CN115304548A - 一种吡唑醚菌酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种吡唑醚菌酯的制备方法，该方法是以N‑[2‑[[1‑(4‑氯苯基)吡唑‑3‑基]氧甲基]苯基]‑N‑羟基氨基甲酸甲酯与硫酸二甲酯在溶剂、相转移催化剂以及碱的存在下进行反应，反应结束后，经过静置分层、脱除溶剂、结晶、干燥得到吡唑醚菌酯，本发明制备方法反应条件温和，无需在苛刻的实验条件下进行，降低了生产的安全隐患，操作简便，后处理方式简单，成本低廉，收率较高，适用于工业化和自动化生产。
Description
技术领域
本发明具体涉及吡唑醚菌酯的制备方法。
背景技术
吡唑醚菌酯，化学名为N-[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-甲氧基氨基甲酸甲酯，化学式为C19H18ClN3O4，是一种新型广谱甲氧基丙烯酸酣类杀菌剂，通过抑制线粒体呼吸作用，最终导致细胞死亡，具有保护、治疗、叶片渗透传导作用。主要用于防冶作物上由真菌引起的多种病害，吡唑醚菌酯对小麦白粉病、赤霉病具有较好的防治功效。吡唑醚菌酯除对病原菌有直接作用外，还能诱变许多作物尤其是谷物的生理现象，如提高对氮的吸收，从而促进作物快速生长，提高作物产量，从而达到作物高产的目的。
其结构式如下
吡唑醚菌酯的合成方法基本是以N-羟基-N-2-[(N-对氯苯基)-3-吡唑氧基甲酸甲酯在缚酸剂和相应溶剂中，与硫酸二甲酯进行化学反应，生成吡唑醚菌酯。
近些年来，随着吡唑醚菌酯合成工艺研究的逐步深入，更加经济、环保的方法也不断被公开，这些现有技术在合成吡唑醚菌酯上均有所不足，具体内容如下：
CN105949125A中介绍了采用三氯甲烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氯化碳为溶剂，加入相转移催化剂四丁基溴化铵、苄基三甲基氯化铵、聚乙二醇400、聚乙二醇600，采用硫酸二甲酯和氢氧化钠水溶液双滴加的方法，控制体系pH＝8～9，在实际生产过程中实施难度比较大。并且采用氢氧化钠溶液、氯代烷烃作为溶剂时，原料N-[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯(I)可能会发生一些副反应，并且氯代烷烃碱性条件下可能会出现水解的情况，从到导致碱量不够，体系复杂，从而影响产品收率。
CN107973751A公开了一种在相转移催化剂存在下，溶剂为乙醇、甲醇、甲苯或者二甲苯，反应在温度50～95℃，一氯甲烷气体压力在0.4～1.0MPa条件下进行。该方法工艺操作相对比较复杂，反应条件也较为严苛，实施难度大，后处理过程较为复杂。
CN106749025A中将N-[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯 (I)和相转移催化剂(苄基三乙基溴化铵)，再加入有机溶剂(甲苯)进行溶解，反应的温度为65℃，并且该反应结束后需要升温到60℃在保温3h才能进行分层操作，增加了整体的工艺时间，并且可能会造成产品的水解。
CN110092755B中尽管选取甲苯作为溶剂，相转移催化剂为四丁基溴化铵、18-冠-6-醚，但选取原乙酸三甲酯为底物，反应温度为40～60℃，保温时长为4～8h，结晶之后需降温至-20℃离心得到吡唑醚菌酯。该技术方案存在以下技术缺陷，(1)所需时长较长；(2)其次，用原乙酸三甲酯代替硫酸二甲酯，(3)成本价格高；需要降温至-20℃离心得到吡唑醚菌酯，后处理较为复杂；(4)采用该技术方案，产品回收率也比较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种吡唑醚菌酯的制备方法，该制备方法，反应条件温和，操作简便，后处理方式简单，成本低廉，收率较高，适用于工业化和自动化生产。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种吡唑醚菌酯的制备方法，其通过式(I)所示化合物与硫酸二甲酯在溶剂、相转移催化剂以及碱的存在下反应生成所述吡唑醚菌酯，所述吡唑醚菌酯的结构式如式(Ⅱ)所示，其中，式(I)所示化合物和式(Ⅱ)所示化合物的结构式如下：
