CN117800867A - 改进的丙草胺制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及改进的丙草胺制备方法，其特征在于，得到丙草胺粗品后，除去体系中的如下杂质1，以消除乳化：

Description

改进的丙草胺制备方法
技术领域
本发明涉及改进的丙草胺制备方法。
背景技术
丙草胺属于2-氯化乙酰替苯胺类，是具有高选择性的水稻田专用的芽期除草剂，可防除稻田稗草、牛毛毡等杂草，使用广泛。
当前丙草胺的生产工艺广泛采用的是：以2,6-二乙基苯胺和乙二醇单丙醚在催化剂作用下反应得到式(1)所示的中间体N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺，然后再与氯乙酰氯酰化反应制得式(2)所示的丙草胺。
有报道式(1)所示的中间体N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺可以通过如下路线一步法合成(参见如美国专利US4183868和US4921980)：
发明内容
本申请发明人通过上述方法生产丙草胺时，发现在丙草胺合成步骤中反应体系发生乳化，特别是在该步骤为无溶剂反应时，乳化更加严重，影响产物后处理。
本申请发明人尝试了多种破乳措施，例如，通过静置1-2天消除了乳化，但这种长时间静置导致生产效率低；通过加入大量溶剂也能消除乳化，但这种处理方式会造成溶剂残留，并且大量溶剂的使用也会提高生产成本、增大环境负担。
为了更好地解决以上乳化问题，本申请发明人对乳化原因进行了深入研究，发现乳化可能与N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺的合成步骤中生成的杂质相关。基于这一构想，本申请发明人对反应体系的杂质及其消除方法进行了研究，结果发现，通过往丙草胺合成步骤之后的反应体系中加入酸调整体系pH为酸性即可消除乳化。
具体地，本发明提供：
(1)一种改进的丙草胺制备方法，其特征在于，得到丙草胺粗品后，除去体系中的如下杂质1，以消除乳化：
(2)上述(1)所述的方法，其中通过往体系中加入酸将体系pH调至6以下、优选至pH为1-3，由此除去杂质1并消除乳化。
(3)上述(1)或(2)所述的方法，其中，丙草胺粗品通过如下反应步骤制备：
步骤一：
步骤二：
(4)上述(2)所述的方法，其中步骤二的反应是在无溶剂条件下进行的。
(5)上述(1)至(4)中任意一项所述的方法，其中通过加酸还去除如下杂质2和杂质3中的任意一种或两种：
(6)上述(1)至(5)中任意一项所述的方法，其中通过加酸还去除如下杂质4和杂质5中的任意一种或两种：
(7)上述(1)至(6)中任意一项所述的方法，其中所述酸为无机酸，优选为盐酸、硫酸或磷酸，优选为盐酸。
(8)上述(1)至(7)中任意一项所述的方法，其中所述步骤二中氯乙酰氯为式(1)所示中间体N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺的0.98～1.05摩尔当量。
(9)上述(1)至(8)中任意一项所述的方法，其中所述步骤一中催化剂为含0.05～10％钯(Pd)或0.2～10％铂(Pt)的催化剂。
具体实施方式
本发明一方面涉及一种改进的丙草胺制备方法，其特征在于，得到丙草胺粗品后，往体系中加入酸调整体系pH至6以下，优选至pH为1-3。
本发明申请人研究发现，通过已知方法(例如美国专利US4183868和US4921980)制备得到的丙草胺粗品包含以下杂质：
这些杂质中，杂质1、杂质2是未被报道过的、由本申请发明人首次发现的新杂质。特别是杂质1，本申请发明人发现其为亲水亲油的两亲性物质，跟乳化高度相关。
因此，本发明通过往得到丙草胺粗品后的反应体系中加入酸，使这些胺转化成盐而进入水相中，目标产物丙草胺留在有机相中，由此消除了乳化，使反应体系中的水相和有机相顺利分层，便于丙草胺产物的分离后处理。
以上杂质虽然主要在式(1)所示中间体N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺的制备步骤中产生，但本申请发明人并未选择在该步骤之后即加酸去除这些杂质，原因在于式(1)所示中间体N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺本身也是胺，如果在此阶段加酸，会使其大量损失。
在一些具体的实施方式中，用酸调节体系的pH为1-6，优选pH为1-3，由此使杂质与所述酸充分成盐，溶解在水相中，从而达到破乳的效果。当pH大于6时，杂质不能完全成盐，破乳不充分。
在一些具体的实施方式中，所述酸为盐酸、硫酸或磷酸等无机酸，优选为盐酸。
本发明中，丙草胺粗品可以通过例如以下反应步骤制备：
步骤一：
步骤二：
在一些具体实施方式中，所述步骤一中催化剂为含0.05～10％钯(Pd)或0.2～10％铂(Pt)的催化剂，反应温度190～270℃，反应压力1～2atm，在无溶剂条件下进行的。
在一些具体实施方式中，步骤二的反应是在无溶剂条件下进行的。在无溶剂的反应体系中，乳化更加严重。因此，本发明的破乳方法可以优选适用于这种无溶剂的反应体系中。
在另一些具体实施方式中，所述步骤二中氯乙酰氯为式(1)所示中间体N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺的0.98～1.05摩尔当量，以保证N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺能够充分反应。
