CN116514713A - 一种安全剂解毒喹的合成工艺 - Google Patents

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CN116514713A CN202210077044.9A CN202210077044A CN116514713A CN 116514713 A CN116514713 A CN 116514713A CN 202210077044 A CN202210077044 A CN 202210077044A CN 116514713 A CN116514713 A CN 116514713A
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Abstract

本发明公开了一种安全剂解毒喹的合成工艺，包括如下步骤：在复合催化剂和缚酸剂存在的条件下，以5‑氯‑8‑羟基喹啉和氯乙酸‑2‑庚酯为原料反应生成目标产物。本发明以复合催化剂用于安全剂解毒喹的合成，大大缩短了反应周期，减少了副产物生成。该合成工艺的反应条件温和，操作简便，减少了三废排放，降低了生产成本，同时提高了产品的收率和含量，更有利于安全剂解毒喹的工业化生产。

Description

一种安全剂解毒喹的合成工艺
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种安全剂解毒喹的合成工艺。
背景技术
解毒喹，又名解草酯，化学名称为1-甲基己基-(5-氯-8-喹啉氧基)乙酸酯。解毒喹最早 由J.Amrein等人发现，后由先正达公司推崇上市，主要用作除草剂炔草酯的安全剂。它与炔 草酯以一定比例混合，用于禾谷类作物，对禾本科杂草如鼠尾草、看麦娘、野燕麦、黑麦草、 早熟禾、狗尾草等有优异的防效。
目前关于解毒喹的合成工艺主要包括以下几种：
专利CN103193706A公开了以氯乙酸甲酯与5-氯-8-羟基喹啉进行缩合反应生成中间体5- 氯-8-喹啉氧基乙酸甲酯，再与2-庚醇发生酯交换反应合成解毒喹。但此方法中合成中间体的 温度要求高，并且使用过量的2-庚醇，在后处理时不易除去，进而影响产品的质量，工艺条 件苛刻，操作繁琐。
专利CN105001158A公开了用4-甲基-2-戊酮作为反应溶剂及重结晶溶剂，以5-氯-8-羟 基喹啉与氯乙酸-2-庚酯合成解毒喹。但此方法反应温度高，反应时间长，体系产生水分，易 使4-甲基-2-戊酮和氯乙酸-2-庚酯变质，影响产品质量；溶剂损耗大，三废处理难度大，增加 了生产成本。
专利CN1568314A、CN103930402A均公开了采用5-氯-8-羟基喹啉与氢氧化钠水溶液 在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中成盐，然后甲苯回流除去多余水分，再加入碳酸钾及氯乙酸-2- 庚酯反应制备解毒喹。该反应的缺点在于温度高，操作繁琐、反应周期长；甲苯和N-甲基吡咯烷酮(NMP)的混合溶剂使三废种类多且处理困难，产品含量低，性状差；设备要求及 生产成本均较高。
专利CN113461610A公开了采用5-氯-8-羟基喹啉与碳酸钾及碳酸钠在二甲基亚砜中成 盐，然后通过甲苯带出多余水分，然后加入氯乙酸甲酯反应生成5-氯-8-羟基喹啉氧基乙酸 甲酯，再与2-庚醇发生酯交换反应生成解毒喹。但该方法无法实现一步制备目标产物，产生 的甲苯和二甲基亚砜的混合溶剂难以处理；同时存在钠盐和钾盐的混合盐难以分离、水分夹 带很难控制等问题；中间体的合成温度高，且使用过量的2-庚醇，需要高温脱溶分离，致使 产品含量低，性状差，成本过高也增加了工业化生产的难度。
专利CN113135851A、CN113123431A均公开了采用5-氯-8-羟基喹啉与碳酸钾在N,N-二 甲基甲酰胺(DMF)中成盐，然后加入氯乙酸甲酯反应生成5-氯-8-羟基喹啉氧基乙酸甲酯， 再与2-庚醇发生酯交换反应生成解毒喹。但该方法无法实现一步制备目标产物，合成中间体 的温度高，使用过量的2-庚醇，需要高温脱溶分离，致使产品含量性状均较差，溶剂回收困 难；且产生氨氮废水和废气，处理难度大，生产成本高、周期长，同样不适用于解毒喹的工 业化生产。
