CN114656407B - 一种制备苯嘧磺草胺中间体的方法 - Google Patents

一种制备苯嘧磺草胺中间体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于农药化合物的合成领域，具体涉及一种制备苯嘧磺草胺中间体的方法。该方法包括：1)以2.4‑二氯甲苯为原料反应得到式II；2)式II与式Ⅳ在碱性条件下合成式III，3)式III通过卤化、水解、氧化合成Ⅰ化合物。本发明制备式(I)所示的化合物的工艺中避免使用昂贵的原料2‑氯‑4氟苯甲酸，有效降低原材料的成本，减少工艺过程中产生的三废，同时反应总收率高，适合工业化大生产。

Description

一种制备苯嘧磺草胺中间体的方法
技术领域
本发明属于农药化合物的合成领域，具体涉及一种制备苯嘧磺草胺中间体的方法。
背景技术
苯嘧磺草胺具有广泛的作物适用性以及卓越的阔叶杂草杀草谱，在免耕灭茬、非耕地、果园、豆类、小麦作物具有巨大的除草市场潜力。其作用的独特之处在于与草甘膦混用具有“加成作用”，不仅可以促进杂草对草甘膦的吸收传导，用药1至3天杂草即开始死亡，通常能减少30～50％的草甘膦药量，还能防治多种对草甘膦、三嗪类、磺酰脲类(ALS抑制剂)除草剂产生耐药甚至抗药性的双子叶杂草；其土壤残留活性可延长有效期达到60天。
苯嘧磺草胺是原卟啉原氧化酶(PPO抑制剂中的里程碑式化合物，易被根、芽和叶片吸收，一旦被吸收，主要通过木质部向上传导到杂草各部位。PPO是植物叶绿素生物合成必不可少的酶，PPO抑制剂类除草剂在PPO的催化位置上或附近与原卟啉原Ⅸ竞争结合区域，使酶催化的氧化反应受到抑制，同时将导致原卟啉原Ⅸ过量积累，原卟啉原Ⅸ是一种光敏剂，有氧和光照条件下，可以激发产生高活性的单线态的氧，作用于细胞膜，发生过氧化反应，生成的副产物最终导致细胞坏死，最终植株死亡。
目前生产苯嘧磺草胺所使用的技术多为参照现有技术CN100558714A中公开的技术。以4-氟-2-氯苯甲酸为原料，经过硝化、氯化、关环等步骤合成中间体，反应收率低、条件较苛刻路线长。
Figure BDA0002854573170000021
专利CN100558714C报道，异氰酸胺酯与三氟巴豆胺酯反应，反应条件苛刻；
Figure BDA0002854573170000022
专利CN1171875C报道，中间体合成收率低，三废多、危险大、条件苛刻、不易大规模生产；
Figure BDA0002854573170000023
在上述苯嘧磺草胺中间体的制备工艺中，条件较苛刻、成本高、三废多、危险系数大、难以处理。
因此，现有方法在制备苯嘧磺草胺中间体化合物时，存在三废量大、生产环境恶劣、成本高，危险系数大等缺点，不适合工业化生产。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种新的制备苯嘧磺草胺中间体的方法，本发明所述方法的制备路线如下：
1)以2.4-二氯甲苯为原料，制备得到化合物II
Figure BDA0002854573170000024
2)所述化合物II
Figure BDA0002854573170000031
与化合物IV/>
Figure BDA0002854573170000032
反应得到化合物III
Figure BDA0002854573170000033
3)所述化合物III
Figure BDA0002854573170000034
反应得到苯嘧磺草胺中间体化合物I/>
Figure BDA0002854573170000035
所述R为甲基、乙基、丙基或丁基，所述R1为甲基或乙基。
优选的，所述2.4-二氯甲苯通过硝化、氟化、还原再与氯甲酸酯反应得化合物II，其制备路线如下：
Figure BDA0002854573170000036
通过上述路线制备化合物II，收率高，成本低。
优选的，通过硝酸对所述2.4-二氯甲苯进行硝化，所述2.4-二氯甲苯与硝酸的摩尔比为1：1～2反应温度为-10～10℃；
进一步优选的，所述2.4-二氯甲苯与硝酸的摩尔比为1：1～1.2反应温度为0～5℃
优选的，反应生成的2.4-二氯5-硝基甲苯通过与氟化钾反应进行氟化，氟化温度为90～200℃，所述2.4-二氯5-硝基甲苯与氟化钾用量比为1:1～2；
进一步优选的，所述2.4-二氯5-硝基甲苯与氟化钾用量比为1:1～1.2；
优选的，通过加氢进行还原，加氢还原温度为20～50℃；
优选的，反应生成的2.4-二氯5-氨基与氯甲酸酯用量比为1:1～2，反应过程中所使用的溶剂为甲苯、氯苯、二氯乙烷、二甲苯或苯甲醚。
进一步优选的，反应生成的2.4-二氯5-氨基与氯甲酸酯用量比为1:1～1.2，反应过程中所使用的溶剂为氯苯。
优选的，所述2.4-二氯甲苯经过傅克反应、氟化、霍夫曼降解反应得到化合物II，其制备路线如下：
Figure BDA0002854573170000041
通过上述路线制备化合物II，路线短，成本低，收率高。
