CN107459495A - 一种合成7‑氟‑6‑胺基‑2h‑1,4‑苯并噁嗪‑3(4h)‑酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成7‑氟‑6‑胺基‑2H‑1,4‑苯并噁嗪‑3(4H)‑酮的方法,以2,4‑二氟苯胺为原料,通过羟基取代、醚化、硝化、加氢还原反应得到7‑氟‑6‑胺基‑2H‑1,4‑苯并噁嗪‑3(4H)‑酮(丙炔氟草胺中间体)。本发明的合成方法,以2,4‑二氟苯胺为原料,廉价易得,在一定程度上降低了生产成本;中间体1无需经过高压加氢反应即可与氯乙酸甲酯反应成环,减少反应的危险性;硝化反应易控,减少副反应,杂质少,提高收率;加氢反应催化剂可回收,循环套用,降低成本;另外原料廉价易得,反应温和,操作简便,有利于实现规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及除草剂制备技术领域,具体为一种合成7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的方法。
背景技术
丙炔氟草胺为由幼芽和叶片吸收的除草剂,作土壤处理可有效防除1年生阔叶杂草和部分禾本科杂草,在环境中易降解,对后茬作物安全,适合于大豆、花生、果园等作物田防除1年生阔叶杂草和部分禾本科杂草,因此该除草剂在农业生产方面应用广泛,并且具有很大的经济价值。7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮是其中间体,化学结构式如下:
丙炔氟草胺是农业生产广泛应用的除草剂,7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮是其中间体,目前国内技术已公布多种制备工艺。有以1,5-二氟-2,4-二硝基苯为起始原料,但此种方式硝化和氟化反应难控,杂质高,收率低;此外也有以采用间氟苯酚为起始原料,但醚键在硝化时易断裂氧化,副反应多,且铁粉还原产生的铁泥处理困难;还有以2,4-二氟硝基苯为起始原料,但原料进行硝化时反应难控,且成环需要高压加氢,危险性大,另外加氢溶剂可选择性小。因此已公布的多种合成路线,易于实现工业化生产的较少。
目前国内现有技术公开了关于制备7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的工艺路线主要有几种。
美国专利申请号为US4803270公开了一种合成丙炔氟草胺中间体的方法:以1,5-二氟-2,4-二硝基苯为起始原料,经过醚化、加氢还原合环得到中间体。本发明的有益效果体现在:反应步数少;但该方法存在一定的缺点:前两步硝化和氟化反应难以控制,造成副反应多,收率低,杂质增多。
美国专利申请号为US4792605公开了一种合成丙炔氟草胺中间体的方法,采用间氟苯酚为起始原料,经过醚化、硝化、铁粉还原反应得到中间体。但该合成路线醚键在硝化时易断裂、氧化,副反应多,收率低,且铁粉还原时产生的铁泥难以处理,污染重;规模化工业生产难以实现。
中国专利申请号为CN105837563A公开了一种合成丙炔氟草胺中间体的方法。采用2,4-二氟硝基苯为起始原料,经过硝化、醚化、加氢还原得到;该路线溶剂可循环利用,起始原料廉价易得,但该方法存在一定的缺点:苯环含有硝基进行硝化时硝基定位复杂,易生成三硝基产物,反应难控,危险性大;且成环需要高压加氢,不安全,而且加氢溶剂很难选择,在常规溶剂中溶解度很低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合成7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的方法,以2,4-二氟苯胺为原料,不需要加氢即可成环,危险性小,且硝化反应易控,副反应少,收率高,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种合成7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的方法,以2,4-二氟苯胺为原料,通过羟基取代、醚化、硝化、加氢还原反应得到7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮(丙炔氟草胺中间体)。
本发明更进一步的技术方案,包括以下步骤:
(1)羟基取代
向反应釜中依次投入一定量的2,4-二氟苯胺、水和氢氧化钾,温度自然升到50~80度,在50-80度保温约4-5小时加完后保温60min,取样至2,4-二氟苯胺小于0.5%;取样合格后,加入一定量的盐酸,边加边有中间体1和水共沸出来,搅拌均匀后加热升温,以水蒸气蒸馏方式蒸出产品;蒸馏完毕,中间体1待下一步反应;
其中,所述中间体1为C6H6FNO,产物为C6H6FNO和氟化钾KF;C6H6FNO和氟化钾KF的质量比为127∶58;
(2)醚化反应
向反应釜中依次投入一定量的DMF、碳酸钾以及步骤(1)得到的C6H6FNO和氟化钾KF,滴加一定量的氯乙酸甲酯,滴加控制在2~3小时,无明显放热;加完后50-80℃保温反应4小时,混合物逐渐变为黄色,取样原料小于0.5%;合格后过滤除去钾盐,滤液回收DMF,回收完毕,加入一定量的甲醇,升温到60-70度,保温30min,开始降温到10~20度,过滤得到中间体2;
其中,所述中间体2为C8H6FNO2,产物为C8H6FNO2、水H2O、氯化钾KCl、甲醇CH3OH、二氧化碳CO2;其量比为334∶36∶149∶64∶88;
(3)硝化反应