所述溶剂为甲苯和/或甲基环己烷，所述相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、甲基三辛基氯化铵、聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚、冠醚中的一种或多种；所述的碱为质量浓度为25～35％的氢氧化钠水溶液；所述反应在10～30℃下进行；所述反应结束后，经静置分层、脱除溶剂、结晶、干燥得到所述吡唑醚菌酯。
优选地，所述聚乙二醇、所述聚乙二醇单甲醚或所述聚乙二醇二甲醚的相对分子质量分别为200～2000。
优选地，所述反应在20～25℃下进行。
优选地，所述式(I)所示化合物和所述溶剂的投料质量比为1：(0.5～10)，例如1：1、 1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7等。
更进一步优选地，所述式(I)所示化合物和所述溶剂的投料质量比为1：(1～2)。
更进一步优选地，所述式(I)所示化合物和所述溶剂的投料质量比为1：(1～1.6)。
具体地，所述的碱以氢氧化钠水溶液的总质量进行计算。
优选地，所述式(I)所示化合物和所述碱的投料质量比为1：(0.3～1)，例如1：0.4、1：0.5、1：0.6、1：0.7、1：0.8等。
更进一步优选地，所述式(I)所示化合物和所述碱的投料质量比为1：(0.35～0.5)。
更进一步优选地，所述式(I)所示化合物和所述碱的投料质量比为1：(0.4～0.5)。
优选地，所述式(I)所示化合物和所述硫酸二甲酯的投料摩尔比为1：(1～3)，例如1： 1、1：2、1：3等。
更进一步优选地，所述式(I)所示化合物和所述硫酸二甲酯的投料摩尔比为1：(1～2)。
更进一步优选地，所述式(I)所示化合物和所述硫酸二甲酯的投料摩尔比为1：(1～1.5)。
优选地，所述式(I)所示化合物和所述相转移催化剂的投料质量比为1：(0.01～0.06)，例如1：0.01、1：0.02、1：0.03、1：0.04、1：0.05等。
优选地，所述式(I)所示化合物和所述相转移催化剂的投料质量比为1：(0.01～0.05)。
更进一步优选地，所述式(I)所示化合物和所述相转移催化剂的投料质量比为1：(0.01～0.03)。
优选地，控制温度在20～25℃下进行所述静置分层。
优选地，所述结晶的具体方法为：在脱除溶剂后的有机相中加入甲醇并降温，然后于 12～18℃加入晶种，控制在2～4小时缓慢降温到2～8℃完成所述结晶。
更一步优选地，所述结晶的具体方法为：在脱除溶剂后的有机相中加入甲醇并降温，然后于12～15℃加入晶种，控制在2～4小时缓慢降温到2～8℃完成所述结晶。
更一步优选地，所述结晶的具体方法为：在脱除溶剂后的有机相中加入甲醇并降温，然后于12～15℃加入晶种，控制在2.5～3.5小时缓慢降温到2～8℃完成所述结晶。
更一步优选地，所述结晶的具体方法为：在脱除溶剂后的有机相中加入甲醇并降温，然后于12～15℃加入晶种，控制在2.5～3.5小时缓慢降温到3～6℃完成所述结晶。
优选地，所述式(I)所示化合物和所述甲醇的投料质量比为1：(0.4～0.5)，例如1：0.42、1：0.44、1：0.46、1：0.48、1：0.5等。
更进一步优选地，所述式(I)所示化合物和所述甲醇的投料质量比为1：(0.45～0.5)。
优选地，所述制备方法的具体步骤为：在20～25℃下，向反应容器中加入所述式(I)所示化合物、所述溶剂、所述硫酸二甲酯和所述相转移催化剂，控制温度为20～25℃，滴加所述碱，然后保温反应，反应完成后，控制温度为20～25℃进行静置分层，有机相脱除溶剂，然后向脱除溶剂后的有机相中加入甲醇并降温，待降温至12～18℃加入晶种进行降温结晶，结晶完成后，进行干燥得到所述吡唑醚菌酯。
优选地，控制所述碱在1.5～2.5小时内滴加完毕，控制所述保温反应的时间为0.5～3.5小时。
更进一步优选地，控制所述碱在1.5～2.0小时内滴加完毕，控制所述保温反应的时间为 0.5～3.5小时。