因此，如何解决现有技术中存在的反应条件严苛、操作繁琐、三废过多且处理难度大、 设备要求和生产成本过高等问题，是实现安全剂解毒喹进一步规模化经济化生产的关键。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种安全剂解毒喹的合成工艺。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明的第一个方面提供了一种安全剂解毒喹的合成工艺，其特征在于，包括如下步骤： 在复合催化剂和缚酸剂存在的条件下，以5-氯-8-羟基喹啉和氯乙酸-2-庚酯为原料反应生成 式I化合物；
具体反应路线如下：
进一步的，所述复合催化剂由溴化钾、18-冠醚-6与季铵盐制备得到；所述溴化钾、18- 冠醚-6与季铵盐的质量比为1～2:1～2:1～2，优选为1～1.2:1～1.2:1～1.2；
进一步的，所述季铵盐为四烷基氯化铵、四烷基溴化铵、四烷基碘化铵、芳基三烷基氯 化铵、芳基三烷基溴化铵或芳基三烷基碘化铵中的一种或几种，优选为四丁基溴化铵、苄基 三乙基氯化铵、四甲基氯化铵或十三烷基三甲基溴化铵；
进一步的，所述氯乙酸-2-庚酯与5-氯-8-羟基喹啉的摩尔比为1～1.5:1，优选为1～1.3:1；
进一步的，所述缚酸剂与5-氯-8-羟基喹啉的摩尔比为1～1.5:1，优选为1～1.3:1；所述5- 氯-8-羟基喹啉与复合催化剂的质量比为10～40:1，优选为15～35:1；其中，所述缚酸剂优选为 碳酸钾；
进一步的，反应溶剂为4-甲基-2-戊酮、丁酮、2-戊酮、3-戊酮、乙酰丙酮、3-甲基-2-丁 酮、2-己酮、3-己酮、2-甲基-3-戊酮、3,3-二甲基-2-丁酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、2,4-二甲 基-3-戊酮或环己酮中的一种或几种，优选为4-甲基-2-戊酮；
进一步的，反应温度为50～100℃，优选为50～80℃；反应时间为2～10h，优选为3～6h；
进一步的，反应结束后，还包括过滤、洗涤、减压浓缩、重结晶和/或烘干步骤；其中所 述重结晶溶剂优选为甲基环己烷；
本发明的第二个方面提供了一种用于上述安全剂解毒喹合成工艺的复合催化剂的制备方 法，其特征在于，包括如下步骤：将18-冠醚-6、溴化钾与季铵盐以一定比例溶于甲醇中，进 行第一次降温过滤，浓缩滤液，再经第二次降温过滤、烘干得到复合催化剂；
进一步的，所述第一次降温至40～60℃，所述第二次降温至0～20℃
本发明中化合物的中文命名与结构式有冲突的，以结构式为准；结构式有明显错误的除 外。
本发明的有益效果在于：
本发明以复合催化剂用于安全剂解毒喹的合成，大大缩短了反应周期，减少了副产物生 成。该合成工艺的反应条件温和，操作简便，减少了三废排放，降低了生产成本，同时提高 了产品的收率和含量，更有利于安全剂解毒喹的工业化生产。
附图说明
图1：实施例1中解毒喹的氢谱图
具体实施方式
以下结合实例说明本发明，但不限制本发明。在本领域内，技术人员对本发明所做的简 单替换或改进均属于本发明所保护的技术方案内。
实施例1：
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入甲醇500g，溴化钾25g，18- 冠醚-6 30g，四丁基溴化铵30g，升温至65～70℃，回流搅拌1小时，降温至50～55℃，过滤， 滤饼为未溶解的物质，滤液进行浓缩后至浓缩物约100g，降温至10～15℃，过滤，烘干得到 复配催化剂22.8g。
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入4-甲基-2-戊酮700g，5-氯-8- 羟基喹啉104.3g(0.575mol)，氯-乙酸-2-庚酯115.7g(0.592mol)，加入3g复配催化剂,升温 至50℃，加入碳酸钾96g(0.696mol)，搅拌维持温度70～80℃，反应3～5小时后，取样分析： 5-氯-8-羟基喹啉0.05％，氯-乙酸-2-庚酯2.10％，解毒喹97.22％，反应结束；趁热过滤，滤液 加入100g水洗涤，分层，有机相负压0.095～0.1MPa、温度50～85℃，回收4-甲基-2-戊酮至 完全，降温至50℃，加入甲基环己烷250g，升温至60～75℃完溶，搅拌1小时，缓慢降温至 0～5℃析出固体，过滤，洗涤得到湿品，烘干得到解毒喹产品182.65g，含量99.3％，收率 94％。
