CN114805191B - 一种杀虫剂氟啶脲的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型杀虫剂氟啶脲的合成方法，其特征在于，包括以下合成步骤：1)以2,6‑二氯‑4‑胺基苯酚为原料，氢氧化钾为缚酸剂，DMF为溶剂，与2,3二氯‑5‑三氟甲基吡啶反应，反应完后，减压蒸除DMF至140℃结束，过滤去除无机盐，再减压浓缩回收DMF，残留物中加入甲苯和自来水，搅拌，静置分层，上层甲苯溶液回流分水得到3,5‑二氯‑4‑(3‑氯‑5‑三氟甲基‑2‑吡啶氧)基苯胺的甲苯溶液；本发明收率高，反应时间短，采用甲苯作为溶剂，利用甲苯与水共沸特性，保证无水反应条件，产品收率高，质量好。
Description
技术领域
本发明涉及一种杀虫剂氟啶脲的合成方法，属于化工生产领域。
背景技术
氟啶脲又名定虫脲，氟伏虫脲，是苯甲酰脲类杀虫剂中一种重要的高效低毒杀虫剂。CAS登记号：71422-67-8，化学名称：1-(3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氯甲基-2-吡啶氧基)苯基-3-(2,6-二氟苯甲酰基)脲。性状为白色结晶，熔点226.5℃(分解)，20℃溶解(水)<0.01mg/L，在光和热、中性及弱酸性条件下稳定，遇碱易分解。化合物结构如下。
氟啶脲作用机制主要是通过抑制几丁质的合成达到杀灭害虫的目的，对某些害虫非常有效，但对动物毒性极低，且不会伤害益虫。氟啶脲具有极高的生物活性，其独特的杀虫机理和优良的性能有着极大的应用价值,因此开发更经济环保的氟啶脲合成路线有着积极的意义，更符合我国建设绿色生态环境理念。
目前氟啶脲的通用方法是以2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶为原料，与2,6-二氯-4-氨基苯酚反应得到醚化物3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧基)苯胺；再与2,6-二氟苯甲酰胺和固体光气的反应产物2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯进行缩合，反应得到目标产物氟啶。具体路线如下:
以上方法虽然两步收率达到90％以上；但是两步反应需要在不同的溶剂中进行，每步均需要对溶剂进行回收处理，增加了工艺的复杂程度；且中间体3价格昂贵，所以以中间体3为原料进行氟啶脲的合成，增加了原料成本。为此对现有工艺进行改进具有现实的经济意义。
CN106748985B公开了一种氟啶脲的合成方法及其用于制备杀虫剂的用途，以2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶为原料，与2,6-二氯-4-氨基苯酚在无水碳酸钾和DMF存在下，在活性催化剂作用下，于60-70摄氏度进行醚化反应，得到醚化物5，催化剂为ZSM分子筛。然后将上述反应物冷却至室温，滴加2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯，随后升温至40℃反应得到。醚化物5步骤采用碳酸钾作为缚酸剂，整个反应采用DMF作为溶剂，但是需要添加催化剂分子筛反应。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种杀虫剂氟啶脲的合成方法，无需添加催化剂，并且有利于溶剂的套用。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种杀虫剂氟啶脲的合成方法，其特征在于，包括以下合成步骤：
1)以2,6-二氯-4-胺基苯酚为原料，氢氧化钾为缚酸剂，DMF为溶剂，与2,3二氯-5-三氟甲基吡啶反应，反应完后，减压蒸除DMF至140℃结束，过滤去除无机盐，再减压浓缩回收DMF，残留物中加入甲苯和自来水，搅拌，静置分层，上层甲苯溶液回流分水得到3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧)基苯胺的甲苯溶液；甲苯和水的体积比为1:1。
