CN109824560B - 1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种1‑环丙基‑3‑(2‑甲硫基‑4‑三氟甲基苯基)丙‑1,3‑二酮的制备方法，属于有机合成技术领域，该方法包括以下步骤：(1)将2‑硝基‑4‑三氟甲基苯甲酸与正丁醇和浓硫酸混合，反应得2‑硝基‑4‑三氟甲基苯甲酸丁酯；(2)将2‑硝基‑4‑三氟甲基苯甲酸丁酯与甲硫醇钠反应得2‑甲硫基‑4‑三氟甲基苯甲酸丁酯；(3)将2‑甲硫基‑4‑三氟甲基苯甲酸丁酯与环丙甲酮反应得1‑环丙基‑3‑(2‑甲硫基‑4‑三氟甲基苯基)丙‑1,3‑二酮。本发明的制备方法可在浓硫酸、正丁醇用量较少时，在短时间内以高收率获得高纯度的1‑环丙基‑3‑(2‑甲硫基‑4‑三氟甲基苯基)丙‑1,3‑二酮，成本低，三废少，为1‑环丙基‑3‑(2‑甲硫基‑4‑三氟甲基苯基)丙‑1,3‑二酮工业化生产提供了有利条件。

Description

1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制 备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法。
背景技术
1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮是一种重要的有机合成中间体，可用于生产杀虫剂、除草剂等农药。
现有技术通常采用以下路线制备1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮，由于酯化反应中甲醇的沸点较低，难以通过进一步升温以提高反应活性。即便采用大为过量的甲醇，也需要3.5当量的浓硫酸长时间反应才足以使产物的原位收率达到87％。如CN1972932A公开了2-硝基-4-三氟甲基-苯甲酸甲酯的制备方法，其制备方法中使用了大量的甲醇以及浓硫酸，反应时间长达48小时；US20080269265A1公开了2-硝基-4-三氟甲基-苯甲酸甲酯的制备方法，其制备方法中同样使用了大量的甲醇以及浓硫酸，反应时间长达24小时。即现有技术酯化反应中使用了大量的甲醇以及浓硫酸，造成整个后处理过程操作繁琐，三废较多，成本高，不环保，且反应时间较长。
Figure BDA0001991333840000011
因此，目前仍需开发成本低，三废少且产物收率高的1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备新方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是现有1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法成本高，产生的废酸较多，不利于环保。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，包括以下步骤：
(1)将2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇和浓硫酸混合，反应得2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯；
(2)将2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯与甲硫醇钠反应得2-甲硫基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯；
(3)将2-甲硫基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯与环丙甲酮反应得1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮。
其中，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇的摩尔比为1:1～16。
优选的，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇的摩尔比为1:1.05～9.5。
更优选的，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇的摩尔比为1：1.05。
其中，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与浓硫酸的摩尔比为1:0.1～2。
优选的，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与浓硫酸的摩尔比为1:0.1～0.2。
更优选的，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与浓硫酸的摩尔比为1:0.1。
其中，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，步骤(1)中，还需加入有机溶剂。
其中，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，所述有机溶剂为非极性有机溶剂。
优选的，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，所述非极性有机溶剂选自烷烃、环烷烃、芳香烃、卤代烷烃或卤代芳香烃中的一种或多种。
更优选的，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，所述非极性有机溶剂选自正己烷、正庚烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氟甲苯、对氯三氟甲苯、间氯三氟甲苯、邻氯三氟甲苯、对氯甲苯、间氯甲苯、邻氯甲苯或对氯二甲苯中的一种或多种。
最优选的，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，所述非极性有机溶剂选自甲苯或环己烷。
其中，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比为1g:1～10mL。
优选的，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比为1g：1～3mL。
更优选的，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比为1g：1.5～2mL。
其中，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，步骤(1)中，所述反应的温度为80～120℃。
其中，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，步骤(1)中，所述反应是在回流状态进行的。
其中，上述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，步骤(1)中，所述回流的时间为4～14h。
本发明的有益效果是：(1)本发明采用正丁醇作为酯化原料，可以大幅减少浓硫酸的用量以及缩短反应时间；(2)本发明在正丁醇作为酯化原料的基础上，添加有机溶剂分水后，原料反应的更加完全，丁酯产物也可以不经处理直接进行下一步的反应，并且丁酯产物不会对后续反应造成不利影响，最终产物的收率可达95％以上。
具体实施方式
具体的，1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮的制备方法，包括以下步骤：
(1)将2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇和浓硫酸混合，反应得2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯；
