CN117567260A - 一种羟基灭螨醌的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种羟基灭螨醌的合成方法，有机溶剂中，在催化剂1、催化剂2以及还原剂氢气存在的条件下，2‑羟基‑1,4‑萘醌与月桂醛反应得到羟基灭螨醌；催化剂1为氨基酸、手性咪唑啉酮、手性脲、手性硫脲、金鸡纳碱中的至少一种；催化剂2为金属催化剂，其活性成分为钯、铂、镍、铝、钌中的至少一种。本发明所用催化剂2可循环套用，且使用环保型还原剂氢气进行反应使生产更加环保，三废量大大减少，反应后处理方便，无需进一步精制操作，即可得到高纯度高收率的羟基灭螨醌，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及灭螨醌中间体的合成技术领域，具体涉及一种羟基灭螨醌的合成方法。
背景技术
羟基灭螨醌是灭螨醌的重要中间体及原料，灭螨醌是一种重要的合成杀螨剂农药，具有高效、低毒、广谱和生物降解性等特性，被广泛用于控制虱类、螨类和其它无脊椎动物的杀虫剂。因此，羟基灭螨醌的合成对于灭螨醌来说非常重要。
公开号为CN113698378A的专利说明书公开了一类萘醌类化合物及其制备与杀螨、杀菌用途。该专利技术以2-羟基-1,4-萘醌与月桂醛为原料，在L-脯氨酸及汉斯酯中进行反应，反应结束后有汉斯酯副产物产生，而导致危废量较高，不够环保。
公开号为CN115093316A的专利说明书公开了一种灭螨醌中间体的合成方法，包括：有机溶剂中，在催化剂1、催化剂2以及作为还原剂的二氢吡啶存在的条件下，2-羟基-1,4-萘醌与月桂醛在反应体系pH＝3～5下反应得到羟基灭螨醌；催化剂1为氨基酸、手性咪唑啉酮、手性脲、手性硫脲、金鸡纳碱中的至少一种；催化剂2为液体有机羧酸，用于调节反应体系pH为3～5。该专利技术难以回收重复利用催化剂2，采用二氢吡啶作为还原剂则容易产生难以处理的副产物，且后续为了获得更高纯度的产品，需要采用甲醇、乙醇、乙腈、甲苯中的至少一种作为溶剂进行打浆处理，这样一方面使操作复杂化，另一方面也加大了环保压力。
发明内容
针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种羟基灭螨醌的合成方法，以2-羟基-1,4-萘醌(或称之为“羟基萘醌”)与月桂醛为原料，在有机溶剂中用催化剂1、催化剂2及氢气还原合成一种灭螨醌中间体——羟基灭螨醌。本发明所用催化剂2可循环套用，且使用环保型还原剂氢气进行反应使生产更加环保，三废量大大减少，反应后处理方便，无需进一步精制操作，即可得到高纯度高收率的羟基灭螨醌，具有广泛的应用前景。
具体技术方案如下：
一种羟基灭螨醌的合成方法，有机溶剂中，在催化剂1、催化剂2以及还原剂氢气存在的条件下，2-羟基-1,4-萘醌与月桂醛反应得到羟基灭螨醌；
所述催化剂1为氨基酸、手性咪唑啉酮、手性脲、手性硫脲、金鸡纳碱中的至少一种；
所述催化剂2为金属催化剂，其活性成分为钯、铂、镍、铝、钌中的至少一种。
本发明的合成技术路线可概括如下：
本发明的合成方法反应步骤少、环境友好、后处理步骤简便、产品纯度高、生产成本低、适合于工业化生产。
在一实施例中，所述的羟基灭螨醌的合成方法，投料顺序依次为2-羟基-1,4萘醌、有机溶剂、催化剂2、月桂醛、催化剂1、氢气。
所述的羟基灭螨醌的合成方法，所述催化剂1优选为非极性氨基酸，包括L-丙氨酸、L-缬氨酸、L-脯氨酸、L-蛋氨酸等中的至少一种。
所述的羟基灭螨醌的合成方法，所述2-羟基-1,4萘醌与所述催化剂1的摩尔比可为1:0.1～1，优选为1:0.1～0.3。
所述的羟基灭螨醌的合成方法，所述催化剂2优选自钯碳、铂碳、雷尼镍、钌碳等中的至少一种，进一步优选为雷尼镍。在本发明的合成体系中，雷尼镍催化剂的效果最好，上述其他优选催化剂活性太高会导致杂质偏多，而影响收率。
所述的羟基灭螨醌的合成方法，催化剂2用量过多浪费没有必要，用量过少所需反应时间需要延长，否则反应不完，生产效率降低。所述2-羟基-1,4萘醌与所述催化剂2的重量比可为1:0.001～0.1(例如1:0.005、1:0.01、1:0.05等)，优选为1:0.01～0.03(例如1:0.015、1:0.02、1:0.025等)。
所述的羟基灭螨醌的合成方法，所述氢气的通气压力(可理解为通入氢气的终点反应压力以及后续持续反应过程中需要维持的压力)可为0.1～10.0MPa，优选为0.8～2.0MPa，进一步优选为1.2～1.5MPa。