优选的，所述2.4-二氯甲苯与草酰氯进行傅克反应，所述2.4-二氯甲苯与草酰氯的摩尔比为1：1-2；反应温度为-10-10℃；
进一步优选的，所述2.4-二氯甲苯与草酰氯的摩尔比为1：1-1.2；反应温度为0-5℃；
优选的，所述氟化温度为90-200℃；
优选的，与氟化钾和碱进行霍夫曼降解反应，反应生成的2.4-二氯5-甲基苯甲酰胺与氟化钾用量比为1:1-2；
进一步优选的，反应生成的2.4-二氯5-甲基苯甲酰胺与氟化钾用量比为1:1-1.2。
所述碱为甲醇钠或乙醇钠，2.4-二氯5-甲基苯甲酰胺与甲醇钠或乙醇钠的摩尔比为1:1-1.2，反应溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇，反应温度为50-80℃。
进一步优选的，所述反应温度为70～80℃。
优待的，所述化合物II与化合物IV在碱性条件下的极性溶剂中反应生成化合物III。
优选的，所述化合物II与化合物IV的摩尔比为1：1-2，反应温度为20～110℃；
进一步优选的，所述化合物II与化合物IV的摩尔比为1：1-1.2，反应温度为20～80℃；
优选的，所述极性溶剂为甲苯、氯苯、二甲苯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种；
进一步优选的，所述极性溶剂为甲苯或二甲基甲酰胺。
优选的，所述化合物II与碱的摩尔比为1：0.8～2；
进一步优选的，所述化合物II与碱的摩尔比为1：0.9～1.2；
优选的，所述碱选自甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾，碳酸钾，碳酸钠和钠氢中的至少一种或几种。
优选的，反应温度为50-210℃，进一步优选为50-120℃。
优选的，化合物III经过卤代、水解和氧化反应制备得到化合物I。
优选的，所述卤代反应的过程中，卤代物为N-氯代丁二酰亚胺N-溴代琥珀酰亚胺氯气或溴素；
化合物Ⅲ与卤待物摩尔比为1：1-2，反应温度为20-110℃；
进一步优选的，化合物III与卤代物的摩尔比为1:1-1.2；反应温度为20-80℃。
所述水解在硫酸或盐酸溶液中进行；
所述氧化在氧气或双氧水中进行。
本发明具有如下有益效果：
1)本发明所述方法的制备条件温和，对设备和制备原料的要求不高，有利于进行大规模地推广；
2)本发明所述方法使用的原料成本低，制备得到的产品收率和纯度高。
3)本发明所方法较为环保，三废排放量少，成本低，危险系统较低，适用于工业化的大规模生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和理解本发明，并不用于限制本发明。
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。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中：
反应物和产物的量通过液相色谱(Agilent HPLC 1260)测得。
反应的转化率和选择性通过以下公式计算：
转化率＝(原料投入摩尔量-产物中残留的原料摩尔量)/原料投入摩尔量×100％。
选择性＝目标产物的实际摩尔量/目标产物的理论摩尔量×100％
在没有特别说明的情况下，所用原料均采用市售产品，所述室温为25±5℃。
实施例1
化合物Ⅱ的制备
1)在装有机械搅拌、温度计、冷凝管的四口瓶中，加入0.1mol2.4-二氯甲苯，硫酸0.5mol，降温至0-5度，滴加硝酸0.11mol，检测反应合格后，加入二氯乙烷萃取；
2)脱出溶剂后，加入氟化钾0.12mol，DMI做溶剂，加热180度反应4h，液相检测反应合格；
3)减压除掉溶剂后，加入高压釜，甲醇，催化剂，加氢10kg压力，40-50度反应8h，液相检测合格后，过滤除掉催化剂，脱溶除去甲醇；
4)加入二氯乙烷，滴加氯甲酸甲酯，加热回流反应4h，反应完毕，脱出溶剂，纯度95％，收率80％。(以2.4-二氯甲苯计)。
实施例2
化合物II的制备
1)在装有机械搅拌、温度计、冷凝管的四口瓶中，加入0.1mol2.4-二氯甲苯，二氯乙烷100g，0度滴加草酰氯0.11mol，滴加完毕，继续反应1h，检测合格后，加入甲醇50g，继续搅拌1h后，滴加到0度冰水中，淬灭后静置分层，用二氯乙烷萃取水相一次，合并有机相脱溶；
2)脱除溶剂后，加入DMF100g，氟化钾0.1mol，加热150度反应6h，检测反应完毕；
3)脱溶除去DMF后，加入NBS，0.1mol，甲醇钠0.1mol，甲醇100g，加热回流反应2小时后，检测反应合格后，母液脱溶后；
粗品用甲醇结晶，得到化合物Ⅱ，纯度98％，化合物Ⅱ收率80％，(以化合物2.4-二氯甲苯为基准计算)。
实施例3
化合物Ⅲ的制备
