CN114524758A - 一种溴虫腈的合成新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溴虫腈的合成新工艺，涉及农药技术领域，包括以下步骤：以乙腈为溶剂，加入对氯苯甘氨酸、三氟乙酸和缚酸剂三乙胺搅拌均匀，滴加三氯化磷进行酰化反应，反应完毕，萃取、脱溶，脱去萃取剂；加入乙腈与2‑氯丙烯腈搅拌溶解，加三乙胺进行环合反应，反应完毕，萃取、脱溶，脱去萃取剂；加入甲醇搅拌溶解，滴加溴素和双氧水进行溴化反应，反应完毕，脱除甲醇，加入甲苯萃取有机层，有机层加入二乙氧基甲烷、碳酸钾与三氯化磷进行缩合反应合成溴虫腈。本发明工艺流程简单，中间体含量提高，溶剂可回收利用，降低原材料消耗，提高了产品的纯度和收率，生产工艺绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及农药技术领域，特别涉及一种溴虫腈的合成新工艺。
背景技术
溴虫腈是一种前体杀虫剂，其必须在昆虫多功能氧化酶的作用下发生氧化脱去N-乙氧基甲基后才表现出杀虫作用，该氧化代谢作用可使溴虫腈产生亲脂性和弱酸性-NH吡咯化合物去乙氧基甲基溴虫腈，通过线粒体偶联作用对昆虫产生致死影响。因其作用机理独特，杀虫、杀螨广谱，因此市场需求较大。
目前溴虫腈的主要合成路线为：以对氯苯甘氨酸为主要原料，乙腈为反应溶剂，经过滴加三氯化磷、三氟乙酸，三乙胺酰化反应脱水生成4-(4-氯苯基)-2-三氟甲基-3-噁唑-5-酮；再与2-氯丙烯腈在三乙胺催化下，环合生成2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈；生成的中间体用溴素进行溴化得4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈；溴化物再与二乙氧基甲烷进行缩合反应，精制后得到产品溴虫腈。该工艺存在的主要问题：在酰化反应、环合反应以及溴化反应中，因合成步骤较多，后处理不好会导致中间体含量较低，进而导致产品收率较低；而且在2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈和溴素溴化时，会产生大量的含溴废水，溴素浪费大，成本较高，废水处理难度很大，而且溴化后直接进行缩合反应，缩合反应过程中副反应较多，溴虫腈粗品品质较差，导致产品含量低，生产成本较高。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的是提供一种溴虫腈的合成新工艺，旨在解决现有技术中废水处理难度大，产品含量低，生产成本较高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种溴虫腈的合成新工艺，包括以下步骤：
酰化及环合反应：以乙腈为溶剂，加入对氯苯甘氨酸、三氟乙酸和缚酸剂三乙胺搅拌均匀，升温至30~40℃滴加三氯化磷进行酰化反应，加热至50~60℃保温2~3h；反应结束后，脱除乙腈，在反应液中加入甲苯与水进行水洗萃取，分层脱除甲苯后，再加入乙腈与2-氯丙烯腈搅拌溶解，升温至25~35℃滴加三乙胺进行环合反应，滴加完毕加热至50~60℃保温反应 1~2h，反应完成，脱除乙腈，再加入甲苯及水进行水洗萃取，分层脱除甲苯后得到2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈；
溴化反应：在甲醇中加入-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈，搅拌溶解，升温至40～50℃，按照一定摩尔比双滴加入溴素、双氧水，滴加完毕后保温反应3～4h，在常压、真空条件下脱除甲醇，加入甲苯与水进行水洗萃取，分离有机层得到4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈的甲苯溶液；
缩合反应：按照反应摩尔比，在4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈的甲苯溶液中加入二乙氧基甲烷、缚酸剂碳酸钾，升温至55～65℃，滴加三氯化磷，滴加完毕后保温1~2h，加入水洗涤，静置分层，有机层经常、减压脱除甲苯后，加入醇类溶剂，重结晶后离心，沉淀物烘干，得溴虫腈。
优选的，所述酰化反应中，对氯苯甘氨酸与三乙胺的摩尔比为1:（0.6~1.5），对氯苯甘氨酸与乙腈的摩尔比为 1:（5~15），对氯苯甘氨酸与甲苯的摩尔比为1:（3~6），对氯苯甘氨酸、三氟乙酸和三氯化磷的摩尔比为 1:（1.05~1.6）:（1~1.5），三氯化磷的滴加时间为2~4h。
优选的，所述环合反应中，2-氯丙烯腈、三乙胺与酰化反应中的对氯苯甘氨酸的摩尔比为（1.02~1.2）:（1~1.2）:1，2-氯丙烯腈、乙腈和甲苯的摩尔比为 1:（10~17）:（5~10），三乙胺溶液的滴加时间为2~4h。
优选的，所述溴化反应中，2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈与溴素、双氧水的摩尔比为 1:（0.6~1.1）:（1.5~3），2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈与甲醇、甲苯的摩尔比为1:（15~22）:（5~10），溴素及双氧水的滴加时间为 4~6h。
优选的，所述缩合反应中，4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈、二乙氧基甲烷与碳酸钾的摩尔比为 1:（1.1~1.5）:（1.5~3），4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈与醇类溶剂的摩尔比为1:（25~35），4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈与三氯化磷的摩尔比为1:（1.05~1.2），二乙氧基甲烷的滴加时间为 2~4h。
