CN114456095A - 异噁唑化合物及其中间体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及除草剂领域，公开了一种异噁唑化合物及其中间体的制备方法。本发明的异噁唑中间体化合物的制备方法包括：在碱存在下，在第一有机溶剂存在下，使式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与式(2)所示结构的甲酸酯进行接触反应，得到式(3)所示结构的异噁唑中间体化合物及其异构体，式中，R1为氯、硝基、甲硫基、甲磺基或甲基亚磺基，R2为C1‑C6的烷基。本发明能够提供一种成本低、反应条件温和、安全风险低，减少了大量废酸等副产物的生成、操作简便，且产物收率和纯度也高的异噁唑化合物的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及除草剂领域，具体涉及一种异噁唑化合物及其中间体的制备方法。
背景技术
下式异噁唑化合物是异噁唑草酮的重要中间体，经氧化反应即可得到异噁唑草酮。
异噁唑化合物是合成异噁唑草酮的重要中间体，因此，寻找绿色环保，成本低廉，操作简便的制备方法，对上述除草剂的工业化生产具有重要的意义。
目前上式异噁唑化合物通过以下路线制备得到。
但是上述工艺中存在较多缺点，例如该反应使用价格较高的原甲酸三乙酯、醋酸酐或者乙酸，需要在较高的温度进行反应条件剧烈，并且有大量的乙酸和乙酸乙酯副产物需要处理，在反应结束后需要用高温高真空将副产物蒸馏出来，操作繁琐，安全风险高，成本较高，容易产生大量的焦油，影响产物的纯度和收率。
因此，急需一种成本低、反应条件相对温、安全风险低，减少了大量废酸等副产物的生成、操作简便，且产物收率和纯度也高的异噁唑化合物的制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种成本低、反应条件温和、安全风险低，减少了大量废酸等副产物的生成、操作简便，且产物收率和纯度也高的异噁唑化合物的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种异噁唑中间体化合物的制备方法，其中，该方法包括：在碱存在下，在第一有机溶剂存在下，使式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与式(2)所示结构的甲酸酯进行接触反应，得到式(3)所示结构的异噁唑中间体化合物及其异构体，
式中，R1为氯、硝基、甲硫基、甲磺基或甲基亚磺基，R2为C1-C6的烷基。
本发明还提供一种异噁唑化合物的制备方法，其中，该方法包括以下步骤，
1)在碱存在下，在第一有机溶剂存在下，使式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与式(2)所示结构的甲酸酯进行接触反应，得到式(3)所示结构的异噁唑中间体化合物及其异构体；
2)在第二有机溶剂存在下，使式(3)所示结构的异噁唑中间体化合物及其异构体与羟胺进行环化反应，得到式(4)所示结构的异噁唑化合物，
式中，R1为氯、硝基、甲硫基、甲磺基或甲基亚磺基，R2为C1-C6的烷基。
优选地，R1为甲硫基、甲磺基或甲基亚磺基，R2为甲基、乙基或丙基。
优选地，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与所述碱的摩尔比为1：1-4，优选为1：1-2。
优选地，所述碱为甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、异丙醇钠、叔丁醇钠、氢化钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或几种；更优选地，所述碱为甲醇钠、乙醇钠、氢化钠、氢氧化钠和叔丁醇钠中的一种或多种；进一步优选地，所述碱为叔丁醇钠。
优选地，所述第一有机溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷和氯仿中的一种或多种；更优选地，所述第一有机溶剂为二氯甲烷。
优选地，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与第一有机溶剂的重量比为1：1-10。
优选地，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与式(2)所示结构的甲酸酯的摩尔比为1：1-4，优选为1：1-2。
