CN101386578A - 高含量乳氟禾草灵原药的制法 - Google Patents
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Abstract
一种高含量乳氟禾草灵原药的制法,属于含氟二苯醚类农药技术领域,以3,4-二氯三氟甲苯与间羟基苯甲酸为起始原料经过成盐、缩合、酸化、硝化后得到中间产物三氟羧草醚,三氟羧草醚和2-氯丙酸乙酯在催化剂作用下缩合成乳氟禾草灵原药,特征是,所述的催化剂是季铵盐类催化剂,用量为5‰~10‰。本发明的方法收率高,原药含量高,原料廉价易得,工业上容易实现。
Description
技术领域
本发明属于含氟二苯醚类农药技术领域,具体涉及一种高含量乳氟禾草灵原药的制法。
背景技术
乳氟禾草灵(lactofen)又名克阔乐,化学名称为O-[5-(2-氯-4-三氟甲基苯氧基)-2-硝基苯甲酰基—DL乳酸乙酯,属含氟二苯醚类除草剂,是原卟啉原氧化酶抑制剂,是一种高效、低毒、广谱旱田除草剂,为触杀性除草剂触靶标植物茎叶后,能迅速进入细胞内部,破坏细胞膜,使细胞内容物溢出,植物组织产生物理性伤害,最终导致死亡。乳氟禾草灵主要用于大豆、花生田中,用于防除一年生阔叶杂草如苍耳、龙葵、豚草、曼陀罗、马齿苋、铁苋菜等。我国对乳氟禾草灵的研究始于二十世纪九十年代,九十年代末开始投入工业生产,现在国内有4个生产厂家,年产量在600吨左右。但国内生产原药普遍存在含量较低,一般在75~80%,而国外原药含量在85%以上。因此生产高含量的乳氟禾草灵成了国内企业研究的课题。
国内乳氟禾草灵合成采用4-二氯三氟甲苯与间羟基苯甲酸为起始原料,经过成盐、缩合、酸化、硝化后得到中间产物三氟羧草醚,三氟羧草醚再和2-氯丙酸乙酯缩合得到乳氟禾草灵原药。《乳氟禾草灵的化学合成》(孙克、吕良忠等《农药》1996年第35卷第2期第17、18页)公开了一种乳氟禾草灵的化学合成方法,其总收率为60%,原药含量为80.5%,其公开的内容引用于此。
目前该合成路线所得乳氟禾草灵因杂质较多,含量偏低,其主要原因是:三氟羧草醚和2-氯丙酸乙酯缩合过程中,在该反应条件下,有大量副反应发生,生成大量的副产物,从而影响乳氟禾草灵原药的含量。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种高含量乳氟禾草灵原药的制法,解决了乳氟禾草灵原药合成过程中提高目标产物生成,抑制副反应产生的问题。
本发明的合成路线是:以3,4-二氯三氟甲苯与间羟基苯甲酸、为起始原料经过成盐、缩合、酸化、硝化后得到中间产物三氟羧草醚,三氟羧草醚和2-氯丙酸乙酯在催化剂作用下缩合成乳氟禾草灵原药。
本发明采用的具体技术方案为:高含量乳氟禾草灵原药的制法,其特征包括下列步骤:
(1)3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸(第一中间体)的制备
二甲亚砜经计量后放入反应釜内,边搅拌边加入经计量的氢氧化钾和间羟基苯甲酸,升温至110℃进行成盐反应,时间3小时,在减压下脱出反应生成的水和部分溶剂。然后向釜内加入无水碳酸钾和3.4-二氯三氟甲苯,继续升温至152-158℃,进行缩合反应,缩合反应20-22小时,脱出溶剂二甲亚砜,蒸出的二甲亚砜循环使用。加水溶解釜内剩余固体物,往溶液中滴加浓盐酸进行酸化,酸化结束后,进行离心分离,将饼干燥即得3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸。3-[2-氯-4--(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸含量≥85%。
该反应物料摩尔比为:3,4-二氯三氟甲苯:间羟基苯甲酸:氢氧化钾:碳酸钾:二甲亚砜=1.0:1.06:2.4:0.35:7。
其反应方程式为:
(2)5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-2-硝基苯甲酸(第二中间体)的制备
浓硫酸经计量后放入混酸配置釜中,搅拌并缓慢放入经计量的浓硝酸;二氯甲烷计量后加入到硝化釜中,在搅拌下加入干燥的缩合物,控制一定温度,缓慢加入混酸,混酸滴加结束后,回流反应,反应终点采用高效液相(HPLC)控制,合格后保持微沸静置分层,下层废酸去处理装置,上层二氯甲烷溶液放入脱溶釜中,蒸出二氯甲烷,脱溶后期减压,脱溶后的固体物料水洗、抽滤,得粗硝化物;即中间体5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-2-硝基苯甲酸。
反应条件:
物料配比(摩尔比)为醚化物:硝酸:硫酸=1:1.4:2.9
混酸的滴加温度: 20~25℃
保温温度: 18~20℃
5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-2-硝基苯甲酸含量≥75%。
其反应方程式为:
乳氟禾草灵原药的合成
将三氟羧草醚和2-氯丙酸乙酯热溶,在80~85℃下滴加入2-氯丙酸乙酯和碳酸钾混合液中,滴加完后在90~95℃下加入催化剂,然后在90~95℃保温6-8小时,经HPLC测定反应终点,过滤,滤液加水水洗至中性,分去水层,油层脱出过量的2-氯丙酸乙酯即得到乳氟禾草灵原药。
其反应方程式为:
副反应:
所述的催化剂为季铵盐类催化剂。