(2)将2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯与甲硫醇钠反应得2-甲硫基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯；
(3)将2-甲硫基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯与环丙甲酮反应得1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮。
本发明方法的反应式如下：
Figure BDA0001991333840000031
本发明选用正丁醇作为酯化原料，可以降低浓硫酸的用量。其中，2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇的摩尔比为1:1～16；进一步地，为了使原料反应完全，便于后处理，2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇的摩尔比为1:1.05～9.5；为了进一步使原料反应完全，2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇的摩尔比为1：1.05。
本发明中，为了减少后期废酸的产生，2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与浓硫酸的摩尔比为1:0.1～2；优选的，2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与浓硫酸的摩尔比为1:0.1～0.2；更优选的，2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与浓硫酸的摩尔比为1:0.1。
本发明在以正丁醇作为酯化原料的基础上，为了减少酯化反应过程中生成的水对反应的影响以及省略后期除去过量丁醇的步骤，加入了有机溶剂与水共沸以达到分水和促进反应的目的。有机溶剂可以在酯化反应过程中和/或反应过程后加入。
本发明使用的有机溶剂应当是可以与水共沸，但与水不互溶的非极性有机溶剂，并且该有机溶剂在反应中呈惰性，不与原料和产物反应，优选的，所述非极性有机溶剂选自烷烃、环烷烃、芳香烃、卤代烷烃或卤代芳香烃中的一种或多种；更优选的，所述非极性有机溶剂选自正己烷、正庚烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氟甲苯、对氯三氟甲苯、间氯三氟甲苯、邻氯三氟甲苯、对氯甲苯、间氯甲苯、邻氯甲苯或对氯二甲苯中的一种或多种；当非极性有机溶剂的沸点更高时，反应越快，且闪点更高时，生产安全性越高，尤其是用于大批料时，通常使用高沸点的非极性有机溶剂，例如甲苯或环己烷。
本发明中，若溶剂太少则溶解效果较差，太多则不经济，2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比通常可以是1g:1～10mL；优选的，2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比为1g:1～3mL时；更优选的，2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比为1g:1.5～2mL。
本发明中，反应的温度为80～120℃，并且反应在回流状态下进行时分水效果会更好。
本发明中，反应终点可以通过HPLC监控，当原料基本无剩余时，即可进行下一步反应，一般来讲，回流反应的时间为4～14h，更长的反应时间也是可行的，但是无经济意义。
当加入前述有机溶剂分水时，反应产物可以不经处理，直接将反应液用于下一步反应。但若采用正丁醇自身作为溶剂，则需要除去过量的丁醇，否则下步反应会有较多副产物。
本发明中，反应结束后，后处理采用的均是本领域的常规操作，如减压蒸馏除去溶剂、洗涤、真空干燥等。
由上述内容可知，本发明通过大量优化实验，可在浓硫酸、正丁醇用量较少时，在短时间内，以高收率获得高纯度的1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮，反应成本低，三废少，为1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1,3-二酮工业化生产提供了有利条件。
下面通过试验例和实施例对本发明作进一步详细的说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
试验例1：丁酯路线的工艺筛选
500mL四口瓶中加入100g 2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸(0.425mol，1eq)、正丁醇和浓硫酸，后升温反应，HPLC检测反应液中2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸的剩余量(原料％)，反应液即为2-硝基-4三氟甲基苯甲酸丁酯粗品，结果见表1。
表1丁酯路线的工艺筛选
Figure BDA0001991333840000051
产物％：2-硝基-4三氟甲基苯甲酸丁酯的HPLC纯度。
从表1可以看出，以正丁醇作为酯化原料，可以用大幅降低浓硫酸的用量；当以正丁醇自身作为溶剂时，2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸的剩余量较多，如果在反应体系中加入甲苯或环己烷分水时，可以使2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸反应的更加完全。
实施例1
(1)2-硝基-4三氟甲基苯甲酸丁酯的制备
Figure BDA0001991333840000052
500mL四口瓶先加入200mL甲苯，再加入100g 2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸(0.425mol，1eq)、33.1g正丁醇(0.447mol，1.05eq)和4.25g浓硫酸(0.0425mol，0.1eq)，后升温至内温117℃使之回流，分水器分水，保温反应5h后HPLC检测反应液中2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸基本无剩余(1％以下)，反应液即为2-硝基-4三氟甲基苯甲酸丁酯粗品，HPLC纯度99％。
(2)2-甲硫基-4三氟甲基苯甲酸丁酯的制备
Figure BDA0001991333840000053
另取一1L四口瓶，加入2.74g四丁基溴化铵(0.00851mol，0.02eq)和164g 20％甲硫醇钠(0.468mol，1.1eq)，升温至60℃搅拌至四丁基溴化铵溶解，再滴加上步的2-硝基-4三氟甲基苯甲酸丁酯粗品，滴毕保温反应2h，HPLC监控上层2-硝基-4三氟甲基苯甲酸丁酯无剩余，静置分层，取上层。上层减压回收甲苯和正丁醇，浓缩液即为2-甲硫基-4三氟甲基苯甲酸丁酯粗品，称重126.2g，HPLC纯度98％。
(3)1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙1,3-二酮的制备
Figure BDA0001991333840000061
取干燥1L四口瓶，加入100g上步制得的2-甲硫基-4三氟甲基苯甲酸丁酯(0.342mol，1eq)、318.4g N,N-二甲基乙酰胺(340mL，3.4V)和276.3g干燥过的环丙甲酮(0.376mol，1.1eq)，搅匀后一次性加入25.9g甲醇钠(0.479mol，1.4eq)。50℃保温反应0.5h，HPLC监控2-甲硫基-4三氟甲基苯甲酸丁酯无剩余，降温至室温，再缓慢滴加48.6g浓盐酸(0.479mol，1.4eq)调节pH至5～6，放热明显，控温50℃以下，然后在80℃以内减压回收N,N-二甲基乙酰胺。再加入250g水，搅匀后室温加入10.2g碳酸钠(0.0958mol，0.28eq)调节pH至7～8，再搅拌0.5h后过滤，滤饼用少量水淋洗，45℃真空干燥，得棕黄色固体产品，纯度98％，收率95％。
