CN117126084A - 环磺酮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了环磺酮的制备方法，方法步骤如下：S1：在惰性气体保护下，将3‑氯‑2‑甲基苯甲硫醚、三氯氧磷、复合催化剂和有机溶剂混合反应，反应结束后经分离和减压蒸馏得2‑氯‑3‑甲基‑4‑甲硫基苯甲醛；将2‑氯‑3‑甲基‑4‑甲硫基苯甲醛与二水合钨酸钠和甲醇混合，并加入双氧水进行反应，反应后经过滤得2‑氯‑3‑甲基‑4甲砜基苯甲酸；S2：2‑氯‑3‑(2,2,2‑三氟乙氧基)甲基‑4‑甲砜基苯甲酸的制备；S3：将2‑氯‑3‑(2,2,2‑三氟乙氧基)甲基‑4‑甲砜基苯甲酸与亚硫酰氯和二氯乙烷混合反应，反应后产物再与1,3‑环己二酮、三乙胺和三氯化钐进行反应，制得环磺酮。本发明简化了环磺酮的制备路线，制备工艺更加绿色安全，且环磺酮的产率更高。
Description
技术领域
本发明涉及环磺酮技术领域，尤其涉及环磺酮的制备方法。
背景技术
环磺酮作为除草剂对多种杂草都具有很强的灭杀作用，且环磺酮不容易被雨水冲刷，从而在杂草上存在的时间更长，除草效果更好。
经检索，公开号CN104292137A的中国专利公开了环磺草酮的合成方法，通过2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲磺酰基苯甲酸3-氧代-1-环己烯酯、氰基丙酮和三乙胺在乙腈溶剂中反应制得环磺草酮；余玉等发表的期刊“玉米田除草剂环磺酮的合成”中提出了环磺酮的制备方法，在合成2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲磺酰基苯甲酸后，将其溶解于二氯甲烷，再加入氯化亚砜，残液加入乙腈溶解，最后加入1,3-环己二酮和丙酮氰醇反应。
对于现有的环磺酮合成来说，常用的均是将2-氯-3-三氟乙氧基-4-甲砜基苯甲酸做成酰氯，然后与1,3-环己二酮反应得到酯，最后再与丙酮氰醇或氰基丙酮进行反应，但是上述方案的原料具有很大的毒性，会对环境产生很大的危害，且会影响人员的身体健康，不利于用于工业化生产。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了环磺酮的制备方法，简化了环磺酮的制备路线，制备工艺更加绿色安全，且环磺酮的产率更高。
本发明提出的环磺酮的制备方法，方法步骤如下：
S1：2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸的制备；
S2：2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸的制备；
S3：环磺酮的制备
将2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸与亚硫酰氯和二氯乙烷混合反应，反应后产物再与1,3-环己二酮、三乙胺和三氯化钐进行反应，制得环磺酮。
优选地，S1中2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸制备的方法步骤如下：
S11：在惰性气体保护下，将3-氯-2-甲基苯甲硫醚、三氯氧磷、复合催化剂和有机溶剂混合反应，反应结束后经分离和减压蒸馏得2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛；
S12：将S11制备的2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛与二水合钨酸钠和甲醇混合，并加入双氧水进行反应，反应后经过滤得2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸。
优选地，S11中3-氯-2-甲基苯甲硫醚、三氯氧磷、复合催化剂和有机溶剂的质量体积比为100g:105-115g:1-10g:200-400mL；反应的条件为：温度40-60℃，时间8-12h。
优选地，所述有机溶剂为DMF和乙二醇单乙醚按10:1-3的比例混合；所述复合催化剂为3-氨基-2-吡啶乙酸和金属氧化物按1:3-5的比例混合；所述金属氧化物为氧化铝、氧化钌、氧化钴和氧化锰中的一种或几种。
优选地，S12中2-氯-3-甲基-4-甲硫醚苯甲醛、二水合钨酸钠、甲醇和双氧水的质量体积比为100g:1-3g:80-120mL:200-400g；反应的条件为：温度35-45℃，时间10-20h。
优选地，S2中2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸制备的方法步骤如下：
S21：将2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸、对甲苯磺酸和甲醇混合反应，反应后经冷却、减压蒸馏和结晶，得2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯；
S22：将2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯溶于四氯化碳，再加入过氧苯甲酸和溴素进行反应，反应后经中和、水洗、浓缩和洗涤，得2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯；
S23：将2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯、三氟乙醇钠和四氢呋喃混合反应，然后经水洗、浓缩、酸化、萃取和干燥，得2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸。
优选地，S21中2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸、对甲苯磺酸和甲醇的质量体积比为100g:1-1.5g:400-600mL。
优选地，S22中2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯、四氯化碳、过氧苯甲酸和溴素的质量体积比为100g:400-600mL:1-1.5g:80-120g。
优选地，S23中2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯、三氟乙醇钠和四氢呋喃的质量体积比为5g:2-4g:8-12mL。
优选地，S3中2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸、亚硫酰氯、二氯乙烷、1,3-环己二酮、三乙胺和三氯化钐的质量体积比为1g:0.8-1.2g:4-6mL:0.3-0.5g:0.2-0.4g:0.01-0.1g。