更进一步优选地，控制所述碱在1.5～2.0小时内滴加完毕，控制所述保温反应的时间为 0.5～1.5小时。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的制备方法反应条件温和，成本低廉，无需在苛刻的实验条件下进行，降低了生产的安全隐患；
本发明的制备方法操作简便，后处理方式简单，收率较高，适用于工业化和自动化生产。
具体实施方式
本发明以N-[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯以及硫酸二甲酯为起始原料，在甲苯和/或甲基环己烷为溶剂，四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、甲基三辛基氯化铵、聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚、冠醚中的一种或多种作为相转移催化剂，以及质量浓度为25～35％的氢氧化钠水溶液的情况下，温度控制在10～30℃进行反应，反应结束后，经静置分层、脱除溶剂、结晶、干燥得到所述吡唑醚菌酯。
本发明不仅反应条件温和，成本低廉，无需在苛刻的实验条件下进行，而且制备方法使用的操作简便，后处理方式简单，收率较高，适用于工业化和自动化生产。以下对本申请的方案作进一步论述。
根据一些优选的实施方式，一种吡唑醚菌酯的制备方法，通过式(I)所示化合物与硫酸二甲酯在溶剂、相转移催化剂以及碱的存在下反应生成所述吡唑醚菌酯，所述制备方法包括以下步骤：
(1)室温(20-25℃)下，在圆底烧瓶中加入N-[2-[[1-(4-氯苯基吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N- 羟基氨基甲酸甲酯(I)、溶剂、硫酸二甲酯、相转移催化剂、控温20-25℃加碱。
(2)加完结束保温1h，原料反应完全，于20-25℃下静置分层，脱除溶剂、加入甲醇缓慢降温结晶。
(3)于15℃加入晶种，3h内缓慢降温到5℃，制备得到吡唑醚菌酯(II)。
本申请的反应方程式如下：
本发明的方案至少具体如下优点：
(1)本发明的制备方法，反应条件温和，无需在苛刻的实验条件下进行，安全系数高。
(2)本发明的原价价格低廉，降低了吡唑醚菌酯的生产成本。
(3)本发明的制备方法使用的操作简便，后处理方式简单。
(4)本发明的产品收率相较于现有技术有所提高。
(5)本发明的制备三废少、方法时间短，适用于工业化生产。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在没有特别说明的情况下，下述实施例中的反应收率均指摩尔产率。
N-[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯的合成称量330克1-(4-氯苯基)-3-[(2-硝基苯基)甲氧基]-1H-吡唑、雷尼镍3.3克，氮气置换，加入二氯乙烷1200克，甲醇120克，控温0-5℃，滴加水合肼75.1克，滴加结束，0-5℃保温1.5h，取样分析，反应完全后，将上层滤液压出，控温0-5℃，加入碳酸氢钠100.9克，控温滴加氯甲酸甲酯94.6克，反应3-5h，取样分析，反应合格后脱溶出溶剂回用，加入甲苯660 克，加入水50克，水洗分层，降温结晶抽滤得到[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N- 羟基氨基甲酸甲酯。
下面所述的原料[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯均由此方法制备而得。
对比例1
室温下，将[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯374克，加入甲苯560克，硫酸二甲酯138.7克，控温20～25℃，滴加30％液碱160克，滴加2h，保温 4h，反应完全，控温20～25℃静置直接分层，弃去水层，有机相脱除甲苯，然后向脱除甲苯后的有机相中加入甲醇180克，缓慢降温结晶，于15℃加入晶种，3h内缓慢降温到5℃，抽滤，干燥，得到产品334.7克，产品含量98.5％，反应收率85.0％。
对比例2