对比例1
在500mL四口瓶加入100g 2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸(0.425mol，1eq)、300g甲醇和浓硫酸，后升温至回流反应，HPLC检测反应液中2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸的剩余量(原料％)，反应液即为2-硝基-4三氟甲基苯甲酸甲酯粗品，结果见表2。
表2甲酯路线
Figure BDA0001991333840000062
产物％：2-硝基-4三氟甲基苯甲酸甲酯的HPLC纯度。
从表2可以看出，当采用甲醇作为酯化原料时，只有通过增加浓硫酸的用量以提高产物的收率，并且当浓硫酸的用量达到2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸的3.5当量时，其产物的收率也仅达到87％，并且浓硫酸的用量越大，成本越高，后期的废酸就越多，不利于后处理，也不环保。
对比例2
500mL四口瓶先加入200mL甲苯，再加入100g 2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸(0.425mol，1eq)、正丁醇(或甲醇)(0.6375mol，1.5eq)和浓硫酸(0.085mol，0.2eq)，后升温反应，HPLC检测反应液中2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸的剩余量(原料％)，反应液即为2-硝基-4三氟甲基苯甲酸丁酯(或2-硝基-4三氟甲基苯甲酸甲酯)粗品，结果见表3。
表3甲酯以及丁酯路线对比
Figure BDA0001991333840000071
产物％：2-硝基-4三氟甲基苯甲酸甲酯(或2-硝基-4三氟甲基苯甲酸丁酯)的HPLC纯度。
从表3可以看出，对于本发明的起始原料2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸而言，正丁醇相对于甲醇并没有反应活性上的优势，二者效果相当。

Claims (22)

1.1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇和浓硫酸混合，反应得2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯；
(2)将2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯与甲硫醇钠反应得2-甲硫基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯；
(3)将2-甲硫基-4-三氟甲基苯甲酸丁酯与环丙甲酮反应得1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮；
步骤(1)中，所述反应的温度为80～120℃；
步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与浓硫酸的摩尔比为1∶0.1～2；
步骤(1)的反应时间为4～14h。
2.根据权利要求1所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇的摩尔比为1∶1～16。
3.根据权利要求2所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇的摩尔比为1∶1.05～9.5。
4.根据权利要求3所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与正丁醇的摩尔比为1∶1.05。
5.根据权利要求1所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与浓硫酸的摩尔比为1∶0.1～0.2。
6.根据权利要求5所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与浓硫酸的摩尔比为1∶0.1。
7.根据权利要求1～6任一项所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，还需加入有机溶剂。
8.根据权利要求7所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为非极性有机溶剂。
9.根据权利要求8所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：所述非极性有机溶剂选自烷烃、环烷烃、芳香烃、卤代烷烃或卤代芳香烃中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：所述非极性有机溶剂选自正己烷、正庚烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氟甲苯、对氯三氟甲苯、间氯三氟甲苯、邻氯三氟甲苯、对氯甲苯、间氯甲苯、邻氯甲苯或对氯二甲苯中的一种或多种。
11.根据权利要求10所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：所述非极性有机溶剂选自甲苯或环己烷。
12.根据权利要求7所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比为1g∶1～10mL。
13.根据权利要求12所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比为1g∶1～3mL。
14.根据权利要求13所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比为1g∶1.5～2mL。
15.根据权利要求8～11任一项所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比为1g∶1～10mL。
16.根据权利要求15所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比为1g∶1～3mL。
17.根据权利要求16所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：所述2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸与有机溶剂的质量体积比为1g∶1.5～2mL。
18.根据权利要求1～6、8～14或16～17任一项所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述反应是在回流状态进行的。
19.根据权利要求7所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述反应是在回流状态进行的。
20.根据权利要求15所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述反应是在回流状态进行的。
21.根据权利要求18所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述回流的时间为4～14h。
22.根据权利要求19或20所述1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙-1，3-二酮的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述回流的时间为4～14h。
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