CN85106962A - 除草剂中间体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了3-羟基-4-(4-羟基苯氧基)戊酸烷基酯的制备方法，化合物的结构如下：

Description

本发明涉及3-羟基-4-(4-羟基苯氧基)戊酸烷基酯化合物，它的用途是可作为关键性的中间体，用以生产芳氧基苯氧基戊酸酯一类除草剂。
芳氧基苯氧基烷基酸和其酯是众所周知的除草剂，而且已经发现，当用以对付窄叶杂草等害草时，作为芽后除草剂是特别有用的。这些芳氧基苯氧基除草剂可以用许多不同的方法制得，但是，文献中叙述的基本方法包括：先用氢醌(对苯二酚)和一种吡啶型化合物反应，随后经过一系列的处理工序，完成整个制备过程。这一方法在美国专利4,152,328和4,216,007号中予以叙述。这个方法存在的问题是吡啶类起始化合物是很昂贵的，而且随后的处理工序使吡啶部分在最终产物中的百分含量降低，于是明显地增加了所得到的最后产品的成本。
为了最大限度地提高产率和降低吡啶类化合物的损耗，我们希望在过程快结束时再使吡啶部分加上去。
于是，本发明便涉及这种芳氧基苯氧基型除草剂的中间体，这些中间体使上述目的得以实现，即在全部过程快要结束时再使吡啶部分加合上去。这些中间体就是3-羟基-4-(4-羟基苯氧基)戊酸烷基酯，其结构式为：
Figure A8510696200031
式中R是含有1到18个碳原子的任一取代烷基。
可以用苄氧基苯酚作为起始化合物，经过一系列化学反应制得本发明化合物。一般地说，这一方法包括以下几步：
(a)使强碱性氢氧化物和2-氯丙酸与4-苄氧基苯酚发生反应，需要有适当的溶剂和足够高的温度便生成2-(4-苄氧基苯氧基)丙酸。
(b)使光气，草酰氯，亚硫酰氯或三氯化磷与(a)步生成的2-(4-苄氧基苯氧基)丙酸反应，这需要适当的催化剂和溶剂，要在足够高的温度，以便生成2-(4-苄氧基苯氧基)丙酰氯。
(c)使2，2-二甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮和吡啶与(b)步生成的2-(4-苄氧基苯氧基)丙酰氯反应，都要求有适当的溶剂和在足够的温度下进行反应，以便生成5-[2-(4-苄氧基苯氧基)丙酰基]-2，2-二甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮。
(d)用任一取代的烷基醇与(c)步生成的5-[2-(4-苄氧基苯氧基)丙酰基]-2，2-二甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮反应，足够高的温度反应一段时间，以便生成4-(4-苄氧基苯氧基)-3-氧代戊酸烷基酯。
(e)用硼氢化钠和(d)步生成的4-(4-苄氧基苯氧基)-3-氧代戊酸烷基酯进行反应，要有适当的溶剂和在足够高的温度，以便生成4-(4-苄氧基苯氧基)-3-羟基戊酸烷基酯。
(f)用氢气和(e)步生成的4-(4-苄氧基苯氧基)-3-羟基戊酸烷基酯进行反应，要有适当的溶剂，适当的催化剂，并在足够高的温度下以便生成最终产品3-羟基-4-(4-羟基苯氧基)戊酸烷基酯。
另一办法是将(e)、(f)两步互相颠倒，并且(e)可代之以催化氢化方法，有可能使(e)、(f)两步合并为一步进行。
上述过程可以示意如下，这些反应式体现了我们推荐的反应历程。
Figure A8510696200051
式中R是含有大约1到18个碳原子的烷基或取代烷基。
氢氧化钾是(a)步中推荐用的强碱，但氢氧化钠也将是合适的。此外，甲苯是推荐用的溶剂，但是其他同类的或相似类型的有机溶剂也是可以的。
在最佳实施方案中，反应的第一步的温度通常在大约20到150℃，最好是85℃。
本发明所用反应的(b)步，最好用光气与2-(4-苄氧基苯氧基)丙酸反应，但也可以使用其他可以代替光气的化合物，例如草酰氯(乙二酰氯)、亚硫酰氯或三氯化磷等。此外，最好用二甲基甲酰胺作催化剂，也可使用其他的催化剂，如咪唑，叔胺和酰胺。甲苯是荐用溶剂。反应体系的温度一般大约在0℃到140℃之间，建议用70℃。