所述的催化剂为苄基三乙基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基溴化铵、四甲基氯化铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种,加入量为5‰~10‰。
本发明制备的乳氟禾草灵含量为86%~88%,总摩尔收率≥68%以上(以3,4-二氯三氟甲苯计)。
本发明的关键点在于催化剂的选择。其原理以有机相中卤代烷(R-Br)和水项中无机阴离子(CN-)在催化剂(季铵盐)作用下的置换反应为例来说明:催化剂的正离子(Q+)和CN-负离子结合成离子对,然后转移到有机相中,与有机相中的卤代烷发生反应,生成氰化物,而催化剂的正离子和卤离子进行结合反应,又生成季铵盐转移到水项中。相转移催化剂可用于亲核取代、缩合反应、加成反应、扩环反应、高分子反应、金属有机化合物反应、不对称合成等方面。
本反应缩合工序是由水溶性原料碳酸钾和酯溶性原料共同参与反应,因此选用了该类催化剂。
本发明采用的所有的原料都是市售的工业产品。
本发明的优点在于:
(1)本发明制备的乳氟禾草灵原药含量高(86%~88%),收率高(以3,4-二氯三氟甲苯计),总摩尔收率≥68%。
(2)催化剂的使用,促进了目标产物的生成,减少了副产物的生成,提高了原药含量,原料廉价易得,工业上容易实现。
具体实施方式
实施例1
1)3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的制备
在100L的反应釜中,加入38.60Kg二甲亚砜(99%,490mol)经计量后放入反应釜内,边搅拌边加入10.10Kg氢氧化钾(93%,168mol)和10.45Kg间羟基苯甲酸(98%,74.2mol),升温至110℃进行成盐反应,时间3小时,在减压下脱出反应生成的水和部分溶剂。然后向釜内加入3.45Kg无水碳酸钾(98%,24.5mol)和15.28Kg3.4-二氯三氟甲苯(98.5%,70mol),继续升温至152-158℃,进行缩合反应,缩合反应20-22小时,脱出溶剂二甲亚砜。加水溶解釜内剩余固体物,往溶液中滴加浓盐酸进行酸化使PH=1-2,酸化结束后,进行离心分离,将湿品干燥后得到22.65Kg3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸,含量为85.6%,收率为87.5%。
2)5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-2-硝基苯甲酸的制备
将17.4Kg浓硫酸(98%,174mol)放入50L混酸配置釜中,搅拌并缓慢放入5.4Kg浓硝酸(98%,84mol);在150L反应釜中,加入80L二氯甲烷,在搅拌下加入22.18Kg干燥的3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸(85.6%,60mol),在20~25℃下,缓慢加入混酸,混酸滴加结束后,在18~20℃保温反应2小时,反应终点采用高效液相(HPLC)控制,合格后保持微沸静置分层,下层废酸去处理装置,上层二氯甲烷溶液放入脱溶釜中,蒸出二氯甲烷,脱溶后期减压,脱溶后的固体物料水洗、抽滤,将滤饼干燥得20.38Kg5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-2-硝基苯甲酸,含量91.2%,收率85.7%。
3)乳氟禾草灵的制备
在100L反应釜中,加入73.25Kg2-氯丙酸乙酯(99%,530mol),在搅拌下加入19.82Kg5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-2-硝基苯甲酸(91.2%,50mol),升温至80~85℃得溶液A,在150L反应釜中,加入43.95Kg2-氯丙酸乙酯(99%,320mol)和9.15Kg碳酸钾(99%,65mol),搅拌升温80~85℃得溶液B,在80~85℃将A溶液滴入溶液B中,滴加完后升温至90~95℃下加入0.2Kg苄基三乙基氯化铵,然后在90~95℃保温6-8小时,经HPLC测定反应终点,过滤,滤液加水水洗至中性,分去水层,油层脱出过量的2-氯丙酸乙酯得到24.5Kg乳氟禾草灵原药,含量87.2%,收率92.6%,以3.4-二氯三氟甲苯计总收率69.4%。
制备中采用的原料均为市售产品。
实施例2
1)3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸的制备
在100L的反应釜中,加入38.60Kg二甲亚砜(99%,490mol)经计量后放入反应釜内,边搅拌边加入10.10Kg氢氧化钾(93%,168mol)和10.45Kg间羟基苯甲酸(98%,74.2mol),升温至110℃进行成盐反应,时间3小时,在减压下脱出反应生成的水和部分溶剂。然后向釜内加入3.45Kg无水碳酸钾(98%,24.5mol)和15.28Kg3.4-二氯三氟甲苯(98.5%,70mol),继续升温至152-158℃,进行缩合反应,缩合反应20-22小时,脱出溶剂二甲亚砜。加水溶解釜内剩余固体物,往溶液中滴加浓盐酸进行酸化使PH=1-2,酸化结束后,进行离心分离,将饼干燥后得到22.58Kg3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸,含量为85.8%,收率为87.4%。