向硝化釜中投入一定量的浓硫酸,控温小于50℃。慢慢加入加入一定量的中间体2,搅拌30min;反应釜温度控制在50℃以下,向混合物中滴加一定量的70%硝酸,滴加60min左右;滴加完毕,在50℃以下保温搅拌60min,取样原料<0.5%合格;将上述物料慢慢滴加到盛有水的水高位槽中淬灭分相,搅拌析出固体,过滤,滤饼以一定量的水打浆1次,并投入一定量的碳酸氢钠,过滤,滤饼烘干得中间体3。
其中,所述中间体3为C8H5FN2O4,产物为C8H5FN2O4和水H2O;其量比为212∶18;
(4)加氢反应
将中间体3,定量DMF投入加氢釜,投入定量催化剂,用氮气置换加氢釜,排出氧气,含氧量<2.3%;升温到80℃,通入氢气,压力保持0.7MPa,80-110℃反应120min;反应结束,降温到70℃,得到7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮。
优选的,在步骤(1)中,所述2,4-二氟苯胺C6H5F2N、氢氧化钾KOH和盐酸HCl的质量比为258∶112∶71。
优选的,在步骤(2)中,所述中间体1 C6H6FNO、碳酸钾K2CO3和氯乙酸甲酯C3H5ClO2的质量比为127∶138∶108。
优选的,在步骤(3)中,所述中间体2 C8H6FNO2、硝酸HNO3和硫酸H2SO4的质量比为167∶63∶98。
优选的,在步骤(4)中,所述中间体3 C8H5FN2O4和氢气H2的质量比为212∶2。
优选的,在步骤(2)中,所述过滤得到中间体2后,母液干燥得甲醇回收,可下次循环备用。
优选的,在步骤(1-4)中,羟基取代反应、醚化反应、硝化反应和加氢反应的转化率均大于99.5%。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明合成7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的方法,以2,4-二氟苯胺为原料,廉价易得,在一定程度上降低了生产成本;
2、本发明合成7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的方法,中间体1无需经过高压加氢反应即可与氯乙酸甲酯反应成环,减少反应的危险性。
3、本发明合成7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的方法,醚化成环反应采用DMF溶剂,廉价易得,且经过简单脱溶即可直接回收套用,操作简便。
4、本发明合成7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的方法,硝化反应易控,减少副反应,杂质少,提高收率。
5、本发明合成7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的方法,加氢反应催化剂可回收,循环套用,降低成本。
6、本发明合成7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的方法,反应步数少,且各步工艺条件温和,安全性高,操作简便,原料廉价易得,反应温和,操作简便,有利于实现规模化生产。
附图说明
图1为本发明的丙炔氟草胺中间体合成反应方程式;
图2为本发明的羟基取代方程式;
图3为本发明的醚化反应方程式;
图4为本发明的硝化反应方程式;
图5为本发明的加氢反应方程式。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,一种合成7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的方法,以2,4-二氟苯胺为原料,通过羟基取代、醚化、硝化、加氢还原反应得到7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮(丙炔氟草胺中间体)。
本发明更进一步的技术方案,包括以下步骤:
(1)羟基取代
向反应釜中依次投入一定量的2,4-二氟苯胺、水和氢氧化钾,温度自然升到50~80度,在50-80度保温约4-5小时加完后保温60min,取样至2,4-二氟苯胺小于0.5%;取样合格后,加入一定量的盐酸,边加边有中间体1和水共沸出来,请参阅图2,搅拌均匀后加热升温,以水蒸气蒸馏方式蒸出产品;蒸馏完毕,中间体1待下一步反应;
其中,所述中间体1为C6H6FNO,产物为C6H6FNO和氟化钾KF;C6H6FNO和氟化钾KF的质量比为127∶58;
其中,所述2,4-二氟苯胺C6H5F2N、氢氧化钾KOH和盐酸HCl的质量比为258∶112∶71;
(2)醚化反应
向反应釜中依次投入一定量的DMF、碳酸钾以及步骤(1)得到的C6H6FNO和氟化钾KF,滴加一定量的氯乙酸甲酯,滴加控制在2~3小时,无明显放热;加完后50-80℃保温反应4小时,混合物逐渐变为黄色,取样原料小于0.5%;合格后过滤除去钾盐,滤液回收DMF,回收完毕,加入一定量的甲醇,升温到60-70度,保温30min,开始降温到10~20度,过滤得到中间体2,请参阅图3;过滤得到中间体2后,母液干燥得甲醇回收,可下次循环备用;
其中,所述中间体2为C8H6FNO2,产物为C8H6FNO2、水H2O、氯化钾KCl、甲醇CH3OH、二氧化碳CO2;其量比为334∶36∶149∶64∶88;
其中,所述中间体1 C6H6FNO、碳酸钾K2CO3和氯乙酸甲酯C3H5ClO2的质量比为127∶138∶108;
(3)硝化反应
向硝化釜中投入一定量的浓硫酸,控温小于50℃。慢慢加入加入一定量的中间体2,搅拌30min;反应釜温度控制在50℃以下,向混合物中滴加一定量的70%硝酸,滴加60min左右;滴加完毕,在50℃以下保温搅拌60min,取样原料<0.5%合格;将上述物料慢慢滴加到盛有水的水高位槽中淬灭分相,搅拌析出固体,过滤,滤饼以一定量的水打浆1次,并投入一定量的碳酸氢钠,过滤,滤饼烘干得中间体3,请参阅图4。