本发明的有益技术效果：
(1)本发明通过复合催化剂能够将2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛的产率提高至98％以上，且纯度高，进而提高后续环磺酮中间体2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸的产率，这是因为本发明的复合催化剂中的金属氧化物能够促进三氯氧磷与3-氯-2-甲基苯甲硫醚的结合，而3-氨基-2-吡啶乙酸在促进三氯氧磷与3-氯-2-甲基苯甲硫醚结合的同时，还能够提高苯环三号位的活性，使醛基更容易在苯环三号位上的引入，从而提高了2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛制备的产率和纯度，与现有的先在苯环三号位上引入乙酰基，再将乙酰基氧化成羧基的方案来说，更有利于工业化生产，且产率和纯度更高。
(2)本发明通过对有机溶剂组成进行调整，在DMF中加入一定量的乙二醇单乙醚，能够进一步提高2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛的产率；此外，本发明的复合催化剂由3-氨基-2-吡啶乙酸和金属氧化物组成，在提高2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛的产率上具有协同促进的作用。
(3)本发明利用三氯化钐作为催化剂，一步合成环磺酮，与现有的先将2-氯-3-三氟乙氧基-4-甲砜基苯甲酸做成酰氯，然后与1,3-环己二酮反应得到酯，最后再用丙酮氰醇进行重排相比，本发明的制备方法简化了环磺酮的制备路线，制备工艺更加绿色安全，且环磺酮的产率更高。
具体实施方式
本发明中的3-氯-2-甲基苯甲硫醚的制备方法为：将1mol的3-氯-2-甲基苯胺溶解于5mol的盐酸溶液，再加入1mol的亚硝酸钠进行重氮化反应，反应温度为0℃，将反应后的产物加入质量浓度为20％的甲硫醇钠水溶液进行反应，制得3-氯-2-甲基苯甲硫醚。
3-氯-2-甲基苯胺和其他原料均为市售。
实施例1
本发明提出的环磺酮的制备方法，方法步骤如下：
S1：2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸的制备
在惰性气体(氮气)保护下，将100kg的3-氯-2-甲基苯甲硫醚与110kg三氯氧磷、5kg复合催化剂、300L有机溶剂在50℃下混合反应10h，反应结束后将温度降低至0℃，然后依次缓慢加入150kg水和150kg二氯乙烷，搅拌30min，静置后将有机相分出，减压蒸馏得2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛。
然后将100kg的2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛与2kg二水合钨酸钠和100L甲醇混合，并加入300kg双氧水(30％)在40℃下反应15h，反应结束后，向反应中加入1000L水，搅拌后过滤，滤饼为2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸。
其中：有机溶剂为DMF和乙二醇单乙醚按5:1的比例混合；复合催化剂由3-氨基-2-吡啶乙酸和氧化铝按1:4的比例混合。
S2：2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸的制备
将100kg的2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸、1.2kg对甲苯磺酸和500L甲醇混合加热回流搅拌反应10h，反应后冷却，减压蒸出甲醇，冷却析出固体，用乙醇重结晶，得2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯。
将100kg的2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯溶于500L四氯化碳，再加入1.2kg过氧苯甲酸和100kg溴素，溴素在室温下采用滴加的方式添加，滴加时间为30min，滴加完毕后升温回流反应8h；反应后冷却，用饱和碳酸钠中和，分出水层，有机层水洗，浓缩得到粗品，粗品用乙酸乙酯洗涤，干燥得2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯。
将50kg的2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯、30kg三氟乙醇钠和100L四氢呋喃室温下混合反应4h，然后经水洗和浓缩得2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯，再加入NaOH和水回流反应3h，再蒸除溶剂四氢呋喃，冷却后加入盐酸酸化，然后再加入二氯甲烷萃取，水洗后用硫酸镁干燥，浓缩后得2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸。
S3：环磺酮的制备
将100kg的2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸与100kg亚硫酰氯和升温回流搅拌反应5h，反应后蒸除溶剂，再加入500L二氯甲烷并冷却至室温，产物再与40kg的1,3-环己二酮、30kg三乙胺和10kg的三氯化钐升至室温反应8h，反应物水洗、硫酸镁干燥，浓缩得环磺酮。
实施例2
本发明提出的环磺酮的制备方法，方法步骤如下：
S1：2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸的制备
在惰性气体保护下，将100kg的3-氯-2-甲基苯甲硫醚与105kg三氯氧磷、1kg复合催化剂、200L有机溶剂在40℃下混合反应8h，反应结束后将温度降低至0℃，然后依次缓慢加入150kg水和150kg二氯乙烷，搅拌30min，静置后将有机相分出，减压蒸馏得2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛。
然后将100kg的2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛与1kg二水合钨酸钠和甲醇混合，并加入200kg双氧水在35℃下反应10h，反应结束后，向反应中加入1000L水，搅拌后过滤，滤饼为2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸。