所述的羟基灭螨醌的合成方法，所述有机溶剂可为甲醇、乙醇、乙腈、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氢呋喃等中的至少一种，优选为甲醇。
所述的羟基灭螨醌的合成方法，所述反应的温度可为20～120℃，优选为80～90℃。
所述的羟基灭螨醌的合成方法，所需反应时间较短。所述反应的时间可为1～18h(例如2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h等)，优选为3～5h。
所述的羟基灭螨醌的合成方法，反应结束后可趁热固液分离回收催化剂2，可选地，回收的催化剂2可再进行循环套用，对分离得到的液体组分进行降温，例如降温至5～10℃，固液分离即得羟基灭螨醌固体产品。
本发明与现有技术相比，有益效果有：
本发明的合成方法用金属催化剂加氢催化反应，反应时间短，催化剂易于分离回收循环使用，降低原料成本，后处理步骤简便、产品纯度高、生产成本低、副产较少，反应更加环保，适合于工业化生产。
附图说明
图1为实施例1反应产品样品的高效液相色谱(HPLC)谱图，其中横坐标表示保留时间。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
如无特殊说明，本发明所用试剂和原料均市售可得。
实施例1
在2L高压釜内先投入90g羟基萘醌、900mL甲醇，开启搅拌，加入1g新鲜雷尼镍、130g月桂醛、10g L-脯氨酸，通氮气置换三次及氢气置换三次，然后通氢气压力至1.5MPa，并保温在80℃反应4h，期间多次补加氢气以维持反应压力在1.5MPa，取样分析合格，趁热过滤回收雷尼镍(可直接套用至下批)，然后降温至5～10℃，过滤，得到羟基灭螨醌产品LC(如图1)纯度99.6％，收率为88％。
实施例2～5
除反应温度外，实施例2～5与实施例1均相同。
| 反应温度/℃ | 收率/％ | 纯度/％ | |
| 实施例2 | 50 | 50％ | 99.0 |
| 实施例3 | 60 | 72％ | 98.7 |
| 实施例4 | 70 | 80％ | 98.9 |
| 实施例5 | 90 | 86％ | 99.2 |
可以看到，反应温度在80～90℃有利于提高羟基灭螨醌产品纯度和收率。
实施例6
在2L高压釜内先投入90g羟基萘醌、900mL甲醇，开启搅拌，加入1g新鲜雷尼镍，130g月桂醛、9g L-丙氨酸，通氮气置换三次及氢气置换三次，然后通氢气压力至1.4MPa，并保温在85℃反应5h，期间多次补加氢气以维持反应压力在1.4MPa，取样分析合格，趁热过滤回收雷尼镍(可直接套用至下批)，然后降温至5～10℃，过滤，得到羟基灭螨醌产品LC纯度99％，收率为85％。
实施例7～10
除氢气压力(反应压力)外，实施例7～10与实施例1均相同。
| 反应压力/MPa | 收率/％ | 纯度/％ | |
| 实施例7 | 0.5 | 60％ | 98.5 |
| 实施例8 | 0.8 | 85％ | 99.1 |
| 实施例9 | 1.2 | 87％ | 99.3 |
| 实施例10 | 2.0 | 85％ | 99.0 |
因此，反应压力在1.2～1.5MPa最有利于提高羟基灭螨醌产品纯度和收率。
实施例11～15
按照实施例1进行回收的雷尼镍套用，每批次补加0.1g新鲜雷尼镍。
| 套用次数 | 收率/％ | 纯度/％ | |
| 实施例11 | 2 | 88.1％ | 99.2 |
| 实施例12 | 4 | 88.3％ | 99.1 |
| 实施例13 | 6 | 88.2％ | 99.3 |
| 实施例14 | 8 | 88.4％ | 99.0 |
| 实施例15 | 10 | 88.3％ | 99.3 |
通过实验多次套用可以发现，本发明合成方法可通过简单方式回收催化剂2，回收的催化剂2只需再加入少量新鲜催化剂2即可起到与全部新鲜催化剂2类似的效果，即获得高纯度、高收率的羟基灭螨醌产品。回收循环利用的催化剂2对反应没有影响，可多次进行套用。
实施例16
在2L高压釜内先投入90g羟基萘醌、900mL乙醇，开启搅拌，加入1g新鲜5wt％钯碳，130g月桂醛、10g L-脯氨酸，通氮气置换三次及氢气置换三次，然后通氢气压力至1.0MPa，并保温在80℃反应3h，期间多次补加氢气以维持反应压力在1.0MPa，取样分析合格，趁热过滤回收钯碳(可直接套用至下批)，然后降温至5～10℃，过滤，得到羟基灭螨醌产品LC纯度99％，收率为72％。
实施例17
