CN112142713A - 一种咪草烟的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种咪草烟的合成方法，以5‑乙基吡啶‑2,3‑二羧酸为原料，与乙酸酐生成5‑甲基吡啶‑2,3‑二酸酐。在低温条件下，继续与醇生成结构式（I）化合物，在碱性条件下与2‑氨基‑2,3‑二甲基丁酰胺发生合环反应，萃取调节pH得到咪草烟产品。本发明的优点在于：该发明路线反应速度快，产物纯度极高、收率高、反应条件温和，无同分异构体，三废少，合成过程粗放不但优化了反应条件，降低了反应的设备成本，而且产生的产品容易分离，简化了生产工艺。

Description

一种咪草烟的合成方法
技术领域
本发明涉及一种咪草烟的合成方法，具体涉及一种利用新型的咪草烟中间体，制备咪草烟的方法，属于咪草烟制备技术领域。
背景技术
咪草烟（imazethapyr），又名咪唑乙烟酸，属于咪唑啉酮类除草剂，是20世纪80年代美国氰胺公司开发的一种高效、低毒、广谱的大豆田除草剂，其结构如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
目前咪草烟的合成存在以下几种工艺：
专利CN102453022报道以2-[(1-腈基-1,2-二甲基丙基)-甲酰胺基]-5-乙基烟酸水解成酰胺再制备咪草烟，此路线反应周期长，中间过程过多，产生的三废较多，成本高，存在着较大的不足。
专利US4861887报道以2-氨基-2,3-二甲基2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺与5-乙基-2,3-吡啶二甲酸反应来制备咪草烟。此过程产生大量废水给三废治理带来很大的压力，得到的产品晶型不确定所带来的产品浊度指标难以控制、晶体颗粒较小产品过滤困难等诸多问题，有着很大的不足之处。
文献《农药》第四十卷 第九期（2001）中报道了咪草烟可以用由双烯酮出发，经2-氯甲基-5-乙基烟酸乙酯合成，这个方法实验线路复杂、繁琐，用到了氯气等原料，会致使废水废料过多无法处理。
文献《上海化工》第十三期 31 中报道了咪草烟的合成方法，此文献说使用5-乙基-2-皮考啉法合成咪草烟。此方法用到的磷酸、氢氧化铵等物质，会导致三废过高，无法处理；还需要零下70℃的低温，对仪器以及条件需求过高，从而导致成本太高，因此这个方案有着很大不足。
发明内容
本发明的目的是提供了生产咪草烟的方法，其特征在以5-乙基吡啶-2,3-二羧酸为原料，与乙酸酐生成5-乙基吡啶-2,3-二酸酐。在低温条件下，继续与醇生成结构式（I）化合物，在碱性条件下与2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺发生合环反应生成咪草烟钠盐，萃取调节pH得到咪草烟产品。
Figure 214688DEST_PATH_IMAGE002
；
其中R为：甲基、乙基等C1～C4一系列烷基。
进一步地，碱性条件为加入RONa或ROK，式中R为C1～C4烷基，优选地为甲基、乙基等。
进一步的，上述方法中，5-乙基吡啶-2,3-二羧酸与乙酸酐的摩尔比为1:1.1~1.3。
进一步的，上述制备方法中，5-乙基吡啶-2,3-二羧酸与乙酸酐的反应温度为30℃~50℃。反应时间根据温度的不同稍有差异，当原料含量极低时可以结束反应。
进一步的，上述方法中，5-乙基吡啶-2,3-二羧酸与醇ROH的摩尔比为1:1.1~1.3。其中R为： 甲基、乙基等C1～C4一系列烷基。
进一步的，上述方法中，5-乙基吡啶-2,3-二酸酐与ROH的反应温度为-10℃~10℃。反应时间根据温度的不同稍有差异，当原料含量极低时可以结束反应。
进一步的，上述方法中，5-乙基吡啶-2,3-二羧酸与碱RONa或ROK的摩尔比为1:3~3.5。其中R为： 甲基、乙基等C1～C4一系列烷基。
进一步的，上述方法中，5-乙基吡啶-2,3-二羧酸与2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺的摩尔比为1:1.1~1.3
进一步的，上述方法中，结构式(I)与2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺的反应温度为100℃~120℃。反应时间根据温度的不同稍有差异，当原料含量极低时可以结束反应。
进一步的，上述方法中，反应在溶剂中进行，所述溶剂为芳烃类溶剂，例如甲苯、二甲苯或氯苯等。反应所用溶剂也可以选择现有技术中5-乙基吡啶-2,3-二羧酸和2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺反应所用的其他溶剂，溶剂的选择对反应影响不大。溶剂的作用是为反应提供介质，其用量可以根据实际需要进行调整。
进一步的，调节pH值即酸化，所用的酸为浓度为10~20wt%的盐酸或硫酸。
进一步的，反应在气体保护下进行，保护下气体可以是氮气，也可以是惰性气体。
进一步的，反应在常压下进行。
进一步的，萃取时，采用的溶剂为水。本发明的反应过程由以下方程式表示：
Figure 600670DEST_PATH_IMAGE004
5-乙基吡啶-2,3-二羧酸和乙酸酐生成5-乙基吡啶-2,3-二酸酐。在低温条件下，继续与醇生成结构式（I）化合物，在碱性条件下与2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺发生合环反应生成咪草烟钠盐，萃取调节pH得到咪草烟产品。
本发明的优点在于：（1）反应转化率高，反应选择性好（2）反应条件温和，不需要过高温高压对设备要求低（3）反应时间短，反应收率较高，收率在85%以上（4）后处理简单粗放，适合大生产。（5）无咪草烟同分异构体的产生。