其中：有机溶剂为DMF和乙二醇单乙醚按10:1的比例混合；复合催化剂由3-氨基-2-吡啶乙酸和氧化钌按1:3的比例混合。
S2：2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸的制备
将100kg的2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸、1kg对甲苯磺酸和400L甲醇混合加热回流搅拌反应10h，反应后经冷却、减压蒸出甲醇，冷却析出固体，用乙醇重结晶，得2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯。
将100kg的2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯溶于400L四氯化碳，再加入1kg过氧苯甲酸和80kg溴素，溴素在室温下采用滴加的方式添加，滴加时间为30min；滴加完毕后升温回流反应8h；反应后冷却，用饱和碳酸钠中和，分出水层，有机层水洗，浓缩得到粗品，粗品用乙酸乙酯洗涤，干燥，得2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯。
将50kg的2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯、20kg三氟乙醇钠和80L四氢呋喃室温下混合反应4h，然后经水洗和浓缩得2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯，再加入NaOH和水回流反应3h，再蒸除溶剂四氢呋喃，冷却后加入盐酸酸化，然后再加入二氯甲烷萃取，水洗后用硫酸镁干燥，浓缩后得2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸。
S3：环磺酮的制备
将100kg的2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸与80kg亚硫酰氯和升温回流搅拌反应5h，反应后蒸除溶剂，再加入500L二氯甲烷并冷却至室温，产物再与30kg的1,3-环己二酮、20kg三乙胺和5kg的三氯化钐升至室温反应8h，反应物水洗、硫酸镁干燥，浓缩得环磺酮。
实施例3
本发明提出的环磺酮的制备方法，方法步骤如下：
S1：2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸的制备
在惰性气体保护下，将100kg的3-氯-2-甲基苯甲硫醚与115kg三氯氧磷、10kg复合催化剂、400L有机溶剂在60℃下混合反应12h，反应结束后将温度降低至0℃，然后依次缓慢加入150kg水和150kg二氯乙烷，搅拌30min，静置后将有机相分出，减压蒸馏得2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛。
然后将100kg的2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛与3kg二水合钨酸钠和甲醇混合，并加入400kg双氧水在45℃下反应20h，反应结束后，向反应中加入1000L水，搅拌后过滤，滤饼为2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸。
其中：有机溶剂为DMF和乙二醇单乙醚按10:3的比例混合；复合催化剂由3-氨基-2-吡啶乙酸和氧化锰按1:5的比例混合。
S2：2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸的制备
将100kg的2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸、1.5kg对甲苯磺酸和600L甲醇混合加热回流搅拌反应10h，反应后冷却，减压蒸出甲醇，冷却析出固体，用乙醇重结晶，得2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯。
将100kg的2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯溶于600L四氯化碳，再加入1.5kg过氧苯甲酸和120kg溴素，溴素在室温下采用滴加的方式添加，滴加时间为30min，滴加完毕后升温回流反应8h；反应后冷却，用饱和碳酸钠中和，分出水层，有机层水洗，浓缩得到粗品，粗品用乙酸乙酯洗涤，干燥得2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯。
将50kg的2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯、40kg三氟乙醇钠和120L四氢呋喃室温下混合反应4h，然后经水洗和浓缩得2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯，再加入NaOH和水回流反应3h，再蒸除溶剂四氢呋喃，冷却后加入盐酸酸化，然后再加入二氯甲烷萃取，水洗后用硫酸镁干燥，浓缩后得2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸。
S3：环磺酮的制备
将100kg的2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸与120kg亚硫酰氯和升温回流搅拌反应5h，反应后蒸除溶剂，再加入500L二氯甲烷并冷却至室温，产物再与50kg的1,3-环己二酮、40kg三乙胺和15kg的三氯化钐升至室温反应8h，反应物水洗、硫酸镁干燥，浓缩得环磺酮。
实施例4
本方案的“S3：环磺酮的制备”中三氯化钐的添加量为5kg，其余条件均与实施例1相同。
实施例5
本方案的“S3：环磺酮的制备”中三氯化钐的添加量为15kg，其余条件均与实施例1相同。
实施例6
本方案的“S3：环磺酮的制备”中1,3-环己二酮的添加量为30kg，其余条件均与实施例1相同。
实施例7
本方案的“S3：环磺酮的制备”中1,3-环己二酮的添加量为50kg，其余条件均与实施例1相同。
对比例1
本方案的有机溶剂为DMF，其余条件均与实施例1相同。
对比例2
本方案的“S1：2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸的制备”中的催化剂为氧化铝，其余条件均与实施例1相同。
对比例3
本方案的“S1：2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸的制备”中的催化剂为3-氨基-2-吡啶乙酸，其余条件均与实施例1相同。