1H-NMR(CDCl3,500MHz)δ0.84(t,J＝7.0Hz,3H),1.19-1.23(m,9H),1.43-1.57(m,2H),4.96(s,2H),5.03( m,1H),6.90(d,J＝8.0Hz,1H),7.51(d,J＝8.5Hz,1H),7.58(dd,J＝4.0,8.5Hz,1H),8.56(dd,J＝2.0,8.5Hz,1H), 9.02(dd,J＝1.5,4.0Hz,1H).
实施例2：
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入甲醇500g，溴化钾25g，18- 冠醚-6 30g，四丁基溴化铵30g，升温至65～70℃，回流搅拌1小时，降温至50～55℃，过滤， 滤饼为未溶解的物质，滤液进行浓缩后至浓缩物约100g，降温至10～15℃，过滤，烘干得到 复配催化剂22.8g。
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入4-甲基-2-戊酮700g，5-氯-8- 羟基喹啉104.3g(0.575mol)，氯-乙酸-2-庚酯115.7g(0.592mol)，加入6g复配催化剂,升温 至50℃，加入碳酸钾96g(0.696mol)，搅拌维持温度50～60℃，反应3～5小时后，取样分 析：5-氯-8-羟基喹啉0.01％，氯-乙酸-2-庚酯1.68％，解毒喹98.12％，反应结束；趁热过滤， 滤液加入100g水洗涤，分层，有机相负压0.095～0.1MPa、温度50～85℃，回收4-甲基-2-戊 酮至完全，降温至50℃，加入甲基环己烷250g，升温至60～75℃完溶，搅拌1小时，缓慢降 温至0～5℃析出固体，过滤，洗涤得到湿品，烘干得到解毒喹产品187.72g，含量99.2％，收 率96.5％。
实施例3：
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入4-甲基-2-戊酮700g，5-氯-8- 羟基喹啉104.3g(0.575mol)，氯-乙酸-2-庚酯115.7g(0.592mol)，加入6g复配催化剂，升 温至50℃，加入碳酸钾83.3g(0.603mol)，搅拌维持温度60～65℃，反应3～5小时后，取样 分析：5-氯-8-羟基喹啉0.01％，氯-乙酸-2-庚酯1.89％，解毒喹97.48％，反应结束；趁热过滤， 滤液加入100g水洗涤，分层，有机相负压0.095～0.1MPa、温度50～85℃，回收4-甲基-2-戊 酮至完全，降温至50℃，加入甲基环己烷250g，升温至60～75℃完溶，搅拌1小时，缓慢降 温至0～5℃析出固体，过滤，洗涤得到湿品，烘干得到解毒喹产品185.95g，含量99.1％，收 率95.5％。
实施例4：
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入甲醇500g，溴化钾20g，18- 冠醚-6 20g，苄基三乙基氯化铵20g，升温至65～70℃，回流搅拌1小时，降温至50～55℃， 过滤，滤饼为未溶解的物质，滤液进行浓缩后至浓缩物约100g，降温至10～15℃，过滤，烘 干得到复配催化剂17.5g。
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入4-甲基-2-戊酮700g，5-氯-8- 羟基喹啉104.3g(0.575mol)，氯-乙酸-2-庚酯115.7g(0.592mol)，加入6g复配催化剂,升温 至50℃，加入碳酸钾96g(0.696mol)，搅拌维持温度50～60℃，反应3～5小时后，取样分 析：5-氯-8-羟基喹啉0.03％，氯-乙酸-2-庚酯1.87％，解毒喹97.92％，反应结束；趁热过滤， 滤液加入100g水洗涤，分层，有机相负压0.095～0.1MPa、温度50～85℃，回收4-甲基-2-戊 酮至完全，降温至50℃，加入甲基环己烷250g，升温至60～75℃完溶，搅拌1小时，缓慢降 温至0～5℃析出固体，过滤，洗涤得到湿品，烘干得到解毒喹产品186.75g，含量99.4％，收 率96.2％。
实施例5：