在2L高压釜内先投入90g羟基萘醌、900mL乙腈，开启搅拌，加入0.6g新鲜10wt％钯碳，130g月桂醛、10g L-丙氨酸，通氮气置换三次及氢气置换三次，然后通氢气压力至1.0MPa，并保温在80℃反应4h，期间多次补加氢气以维持反应压力在1.0MPa，取样分析合格，趁热过滤回收钯碳(可直接套用至下批)，然后降温至5～10℃，过滤，得到羟基灭螨醌产品LC纯度99％，收率为71％。
实施例18
在2L高压釜内先投入90g羟基萘醌、900mL甲醇，开启搅拌，加入1g新鲜5wt％铂碳，130g月桂醛、10g L-丙氨酸，通氮气置换三次及氢气置换三次，然后通氢气压力至1.0MPa，并保温在80℃反应4h，期间多次补加氢气以维持反应压力在1.0MPa，取样分析合格，趁热过滤回收铂碳(可直接套用至下批)，然后降温至5～10℃，过滤，得到羟基灭螨醌产品LC纯度99％，收率为76％。
实施例19
在2L高压釜内先投入90g羟基萘醌、900mL甲醇，开启搅拌，加入1g新鲜5wt％钌碳，130g月桂醛、10g L-丙氨酸，通氮气置换三次及氢气置换三次，然后通氢气压力至1.0MPa，并保温在80℃反应4h，期间多次补加氢气以维持反应压力在1.0MPa，取样分析合格，趁热过滤回收钌碳(可直接套用至下批)，然后降温至5～10℃，过滤，得到羟基灭螨醌产品LC纯度99％，收率为78％。
实施例20
在2L高压釜内先投入90g羟基萘醌、900mL甲醇，开启搅拌，加入0.5g新鲜雷尼镍、130g月桂醛、10g L-脯氨酸，通氮气置换三次及氢气置换三次，然后通氢气压力至1.5MPa，并保温在80℃反应4h，期间多次补加氢气以维持反应压力在1.5MPa，取样分析合格，趁热过滤回收雷尼镍(可直接套用至下批)，然后降温至5～10℃，过滤，得到羟基灭螨醌产品LC纯度95％，收率为68％。
与实施例1相比，实施例20催化剂用量不足，导致原料剩余较多，且羟基灭螨醌产品纯度也有所降低。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种羟基灭螨醌的合成方法，其特征在于，有机溶剂中，在催化剂1、催化剂2以及还原剂氢气存在的条件下，2-羟基-1,4-萘醌与月桂醛反应得到羟基灭螨醌；
所述催化剂1为氨基酸、手性咪唑啉酮、手性脲、手性硫脲、金鸡纳碱中的至少一种；
所述催化剂2为金属催化剂，其活性成分为钯、铂、镍、铝、钌中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，投料顺序依次为2-羟基-1,4萘醌、有机溶剂、催化剂2、月桂醛、催化剂1、氢气。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述催化剂1优选为非极性氨基酸，包括L-丙氨酸、L-缬氨酸、L-脯氨酸、L-蛋氨酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述2-羟基-1,4萘醌与所述催化剂1的摩尔比为1:0.1～1，优选为1:0.1～0.3。
5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述催化剂2优选自钯碳、铂碳、雷尼镍、钌碳中的至少一种，进一步优选为雷尼镍。
6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述2-羟基-1,4萘醌与所述催化剂2的重量比为1:0.001～0.1，优选为1:0.01～0.03。
7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述氢气的通气压力为0.1～10.0MPa，优选为0.8～2.0MPa，进一步优选为1.2～1.5MPa。
8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氢呋喃中的至少一种，优选为甲醇。
9.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述反应的温度为20～120℃，优选为80～90℃；
所述反应的时间为1～18h，优选为3～5h。
10.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，反应结束后趁热固液分离回收催化剂2进行循环套用，分离得到的液体组分降温至5～10℃，固液分离即得羟基灭螨醌固体产品。
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