实施例
下面结合具体实施例对本发明方法进行详细说明。
本申请实施例和比较例中，通过气相色谱检测，检测条件如下：
气相测试条件：仪器：SP-2100A气相色谱仪，氢火焰离子化检测器；色谱柱：长30m，内径0.32mm；固定液：SE-54弱极性色谱柱；微量进样器：1μl；柱温：90℃保持3.5min后以20℃/min速率增至280℃保持25min；汽化室温度：290℃；检测器温度：290℃；载气：氮气；氮气压力：0.08MPa；氢气压力：0.2MPa；空气压力：0.2MPa。
实施例1中间体N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺的制备
采用含5％钯(Pd)的催化剂，在1L反应釜内加入40g该催化剂，在200℃下通氢气还原活化1小时，再加入104.2g乙二醇单丙醚(1.0mol)和298.5g 2,6-二乙基苯胺(2.0mol)，反应温度为190～200℃，反应压力1～2atm，反应时间4小时，得到粗产物。采用上述气相色谱归一法检测，反应粗产物(除水外)含15.3％乙二醇单丙醚(出峰相对保留时间为4.0分钟)和30.0％的2,6-二乙基苯胺(出峰相对保留时间为10.5分钟)的剩余原料，50.7％的N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺(出峰相对保留时间为12.6分钟)，4.0％的其它杂质。
将粗产物置于分液漏斗中分液，弃去水层，然后将有机层置于500mL三口瓶中，在压力为-0.095～-0.098MPa下进行减压精馏，设定回流比为4:1，先控制温度为190～200℃，精馏出乙二醇单丙醚和2,6-二乙基苯胺等原料，然后控制温度200～240℃，继续精馏，得到中间体N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺。采用上述气相色谱归一法检测，N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺的面积归一含量为96.7％。
采用上述气相色谱归一法检测中间体N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺，并用气质色谱联用仪确定分子量，主要杂质的出峰相对保留时间分别为：
10.7分钟(MS-ESI(m/z):151.13[M+H]+，杂质5)；
11.5分钟(MS-ESI(m/z):192.17[M+H]+，杂质4)；
13.6分钟(MS-ESI(m/z):264.28[M+H]+，杂质3)；
14.1分钟(MS-ESI(m/z):278.31[M+H]+，杂质2)；
15.2分钟(MS-ESI(m/z):280.26[M+H]+，杂质1)。
对中间体再进行精馏，控制压力为-0.095～-0.098MPa，回流比为10:1，从200℃开始逐渐升温精馏，搜集后三个杂质归一含量大于5％的馏分，然后通过下述制备色谱的条件进行分离。
制备色谱的检测条件：色谱柱采用C18柱，直径30mm，长度250mm，填料粒径10um；流动相为乙腈：水(水中含有0.1％重量的乙酸铵)＝80:20；流速为40mL/min；检测波长为280nm。
在制备色谱中，分别得到含量大于95％的杂质1-3，经过氢谱进行检测：
15.2分钟杂质1的氢谱：1HNMR(400MHz,DMSO)δ6.96(brd,J＝7.5Hz,2H),δ6.84(dd,J＝7.1,8.0Hz,1H),δ3.73(brm,2H),δ3.51(m,6H),δ3.35(t,J＝6.6Hz,2H),δ3.01(m,2H),δ2.61(q,J＝7.6Hz,4H),δ1.50(m,2H),δ1.15(t,J＝7.6Hz,6H),δ0.86(t,J＝7.4Hz,3H)。
14.1分钟杂质2的氢谱：1HNMR(400MHz,DMSO)δ7.05(m，3H),δ3.34(t,J＝6.2Hz,2H),δ3.27(t,J＝6.5Hz,2H),δ3.11(t,J＝6.2Hz,2H),δ2.94(m,2H),δ2.66(q,J＝7.6Hz,4H),δ1.47(m,2H),δ1.38(m,2H)δ1.15(t,J＝7.6Hz,6H),δ0.84(t,J＝7.4Hz,3H),δ0.79(t,J＝7.3Hz,3H)。
13.6分钟杂质3的氢谱：1HNMR(400MHz,DMSO)δ7.05(m，3H),δ3.34(t,J＝6.2Hz,2H),δ3.27(t,J＝6.5Hz,2H),δ3.11(t,J＝6.2Hz,2H),δ3.05(q,J＝7.1Hz,2H),δ2.66(q,J＝7.5Hz,4H),δ1.47(m,2H),δ1.15(t,J＝7.5Hz,6H),δ0.95(t,J＝7.1Hz,3H),δ0.84(t,J＝7.4Hz,3H)。
以下实施例和对比例所用N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺的含量为96.7％，其中杂质1含量为0.94％、杂质2含量为0.65％、杂质3含量为0.88％、杂质4含量为0.3％、杂质5含量为0.23％。
实施例2