优选地，所述接触反应的条件包括：接触反应的温度为-40～60℃，接触反应的时间为0.5-10小时；更优选地，所述接触反应的条件包括：接触反应的温度为-5～40℃，接触反应的时间为1-5小时。
优选地，所述第二有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇和水中的一种或多种；更优选地，所述第二有机溶剂为甲醇。
优选地，式(3)所示结构的化合物及其异构体与第二有机溶剂的重量比为1：1-10。
优选地，式(3)所示结构的化合物及其异构体与羟胺的摩尔比为1：0.5-2，优选为1：0.5-0.8。
优选地，所述羟胺为硫酸羟胺。
优选地，所述环化反应的条件包括：环化反应温度为0-80℃，环化反应时间为1-10小时；更优选地，所述环化反应的条件包括：环化反应温度为60-80℃，环化反应时间为1-5小时。
根据本发明的方法其具有以下优点。
1)其无需使用价格较高的原甲酸三乙酯、醋酸酐或者乙酸，具有成本低的特点。
2)反应条件相对温和、安全风险低。
3)由于避免使用乙酸酐和乙酸的原因，减少了大量废酸等副产物的生成。
4)由于避免高沸点的乙酸酐和乙酸的原因，在反应结束后不需要用高温高真空将副产物和多余的乙酸酐蒸馏出来。
5)得到的产物纯度高且收率高。
6)后处理简单，非常适合工业制备。
附图说明
图1为实施例1制备得到的5-环丙基-4-[2-甲硫基-4-(三氟甲基)苯甲酰基]异噁唑的1H-NMR图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种异噁唑中间体化合物的制备方法，其中，该方法包括：在碱存在下，在第一有机溶剂存在下，使式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与式(2)所示结构的甲酸酯进行接触反应，得到式(3)所示结构的异噁唑中间体化合物及其异构体，
式中，R1为氯、硝基、甲硫基、甲磺基或甲基亚磺基，R2为C1-C6的烷基。
优选地，R1为甲硫基、甲磺基或甲基亚磺基，R2为甲基、乙基或丙基。
作为式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体例如可以举出：1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙基-1,3-二酮及其烯醇式互变异构体、1-环丙基-3-(2-甲磺基-4-三氟甲基苯基)丙基-1,3-二酮及其烯醇式互变异构体、以及1-环丙基-3-(2-甲基亚磺基-4-三氟甲基苯基)丙基-1,3-二酮及其烯醇式互变异构体等。
根据本发明，所述碱的用量可以根据式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体的用量来选择，优选地，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与所述碱的摩尔比为1：1-4；更优选地，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与所述碱的摩尔比为1：1-2。
根据本发明，所述碱例如可以为碱金属的醇盐、碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸和有机碱等。优选地，所述碱为甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、异丙醇钠、叔丁醇钠、氢化钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾和四丁基溴化铵中的一种或几种；更优选地，所述碱为甲醇钠、乙醇钠、氢化钠、氢氧化钠和叔丁醇钠中的一种或多种；进一步优选地，所述碱为甲醇钠、乙醇钠和叔丁醇钠中的一种或多种；特别优选地，所述碱为叔丁醇钠。
在本发明的一个特别优选的实施方式中，式(1)所示结构的化合物为1-环丙基-3-(2-甲基亚磺基-4-三氟甲基苯基)丙基-1,3-二酮，所述碱为叔丁醇钠。通过使用使式(1)所示结构的化合物为1-环丙基-3-(2-甲基亚磺基-4-三氟甲基苯基)丙基-1,3-二酮，使所述碱为叔丁醇钠，能够在碱用量小的情况下进一步提高目标产物的纯度和收率。
根据本发明，所述第一有机溶剂用于溶解反应原料使接触方法顺利进行。所述第一有机溶剂只要能够满足上述目的即可，优选地，所述第一有机溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷和氯仿中的一种或多种；更优选地，所述第一有机溶剂为二氯甲烷。通过使所述第一有机溶剂为二氯甲烷，易回收脱水可重复套用，进一步减少了原料和溶剂的成本。
