物与式(2)所示结构的化合物的摩尔比为1：1-1.5；更优选地，式(1)所示结构的化合物与式(2)所示结构的化合物的摩尔比为1：1-1.2。
根据本发明，所述加成反应通过在所述有机溶剂存在下进行，可以缩短反应时间，使反应顺利进行。作为所述有机溶剂例如可以为芳香烃溶剂和卤代烃溶剂中的一种或多种；优选地，所述有机溶剂为甲苯、氯苯和1,2-二氯乙烷中的一种或多种；更优选地，所述有机溶剂为甲苯和/或氯苯；进一步优选地，所述有机溶剂为甲苯。
作为所述有机溶剂的用量，其能够将反应原料溶解即可。优选地，相对于式(1)所示结构的化合物1摩尔，所述有机溶剂的用量为100-1000ml；更优选地，相对于式(1)所示结构的化合物1摩尔，所述有机溶剂的用量为200-800ml；进一步优选地，相对于式(1)所示结构的化合物1摩尔，所述有机溶剂的用量为400-600ml。
在本发明中，通过使用上述有机溶剂，可以缩短反应时间，使反应顺利进行，并且在后续的步骤中可以一直作为反应溶剂使用，在环境保护和工业化生产中非常有用。
根据本发明，优选地，所述加成反应的条件包括：反应的温度为0-100℃，反应的时间为0.5-10小时；更优选地，所述加成反应的条件包括：反应的温度为10-80℃，反应的时间为0.5-8小时；进一步优选地，所述加成反应的条件包括：反应的温度为40-80℃，反应的时间为1-3小时。
根据本发明，在加成反应完成后，加成反应收率极高，无需进行后处理，可以直接进行下一步反应，在环境保护和工业化生产中非常有用。
2)亚硝酸化反应
根据本发明，在加成反应完成后，使步骤1)得到的加成反应产物与亚硝酸化试剂进行亚硝酸化反应，得到含有式(4)所示结构的化合物的亚硝酸化产物。
根据本发明，亚硝酸化试剂的用量可以根据加成反应产物中含有的式(3)所示结构的化合物的量来选择。另外，由于加成反应收率极高，且直接将加成反应产物进行亚硝酸化反应，因此，亚硝酸化试剂的用量可以根据式(1)所示结构的化合物的用量来选择。从简化操作方面来考虑，优选亚硝酸化试剂的用量根据式(1)所示结构的化合物的用量来选择。
具体而言，式(1)所示结构的化合物与亚硝酸化试剂的摩尔比为1：0.9-1.2；优选地，式(1)所示结构的化合物与亚硝酸化试剂的摩尔比可以为1：1-1.1；更优选地，式(1)所示结构的化合物与亚硝酸化试剂的摩尔比可以为1：1-1.05。
作为上述亚硝酸化试剂可以为本领域用于亚硝酸化的各种试剂，从环保方面来考虑，所述亚硝酸化试剂优选为亚硝酸正丁酯、亚硝酸异戊酯和亚硝酸叔丁酯中的一种或多种，更优选为亚硝酸丁酯。
根据本发明，优选地，所述亚硝酸化反应的条件包括：反应的温度为-20～50℃，反应的时间为0.5-5小时；更优选地，所述亚硝酸化反应的条件包括：反应的温度为-10～40℃，反应的时间为0.5-4小时；进一步优选地，所述亚硝酸化反应的条件包括：反应的温度为-10～10℃，反应的时间为0.5-2小时。
根据本发明，在亚硝酸化反应完成后，亚硝酸化反应收率极高，无需进行后处理，可以直接进行下一步反应，在环境保护和工业化生产中非常有用。
3)还原反应
根据本发明，在加成反应完成后，在加氢催化剂存在下，使步骤2)得到的亚硝酸化产物进行加氢还原，得到含有式(5)所示结构的化合物的还原产物。
根据本发明，作为所述加氢催化剂可以使用本领域通常用于加氢还原的各种催化剂，优选地，所述加氢催化剂为雷尼镍、铂碳和钯碳中的一种或多种；更优选地，所述加氢催化剂为雷尼镍。
根据本发明，优选地，所述加氢还原的条件包括：温度为-20～50℃，时间为0.5-8小时，氢气压力为0.1-2Mpa；更优选地，所述加氢还原的条件包括：温度为-10～40℃，时间为0.5-5小时，氢气压力为0.1-1Mpa；进一步优选地，所述加氢还原的条件包括：温度为-10～10℃，时间为1-3小时，氢气压力为0.3-1Mpa。在此压力为表压。
根据本发明，在还原反应完成后，仅需除去步骤3)得到的还原产物中的加氢催化剂即可进行下一步反应，操作非常简单，在环境保护和工业化生产中非常有用。
作为上述除去步骤3)得到的还原产物中的加氢催化剂的方法没有特别的限定，可以采用各种固液分离的方法，优选地，通过过滤除去步骤3)得到的还原产物中的加氢催化剂。
4)关环反应
根据本发明，在还原反应完成后，除去步骤3)得到的还原产物中的加氢催化剂，并在碱存在下进行关环反应，得到式(6)所示结构的化合物。
根据本发明，优选地，所述还原产物中含有的式(5)所示结构的化合物与碱的摩尔比为1：1.05-1.5；优选地，所述还原产物中含有的式(5)所示结构的化合物与碱的摩尔比为1：1.05-1.3。
作为所述碱，例如可以为甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种；优选地，所述碱为甲醇钠和/或乙醇钠；更优选地，所述碱为甲醇钠。