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入甲醇500g，溴化钾20g，18- 冠醚-6 20g，四甲基氯化铵20g，升温至65～70℃，回流搅拌1小时，降温至50～55℃，过滤， 滤饼为未溶解的物质，滤液进行浓缩后至浓缩物约100g，降温至10～15℃，过滤，烘干得到 复配催化剂19.3g。
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入4-甲基-2-戊酮700g，5-氯-8- 羟基喹啉104.3g(0.575mol)，氯-乙酸-2-庚酯115.7g(0.592mol)，加入5g复配催化剂,升温 至50℃，加入碳酸钾96g(0.696mol)，搅拌维持温度50～60℃，反应3～5小时后，取样分 析：5-氯-8-羟基喹啉0.03％，氯-乙酸-2-庚酯2.10％，解毒喹97.62％，反应结束；趁热过滤， 滤液加入100g水洗涤，分层，有机相负压0.095～0.1MPa、温度50～85℃，回收4-甲基-2-戊 酮至完全，降温至50℃，加入甲基环己烷250g，升温至60～75℃完溶，搅拌1小时，缓慢降 温至0～5℃析出固体，过滤，洗涤得到湿品，烘干得到解毒喹产品187.97g，含量99.3％，收 率96.7％。
实施例6：
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入甲醇500g，溴化钾20g，18- 冠醚-6 20g，十三烷基三甲基溴化铵20g，升温至65～70℃，回流搅拌1小时，降温至 50～55℃，过滤，滤饼为未溶解的物质，滤液进行浓缩后至浓缩物约100g，降温至10～15℃，过滤，烘干得到复配催化剂15.6g。
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入4-甲基-2-戊酮700g，5-氯-8- 羟基喹啉104.3g(0.575mol)，氯-乙酸-2-庚酯115.7g(0.592mol)，加入5g复配催化剂，升 温至50℃，加入碳酸钾96g(0.696mol)，搅拌维持温度50～60℃，反应3～5小时后，取样 分析：5-氯-8-羟基喹啉0.08％，氯-乙酸-2-庚酯1.90％，解毒喹98.02％，反应结束；趁热过滤， 滤液加入100g水洗涤，分层，有机相负压0.095～0.1MPa、温度50～85℃，回收4-甲基-2-戊 酮至完全，降温至50℃，加入甲基环己烷250g，升温至60～75℃完溶，搅拌1小时，缓慢降 温至0～5℃析出固体，过滤，洗涤得到湿品，烘干得到解毒喹产品187.33g，含量99.3％，收 率96.4％。
实施例7：
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入4-甲基-2-戊酮70g，5-氯-8- 羟基喹啉10.43g(0.0575mol)，氯-乙酸-2-庚酯13.46g(0.0696mol)，加入0.5g复配催化剂， 升温至50℃，加入碳酸钾9.6g(0.0696mol)，搅拌缓慢升温至50～60℃，反应3～5小时后， 取样分析：5-氯-8-羟基喹啉0.08％，氯-乙酸-2-庚酯1.90％，解毒喹98.02％。反应结束；趁热 过滤，滤液加入10g水洗涤，分层，有机相负压0.095～0.1MPa、温度50～85℃，回收4-甲基-2- 戊酮至完全，降温至50℃，加入石油醚25g，升温至60～75℃完溶，搅拌1小时，缓慢降温 至0～5℃析出固体，过滤，洗涤得到湿品，烘干得到解毒喹产品18.52g，含量99.2％，收率 95.2％。
实施例8：
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入4-甲基-2-戊酮70g，5-氯-8- 羟基喹啉10.43g(0.0575mol)，氯-乙酸-2-庚酯11.57g(0.0592mol)，苄基三乙基氯化铵0.5g 升温至50℃，加入碳酸钾9.6g(0.0696mol)，搅拌缓慢升温至60～70℃，反应3-5小时后， 取样分析：5-氯-8-羟基喹啉18.4％，氯-乙酸-2-庚酯26.7％，解毒喹54.6％。
实施例9：