具体实例方式
以下结合实例对本发明做进一步说明。
实施例1：
氮气保护下，按照摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙酸酐 =1:1.1加入到甲苯中，其中甲苯为5-乙基吡啶-2,3-二羧酸质量的5倍，反应温度为35℃，1hr后HPLC检测反应结束后，加入定量的甲醇，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：甲醇 =1:1.1，反应温度为5℃，0.5hr后HPLC检测反应结束，加入固体甲醇钠以及2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺：甲醇钠 =1:1.1：3。升温至110℃。1hr后HPLC检测反应结束。将反应液冷却至室温加入等体积的水进行萃取。取水相用质量分数10%的稀硫酸调节反应液pH到3，过滤水相得到咪草烟滤饼，烘干，得到咪草烟干品。
经检测，咪草烟的收率为：89.1%，含量98.9%。
实施例2：
氮气保护下，按照摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙酸酐 =1:1.1加入到甲苯中，其中甲苯为5-乙基吡啶-2,3-二羧酸质量的5倍，反应温度为30℃，1hr后HPLC检测反应结束后，加入定量的乙醇，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙醇 =1:1.3，反应温度为-5℃，0.5hr后HPLC检测反应结束，加入固体乙醇钠以及2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺：乙醇钠 =1:1.1：3。升温至110℃。1hr后HPLC检测反应结束。将反应液冷却至室温加入等体积的水进行萃取。取水相用质量分数15%的稀硫酸调节反应液pH到3，过滤水相得到咪草烟滤饼，烘干，得到咪草烟干品。
经检测，咪草烟的收率为：88.9%, 含量99.2%。
实施例3：
氮气保护下，按照摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙酸酐 =1:1.1加入到二甲苯中，其中二甲苯为5-乙基吡啶-2,3-二羧酸质量的5倍，反应温度为40℃，1hr后HPLC检测反应结束后，加入定量的乙醇，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙醇 =1:1.1反应温度为-10℃，0.5hr后HPLC检测反应结束，加入固体乙醇钠以及2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺：乙醇钠 =1:1.1：3.5。升温至120℃。1hr后HPLC检测反应结束。将反应液冷却至室温加入等体积的水进行萃取。取水相用质量分数20%的稀硫酸调节反应液pH到3，过滤水相得到咪草烟滤饼，烘干，得到咪草烟干品。
经检测，咪草烟的收率为：89.7%, 含量98.4%。
实施例4：
氮气保护下，按照摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙酸酐 =1:1.1加入到二甲苯中，其中二甲苯为5-乙基吡啶-2,3-二羧酸质量的5倍，反应温度为30℃，1hr后HPLC检测反应结束后，加入定量的甲醇，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：甲醇 =1:1.3，反应温度为10℃，0.5hr后HPLC检测反应结束，加入固体甲醇钠以及2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺：甲醇钠 =1:1.1：3.5。升温至120℃。1hr后HPLC检测反应结束。将反应液冷却至室温加入等体积的水进行萃取。取水相用质量分数10%的稀盐酸调节反应液pH到3，过滤水相得到咪草烟滤饼，烘干，得到咪草烟干品。
经检测，咪草烟的收率为：87.8%，含量98.6%。
实施例5：
氮气保护下，按照摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙酸酐 =1:1.1加入到氯苯中，其中氯苯为5-乙基吡啶-2,3-二羧酸质量的5倍，反应温度为30℃，1hr后HPLC检测反应结束后，加入定量的甲醇，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：甲醇 =1:1.1，反应温度为5℃，0.5hr后HPLC检测反应结束，加入固体甲醇钠以及2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺：甲醇钠 =1:1.2：3.5。升温至120℃。1hr后HPLC检测反应结束。将反应液冷却至室温加入等体积的水进行萃取。取水相用质量分数15%的稀盐酸调节反应液pH到3，过滤水相得到咪草烟滤饼，烘干，得到咪草烟干品。
经检测，咪草烟的收率为87.5 %，含量99.1%。
实施例6：
氮气保护下，按照摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙酸酐 =1:1.2加入到氯苯中，其中氯苯为5-乙基吡啶-2,3-二羧酸质量的5倍，反应温度为30℃，1hr后HPLC检测反应结束后，加入定量的乙醇，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙醇 =1:1.2，反应温度为5℃，0.5hr后HPLC检测反应结束，加入固体乙醇钠以及2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺：乙醇钠 =1:1.2：3.5。升温至115℃。1hr后HPLC检测反应结束。将反应液冷却至室温加入等体积的水进行萃取。取水相用质量分数20%的稀盐酸调节反应液pH到3，过滤水相得到咪草烟滤饼，烘干，得到咪草烟干品。