2)5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-2-硝基苯甲酸的制备
将17.4Kg浓硫酸(98%,174mol)放入50L混酸配置釜中,搅拌并缓慢放入5.4Kg浓硝酸(98%,84mol);在150L反应釜中,加入80L二氯甲烷,在搅拌下加入22.13Kg干燥的3-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]苯甲酸(85.8%,60mol),在20~25℃下,缓慢加入混酸,混酸滴加结束后,在18~20℃保温反应2小时,反应终点采用高效液相(HPLC)控制,合格后保持微沸静置分层,下层废酸去处理装置,上层二氯甲烷溶液放入脱溶釜中,蒸出二氯甲烷,脱溶后期减压,脱溶后的固体物料水洗、抽滤,将滤饼干燥得20.42Kg5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-2-硝基苯甲酸,含量91.6%,收率86.2%。
3)乳氟禾草灵的制备
在100L反应釜中,加入73.25Kg2-氯丙酸乙酯(99%,530mol),在搅拌下加入19.73Kg5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-2-硝基苯甲酸(91.6%,50mol),升温至80~85℃得溶液A,在150L反应釜中,加入43.95Kg2-氯丙酸乙酯(99%,320mol)和9.15Kg碳酸钾(99%,65mol),搅拌升温80~85℃得溶液B,在80~85℃将A溶液滴入溶液B中,滴加完后升温至90~95℃下加入0.2Kg苄基三甲基氯化铵,然后在90~95℃保温6-8小时,经HPLC测定反应终点,过滤,滤液加水水洗至中性,分去水层,油层脱出过量的2-氯丙酸乙酯得到24.3Kg乳氟禾草灵原药,含量87.4%,收率92.1%,以3.4-二氯三氟甲苯计总收率69.3%。
制备中采用的原料均为市售产品。
实施例3
按所述的相同的步骤重复进行实施例1,但是从步骤(3):乳氟禾草灵的制备:在100L反应釜中,加入73.25Kg2-氯丙酸乙酯(99%,530mol),在搅拌下加入19.86Kg5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-2-硝基苯甲酸(91.0%,50mol),升温至80~85℃得溶液A,在150L反应釜中,加入43.95Kg2-氯丙酸乙酯(99%,320mol)和9.15Kg碳酸钾(99%,65mol),搅拌升温80~85℃得溶液B,在80~85℃将A溶液滴入溶液B中,滴加完后升温至90~95℃下加入0.2Kg四丁基溴化铵,然后在90~95℃保温6-8小时,经HPLC测定反应终点,过滤,滤液加水水洗至中性,分去水层,油层脱出过量的2-氯丙酸乙酯得到24.4Kg乳氟禾草灵原药,含量87.3%,收率92.3%,以3.4-二氯三氟甲苯计总收率68.9%。
其余同实施例1。
实施例4
按所述的相同的步骤重复进行实施例1,但是从步骤(3):乳氟禾草灵的制备:在100L反应釜中,加入73.25Kg2-氯丙酸乙酯(99%,530mol),在搅拌下加入19.84Kg5-[2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基]-2-硝基苯甲酸(91.1%,50mol),升温至80~85℃得溶液A,在150L反应釜中,加入43.95Kg2-氯丙酸乙酯(99%,320mol)和9.15Kg碳酸钾(99%,65mol),搅拌升温80~85℃得溶液B,在80~85℃将A溶液滴入溶液B中,滴加完后升温至90~95℃下加入0.2Kg十二烷基二甲基苄基氯化铵,然后在90~95℃保温6-8小时,经HPLC测定反应终点,过滤,滤液加水水洗至中性,分去水层,油层脱出过量的2-氯丙酸乙酯得到24.2Kg乳氟禾草灵原药,含量87.4%,收率91.6%,以3.4-二氯三氟甲苯计总收率68.5%。
其余同实施例1。
对比例
按所述的相同的步骤重复进行实施例1,但是从步骤(3):乳氟禾草灵的制备过程中:不加入催化剂,缩合反应得到乳氟禾草灵含量为80.2%,收率85.6%,以3.4-二氯三氟甲苯计总收率61.3%。其余同实施例1。
Claims (3)
1.一种高含量乳氟禾草灵原药的制法,以3,4-二氯三氟甲苯与间羟基苯甲酸为起始原料经过成盐、缩合、酸化、硝化后得到中间产物三氟羧草醚,三氟羧草醚和2-氯丙酸乙酯在催化剂作用下缩合成乳氟禾草灵原药,特征是,所述的催化剂是季铵盐类催化剂。
2.根据权利要求1所述的高含量乳氟禾草灵原药的制法,其特征是,所述的催化剂是苄基三乙基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基溴化铵、四甲基氯化铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种。
3.根据权利要求1所述的高含量乳氟禾草灵原药的制法,其特征是,所述的催化剂的用量为5‰~10‰。
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