CN101941947A - 一种2-氯-6-羟基喹喔啉的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机合成领域，提供一种采用有机溶剂作为2-氯-6-羟基喹喔啉的合成环境的合成方法，该方法采用对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺为起始原料，在碱性条件下通过在有机溶剂中闭环，还原，结晶得到金属盐，采用这种工艺提高了整个合成反应的稳定性，与传统工艺相比，具有操作简单易行，收率较高，含量较高的优势，其中有机溶剂的使用及回收，大大减少废水的生成，减轻了环境污染，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，涉及农药精喹禾灵中间体2-氯-6-羟基喹喔啉的合成方法。
背景技术
精喹禾灵是一种高度选择性的新型旱田茎叶处理剂，化学名称为(R)-2-[4-(6-氯喹喔啉-2-基氧)苯氧基]丙酸乙酯，而2-氯-6-羟基喹喔啉是合成精喹禾灵的重要中间体，其纯品为白色带粉红片状晶体，工业品为浅黄色至粉红色粉末，在碱性条件下生成盐，在酸性条件下不稳定。
目前国内合成2-氯-6-羟基喹喔啉的方法，主要是以对氯邻硝基乙酰苯胺为起始原料，在碱性环境下经过闭环，还原，结晶三步合成，该技术在国内的生产中较成熟，但仍存在一些不足之处主要体现在2-氯-6-羟基喹喔啉含量及收率普遍较低，生产中需要大量的水作为溶剂，而生产过程中会产生大量的碱性污水，增加了水处理的难度，同时提高了生产成本。
由于上述缺点的存在，不利于精喹禾灵的规模型工业化生产，也无法取得良好的社会和经济效益。
发明内容
本发明针对现有合成方法存在的不足，采用有机溶剂作为2-氯-6-羟基喹喔啉的合成环境，采用这种方案以对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺为起始原料，在有机溶剂碱性条件下进行闭环，还原，结晶得到金属盐，然后进行酸化处理，得到2-氯-6-羟基喹喔林，采用这种工艺提高了整个合成反应的稳定性，与传统工艺相比，具有操作简单易行，收率较高，含量较高的优势，其中有机溶剂的使用及回收，大大减少废水的生成，减轻了环境污染，降低了生产成本。
本发明的反应机理如下：
其中，发明人改变了以往技术中采用以水为反应溶剂的工艺，转而选择添加有碱性物质的有机溶剂作为反应的溶剂，而有机溶剂提供的反应环境，可以使整个反应更稳定，能够减少副反应的发生，从而提高产品含量。同时使用有机溶剂，可降低污水产出量。
本发明所述的整个制备工艺包括对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺的闭环和还原反应，其具体工艺如下：
第一步：闭环反应
在反应器中加入含有碱性物质的有机溶剂，然后加入对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺，在20-30℃下，引发反应2.5-3.5小时，然后升温到50℃-溶剂沸点温度进行闭环反应，一般反应时间为3小时左右，取样，用液相色谱跟踪对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量，以色谱面积归一法计算，若跟踪结果为对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量＜0.1％，，则可以进行下步处理，若跟踪结果为对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量＞0.1％，则需要延长反应时间，再进行跟踪，直到反应物对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺＜0.1％后，方可进行下步工艺；
第二步：还原反应
向上述的反应器中加入还原剂，升温至50-150℃左右，保温反应5-15小时，用液相色谱分析氮氧化物是否反应完全，若跟踪结果为氮氧化物含量＜0.1％，则可以进行处理，若跟踪结果为氮氧化物含量＞0.1％，则需要延长反应时间，再进行复测，直到反应物氮氧化物含量达到要求为止，反应结束后，通冷却水降至室温，然后通入冷盐再降至5℃，保温2小时，使整个生成物质全部结晶为金属盐，然后打板框，得到结晶物金属盐；
第三步：结晶酸化
将上述的反应物冷却结晶所得的金属盐用热水溶解，加入活性炭脱色，取滤液进行酸化，在滤液中滴加酸液，调节pH值为4-6，水洗除盐，滤饼烘干，既得2-氯-6-羟基喹喔啉。