2)在反应容器中，依次加入2,6二氟苯甲酰胺和甲苯，搅拌，在10℃以下滴加草酰氯，回流保温反应，冷却到室温，减压浓缩蒸出部分甲苯，制得2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯的甲苯溶液，降至室温备用；
3)控制温度不高于30℃，在步骤2)的2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯的甲苯溶液中滴入步骤1)制备的3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧)基苯胺的甲苯溶液，滴加结束后缓慢升温至75-80℃，保温反应至反应完全，降温至15℃以下，过滤，滤饼干燥，得氟啶脲。
步骤1)中，反应的温度为125℃，反应时间为2h。
采用上述方案，3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧)基苯胺(以后简称醚化物5)的制备中，采用氢氧化钾作为缚酸剂，依然采用DMF作为溶剂，反应过程中，不需要添加催化剂，反应时间短(仅需要两小时就反应完全)，与CN106748985B的反应6h相比，大大节约反应时间，并且不需要添加催化剂。
反应完后，醚化物5无需纯化，过滤去除无机盐后，减压蒸出DMF后，直接加入甲苯配置醚化物5的甲苯溶液经过水洗去除无机盐后，直接共沸脱水用于下一步，大大提高工作效率的同时，也降低了生成成本。
在2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯的合成步骤中，也采用甲苯作为溶剂，所得2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯的甲苯溶液直接与上一步醚化物的甲苯溶液进行缩合，在该步骤应用甲苯与水的共沸特性优点，便于保证无水反应基本条件(不需要添加催化剂分子筛)的同时，也有利于溶剂的回收套用，从而提高氟啶脲收率和成品品质，整个生产过程溶剂全部回收套用，降低生产成本的同时，更有利于环境保护，也更适合工业化生产需要。
上述方案中，2,6-二氯-4-胺基苯酚的合成为：以2，6-二氯苯酚为原料经过硝化反应得到2，6-二氯-4-硝基苯酚，然后经过还原得到2,6-二氯-4-胺基苯酚。
上述方案中，具体的反应步骤为：
将2，6-二氯苯酚溶于二氯乙烷中，搅拌，在30-40℃下，滴加硝酸，滴加结束后30-40℃保温反应至反应完全，静置分层，硝酸层母液套用到下一批次，有机层用自来水洗涤，静置分层，下层物料过滤，干燥得到2，6-二氯-4-硝基苯酚；
将2，6-二氯-4-硝基苯酚投入甲醇中搅拌，加入氯化铁、碳酸钾，20-30℃下搅拌15分钟后加入活性炭，控制温度为60℃左右，在微回流状态下，滴加水合肼，保持回流反应至反应完全。降温至30℃以下，过滤活性炭，用甲醇冲洗活性炭，滤液合并，蒸出甲醇。加入二氯乙烷及水，搅拌，静置分层，下层有机相浓缩得白色固体2，6-二氯-4-胺基苯酚。
以2，6-二氯苯酚1为原料，二氯乙烷为溶剂，硝酸为硝化试剂进行硝化。硝化母液经过多次回收套用，减少了硝化母液排放造成环境污染的同时，降低了生产成本，硝化收率为高。
上述方案中，硝酸层母液套用10次。
上述方案中，所述2,6-二氯-4-胺基苯酚与2,3二氯-5-三氟甲基吡啶的摩尔比为1:1，按照摩尔比缚酸剂过量。
上述方案中，2,6二氟苯甲酰胺与草酰氯的摩尔比为1:1-1:1.1，所述2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯与3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧)基苯胺的摩尔比为1:1。
有益效果：本发明收率高，反应时间短，采用甲苯作为溶剂，利用甲苯与水共沸特性，保证无水反应条件，产品收率高，质量好。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明作进一步说明：
本发明的反应式为：
实施例1
2，6-二氯-4-硝基苯酚2的合成