根据本发明，优选地，所述关环反应的条件包括：反应的温度为0-130℃，反应的时间为0.5-12小时；更优选地，所述关环反应的条件包括：反应的温度为0-80℃，反应的时间为1-12小时；进一步优选地，所述关环反应的条件包括：反应的温度为0-50℃，反应的时间为3-10小时
根据本发明，在关环反应完成后，仅需要通过水溶解、酸化、过滤、烘干即可得到目标产物，后处理简单且收率高。
作为上述水的用量只要能够将反应产物溶解即可，例如可以为反应溶剂用量的0.5-2倍，优选为1-1.5倍。
作为上述酸化，可以通过添加本领域通常用于调节酸度的各种酸来进行，例如可以使用盐酸，酸的摩尔用量例如可以为式(1)所示结构的化合物的1-1.5倍。
根据本发明，在加成反应完成后无需进行后处理，直接进行下一步反应，在亚硝酸化反应完成后无需进行后处理，直接进行下一步反应，在还原反应完成后仅需除去还原产物中的加氢催化剂即可进行下一步反应，并且，所有的反应步骤可共用第一步加成反应所使用的有机溶剂，在操作上非常简单，三废少对环境友好且非常适合工业化生产。
以下通过实施例对本发明进行详细地说明，但本发明并不仅限于下述实施例。
以下实施例中，收率是使用Agilent HPLC 1200，采用外标法进行定量分析，通过该定量值计算得到的收率；纯度是使用Agilent HPLC 1200，采用外标法进行定量分析得到的值。
以下实施例的合成路线如下：
实施例1(R＝Et)
1)中间体1的合成
将25.7g对氯苯胺(0.20mol)和100mL甲苯加入反应瓶，升温至80℃，滴加20.2g丙烯酸乙酯(0.20mol)，滴加完毕继续保温反应3小时，反应完成后，将反应液直接用于下步反应，反应收率95％。
2)中间体2的合成
将含有43.3g中间体1的甲苯溶液降温至0-5℃，滴加21.0g亚硝酸丁酯(0.20mol)，滴加完毕继续保温反应0.5小时，反应完成后，直接用于下步反应，反应收率98％。
3)中间体3的合成
将含有47.8g中间体2的甲苯溶液加入高压釜，加入1.4g雷尼镍，控制温度在0-5℃，通入氢气，控制压力在0.3-0.5Mpa，反应2小时，反应完成后，滤出催化剂，反应液直接用于下步反应，反应收率95％。
4)1-(4-氯苯基)-吡唑烷-3-酮的合成
将含有40.7g中间体3(0.19mol)的甲苯溶液加入反应瓶，控制温度在15-20℃，加入11.1g固体甲醇钠(0.2mol)，保温反应3小时，加入100mL水，搅拌20min，分出水相，滴加21.3g盐酸(0.21mol)，过滤，烘干得到1-(4-氯苯基)-吡唑烷-3-酮(纯度为98重量％)，反应收率92％。
核磁数据：1H NMR(500MHz，CDCl3)δ8.48(s，1H)，7.35-7.17(m，2H)，6.99(d，J＝8.4Hz，2H)，3.91(t，J＝7.8Hz，2H)，2.56(t，J＝7.8Hz，2H)；质谱数据：[M+H]+＝197。
实施例2(R＝Et)
1)中间体1的合成
将对氯苯胺(0.20mol)和100mL甲苯加入反应瓶，升温至60℃，滴加丙烯酸乙酯(0.22mol)，滴加完毕继续保温反应2.5小时，反应完成后，将反应液直接用于下步反应，反应收率95％。
2)中间体2的合成
将含有中间体1的甲苯溶液降温至5-10℃，滴加亚硝酸丁酯(0.19mol)，滴加完毕继续保温反应0.5小时，反应完成后，直接用于下步反应，反应收率96％。
3)中间体3的合成
将含有中间体2的甲苯溶液加入高压釜，加入1.0g钯碳，控制温度在5-10℃，通入氢气，控制压力在0.8-1Mpa，反应1小时，反应完成后，滤出催化剂，反应液直接用于下步反应，反应收率93％。
4)1-(4-氯苯基)-吡唑烷-3-酮的合成
将含有中间体3的甲苯溶液加入反应瓶，控制温度在40-50℃，加入14.0g固体甲醇钠(中间体3与甲醇钠的摩尔比为1：1.5)，保温反应5小时，加入100mL水，搅拌20min，分出水相，滴加盐酸(0.28mol)，过滤，烘干得到1-(4-氯苯基)-吡唑烷-3-酮(纯度为98重量％)，反应收率95％。
实施例3(R＝Et)
1)中间体1的合成
将对氯苯胺(0.20mol)和100mL甲苯加入反应瓶，升温至40℃，滴加丙烯酸乙酯(0.30mol)，滴加完毕继续保温反应1小时，反应完成后，将反应液直接用于下步反应，反应收率96％。
2)中间体2的合成
将含有中间体1的甲苯溶液降温至-10～-5℃，滴加亚硝酸丁酯(0.21mol)，滴加完毕继续保温反应0.5小时，反应完成后，直接用于下步反应，反应收率98％。
3)中间体3的合成
将含有中间体2的甲苯溶液加入高压釜，加入0.5g铂碳，控制温度在-10～-5℃，通入氢气，控制压力在0.5-0.8Mpa，反应3小时，反应完成后，滤出催化剂，反应液直接用于下步反应，反应收率90％。
4)1-(4-氯苯基)-吡唑烷-3-酮的合成