其中,所述中间体3为C8H5FN2O4,产物为C8H5FN2O4和水H2O;其量比为212∶18;
其中,所述中间体2 C8H6FNO2、硝酸HNO3和硫酸H2SO4的质量比为167∶63∶98;
(4)加氢反应
将中间体3,定量DMF投入加氢釜,投入定量催化剂,用氮气置换加氢釜,排出氧气,含氧量<2.3%;升温到80℃,通入氢气,压力保持0.7MPa,80-110℃反应120min;反应结束,降温到70℃,得到7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮;请参阅图5,其中,所述中间体3 C8H5FN2O4和氢气H2的质量比为212∶2。
在步骤(1-4)中,羟基取代反应、醚化反应、硝化反应和加氢反应的转化率均大于99.5%。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种合成7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的方法,其特征在于,以2,4-二氟苯胺为原料,通过羟基取代、醚化、硝化、加氢还原反应得到7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮(丙炔氟草胺中间体)。
2.根据权利要求1所述的7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的合成方法,其特征在于:合成方法包括以下步骤:
(1)羟基取代
向反应釜中依次投入一定量的2,4-二氟苯胺、水和氢氧化钾,温度自然升到50~80度,在50-80度保温约4-5小时加完后保温60min,取样至2,4-二氟苯胺小于0.5%;取样合格后,加入一定量的盐酸,边加边有中间体1和水共沸出来,搅拌均匀后加热升温,以水蒸气蒸馏方式蒸出产品;蒸馏完毕,中间体1待下一步反应;
其中,所述中间体1为C6H6FNO,产物为C6H6FNO和氟化钾KF;C6H6FNO和氟化钾KF的质量比为127∶58;
(2)醚化反应
向反应釜中依次投入一定量的DMF、碳酸钾以及步骤(1)得到的C6H6FNO和氟化钾KF,滴加一定量的氯乙酸甲酯,滴加控制在2~3小时,无明显放热;加完后50-80℃保温反应4小时,混合物逐渐变为黄色,取样原料小于0.5%;合格后过滤除去钾盐,滤液回收DMF,回收完毕,加入一定量的甲醇,升温到60-70度,保温30min,开始降温到10~20度,过滤得到中间体2;
其中,所述中间体2为C8H6FNO2,产物为C8H6FNO2、水H2O、氯化钾KCl、甲醇CH3OH、二氧化碳CO2;其量比为334∶36∶149∶64∶88;
(3)硝化反应
向硝化釜中投入一定量的浓硫酸,控温小于50℃。慢慢加入加入一定量的中间体2,搅拌30min;反应釜温度控制在50℃以下,向混合物中滴加一定量的70%硝酸,滴加60min左右;滴加完毕,在50℃以下保温搅拌60min,取样原料<0.5%合格;将上述物料慢慢滴加到盛有水的水高位槽中淬灭分相,搅拌析出固体,过滤,滤饼以一定量的水打浆1次,并投入一定量的碳酸氢钠,过滤,滤饼烘干得中间体3。
其中,所述中间体3为C8H5FN2O4,产物为C8H5FN2O4和水H2O;其量比为212∶18;
(4)加氢反应
将中间体3,定量DMF投入加氢釜,投入定量催化剂,用氮气置换加氢釜,排出氧气,含氧量<2.3%;升温到80℃,通入氢气,压力保持0.7MPa,80-110℃反应120min;反应结束,降温到70℃,得到7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮。
3.根据权利要求2所述的7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的合成方法,其特征在于:在步骤(1)中,所述2,4-二氟苯胺C6H5F2N、氢氧化钾KOH和盐酸HCl的质量比为258∶112∶71。
4.根据权利要求2所述的7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的合成方法,其特征在于:在步骤(2)中,所述中间体1 C6H6FNO、碳酸钾K2CO3和氯乙酸甲酯C3H5ClO2的质量比为127∶138∶108。
5.根据权利要求2所述的7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的合成方法,其特征在于:在步骤(3)中,所述中间体2 C8H6FNO2、硝酸HNO3和硫酸H2SO4的质量比为167∶63∶98。
6.根据权利要求2所述的7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的合成方法,其特征在于:在步骤(4)中,所述中间体3 C8H5FN2O4和氢气H2的质量比为212∶2。
7.根据权利要求2所述的7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的合成方法,其特征在于:在步骤(2)中,所述过滤得到中间体2后,母液干燥得甲醇回收,可下次循环备用。
8.根据权利要求2所述的7-氟-6-胺基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮的合成方法,其特征在于:在步骤(1-4)中,羟基取代反应、醚化反应、硝化反应和加氢反应的转化率均大于99.5%。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171212 |
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