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入4-甲基-2-戊酮70g，5-氯-8- 羟基喹啉10.43g(0.0575mol)，氯-乙酸-2-庚酯11.57g(0.0592mol)，18-冠醚-60.5g升温至50℃， 加入碳酸钾9.6g(0.0696mol)，搅拌缓慢升温至60～70℃，反应3～5小时后，取样分析：5- 氯-8-羟基喹啉21.3％，氯-乙酸-2-庚酯28.7％，解毒喹49.8％。
实施例10：
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入4-甲基-2-戊酮70g，5-氯-8- 羟基喹啉10.43g(0.0575mol)，氯-乙酸-2-庚酯11.57g(0.0592mol)，溴化钾0.5g升温至 50℃，加入碳酸钾9.6g(0.0696mol)，搅拌缓慢升温至60～70℃，反应3～5小时后，取样分 析：5-氯-8-羟基喹啉11.3％，氯-乙酸-2-庚酯17.4％，解毒喹70.5％。
实施例11：
室温下，在配有温度计、干燥器、搅拌装置的反应器中加入4-甲基-2-戊酮70g，5-氯-8- 羟基喹啉10.43g(0.0575mol)，氯-乙酸-2-庚酯11.57g(0.0592mol)，升温至50℃，加入碳 酸钾9.6g(0.0696mol)，搅拌缓慢升温至60～70℃，反应3～5小时后，取样分析：5-氯-8- 羟基喹啉38.4％，氯-乙酸-2-庚酯51.7％，解毒喹9.23％。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护 范围。

Claims (10)

1.一种安全剂解毒喹的合成工艺，其特征在于，包括如下步骤：在复合催化剂和缚酸剂存在的条件下，以5-氯-8-羟基喹啉和氯乙酸-2-庚酯为原料反应生成式I化合物；
具体反应路线如下：
2.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，所述复合催化剂由溴化钾、18-冠醚-6与季铵盐制备得到；所述溴化钾、18-冠醚-6与季铵盐的质量比为1～2:1～2:1～2。
3.根据权利要求2所述的合成工艺，其特征在于，所述季铵盐为四烷基氯化铵、四烷基溴化铵、四烷基碘化铵、芳基三烷基氯化铵、芳基三烷基溴化铵或芳基三烷基碘化铵中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，所述氯乙酸-2-庚酯与5-氯-8-羟基喹啉的摩尔比为1～1.5:1。
5.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，所述缚酸剂与5-氯-8-羟基喹啉的摩尔比为1～1.5:1；所述5-氯-8-羟基喹啉与复合催化剂的质量比为10～40:1。
6.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，反应溶剂为4-甲基-2-戊酮、丁酮、2-戊酮、3-戊酮、乙酰丙酮、3-甲基-2-丁酮、2-己酮、3-己酮、2-甲基-3-戊酮、3,3-二甲基-2-丁酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、2,4-二甲基-3-戊酮或环己酮中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，反应温度为50～100℃，反应时间为2～10h。
8.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，反应结束后，还包括过滤、洗涤、减压浓缩、重结晶和/或烘干步骤。
9.一种用于权利要求1～8任一项所述的合成工艺的复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将18-冠醚-6、溴化钾与季铵盐以一定比例溶于甲醇中，进行第一次降温过滤，浓缩滤液，再经第二次降温过滤、烘干得到复合催化剂。
10.根据权利要求9所述的复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一次降温至40～60℃，所述第二次降温至0～20℃。
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