在本发明过程的(c)步中，推荐以二氯甲烷作为溶剂，其他合适的溶剂还有碳氢化合物和囟代烃，例如甲苯和氯仿。
反应温度一般在-40℃到80℃之间，过程中(c)步的反应物之一2，2-二甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮一般被称为Meldrum’s酸。
在本发明过程的(d)步中，推荐用乙醇作为反应物，使之与Meldrum’s酸的加合物5-[2-(4-苄氧基苯氧基)丙酰基]-2，2-二甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮相结合，但是也可用其他的链烷醇，如甲醇，异丙醇等。当选定乙醇作为反应物时，反应温度的范围一般定在大约20℃到150℃，推荐用60℃。
任何一种醇—只要它的碳链具有大约1到20个碳原子—都可以使用。
过程的(e)步中，通常选乙醇作为反应的溶剂；但是也可使用与(d)步中提到的链烷醇相当的其他溶剂，如甲醇、异丙醇等等。反应温度范围一般是从-40到大约80℃。
反应的下一步(f)，即氢化反应中，推荐用钯/碳催化剂，除使用与(e)步相同的溶剂外，还要加盐酸，反应温度范围从大约0到大约150℃。
参照下面的例子能更清楚地理解这一发明。这些例子是为了说明反应过程，但并不局限于此。
例I
苄氧基苯氧基丙酸的制备
取-3升的四口园底烧瓶，配一热电偶和温度控制器，一个加热套和一个加液漏斗，一条通氮气的管线接到氮气/真空源上，一个冷凝器，一个顶部搅拌器，和一个盛盘。往烧瓶中加入苄氧基苯酚420克(2.1摩尔)，氢氧化钠216.2克(5.4摩尔)，700毫升甲苯。此外，在漏斗里装入氯代丙酸250毫升(2.9摩尔)，通入氮气将烧瓶中的大气置换掉。然后，在搅拌下将瓶中物料加热到95℃。反应要进行几个小时，在此期间，要不时地加入一定量的氯代丙酸，以防止反应物料固化。在这段反应时间里，还要额外加入一定量的氢氧化钠，以便使反应更容易进行。
在第一天快结束时，停止搅拌，使烧瓶在氮气中过夜。第二天，将烧瓶加热到95℃，再加入60毫升氯代丙酸。加入氯代丙酸后再反应大约4小时。停止反应，将丙酸产物分离出来。
例II
苄氧基苯氧基丙酰氯的制备
取-3升园底烧瓶，配一顶部搅拌器，一个热电偶，一个温度控制器，一个加液漏斗(其顶部带有冷阱)，一条通往光气钢瓶的管线。另外，烧瓶还配有一条通往氮气/真空源的出口管线，一个加热套和一个盛盘。出口管线通到一个冷凝器和一个碱洗气器。往烧瓶中加入苄氧基苯氧基丙酸183.2克(0.67摩尔)，甲苯900毫升，二甲基甲酰胺2.9克(0.04摩尔)。打开光气钢瓶，使75毫升(1.05摩尔)的光气积存在漏斗里。一边搅拌，一边将反应物料加热到80℃，同时将光气加入到烧瓶中。在加入光气的过程中，烧瓶中有一些固体形成，但最终它们将进入溶液。加入光气以后，慢慢通入氮气。停止反应，使烧瓶接通真空系统，使多余的光气沸腾并抽走。然后，通氮气于烧瓶中。除去溶剂后剩下233.2克黄色固体，经分析鉴定，此固体即为本例标题所说的化合物。
例III
5-[2-(4-苄氧基苯氧基)丙酰基]2，2-二甲基-1，3-二恶烷-4，6- 二酮的制备
装一套反应装置：一个3升四口烧瓶，配备一支温度计，顶部搅拌器，加液漏斗和一条通往氮气/真空源的管线。烧瓶置于干冰/异丙醇冷浴中，往烧瓶中加入281.0毫升(1.95摩尔)的Meldrum’s酸，600毫升二氯甲烷，以及290毫升(3.6摩尔)吡啶。瓶中物料冷到-10℃并置于氮气中。把596.5克(1.71摩尔)苄氧基苯氧基丙酰氯溶在300毫升的二氯甲烷中，并将此溶液置于加液漏斗中，将此漏斗中的溶液在一段时间内慢慢加入到烧瓶中。加完此溶液以后约两小时，再加入307毫升冰镇浓盐酸，并用足够的冰水注满烧瓶。然后将烧瓶中的物料倾入分液漏斗并冲洗烧瓶，再取1∶1的二氯甲烷/冰水溶液100毫升加入到漏斗中。漏斗内容物发生固化，再加入1升二氯甲烷使漏斗内容物分为两层一有机相和水相。移去水相，有机相连同固体留在漏斗中，加入600毫升冰水和足够的二氯甲烷(大约也需600毫升)搅拌之，使固体溶解。分离两相，把有机相用硫酸钠干燥，并用旋转蒸发器逐渐蒸除溶剂。当有机相快要蒸完但仍有相当量的溶剂时，加入600毫升无水乙醇，以防止产品结晶成为难以处理的晶体形式，将容器置于冰箱中。随后，经分析鉴定，证明为所制备的化合物(溶在有机溶剂中)。