70ml二氯乙烷中加入40g(0.247mol)2，6-二氯苯酚1，升温至35℃，搅拌至固体全部溶清。在30-40℃下，滴加18.3ml硝酸，滴加结束后30-40℃保温1小时，HPLC检测反应完全为止。静置分层，硝酸层母液套用到下一批次，有机层用500ml自来水洗涤钟，静置分层，下层物料过滤即为2，6-二氯-4-硝基苯酚2，真空干燥得到淡黄色晶体48.2g，收率94.3％。1H-NMR(500MHz,DMSO-d6)δ8.23(d,2H),δ6.63(br,s,1H)ppm.MS:calcd.for C6H3Cl2NO3[M]+208；found,207[M-1]+。
实施例1优化了硝化步骤条件，使硝化试剂得到了充分应用，同时避免了硝酸母液中产品的流失，也大大降低废酸的排放，降低了生产成本，为了避免多次母液套用残留氮氧化物带来的安全隐患，最后选定以套用10批次为止，10批次硝化产物的平均产率为94.3％。
实施例2
2,6-二氯-4-胺基苯酚3的合成
48g(0.232mol)2，6-二氯-4-硝基苯酚2投入200ml甲醇中搅拌，加入3.32g(0.012mol)氯化铁，2g(0.014mol)碳酸钾，20-30℃下搅拌15分钟后加入2g活性炭。控制温度为60℃，在微回流状态下，滴加37.8ml水合肼，保持回流反应30分钟，TLC(PE:EA＝1:1)检测反应完全为止。降温至30℃以下，过滤活性炭，用甲醇20ml冲洗活性炭，滤液合并，蒸出甲醇。加入50ml二氯乙烷及50ml水，搅拌30min、静置分层，下层有机相浓缩得白色固体2，6-二氯-4-胺基苯酚3，39.1g,收率95.2％。1H-NMR(500MHz,DMSO-d6)δ8.80(s,1H),6.56(s,2H),5.01(s,2H)。
实施例3
3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧)基苯胺5的合成
38g(0.215mol)2,6-二氯-4-胺基苯酚3、12.5g(0.223mol)氢氧化钾、60ml DMF和2,3二氯-5-三氟甲基吡啶4 646.21g(分子量214.95，0.215mol)，缓慢升温至125℃反应2小时，取样检测，2,3二氯-5-三氟甲基吡啶(4)≤0.5％。减压蒸除DMF，至140℃结束，降温至20℃以下，过滤去除无机盐，减压浓缩回收DMF，残留物中依次加入甲苯200ml和自来水200ml，搅拌10分钟，静置分层。上层甲苯溶液回流分水得3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧)基苯胺5的甲苯溶液，直接用于下一部反应，标定收率为96.7％。
实施例4-7其余与实施例3相同，不同的是将缚酸剂氢氧化钾换成碳酸钾、碳酸铵、醋酸钾和氢氧化钠。实验结果见表1。
由表1可知，当采用氢氧化钾为缚酸剂时，反应时间短，避免了副反应的产生，收率最高，因此选用氢氧化钾为缚酸剂。
表1缚酸剂对产品收率的影响
实施例8-10
其他与实施例3相同，不同的是分别选择的反应温度为90℃、105℃和140℃，实验结果见表2
表2反应温度对产品收率的影响
由表2可知，当反应温度为125℃时，产品收率较高，反应温度低则反应不完全，反应温度过高则发生副反应，因此选用反应温度为125℃。
实施例11氟啶脲的合成
在500ml三口烧瓶中，依次加入32.2g(0.205mol)2,6二氟苯甲酰胺6和100ml甲苯中搅拌，在10℃以下滴加28.5g(0.205mol)草酰氯。回流保温4小时，冷却到室温，减压浓缩蒸出30ml甲苯，制得2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯7的甲苯溶液，降至室温备用。
控制温度不高于30℃，滴入上一步制备的醚化物5的甲苯溶液中(标定重量醚化物5为73g，0.205mol，滴加结束后缓慢升温至75-80℃，保温反应2小时，HPLC检测反应完全为止，降温至15℃以下，过滤。滤饼在60℃下真空干燥至干燥失重≤1.0％，得氟啶脲108.4g(0.2005mol)，白色粉末，收率97.6％。。1H-NMR，(500MHz,DMSO-d6)δ11.77(s，1H)，8.90(s，1H)，8.0(s，1H)，7.70(s，2H)，7.54(s，1H)，7.53(m，1H)，7.19(d，2H)。
实施例12氟啶脲的合成