将含有中间体3的甲苯溶液加入反应瓶，控制温度在0-5℃，加入12.1g固体甲醇钠(中间体3与甲醇钠的摩尔比为1：1.3)，保温反应10小时，加入100mL水，搅拌20min，分出水相，滴加盐酸(0.24mol)，过滤，烘干得到1-(4-氯苯基)-吡唑烷-3-酮(纯度为98重量％)，反应收率90％。
实施例4(R＝H)
1)中间体1的合成
将25.7g对氯苯胺(0.20mol)和100mL甲苯加入反应瓶，升温至80℃，滴加20.2g丙烯酸(0.20mol)，滴加完毕继续保温反应3小时，反应完成后，将反应液直接用于下步反应，反应收率97％。
2)中间体2的合成
将含有中间体1的甲苯溶液降温至0-5℃，滴加21.0g亚硝酸丁酯(0.20mol)，滴加完毕继续保温反应0.5小时，反应完成后，直接用于下步反应，反应收率97％。
3)中间体3的合成
将含有中间体2的甲苯溶液加入高压釜，加入1.4g雷尼镍，控制温度在0-5℃，通入氢气，控制压力在0.3-0.5Mpa，反应2小时，反应完成后，滤出催化剂，反应液直接用于下步反应，反应收率95％。
4)1-(4-氯苯基)-吡唑烷-3-酮的合成
将含有中间体3的甲苯溶液加入反应瓶，控制温度在15-20℃，加入11.1g固体甲醇钠(0.2mol)，保温反应3小时，加入100mL水，搅拌20min，分出水相，滴加盐酸(0.22mol)，过滤，烘干得到1-(4-氯苯基)-吡唑烷-3-酮(纯度为98重量％)，反应收率96％。
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1-(4-卤苯基)-吡唑烷-3-酮的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，
1)在有机溶液存在下，使式(1)所示结构的化合物与式(2)所示结构的化合物进行加成反应，得到含有式(3)所示结构的化合物的加成反应产物；
2)使步骤1)得到的加成反应产物与亚硝酸化试剂进行亚硝酸化反应，得到含有式(4)所示结构的化合物的亚硝酸化产物；
3)在加氢催化剂存在下，使步骤2)得到的亚硝酸化产物进行加氢还原，得到含有式(5)所示结构的化合物的还原产物；
4)除去步骤3)得到的还原产物中的加氢催化剂，并在碱存在下进行关环反应，得到式(6)所示结构的化合物，
上式中，R1为卤素，R2为H或碳原子数1-3的烷基。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，R1为F、Cl、Br或I，R2为H、甲基或乙基；
优选地，R1为Cl，R2为乙基。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加成反应的条件包括：反应的温度为0-100℃，反应的时间为0.5-10小时；
优选地，式(1)所示结构的化合物与式(2)所示结构的化合物的摩尔比为1：1-1.5。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述有机溶剂为甲苯、氯苯和1,2-二氯乙烷中的一种或多种；
优选地，相对于式(1)所示结构的化合物1摩尔，所述有机溶剂的用量为100-1000ml。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述亚硝酸化反应的条件包括：反应的温度为-20～50℃，反应的时间为0.5-5小时。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，式(1)所示结构的化合物与亚硝酸化试剂的摩尔比为1：0.9-1.2；
优选地，所述亚硝酸化试剂为亚硝酸正丁酯、亚硝酸异戊酯和亚硝酸叔丁酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述加氢还原的条件包括：温度为-20～50℃，时间为0.5-8小时，氢气压力为0.1-2Mpa；
优选地，所述加氢催化剂为雷尼镍、铂碳和钯碳中的一种或多种。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，通过过滤除去步骤3)得到的还原产物中的加氢催化剂。
9.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述关环反应的条件包括：反应的温度为0-130℃，反应的时间为0.5-12小时。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述还原产物中含有的式(5)所示结构的化合物与碱的摩尔比为1：1.05-1.5；
优选地，所述碱为甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。
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