例IV
4-(4-苄氧基苯氧基)-3-氧代戊酸乙酯的合成
取-3升的四口园底烧瓶，配以加热套，盛盘，冷凝器，温度计，顶部搅拌器，通往氮气/真空源的管线。往烧瓶中加入681克(1.71摩尔)的Meldrum’s酸加合物(按例3的方法制得)，同时，加入一些乙醇。然后在氮气保护下加热并搅拌。加热过程中，发生回流和脱气，大多数固体伴随着脱气而溶解。大约3小时以后，停止加热和搅拌。将反应混合物在旋转蒸发器上于50℃的温度下蒸除溶剂，得到605.7克油状物，经分析鉴定为本例所合成化合物。
例V
4-(4-苄氧基苯氧基)-3-羟基戊酸乙酯的合成
取-3升的四口烧瓶配以顶部搅拌器，温度计，一条途经Firestone阀通往氮气/真空源的管线，下面配一个冰水浴、往烧瓶中加入580.1克(1.70摩尔)的β-酮酯(按例4的方法制得)，1000毫升乙醇，分批分期地加入22.1克(0.58摩尔)的硼氢化钠，并且每加完一批硼氢化钠后检查反应程度。然后再加入水和二氯甲烷各800毫升，将两相分开。用600毫升水和150毫升饱和和氯化铵溶液洗涤有机相。有机相用硫酸钠干燥，于50℃用旋转蒸发器蒸除溶剂，得到油状物520.5克。高压液相色谱分析结果表明此产物为本例所指的化合物。
例VI
3-羟基-4-(4-羟基苯氧基)戊酸乙酯的合成
取-3升的四口园底烧瓶，配以机械搅拌装置，温度计，气体进口和一个Firestone阀。往烧瓶中加入499.5克(1.46摩尔)的β-酮酯化合物(按例5的方法制得)和1600毫升乙醇，然后置于氮气保护下。加入11克的钯/碳催化剂，烧瓶内上部的气体要用氮气更新几次。然后关闭Fires-tone阀，将管线从氮气源拆下，装在氢气钢瓶上，在Firestone阀关闭状态下调节氢气流速。将烧瓶抽真空。经两次充以氢气后，调节氢气，使之以最慢的鼓泡速度从Firestone阀流出。经过几小时以后，将反应混合物过滤，滤液用旋转蒸发气蒸除溶剂，得到408.9克深色油状物，经鉴定为本例合成的化合物，即3-羟基-4-(4-羟基苯氧基)戊酸乙酯。
本发明提出的这一新的化合物-3-羟基-4-(4-羟基苯氧基)戊酸烷基酯-可以作为中间体进一步与各种取代的吡啶化合物反应，生成有效的除草剂-芳氧基苯氧基戊酸酯。为了说明这一步反应，请参照下面的通用型示意性反应式：
Figure A8510696200101
式中Ar取代的苯基或吡啶基。
有经验者将会认识到，本发明所列反应过程的各步中所使用的摩尔比、时间、温度和溶剂可以变动，但只要不离开所附权利要求书中的精神和范围。

Claims (6)

1.一种制备化学式为的3-羟基-4-(4-羟基苯氧基)戊酸烷基酯的方法，其特征在于该方法包括将化学式为的化合物在乙醇溶剂中以钯/碳催化剂与氢进行反应(化学式中R是任一约为1～18碳原子的取代烷基)。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于化学中的R为乙基。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于化学中的R为甲基。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于此方法的反应温度约为20～150℃。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于反应所用的催化剂包括钯/碳催化剂。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于反应所用的溶剂选自乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯，并任意与水混合。
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