对实施例1-7和对比例1-3制备的2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛和环磺酮的产率和纯度进行检测，结果如表1所示。
表1产物检测结果
由实施例1-7的试验结果可以看出，本发明通过复合催化剂提高了2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛的产率，且纯度高，进而提高后续环磺酮中间体2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸的产率；此外，利用三氯化钐作为催化剂，一步合成环磺酮，与现有的先将2-氯-3-三氟乙氧基-4-甲砜基苯甲酸做成酰氯，然后与1,3-环己二酮反应得到酯，最后再用丙酮氰醇进行重排相比，本发明的制备方法简化了环磺酮的制备路线，制备工艺更加绿色安全，且环磺酮的产率高达98％以上。
由实施例1和对比例1的试验结果可以看出，通过对有机溶剂组成进行调整，在DMF中加入一定量的乙二醇单乙醚，能够进一步提高环磺酮中间体2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛的产率；由实施例1、对比例2和对比例3的试验结果可以看出，本发明加入的复合催化剂在提高2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛的产率和纯度上具有协同促进的作用。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.环磺酮的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：
S1：2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸的制备；
S2：2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸的制备；
S3：环磺酮的制备
将2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸与亚硫酰氯和二氯乙烷混合反应，反应后产物再与1,3-环己二酮、三乙胺和三氯化钐进行反应，制得环磺酮。
2.根据权利要求1所述的环磺酮的制备方法，其特征在于，S1中2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸制备的方法步骤如下：
S11：在惰性气体保护下，将3-氯-2-甲基苯甲硫醚、三氯氧磷、复合催化剂和有机溶剂混合反应，反应结束后经分离和减压蒸馏得2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛；
S12：将S11制备的2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯甲醛与二水合钨酸钠和甲醇混合，并加入双氧水进行反应，反应后经过滤得2-氯-3-甲基-4甲砜基苯甲酸。
3.根据权利要求2所述的环磺酮的制备方法，其特征在于，S11中3-氯-2-甲基苯甲硫醚、三氯氧磷、复合催化剂和有机溶剂的质量体积比为100g:105-115g:1-10g:200-400mL；反应的条件为：温度40-60℃，时间8-12h。
4.根据权利要求2所述的环磺酮的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为DMF和乙二醇单乙醚按10:1-3的比例混合；所述复合催化剂为3-氨基-2-吡啶乙酸和金属氧化物按1:3-5的比例混合；所述金属氧化物为氧化铝、氧化钌、氧化钴和氧化锰中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的环磺酮的制备方法，其特征在于，S12中2-氯-3-甲基-4-甲硫醚苯甲醛、二水合钨酸钠、甲醇和双氧水的质量体积比为100g:1-3g:80-120mL:200-400g；反应的条件为：温度35-45℃，时间10-20h。
6.根据权利要求1所述的环磺酮的制备方法，其特征在于，S2中2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸制备的方法步骤如下：
S21：将2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸、对甲苯磺酸和甲醇混合反应，反应后经冷却、减压蒸馏和结晶，得2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯；
S22：将2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯溶于四氯化碳，再加入过氧苯甲酸和溴素进行反应，反应后经中和、水洗、浓缩和洗涤，得2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯；
S23：将2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯、三氟乙醇钠和四氢呋喃混合反应，然后经水洗、浓缩、酸化、萃取和干燥，得2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸。
7.根据权利要求6所述的环磺酮的制备方法，其特征在于，S21中2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸、对甲苯磺酸和甲醇的质量体积比为100g:1-1.5g:400-600mL。
8.根据权利要求6所述的环磺酮的制备方法，其特征在于，S22中2-氯-3-甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯、四氯化碳、过氧苯甲酸和溴素的质量体积比为100g:400-600mL:1-1.5g:80-120g。
9.根据权利要求6所述的环磺酮的制备方法，其特征在于，S23中2-氯-3-溴甲基-4-甲砜基苯甲酸甲酯、三氟乙醇钠和四氢呋喃的质量体积比为5g:2-4g:8-12mL。
10.根据权利要求1所述的环磺酮的制备方法，其特征在于，S3中2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基-4-甲砜基苯甲酸、亚硫酰氯、二氯乙烷、1,3-环己二酮、三乙胺和三氯化钐的质量体积比为1g:0.8-1.2g:4-6mL:0.3-0.5g:0.2-0.4g:0.01-0.1g。
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