根据本发明，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与第一有机溶剂的用量可以在较大范围内变动，优选地，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与第一有机溶剂的重量比为1：1-10；更优选地，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与第一有机溶剂的重量比为1：1-5。
根据本发明，式(2)所示结构的甲酸酯的用量可以根据式(1)所示结构的化合物用量来选择。优选地，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与式(2)所示结构的甲酸酯的摩尔比为1：1-4；更优选地，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与式(2)所示结构的甲酸酯的摩尔比为1：1-2。
根据本发明，优选地，所述接触反应的条件包括：接触反应的温度为-40～60℃，接触反应的时间为0.5-10小时；更优选地，所述接触反应的条件包括：接触反应的温度为-5～40℃，接触反应的时间为1-5小时。另外，所述接触反应的温度优选为使所述第一有机溶剂回流的温度。
根据本发明，在所述接触反应结束后，仅需要通过萃取即可获得式(3)所示结构的化合物及其异构体，后处理非常简单。作为萃取的方法，例如可以在接触反应结束后，加入水进行萃取，萃取的溶剂例如可以为为二氯甲烷、二氯乙烷和氯仿中的一种或多种，优选为二氯甲烷。
本发明还提供一种异噁唑化合物的制备方法，其中，该方法包括以下步骤，
1)在碱存在下，在第一有机溶剂存在下，使式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与式(2)所示结构的甲酸酯进行接触反应，得到式(3)所示结构的异噁唑中间体化合物及其异构体；
2)在第二有机溶剂存在下，使式(3)所示结构的异噁唑中间体化合物及其异构体与羟胺进行环化反应，得到式(4)所示结构的异噁唑化合物，
式中，R1为氯、硝基、甲硫基、甲磺基或甲基亚磺基，R2为C1-C6的烷基。
对于步骤1)，如上所述，在此不再累述。
根据本发明，所述第二有机溶剂用于溶解反应原料使接触方法顺利进行。所述第二有机溶剂只要能够满足上述目的即可，优选地，所述第二有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇和水中的一种或多种；更优选地，所述第二有机溶剂为甲醇。
根据本发明，所述第二有机溶剂的用量可以根据式(3)所示结构的化合物及其异构体的用量来选择。优选地，式(3)所示结构的化合物及其异构体与第二有机溶剂的重量比为1：1-10，更优选地，式(3)所示结构的化合物及其异构体与第二有机溶剂的重量比为1：1-5。
根据本发明，优选地，式(3)所示结构的化合物及其异构体与羟胺的摩尔比为1：0.5-2；更优选地，式(3)所示结构的化合物及其异构体与羟胺的摩尔比为1：0.5-0.8。
作为所述羟胺例如可以为硫酸羟胺和/或盐酸羟胺；优选地，所述羟胺为硫酸羟胺。
根据本发明，优选地，所述环化反应的条件包括：环化反应温度为0-80℃，环化反应时间为1-10小时；更优选地，所述环化反应的条件包括：环化反应温度为60-80℃，环化反应时间为1-5小时。另外，所述环化反应的温度优选为使所述第二有机溶剂回流的温度。
实施例
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。
以下实施例中，通过安捷伦1200型号液相色谱仪器(安捷伦科技有限公司产)，采用液相色谱定量测试方法，定量分析蒸馏后的异噁唑化合物的含量；氢谱核磁共振方法使用分析仪器为Bruker Avance III 500MHz核磁共振谱仪，以氘代DMSO为溶剂。
异噁唑化合物的收率如下式所定义：
Y＝m2×p2×M1×100％/(m1×p1×M2)
其中Y：异噁唑化合物的收率
m1：异噁唑化合物的重量
p1：异噁唑化合物的纯度
M1：异噁唑化合物分子量
m2：式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体的重量
p2：式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体的纯度
M2：式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体的分子量
实施例1
