CN114560795B - 一种制备环磺酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制备环磺酮的方法，具体而言，提供一种碱条件下实现C‑酰化反应以形成环磺酮的方法。该工艺避免了现有重排法剧毒催化剂丙酮氰醇的使用，同时具有工艺收率高、成本低、易操作、污染少、安全环保等优点，适合大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于农药技术领域，涉及一种制备环磺酮的方法。
背景技术
环磺酮，2-{2-氯-4-甲磺酰基-3-[(2,2,2-三氟乙氧基)甲基]苯甲酰基}环己烷-1,3-二酮，为拜耳公司开发的玉米作物除草剂，
目前合成环磺酮的路线主要有以下几条，合成路线一(CN104292137A)：以2-氯甲苯为起始原料，经相关反应步骤得到中间体E，随后与三氟乙醇钠烷基化、碱水解，再酸化得到中间体F，再与氯化亚砜生成酰氯与环己二酮酰化得油状物G，再在丙酮氰醇催化下重排得到环磺酮，总收率28.4％，
合成路线二：以2,6-二氯甲苯为起始原料，与甲硫醇钠反应以获得中间体I，再经相关反应步骤得到中间体E，经草酰氯酰化后，再在碱性条件下与1,3-环己二酮缩合得到烯醇酯产物，再用丙酮和氰化氢进行重排得到最终产物环磺酮，
两条主要合成路线各自具有自身优缺点，然而两者均需要经过烯醇酯中间体，并在氰化氢或丙酮氰醇的催化下重排以形成环磺酮，剧毒性试剂氰化氢或丙酮氰醇的使用是必不可少，这对环境带来很大危害，同时剧毒性试剂使用也给工业化生产带来诸多不便。为此，急需要开发一条绿色环保、收率高兼具符合工业化生产的工艺。
发明内容
本发明提供了一种制备环磺酮的方法，包括在碱条件下式I所示化合物与1,3-环己二酮反应以形成环磺酮的步骤，所述碱在25℃条件下的共轭酸pka值大于12，
其中，X选自卤素或OR1，R1选自C1-6烷基，例如甲基或乙基。
在一些实施方案中，式I所示化合物与1,3-环己二酮所用碱选自氢化钠、叔丁醇钾或叔丁醇钠。在另一些实施方案中，式I所示化合物与1,3-环己二酮在叔丁醇钾条件下以形成环磺酮。
进一步地，在一些实施方案中，式I所示化合物与1,3-环己二酮反应所用溶剂选自非质子性溶剂。在某些实施方案中，式I所示化合物与1,3-环己二酮反应所用溶剂选自乙腈、二氯甲烷或四氢呋喃。在另一些实施方案中，式I所示化合物与1,3-环己二酮反应所用溶剂选自四氢呋喃。
在一些实施方案中，式I所示化合物与1,3-环己二酮反应温度选自40～80℃，可以为40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或任意两数之间值。在一些实施方案中，式I所示化合物与1,3-环己二酮反应在60-75℃条件下反应。在一些实施方案中，在叔丁醇钾存在下，式I所示化合物与1,3-环己二酮反应在60-75℃条件下反应。在一些实施方案中，在叔丁醇钾存在下，式I所示化合物与1,3-环己二酮反应在回流条件下反应。
在另一方面，在某些实施方案中，式I所示化合物中X选自OR1，R1选自C1-6烷基，例如甲基或乙基。在一些实施方案中，式I所示化合物为在一些实施方案中，式I所示化合物为/>
当X选自OR1时，在一些实施方案中，所述1,3-环己二酮的用量为式I所示化合物摩尔量的1.0至2.0当量，可以为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0或任意两数之间值，优选1.05～1.5当量；所述碱的用量为1,3-环己二酮摩尔量的1.0～1.5当量，可以为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5或任意两数之间值。
当X选自OR1时，一些实施方案提供的方法还包括式II所示化合物在碱性(1)条件下与2,2,2-三氟乙醇反应以形成式I所示化合物，所述碱(1)选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、叔丁醇钠或叔丁醇钾，
进一步地，其中参与的2,2,2-三氟乙醇的用量为式II所示化合物摩尔量的0.6～1.5当量，可以0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6或任意两数之间值；所述碱(1)的用量为2,2,2-三氟乙醇摩尔量的0.6～1.5当量，可以0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6或任意两数之间值。