通过上述的制备工艺，由于采用有机溶剂，节省了大量的水也减少了碱性废水的产生，提高了反应的稳定性，而且整体反应时间有所降低，从而提高了生产的效率，同时由于本发明采用的是与水不相溶的溶剂，回收容易，原料溶在其中，取得了更好的环保效益，同时又提高了反应的收率。
上述制备方法中，所采用的溶剂一般为极性溶剂，可以使用醇类如甲醇、乙醇、丙醇等；醚类如***，甲基叔丁基醚等；酮类如丙酮等中的一种或混合体系；之所以这样选择，第一上述所选用的有机溶剂应能够溶解各种反应物及生成物质，第二所选用的有机溶剂不与反应物质发生反应，不发生各种副反应，能够尽量避免有机溶剂与原料反应生成杂质，降低产品含量；所采用的碱性物质选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾中的一种或多种；所采用的还原剂为硫化钠、多硫化钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硼氢化钾、硫化钾等还原性的碱金属盐中的一种或多种；上述的还原剂是根据有机溶剂的特性而选择的，之所以这样选择是由于上述的还原剂除了要能够在有机溶剂溶解外，还需要在有机溶剂中分散效果好；其中冷却用的冷盐，为常规技术，也就是将CaCl2或NaCl的水溶液，通过冷冻机组进行冷冻达到零下几十度的条件，供工业制冷使用。
为了使整个反应能够取得最佳的效果，一般控制对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺、碱和还原剂的摩尔比为1∶3-6∶1-2，这里原料与碱和还原剂的摩尔比是指一元碱金属所提供的氢氧根数，还原剂的摩尔比是指能够提供转移1摩尔电子的还原剂，也就是说其中与碱的摩尔数是按照指一元碱金属所提供的氢氧根数进行换算，与还原剂的摩尔比是指按照能够提供转移1摩尔电子的还原剂进行换算。
在后续的结晶与酸化工艺中，所采用的结晶工艺为常用的结晶方法，在此不再赘述，而酸化过程中，采用工业中一般的酸化处理方法，为了达到更好的效果所用的酸可以是浓盐酸或浓硫酸，这样采用浓的无机酸可以减少废水的排放量，取得更好的环保效益。
当进行完上述的工艺后，已经可以获得高纯度的2-氯-6-羟基喹喔啉，而在制备过程中，结晶后会有大量的有机溶剂产生，这部分有机溶液称为母液，所得母液全部套用到下一批次的生产中去，具体的操作方法与前面所述相同，这样大大节省了生产成本，可以使溶剂循环利用。在后续酸化处理的废水中溶解了部分溶剂可以通过简单蒸馏的方法将溶剂回收，这样减小了溶剂的损失量，最大程度的合理利用溶剂。
综上所述，通过上述工艺制备的2-氯-6-羟基喹喔啉其纯度高达96％以上，而整个反应的收率也达到了90％以上，与传统工艺相比，具有操作简单易行，收率较高，含量较高的优势，其中有机溶剂的使用及回收，大大减少现有技术中碱性废水的生成，减轻了环境污染，降低了生产成本；反应后也不再需要设置专门的碱性废水处理装置，因而节省了投资及生产成本，并且本工艺在生产应用中也比较稳定。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
闭环反应阶段：
在5000L反应釜中投入300kg氢氧化钠固体，1000kg甲醇溶液开搅拌，配制成碱性溶剂，通冷却水降温至25±5℃，然后投入400kg对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺，在25±5℃下反应3小时，然后缓慢升温至60-65℃，反应2小时，取跟踪样，用液相色谱分析对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺是否反应完全，若跟踪结果为对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量＜0.1％，则可以进行处理，若跟踪结果为对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量＞0.1％，则需要延长反应时间2h，再进行跟踪，直到反应物对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺＜0.1％后方可进行下步处理；
还原反应阶段：
在反应釜中投入200kg硫氢化钠和500kg甲醇，缓慢升温至70℃，达到回流状态，反应15h左右，取跟踪样，用液相色谱分析氮氧化物是否反应完全，若跟踪结果为氮氧化物含量＜0.1％，则可以进行处理，若跟踪结果为氮氧化物含量＞0.1％，则需要延长反应时间，再进行复测。直到反应物氮氧化物含量达到要求为止。反应结束后，通冷却水降至室温，然后通入冷盐再降至5℃，保温2小时，使整个生成物质全部结晶为钠盐，然后打板框，得到结晶物钠盐；