将106.4g N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺(0.437mol)和130g 23％Na2CO3水溶液(0.283mol)加入反应瓶中，在30～40℃，1h内滴加50.3g氯乙酰氯(0.446mol)，滴加完毕后继续反应1h，跟踪至原料反应剩余1.0％以内，反应体系明显乳化，用盐酸调节pH为6，开始缓慢分层，静置约2h后，分液，弃去水相，有机相检测，杂质1含量为0.34％、杂质2含量为0.32％、杂质3含量为0.37％、杂质4含量为0.02％、杂质5含量为0.02％。有机相再用50g水洗涤，然后用旋转蒸发器在≤80℃蒸走剩余水，至水分＜0.3％，得到产物丙草胺，含量为97.5％。
实施例3
将106.4g N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺(0.437mol)和130g 23％Na2CO3水溶液(0.283mol)加入反应瓶中，在30～40℃，1h内滴加50.3g氯乙酰氯(0.446mol)，滴加完毕后继续反应1h，跟踪至原料反应剩余1.0％以内，反应体系明显乳化，用盐酸调节pH为3，立即开始分层，静置约10min后，分液，弃去水相，有机相检测，杂质1含量为0.04％、杂质2含量为0.03％、杂质3含量为0.04％、杂质4含量为0.01％、杂质5含量为0.01％。有机相再用50g水洗涤，再用旋转蒸发器在≤80℃蒸走剩余水，至水分＜0.3％，得到产物丙草胺，含量为98.3％。
实施例4
将106.4g N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺(0.437mol)和130g 23％Na2CO3水溶液(0.283mol)加入反应瓶中，在30～40℃，1h内滴加50.3g氯乙酰氯(0.446mol)，滴加完毕后继续反应1h，跟踪至原料反应剩余1.0％以内，反应体系明显乳化，用盐酸调节pH为1，立即开始分层，静置约10min后，分液，弃去水相，有机相检测，杂质1含量为0.03％、杂质2含量为0.02％、杂质3含量为0.03％、杂质4含量为0.01％、杂质5含量为0.01％。有机相再用50g水洗涤，然后用旋转蒸发器在≤80℃蒸走剩余水，至水分＜0.3％，得到产物丙草胺，含量为98.4％。
对比例1
将106.4g N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺(0.437mol)和130g 23％Na2CO3水溶液(0.283mol)加入反应瓶中，在30～40℃，1h内滴加50.3g氯乙酰氯(0.446mol)，滴加完毕后继续反应1h，跟踪至原料反应剩余1.0％以内，反应体系明显乳化，静置约24h后，分液，弃去水相，有机相检测，杂质1含量为0.79％、杂质2含量为0.64％、杂质3含量为0.84％、杂质4含量为0.1％、杂质5含量为0.1％。有机相再用50g水洗涤，然后用旋转蒸发器在≤80℃蒸走剩余水，至水分＜0.3％，得到产物丙草胺，含量为96.0％。
对比例2
将106.4g N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺(0.437mol)和130g 23％Na2CO3水溶液(0.283mol)加入反应瓶中，在30～40℃，1h内滴加50.3g氯乙酰氯(0.446mol)，滴加完毕后继续反应1h，跟踪至原料反应剩余1.0％以内，反应体系明显乳化，用盐酸调节pH为7，未见乳化好转，静置约20h后，分液，弃去水相，有机相检测，杂质1含量为0.75％、杂质2含量为0.62％、杂质3含量为0.81％、杂质4含量为0.1％、杂质5含量为0.1％。有机相再用50g水洗涤，然后用旋转蒸发器在≤80℃蒸走剩余水，至水分＜0.3％，得到产物丙草胺，含量为96.1％。

Claims (9)

1.改进的丙草胺制备方法，其特征在于，得到丙草胺粗品后，除去体系中的如下杂质1，以消除乳化：
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过往体系中加入酸将体系pH调至6以下、优选至pH为1-3，由此除去杂质1并消除乳化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，丙草胺粗品通过如下反应步骤制备：
步骤一：
步骤二：
4.根据权利要求2所述的方法，其中步骤二的反应是在无溶剂条件下进行的。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中通过加酸还去除如下杂质2和杂质3中的任意一种或两种：
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中通过加酸还去除如下杂质4和杂质5中的任意一种或两种：
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其中所述酸为无机酸，优选为盐酸、硫酸或磷酸，更优选为盐酸。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其中所述步骤二中氯乙酰氯为式(1)所示中间体N-丙氧基乙基-2,6-二乙基苯胺的0.98～1.05摩尔当量。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中所述步骤一中催化剂为含0.05～10％钯(Pd)或0.2～10％铂(Pt)的催化剂。
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