优选的，所述缩合反应中，醇类溶剂为甲醇或乙醇。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
1）、本发明制备的溴虫腈烘干后产品含量大于98.2%，产品收率大于87.2%；
2）、本发明在酰化、环合后分别采用萃取剂进行萃取水洗操作，提高了酰化物及环合物的含量，也有利于提高中间产物的收率，降低反应过程中的能源消耗，而且溶剂及催化剂经回收处理后可继续用于生产，降低了环保压力，生产工艺更加绿色环保；
3、本发明在溴化反应时采用双滴发加入溴素与双氧水，可降低溴素的消耗以及含溴废水的产生，并减少杂质的产生，降低废水处理难度，节省反应原料，提高溴化物的纯度和收率。
综上所述，本发明解决了现有技术中废水处理难度大，产品含量低，生产成本较高的技术问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的一种溴虫腈的合成新工艺进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。在本发明中，如无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
实施例1
在反应容器中加入5mol乙腈作为溶剂，再加入1mol对氯苯甘氨酸、1.05mol三氟乙酸和0.6mol三乙胺，搅拌均匀，加热至30℃，滴加1mol三氯化磷进行酰化反应，控制三氯化磷的滴加时间为2h，滴加完毕升温至50℃保温反应2h，反应完毕，脱除乙腈，在反应液中加入3mol甲苯与适量水进行水洗萃取，水层为亚磷酸盐、分离水及三乙胺，有机层为酰化料甲苯溶液，脱除甲苯后，再加入10mol乙腈和1.02mol 2-氯丙烯腈搅拌溶解，调节温度为 25℃滴加1mol三乙胺进行环合反应，三乙胺溶液的滴加时间为2h，滴加完毕升温至 50℃保温反应 1h，反应完成后脱除乙腈，再加入5.1mol甲苯与适量水进行水洗萃取，分层，有机层脱除甲苯后得到2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈。
取1mol2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈，加入15mol甲醇，搅拌溶解后，调节温度为40℃双滴加入0.6mol溴素与1.5mol双氧水，控制溴素及双氧水的滴加时间为 4h，滴加完毕后保温反应3h，在常压、真空条件下脱除溶剂甲醇，加入5mol甲苯与适量水进行水洗萃取，分层，有机层为4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈的甲苯溶液。
取4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈的甲苯溶液（4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈含量为1mol）中加入1.1mol二乙氧基甲烷与1.5mol缚酸剂碳酸钾，升温至55℃，再将1.05mol三氯化磷滴加至反应液中进行缩合反应，三氯化磷的滴加时间为 2h，滴加完毕后保温1h，加入水洗涤，静置分层，有机层常、减压脱除甲苯后，加入25mol甲醇重结晶，离心，烘干，得溴虫腈。最终产品含量为 98.2wt% ，产品收率为 87.4%。
实施例2
在反应容器中加入10mol乙腈作为溶剂，再加入1mol对氯苯甘氨酸、1.4mol三氟乙酸和1.0mol三乙胺，搅拌均匀，加热至35℃，滴加1.3mol三氯化磷进行酰化反应，控制三氯化磷的滴加时间为 3h，滴加完毕升温至55℃保温反应2.5h，反应完毕，脱除乙腈，在反应液中加入4mol甲苯与适量水进行水洗萃取，水层为亚磷酸盐、分离水及三乙胺，有机层为酰化料甲苯溶液，脱除甲苯后，再加入15mol乙腈和1.1mol 2-氯丙烯腈搅拌溶解，调节温度为30℃滴加1.1mol三乙胺进行环合反应，三乙胺溶液的滴加时间为3h；滴加完毕升温至55℃保温反应 1.5h，反应完成后脱除乙腈，再加入10mol甲苯与适量水进行水洗萃取，分层，有机层脱除甲苯后得到2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈。
取1mol2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈，加入18mol甲醇，搅拌溶解后，调节温度为45℃双滴加入0.9mol溴素与2mol双氧水，控制溴素及双氧水的滴加时间为 5h，滴加完毕后保温反应3.5h，在常压、真空条件下脱除溶剂甲醇，加入8mol甲苯与适量水进行水洗萃取，分层，有机层为4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈的甲苯溶液。
取4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈的甲苯溶液（4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈含量为1mol）中加入1.3mol二乙氧基甲烷与2mol缚酸剂碳酸钾，升温至60℃，再将1.1mol三氯化磷滴加至反应液中进行缩合反应，三氯化磷的滴加时间为 3h，滴加完毕后保温1.5h，加入水洗涤，静置分层，有机层常、减压脱除甲苯后，加入30mol甲醇重结晶，离心，烘干，得溴虫腈。最终产品含量为 98.5wt% ，产品收率为 87.7%。
实施例3