酸化反应阶段：
所得钠盐用2000L，60℃左右的热水溶解转釜，加入50kg活性炭在60℃温度下脱色1小时，打板框，得滤液，在反应釜中滴加浓盐酸，温度在控制在40℃左右，滴加速度控制在1小时左右，酸化溶液的pH值为4-6，搅拌1小时后，复测溶液的pH值仍在4-6左右，打板框得2-氯-6-羟基喹喔林，用60℃热水洗涤板框至滤液澄清，烘干产物，用液相色谱测含量为98.2％，收率为92.5％。
实施例2
闭环反应阶段：
在3000L反应釜中投入180kg氢氧化钾固体和800kg丙酮溶液，开搅拌，配制成碱性溶剂，通冷却水降温至25±5℃，然后投入260kg对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺，在25±5℃下反应3小时，然后缓慢升温至60-65℃，反应2小时，取跟踪样，用液相色谱分析对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺是否反应完全，若跟踪结果为对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量＜0.1％，则可以进行处理，若跟踪结果为对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量＞0.1％，则需要延长反应时间，再进行跟踪。直到反应物对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量达到要求为止。
还原反应阶段：
在反应釜中投入200kg硫氢化钠和500kg丙酮，缓慢升温至65℃，达到回流状态，反应15h左右，反应结束后，通冷却水降至室温，然后通入冷盐再降至5℃，保温2小时，使整个生成物质全部结晶为钠盐，然后打板框，得到结晶物钠盐。
酸化反应阶段：
所得钠盐用2000L，60℃左右的热水溶解转釜，加入50Kg活性炭在60℃温度下脱色1小时，打板框，得滤液，在反应釜中滴加浓盐酸，温度在控制在40℃左右，滴加速度控制在1小时左右，酸化溶液的pH值为4-6，搅拌1小时后，复测溶液的pH值仍在4-6左右，打板框得2-氯-6-羟基喹喔林，用60℃热水洗涤板框至滤液澄清，烘干产物，用液相色谱测含量为97.7％，收率为91.5％。
溶剂循环利用：
在5000L反应釜中投入300kg氢氧化钠固体，1000kg回收的丙酮母液开搅拌，配制成碱性溶剂，通冷却水降温至25±5℃，然后投入400kg对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺，在25±5℃下反应3小时，然后缓慢升温至60-65℃，反应2小时。以下步骤同上述操作，本发明的丙酮母液可以循环利用，能够套用到下一批次的生产中去，不影响产物的含量和收率。
溶剂的回收：
在3000L反应釜中投入还原阶段的废水，常压或减压蒸馏出丙酮溶剂，回收，可以套用到生产中。
实施例3
配制碱液闭环反应：
在3000L反应釜中计量好800Kg甲基叔丁基醚，开搅拌器，投入氢氧化钠150Kg，通冷却水降温至20-30℃，再投入400Kg对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺，在20-30℃保温反应3小时，通蒸汽缓慢升温至50℃，保温反应2小时；
还原反应：
在反应釜中投入500Kg甲基叔丁基醚和150Kg硼氢化钾，通蒸汽缓慢升温至60℃，微回流反应20小时，降温至室温后再通冷盐降至5℃，打板框过滤出金属盐；
酸化反应阶段：
酸化反应阶段采用现有酸化方法进行酸化，用液相色谱测产物含量为97.1％，收率为90.2％。
比较例(采用水作为反应的溶剂)
配制碱液闭环反应：
在5000L反应釜中计量好1400L水，启动搅拌，投入375kg氢氧化钠，配制成氢氧化钠水溶液，通冷盐降至25±5℃，然后投入400kg对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺，在25±5℃保温反应3小时。通蒸汽缓慢升温至自然冲料温度为110℃，保温反应5小时。
还原反应：