在500ml三口烧瓶中，依次加入32.2g(0.205mol)2,6二氟苯甲酰胺6和100ml甲苯中搅拌，在10℃以下滴加31.3g(0.225mol)草酰氯。回流保温4小时，冷却到室温，减压浓缩蒸出30ml甲苯，制得2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯7的甲苯溶液，降至室温备用。
控制温度不高于30℃，滴入上一步制备的醚化物5的甲苯溶液中(标定重量醚化物5为73g，0.205mol，滴加结束后缓慢升温至75-80℃，保温反应2小时，HPLC检测反应完全为止，降温至15℃以下，过滤。滤饼在60℃下真空干燥至干燥失重≤1.0％，得氟啶脲108.2g，白色粉末。1H-NMR，(500MHz,DMSO-d6)δ11.77(s，1H)，8.90(s，1H)，8.0(s，1H)，7.70(s，2H)，7.54(s，1H)，7.53(m，1H)，7.19(d，2H)。
本发明不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种杀虫剂氟啶脲的合成方法，其特征在于，包括以下合成步骤：
1）以2,6-二氯-4-胺基苯酚为原料，氢氧化钾为缚酸剂， DMF为溶剂，与2,3二氯-5-三氟甲基吡啶反应，反应完后，减压蒸除DMF至140℃结束，过滤去除无机盐，再减压浓缩回收DMF，残留物中加入甲苯和自来水，搅拌，静置分层，上层甲苯溶液回流分水得到3,5-二氯-4-（3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧）基苯胺的甲苯溶液；
2）在反应容器中，依次加入2,6二氟苯甲酰胺和甲苯，搅拌，在10℃以下滴加草酰氯，回流保温反应，冷却到室温，减压浓缩蒸出部分甲苯，制得2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯的甲苯溶液，降至室温备用；
3）控制温度不高于30℃，在步骤2）的2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯的甲苯溶液中滴入步骤1）制备的3,5-二氯-4-（3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧）基苯胺的甲苯溶液，滴加结束后缓慢升温至75-80 ℃，保温反应至反应完全，降温至15 ℃以下，过滤，滤饼干燥，得氟啶脲。
2.根据权利要求1所述杀虫剂氟啶脲的合成方法，其特征在于：步骤1）中，反应的温度为125℃，反应时间为2h。
3.根据权利要求1所述杀虫剂氟啶脲的合成方法，其特征在于，2,6-二氯-4-胺基苯酚的合成为：以2，6-二氯苯酚为原料经过硝化反应得到2，6-二氯-4-硝基苯酚，然后经过还原得到2,6-二氯-4-胺基苯酚。
4.根据权利要求3所述杀虫剂氟啶脲的合成方法，其特征在于，2,6-二氯-4-胺基苯酚的合成步骤为：
将2，6-二氯苯酚溶于二氯乙烷中，搅拌，在30-40 ℃下，滴加硝酸，滴加结束后30-40℃保温反应至反应完全，静置分层，硝酸层母液套用到下一批次，有机层用自来水洗涤至中性，静置分层，下层物料过滤，干燥得到2，6-二氯-4-硝基苯酚；
将2，6-二氯-4-硝基苯酚投入甲醇中搅拌，加入氯化铁、碳酸钾，20-30℃下搅拌15分钟后加入活性炭，控制温度为60 ℃左右，在微回流状态下，滴加水合肼，保持回流反应至反应完全；降温至30 ℃以下，过滤活性炭，用甲醇冲洗活性炭，滤液合并，蒸出甲醇；加入二氯乙烷及水，搅拌，静置分层，下层有机相浓缩得白色固体2，6-二氯-4-胺基苯酚。
5.根据权利要求4所述杀虫剂氟啶脲的合成方法，其特征在于：硝酸层母液套用10次。
6.根据权利要求4所述杀虫剂氟啶脲的合成方法，其特征在于：所述2,6-二氯-4-胺基苯酚与2,3二氯-5-三氟甲基吡啶的摩尔比为1:1，按照摩尔比缚酸剂过量。
7.根据权利要求6所述杀虫剂氟啶脲的合成方法，其特征在于：2,6二氟苯甲酰胺与草酰氯的摩尔比为1:1-1:1.1，所述2,6-二氟苯甲酰异氰酸酯与3,5-二氯-4-（3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧）基苯胺的摩尔比为1:1。
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