进一步地，当X选自OR1时，一些优选的实施方案提供的方法包括将1,3-环己二酮与碱在非质子溶剂搅拌反应，随后加入式I所示化合物，搅拌反应(如搅拌回流反应)的步骤。
在一些实施方案中，制备环磺酮的方法包括：1,3-环己二酮与碱在非质子溶剂搅拌反应(如加热30～45℃搅拌反应)，反应时间约1～4h，随后加入式I所示化合物，加热至60-75℃，回流反应的步骤。
另一些优选的实施方案提供的方法还包括冷却、用酸调节pH、浓缩、水洗、干燥中的一种或多种操作步骤。
另一方面，当X选自卤素如氯时，所述1,3-环己二酮的用量为式I所示化合物摩尔量的1.0至2.0当量，可以为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0或任意两数之间值，优选1.05～1.5当量；所述碱的用量为1,3-环己二酮摩尔量的1.0～1.5当量，可以为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5或任意两数之间值。
当X选自卤素如氯时，一些实施方案提供的方法还包括制备酰氯的步骤，诸如包括2-氯-3-三氟乙氧甲基-4-甲磺基苯甲酸甲酯在碱条件下水解以形成2-氯-3-三氟乙氧甲基-4-甲磺基苯甲酸，随后再在二氯亚砜或草酰氯条件下以形成2-氯-3-三氟乙氧甲基-4-甲磺基苯甲酰氯，其中，所述碱选自但不限于氢氧化钠或氢氧化钾，
相关实验步骤可参看CN109678767，并将相关内容引入本文以示说明。
在一些实施方案中，制备酰氯的步骤以“一锅法”实现，所谓“一锅法”即整个反应过程不经中间体分离/纯化等后处理操作，分步或一步投入有关反应底物、试剂，实现底物转化为目标产物。
当X选自卤素如氯时，一些实施方案提供的方法包括将1,3-环己二酮与碱在非质子溶剂搅拌反应，随后将其与2-氯-3-三氟乙氧甲基-4-甲磺基苯甲酰氯混合，搅拌反应(如搅拌回流反应)的步骤。进一步地，该方法还包括2-氯-3-三氟乙氧甲基-4-甲磺基苯甲酰氯的步骤，即，2-氯-3-三氟乙氧甲基-4-甲磺基苯甲酸甲酯在碱条件下水解以形成2-氯-3-三氟乙氧甲基-4-甲磺基苯甲酸，随后再在二氯亚砜或草酰氯条件下酰化的步骤。
方法开发——碱选择
下表采取不同碱考察化合物2与1,3-环己二酮反应以得到目标产物的收率％
注：回流温度约60-75℃。发明详述
除非有相反陈述，否则下列用在说明书和权利要求书中的术语具有下述含义。
本发明“转化”并不特指两个底物间的转化反应为单步骤的，可为两个底物间的单步骤或多步骤的反应。
术语“烷基”指饱和的脂肪族烃基团，包括含有1至6个碳原子的烷基，最优选含有1至4个碳原子的烷基，最佳为甲基。非限制性实施例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、正戊基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、正己基、1-乙基-2-甲基丙基、1,1,2-三甲基丙基、1,1-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基，及其各种支链异构体等。
“卤素”是指氟、氯、溴或碘。
本发明所用物料或溶剂均可通商业途径获得。也可参照期刊文献中的方法制备获得。如，本发明底物2-氯-3-溴甲基-4-甲磺基苯甲酸甲酯可使用本领域已知的方法合成(例如，如在以下文献中所述：CN104292137A、CN109678767A和CN105601548A，其合成通过引用结合到本文中来)。
本公开中数值为仪器测量值，存在一定程度的误差，一般而言，正负10％均属于合理误差范围内。当然需要考虑该数值所用之处的上下文。在一些实施方案中，底物投料当量比误差变化不超过±10％，可以为±9％、±8％、±7％、±6％、±5％、±4％、±3％、±2％或±1％，优选±5％。
本发明化合物结构可通过核磁共振(NMR)或/和质谱(MS)来确定的。NMR位移(移R以10-6(ppm)的单位给出。NMR的测定是用Bruker AVANCE-400核磁仪，测定溶剂为氘代二甲基亚砜(DMSO-d6)。
附图说明
图1：环磺酮1HNMR核磁谱图；