继续在反应釜中投入800kg水和300kg硫氢化钠，通蒸汽升温至115℃-118℃保温18小时，取样测跟踪，用液相色谱分析对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺是否反应完全，若跟踪结果为对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量＜0.1，则可以进行处理，若跟踪结果为对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量＞0.1，则需要延长反应时间为2小时，再进行跟踪。直到反应物对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量达到要求为止。反应结束后，通冷却水降至室温，然后通入冷盐再降至5℃，保温2小时，使整个生成物质全部结晶为钠盐，然后打板框，得到结晶物钠盐。
酸化反应阶段：
所得钠盐用2000L，60℃左右的热水溶解转釜，加入50kg活性炭在60℃温度下脱色1小时，打板框，得滤液，在反应釜中滴加浓盐酸，温度在控制在40℃左右，滴加速度控制在1小时左右，酸化溶液的pH值为4-6，搅拌1小时后，复测溶液的pH值仍在4-6左右，打板框得2-氯-6-羟基喹喔林，用60℃热水洗涤板框至滤液澄清，烘干产物，用液相色谱测含量为95.8％，收率为80.7％。
通过以上实施例与比较例的比较，可见本发明采用有机溶剂为反应溶剂时产物的含量、收率均高于以水溶液为溶剂的反应条件，并且可以循环利用，减少生产成本，降低污水排放量。
Claims (6)
1.一种2-氯-6-羟基喹喔啉的合成方法，包括以对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺为起始原料的闭环、还原和酸化反应，其特征在于：所述的闭环和还原工艺如下：
第一步：闭环反应
在反应器中加入含有碱性物质的有机溶剂，然后加入对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺，在20-30℃下，引发反应2.5-3.5小时，然后升温到50℃-溶剂沸点温度进行闭环反应，反应时间为2.5-3.5小时，取样，用液相色谱跟踪对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量，若跟踪结果为对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量＜0.1％，则可以进行下步处理，若跟踪结果为对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量＞0.1％，则需要延长反应时间，直到反应物对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺含量＜0.1％时方可进行下步处理；
第二步：还原反应
向上述的反应器中加入还原剂，升温至50-150℃左右，保温反应5-15小时，取跟踪样，用液相色谱分析氮氧化物是否反应完全，若跟踪结果为氮氧化物含量＜0.1％，则可以进行后步处理，若跟踪结果为氮氧化物含量＞0.1％，则需要延长反应时间，再进行复测直到反应物氮氧化物含量达到要求为止；反应结束后，通冷却水降至室温，然后通入冷盐再降至5℃，保温2小时，使整个生成物质全部结晶为金属盐，然后打板框，得到结晶物金属盐；
其中所述的对氯邻硝基乙酰乙酰苯胺、碱和还原剂的摩尔比为1∶3-6∶1-2，其中与碱的摩尔数是按照指一元碱金属所提供的氢氧根数进行换算，与还原剂的摩尔比是指按照能够提供转移1摩尔电子的还原剂进行换算。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述的酸化反应为：
将经过还原反应的反应物冷却结晶得到的金属盐，干燥后用热水溶解，加入活性炭脱色，取滤液进行酸化，在滤液中滴加酸液，调节pH值为4-6，水洗除盐，滤饼烘干，既得2-氯-6-羟基喹喔啉。
3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于：所述的有机溶剂使用醇类或醚类或酮类或其混合物，其中醇类选自甲醇或乙醇或丙醇，醚类选自***或甲基叔丁基醚，酮类选自丙酮。
4.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于：所述的碱性物质选自氢氧化钾或氢氧化钠或碳酸钾或其混合物。
5.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于：所述的还原剂为硫化钠或多硫化钠或亚硫酸钠或亚硫酸氢钠或其混合物。
6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于：所述的酸液为浓盐酸或浓硫酸。
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