在装有机械搅拌、温度计、冷凝管的四口瓶中，加入0.1mol化合物Ⅱ，DMF100g，碳酸钾0.3mol，化合物IV0.11mol加热回流反应8h，检测反应合格后，降温加入20g水，30-40度滴加硫酸二甲酯0.14mol，滴加完毕，反应4h，检测反应完毕，减压脱出溶剂，粗品用甲醇结晶，得到化合物Ⅲ，纯度98％，化合物Ⅲ收率85％，(以化合物Ⅱ为基准计算)。
实施例4
化合物I的制备
1)在装有机械搅拌、温度计、冷凝管的四口瓶中，加入0.1mol化合物Ⅲ，二氯乙烷100g，加热回流，滴加0.25mol溴素，滴加完毕，回流反应1h，液相检测合格后，脱溶除去二氯乙烷；
2)加入50％硫酸水溶液，加热回流反应5h，液相检测合格后，用二氯乙烷萃取后，继续加热回流；
3)滴加双氧水0.3mol，液相检测合格后，用二氯乙烷萃取，脱溶，甲醇结晶得到化合物I，纯度98％，化合物Ⅲ收率80％，(以化合物Ⅲ为基准计算)。
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 (7)

1.一种合成苯嘧磺草胺中间体的方法，其制备步骤如下：
1)以2.4-二氯甲苯为原料，制备得到化合物II
Figure FDA0004209717440000011
步骤1)中包括：制备路线a和制备路线b；
所述制备路线a为：
Figure FDA0004209717440000012
所述制备路线b为：
Figure FDA0004209717440000013
2)所述化合物II
Figure FDA0004209717440000014
与化合物IV/>
Figure FDA0004209717440000015
在碱性条件下的极性溶剂中反应得到化合物III/>
Figure FDA0004209717440000016
3)所述化合物III
Figure FDA0004209717440000021
反应得到苯嘧磺草胺中间体化合物I/>
Figure FDA0004209717440000022
所述R为甲基、乙基、丙基或丁基，所述R1为甲基或乙基。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备路线a包括：所述2.4-二氯甲苯通过硝化、氟化、还原、再与氯甲酸酯反应得化合物II。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述制备路线a包括：通过硝酸对所述2.4-二氯甲苯进行硝化，所述2.4-二氯甲苯与硝酸的摩尔比为1：1～2；反应温度为-10～10℃；
和/或，反应生成的2.4-二氯5-硝基甲苯通过与氟化钾反应进行氟化，氟化温度为90～200℃，所述2.4-二氯5-硝基甲苯与氟化钾用量比为1:1～2；
和/或，通过加氢进行还原，加氢还原温度为20～50℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备路线b包括：所述2.4-二氯甲苯经过傅克反应、氟化、霍夫曼降解反应得到化合物II。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述制备路线b包括：所述2.4-二氯甲苯与草酰氯进行傅克反应，所述2.4-二氯甲苯与草酰氯的摩尔比为1：1-2；反应温度为-10-10℃；
和/或，所述氟化温度为90-200℃；
和/或，所述氟化反应后的产物与氟化钾和碱进行霍夫曼降解反应，反应生成的2.4-二氯5-甲基苯甲酰胺与氟化钾用量比为1:1-2，碱为甲醇钠或乙醇钠，2.4-二氯5-甲基苯甲酰胺与甲醇钠或乙醇钠的摩尔比为1:1-1.2，反应溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇等，反应温度为50-80℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化合物II与化合物IV的摩尔比为1：1.1-1.5；
和/或，所述极性溶剂为甲苯、氯苯、二甲苯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种；
所述在碱性条件下的极性溶剂中是指步骤2)的反应中加入碱；
所述化合物II与碱的摩尔比为1：0.8～2；
所述碱选自甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾，碳酸钾，碳酸钠和钠氢中的至少一种或几种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，化合物III经过卤代、水解和氧化反应制备得到化合物I；包括：
将化合物III中加入卤代物进行卤代反应得第一产物；所述卤代反应的过程中，卤代物为N-氯代丁二酰亚胺、N-溴代琥珀酰亚胺、氯气或溴素；化合物Ⅲ与卤待物的摩尔比为1：1-2，反应温度为20-110℃；
将所述第一产物在硫酸或盐酸溶液中水解，得第二产物；
将所述第三产物在氧气或双氧水中进行氧化，得所述化合物I。
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