在反应容器中加入15mol乙腈作为溶剂，再加入1mol对氯苯甘氨酸、1.6mol三氟乙酸和1.5mol三乙胺，搅拌均匀，加热至40℃，滴加1.5mol三氯化磷进行酰化反应，控制三氯化磷的滴加时间为 4h，滴加完毕升温至60℃保温反应3h，反应完毕，脱除乙腈，在反应液中加入6mol甲苯与适量水进行水洗萃取，水层为亚磷酸盐、分离水及三乙胺，有机层为酰化料甲苯溶液，脱除甲苯后，再加入20mol乙腈和1.2mol 2-氯丙烯腈搅拌溶解，调节温度为 35℃滴加1.2mol三乙胺进行环合反应，三乙胺溶液的滴加时间为4h，滴加完毕升温至60℃保温反应 2h，反应完成后脱除乙腈，再加入12mol甲苯与适量水进行水洗萃取，分层，有机层脱除甲苯后得到2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈。
取1mol2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈，加入22mol甲醇，搅拌溶解后，在温度为50℃双滴加入1.1mol溴素与3mol双氧水，控制溴素及双氧水的滴加时间为 6h，滴加完毕后保温反应4h，在常压、真空条件下脱除溶剂甲醇，加入10mol甲苯与适量水进行水洗萃取，分层，有机层为4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈的甲苯溶液。
取4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈的甲苯溶液（4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈含量为1mol），加入1.5mol二乙氧基甲烷与3mol缚酸剂碳酸钾，升温至65℃，再将1.2mol三氯化磷滴加入反应液中进行缩合反应，三氯化磷的滴加时间为 4h，滴加完毕后保温2h，加入水洗涤，静置分层，有机层常、减压脱除甲苯后，加入35mol甲醇重结晶，离心，烘干，得溴虫腈。最终产品含量为 98.3wt% ，产品收率为 87.5%。
Claims (6)
1.一种溴虫腈的合成新工艺，其特征在于，包括以下步骤：
酰化及环合反应：以乙腈为溶剂，加入对氯苯甘氨酸、三氟乙酸和缚酸剂三乙胺搅拌均匀，升温至30~40℃滴加三氯化磷进行酰化反应，加热至50~60℃保温2~3h；反应结束后，脱除乙腈，在反应液中加入甲苯与水进行水洗萃取，分层脱除甲苯后，再加入乙腈与2-氯丙烯腈搅拌溶解，升温至25~35℃滴加三乙胺进行环合反应，滴加完毕加热至50~60℃保温反应1~2h，反应完成，脱除乙腈，再加入甲苯及水进行水洗萃取，分层脱除甲苯后得到2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈；
溴化反应：在甲醇中加入-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈，搅拌溶解，升温至40～50℃，按照一定摩尔比双滴加入溴素、双氧水，滴加完毕后保温反应3～4h，在常压、真空条件下脱除甲醇，加入甲苯与水进行水洗萃取，分离有机层得到4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈的甲苯溶液；
缩合反应：按照反应摩尔比，在4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈的甲苯溶液中加入二乙氧基甲烷、缚酸剂碳酸钾，升温至55～65℃，滴加三氯化磷，滴加完毕后保温1~2h，加入水洗涤，静置分层，有机层经常、减压脱除甲苯后，加入醇类溶剂，重结晶后离心，沉淀物烘干，得溴虫腈。
2.如权利要求1所述的一种溴虫腈的合成新工艺，其特征在于，所述酰化反应中，对氯苯甘氨酸与乙腈的摩尔比为 1:（5~15），对氯苯甘氨酸与三乙胺的摩尔比为1:（0.6~1.5），对氯苯甘氨酸与甲苯的摩尔比为1:（3~6），对氯苯甘氨酸、三氟乙酸和三氯化磷的摩尔比为1:（1.05~1.6）:（1~1.5），三氯化磷的滴加时间为 2~4h。
3.如权利要求1所述的一种溴虫腈的合成新工艺，其特征在于，所述环合反应中，2-氯丙烯腈、三乙胺与酰化反应中的对氯苯甘氨酸的摩尔比为（1.02~1.2）:（1~1.2）:1，2-氯丙烯腈、乙腈和甲苯的摩尔比为 1:（10~17）:（5~10），三乙胺溶液的滴加时间为2~4h。
4.如权利要求1所述的一种溴虫腈的合成新工艺，其特征在于，所述溴化反应中，2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈与溴素、双氧水的摩尔比为 1:（0.6~1.1）:（1.5~3），2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈与甲醇、甲苯的摩尔比为1:（15~22）:（5~10），溴素及双氧水的滴加时间为 4~6h。
5.如权利要求1所述的一种溴虫腈的合成新工艺，其特征在于，所述缩合反应中，4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈、二乙氧基甲烷与碳酸钾的摩尔比为 1:（1.1~1.5）:（1.5~3），4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈与醇类溶剂的摩尔比为1:（25~35），4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈与三氯化磷的摩尔比为1:（1.05~1.2），二乙氧基甲烷的滴加时间为 2~4h。
6.如权利要求1所述的一种溴虫腈的合成新工艺，其特征在于，所述缩合反应中，醇类溶剂为甲醇或乙醇。
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