室温下，将[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯374克，加入甲苯560克，硫酸二甲酯138.7克，控温30～40℃，滴加30％液碱160克，滴加2h，保温 3h，反应完全，控温20～25℃静置直接分层，弃去水层，有机相脱除甲苯，然后向脱除甲苯后的有机相中加入甲醇180克，缓慢降温结晶，于15℃加入晶种，3h内缓慢降温到5℃，抽滤，干燥，得到产品276.8克，产品含量98.1％，反应收率70.0％。
对比例3
室温下，将[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯374克，加入甲苯560克，硫酸二甲酯138.7克，控温20～25℃，分批加入片碱48克，加料2h，保温6h，反应完全，加入100克水，控温20～25℃静置直接分层，弃去水层，有机相脱除甲苯，然后向脱除甲苯后的有机相中加入甲醇180克，缓慢降温结晶，于15℃加入晶种，3h内缓慢降温到5℃，得到产品385.1克，产品含量98.5％，反应收率97.8％。
实施例1
室温下，将[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯374克，加入甲苯560克，硫酸二甲酯138.7克，相转移催化剂18-冠-6-醚5.5克，控温20～25℃，滴加 30％液碱160克，滴加2h，保温0.5h，反应完全，控温20～25℃静置直接分层，弃去水层，有机相脱除甲苯，然后向脱除甲苯后的有机相中加入甲醇180克，于15℃加入晶种，3h内缓慢降温到5℃，抽滤，干燥，得到产品386.6克，产品含量98.8％，反应收率98.5％。
实施例2
室温下，将[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯374克，加入甲苯560克，硫酸二甲酯138.7克，相转移催化剂聚乙二醇2000 18克，控温20～25℃，滴加30％液碱160克，滴加2h，保温2h，反应完全，控温20～25℃静置直接分层，弃去水层，有机相脱除甲苯，然后向脱除甲苯后的有机相中加入甲醇180克，加入甲醇180克，于15℃加入晶种，3h内缓慢降温到5℃，抽滤，干燥，得到产品377.9克，产品含量98.2％，反应收率95.7％。
实施例3
室温下，将[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯374克，加入甲苯560克，硫酸二甲酯138.7克，相转移催化剂聚乙二醇二甲醚2405.5克，控温20～25℃，滴加30％液碱160克，滴加2h，保温1h，反应完全，控温20～25℃静置直接分层，弃去水层，有机相脱除甲苯，然后向脱除甲苯后的有机相中加入甲醇180克，于15℃加入晶种，3h内缓慢降温到5℃，抽滤，干燥，得到产品379.5克，产品含量98.2％，反应收率96.1％。
实施例4
室温下，将[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯374克，加入甲苯560克，硫酸二甲酯138.7克，相转移催化剂聚乙二醇二甲醚240 8克，控温20～25℃，滴加30％液碱160克，滴加2h，保温1h，反应完全，控温20～25℃静置直接分层，弃去水层，有机相脱除甲苯，然后向脱除甲苯后的有机相中加入甲醇180克，于15℃加入晶种，3h内缓慢降温到5℃，抽滤，干燥，得到产品387.4克，产品含量98.2％，反应收率98.1％。
实施例5
室温下，将[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯374克，加入甲苯560克，硫酸二甲酯138.7克，相转移催化剂四丁基溴化铵10.7克，控温20～25℃，滴加30％液碱160克，滴加2h，保温3.5h，反应完全，控温20～25℃静置直接分层，弃去水层，有机相脱除甲苯，然后向脱除甲苯后的有机相中加入甲醇180克，于15℃加入晶种，3h内缓慢降温到5℃，抽滤，干燥，得到产品362.6克，产品含量98.3％，反应收率91.9％。
实施例6：该实施例为实施例4的工艺放大