图2：环磺酮13C NMR核磁谱图。
具体实施方式
以下将结合实施例更详细地解释本发明，本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，本发明的实质和范围并不局限于此。
实施例1
步骤1：2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲磺酰基苯甲酸甲酯(2)制备
250L反应釜先氮气置换，然后加入100kg三氟乙醇，控制温度，加入8kg叔丁醇钾，冲至50～60℃，升温至65～70℃搅拌2h。
向反应釜中加入2-氯-3-溴甲基-4-甲磺酰基苯甲酸甲酯20kg(1)，在65～70℃继续搅拌至基本反应完全(取样检测化合物1反应完全)，减压浓缩，得类白色固体，然后加入15kg四氢呋喃(THF)搅拌溶解，待下一步。
熔点：75～76℃。
1H NMR(DMSO，500MHz),δ:8.10(d,J＝10.0,Ar-H,1H),7.99(d,J＝10.0,Ar-H,1H),5.24(s,CH2,2H),4.26-4.32(q,CH2,2H),3.93(s,CH3,3H),3.36(s,CH3,3H)。
MS.(m/z):360.97(M++H)。
步骤2：环磺酮成品制备
250L反应釜先氮气置换后，加入50kg THF，7.6kg叔丁醇钾，在15～35℃，加入1,3-环己二酮溶液(6.9kg 1,3-环己二酮溶于60kgTHF)，在40～45℃成搅拌反应1～3h，然后冷却至0～10℃。
然后向釜中加入上步所得中间体2的四氢呋喃溶液，加热至60-75℃，回流至基本反应完全，冷却，加入60kg水，用盐酸调节pH＝6～7，减压浓缩，离心，用60L水洗涤，干燥得淡黄色固体22.5kg，收率87.2％，纯度98.5％以上。
熔点：122～123℃。
1H NMR(DMSO，500MHz),δ:8.22(d,J＝10.0,Ar-H,1H),8.16(d,J＝5.0,Ar-H,1H),6.07(s,CH,1H),5.26(s,CH2,2H),4.27-4.33(q,CH2,2H),3.38(s,CH3,3H),2.68-2.70(q,CH2,2H),2.40(t,J＝4.0,N-CH2-2H),2.01-2.06(m,q,CH2,2H)。MS.(m/z):441.03(M++H)。
Claims (8)
1.一种制备环磺酮的方法，包括在碱条件下式I所示化合物与1,3-环己二酮反应以形成环磺酮的步骤，所述碱在25℃条件下的共轭酸pka值大于12，选自氢化钠、叔丁醇钾或叔丁醇钠；反应所用溶剂为非质子性溶剂，选自乙腈、二氯甲烷或四氢呋喃；
其中，X选自OR1，R1选自甲基或乙基。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱选自叔丁醇钾或叔丁醇钾。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，反应所用溶剂选自四氢呋喃。
4.根据权利要1所述的方法，其特征在于，所述1,3-环己二酮的用量为式I所示化合物摩尔量的1.0至2.0当量；所述碱的用量为1,3-环己二酮摩尔量的1.0～1.5当量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述1,3-环己二酮的用量为式I所示化合物摩尔量的1.05～1.5当量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括式II所示化合物在碱性(1)条件下与2,2,2-三氟乙醇反应以形成式I所示化合物，所述碱(1)选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、叔丁醇钠或叔丁醇钾，
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述碱(1)的用量为式II化合物摩尔量的0.6～1.5当量。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括将1,3-环己二酮与碱在非质子溶剂搅拌反应，随后加入式I所示化合物，搅拌反应的步骤。
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