经检测，咪草烟的收率为：90.8%，含量98.7%。
实施例7
氮气保护下，按照摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙酸酐 =1:1.2加入到氯苯中，其中氯苯为5-乙基吡啶-2,3-二羧酸质量的5倍，反应温度为30℃，1hr后HPLC检测反应结束后，加入定量的乙醇，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙醇 =1:1.2，反应温度为-10℃，0.5hr后HPLC检测反应结束，加入固体乙醇钾以及2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺：乙醇钾 =1:1.2：3.5。升温至120℃。1hr后HPLC检测反应结束。将反应液冷却至室温加入等体积的水进行萃取。取水相用质量分数20%的稀盐酸调节反应液pH到3，过滤水相得到咪草烟滤饼，烘干，得到咪草烟干品。
经检测，咪草烟盐的收率为：85.7%, 含量98.9%。
实施例8
氮气保护下，按照摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙酸酐 =1:1.2加入到氯苯中，其中氯苯为5-乙基吡啶-2,3-二羧酸质量的5倍，反应温度为30℃，1hr后HPLC检测反应结束后，加入定量的正丙醇，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：正丙醇 =1:1.2，反应温度为-10℃，0.5hr后HPLC检测反应结束，加入固体正丙醇钠以及2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺：正丙醇钠 =1:1.2：3.5。升温至120℃。1hr后HPLC检测反应结束。将反应液冷却至室温加入等体积的水进行萃取。取水相用质量分数20%的稀盐酸调节反应液pH到3，过滤水相得到咪草烟滤饼，烘干，得到咪草烟干品。
经检测，咪草烟盐的收率为：85.8%, 含量99.1%。
实施例9
氮气保护下，按照摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：乙酸酐 =1:1.2加入到氯苯中，其中氯苯为5-乙基吡啶-2,3-二羧酸质量的5倍，反应温度为30℃，1hr后HPLC检测反应结束后，加入定量的正丁醇，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：正丁醇 =1:1.2，反应温度为-10℃，0.5hr后HPLC检测反应结束，加入固体正丁醇钾以及2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺，摩尔比比例5-乙基吡啶-2,3-二羧酸：2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺：正丁醇钾 =1:1.2：3.5。升温至120℃。1hr后HPLC检测反应结束。将反应液冷却至室温加入等体积的水进行萃取。取水相用质量分数20%的稀盐酸调节反应液pH到3，过滤水相得到咪草烟滤饼，烘干，得到咪草烟干品。
经检测，咪草烟盐的收率为：85.9%, 含量99.3%。

Claims (10)

1.一种咪草烟的合成方法，其特征在于，以5-乙基吡啶-2,3-二羧酸为原料，与乙酸酐生成5-乙基吡啶-2,3-二酸酐，继续与醇生成结构式（I）化合物，在碱性条件下与2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺发生合环反应，萃取调节pH得到咪草烟产品；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式中R为C1～C4烷基，优选甲基或乙基。
2.根据权利要求1所述的咪草烟的合成方法，其特征在于，式（I）化合物与2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺发生反应的温度为100℃~120℃。
3.根据权利要求1所述的咪草烟的合成方法，其特征在于，碱性条件为加入RONa或ROK，式中R为C1～C4烷基，优选甲基或乙基。
4.根据权利要求1所述的咪草烟的合成方法，其特征在于，5-乙基吡啶-2,3-二酸酐与醇反应生成结构式（I）化合物的反应温度为-10℃~10℃。
5.根据权利要求1所述的咪草烟的合成方法，其特征在于，所述的醇为ROH，式中R为C1～C4烷基，优选甲基或乙基。
6.根据权利要求1所述的咪草烟的合成方法，其特征在于，5-乙基吡啶-2,3-二羧酸与乙酸酐反应的溶剂为甲苯、二甲苯或氯苯。
7.根据权利要求1所述的咪草烟的合成方法，其特征在于，5-乙基吡啶-2,3-二羧酸与乙酸酐反应的温度为30℃~50℃。
8.根据权利要求1所述的咪草烟的合成方法，其特征在于，萃取溶剂为水。
9.根据权利要求1-8之一所述的咪草烟的合成方法，其特征在于，调节pH值所采用的酸为盐酸或硫酸。
10.根据权利要求9之一所述的咪草烟的合成方法，其特征在于，所采用的酸的质量分数在10%~20%。
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