室温下，往反应釜中加入[2-[[1-(4-氯苯基)吡唑-3-基]氧甲基]苯基]-N-羟基氨基甲酸甲酯374千克，加入甲苯560千克，硫酸二甲酯139千克，相转移催化剂聚乙二醇二甲醚2408 千克，控温20～25℃，滴加30％液碱160千克，滴加2h，保温1h，反应完全，控温20～25℃静置直接分层，弃去水层、将有机层转料到脱溶釜，脱出甲苯，然后向脱除甲苯后的有机相中加入甲醇180千克，溶清后转料到结晶釜，降温到15℃加入晶种，3h内缓慢降温到5℃，离心，减压干燥，得到产品388千克，产品含量98.2％，反应收率98.3％。
与其他的工艺放大制备方法相比，该制备方法，反应条件温和，后处理方式简单，操作流程简便，反应后得到的产品含量及反应收率也显著提高。
由上述实施例可知，本发明提供的制备方法，反应条件温和，在室温20～25℃即可进行，时长也较短，一般不超过4小时，除此之外，所得到的产品含量在98.2％及以上，反应收率在91.9％及以上，采用本发明中的技术方案，反应收率和反应速率得到了显著的提升，因此，本发明的制备方法更适用于工业化和自动化生产。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种吡唑醚菌酯的制备方法，其通过式(I)所示化合物与硫酸二甲酯在溶剂、相转移催化剂以及碱的存在下反应生成所述吡唑醚菌酯，所述吡唑醚菌酯的结构式如式(Ⅱ)所示，其中，式(I)所示化合物和式(Ⅱ)所示化合物的结构式如下：
其特征在于：所述溶剂为甲苯和/或甲基环己烷；所述相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、甲基三辛基氯化铵、聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚、冠醚中的一种或多种；所述的碱为质量浓度为25～35％的氢氧化钠水溶液；所述反应在10～30℃下进行；
所述反应结束后，经静置分层、脱除溶剂、结晶、干燥得到所述吡唑醚菌酯。
2.根据权利要求1所述吡唑醚菌酯的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇、所述聚乙二醇单甲醚或所述聚乙二醇二甲醚的相对分子质量分别为200～2000。
3.根据权利要求1所述吡唑醚菌酯的制备方法，其特征在于：所述反应在20～25℃下进行。
4.根据权利要求1所述吡唑醚菌酯的制备方法，其特征在于：所述式(I)所示化合物和所述溶剂的投料质量比为1：(0.5～10)；和/或，所述式(I)所示化合物和所述碱的投料质量比为1：(0.3～1)；和/或，所述式(I)所示化合物和所述硫酸二甲酯的投料摩尔比为：1：(1～3)；和/或，所述式(I)所示化合物和所述相转移催化剂的投料质量比为1：(0.01～0.06)。
5.根据权利要求4所述吡唑醚菌酯的制备方法，其特征在于：所述式(I)所示化合物和所述溶剂的投料质量比为1：(1～2)；和/或，所述式(I)所示化合物和所述碱的投料质量比为1：(0.35～0.5)；和/或，所述式(I)所示化合物和所述相转移催化剂的投料质量比为1：(0.01～0.05)。
6.根据权利要求1所述吡唑醚菌酯的制备方法，其特征在于：控制温度在20～25℃下进行所述静置分层。
7.根据权利要求1所述吡唑醚菌酯的制备方法，其特征在于：所述结晶的具体方法为：在脱除溶剂后的有机相中加入甲醇并降温，然后于12～18℃加入晶种，控制在2～4小时缓慢降温到2～8℃完成所述结晶。
8.根据权利要求7所述吡唑醚菌酯的制备方法，其特征在于：所述式(I)所示化合物和所述甲醇的投料质量比为1：(0.4～0.5)。
9.根据权利要求1所述吡唑醚菌酯的制备方法，其特征在于：所述制备方法的具体步骤为：在20～25℃下，向反应容器中加入所述式(I)所示化合物、所述溶剂、所述硫酸二甲酯和所述相转移催化剂，控制温度为20～25℃，滴加所述碱，然后保温反应，反应完成后，控制温度为20～25℃进行静置分层，有机相脱除溶剂，然后向脱除溶剂后的有机相中加入甲醇并降温，待降温至12～18℃加入晶种进行降温结晶，结晶完成后，进行干燥得到所述吡唑醚菌酯。
10.根据权利要求1所述吡唑醚菌酯的制备方法，其特征在于：控制所述碱在1.5～2.5小时内滴加完毕，控制所述保温反应的时间为0.5～3.5小时。
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