向500ml四口瓶分别加入1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙基-1,3-二酮49.3g(92％，0.15mol)、二氯乙烷150ml，氮气保护下加入9.8g(0.18mol)甲醇钠在100ml二氯乙烷溶液中，室温20-25℃搅拌0.5小时，降温至0-5℃滴加10.9g(0.18mol)甲酸甲酯，滴完10-20℃保温搅拌1小时，取样分析，合格后加入50ml水搅拌15分钟，静置分层，分去水相，水相用100ml二氯乙烷萃取，合并有机相，有机相用50ml水洗涤，常压回收溶剂，溶剂回收完毕，反应瓶内加入乙醇200ml，硫酸羟胺5.3g(0.075mol)，升温至60-75℃保温搅拌2小时，取样分析，合格后降温至室温后，控制-0.095Mpa脱溶至终点温度85℃，得5-环丙基-4-[2-甲硫基-4-(三氟甲基)苯甲酰基]异噁唑化合物，重量49.6g，含量94重量％，收率95％。
测定所得固体产物的核磁共振氢谱图如图1所示。
实施例2
向500ml四口瓶分别加入1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙基-1,3-二酮49.3g(92％，0.15mol)和二氯甲烷200ml，氮气保护下加入16.5g(0.24mol)乙醇钠在100ml二氯甲烷溶液中，室温20-25℃搅拌0.5小时，降温至10-20℃滴加13.4g(0.22mol)甲酸甲酯，滴完20-30℃保温搅拌2小时，取样分析，合格后加入50ml水搅拌15分钟，静置分层，分去水相，水相用100ml二氯甲烷萃取，合并有机相，有机相用50ml水洗涤，常压回收溶剂，溶剂回收完毕，反应瓶内加入乙醇200ml，硫酸羟胺5.3g(0.075mol)，升温至60-75℃保温搅拌2小时，取样分析，合格后降温至室温后，控制-0.095Mpa脱溶至终点温度85℃，得5-环丙基-4-[2-甲硫基-4-(三氟甲基)苯甲酰基]异噁唑化合物，重量49.1g，含量92.7重量％，收率92.8％。
实施例3
向500ml四口瓶分别加入1-环丙基-3-(2-甲磺基-4-三氟甲基苯基)丙基-1,3-二酮53.5g(93.6％，0.15mol)和二氯甲烷200ml，氮气保护下加入4.05g(0.165mol)氢化钠，室温20-25℃搅拌0.5小时，降温至-5-0℃滴加10.4g(0.17mol)甲酸甲酯，滴完0-5℃保温搅拌0.5小时，取样分析，合格后加入50ml水搅拌15分钟，静置分层，分去水相，水相用100ml二氯甲烷萃取，合并有机相，有机相用50ml水洗涤，常压回收溶剂，溶剂回收完毕，反应瓶内加入乙醇200ml，硫酸羟胺6.3g(0.09mol)，升温至60-75℃保温搅拌2小时，取样分析，合格后降温至室温后，控制-0.095Mpa脱溶至终点温度85℃，得5-环丙基-4-[2-甲硫基-4-(三氟甲基)苯甲酰基]异噁唑化合物，重量54.9g，含量89.8重量％，收率91.5％。
实施例4
向500ml四口瓶分别加入1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙基-1,3-二酮49.3g(92％，0.15mol)和二氯甲烷200ml，加入0.5g(0.0016mol)四丁基溴化铵，加入16.5g(0.27mol)甲酸甲酯，控制温度20-25℃滴加40g(0.3mol)30％氢氧化钠水溶液，滴完25-35℃保温搅拌2小时，取样分析，合格后静置分层，分去水相，水相用100ml二氯甲烷萃取，合并有机相，有机相用50ml水洗涤，常压回收溶剂，溶剂回收完毕，反应瓶内加入乙醇200ml，硫酸羟胺6.3g(0.09mol)，升温至60-75℃保温搅拌2小时，取样分析，合格后降温至室温后，控制-0.095Mpa脱溶至终点温度85℃，得5-环丙基-4-[2-甲硫基-4-(三氟甲基)苯甲酰基]异噁唑化合物，重量48.0g，含量87.6重量％，收率85.8％。
实施例5
向500ml四口瓶分别加入1-环丙基-3-(2-甲基亚磺基-4-三氟甲基苯基)丙基-1,3-二酮51.4g(92.8％，0.15mol)和二氯甲烷200ml，氮气保护下加入15.5g(0.16mol)叔丁醇钠在100ml溶液中，20-25℃搅拌0.5小时，控制温度0-5℃滴加9.8g(0.16mol)甲酸甲酯，滴完5-10℃保温搅拌1小时，取样分析，合格后加入50ml水搅拌15分钟，静置分层，分去水相，水相用100ml二氯甲烷萃取，合并有机相，有机相用50ml水洗涤，常压回收溶剂，溶剂回收完毕，反应瓶内加入乙醇200ml，硫酸羟胺5.3g(0.075mol)，升温至60-75℃保温搅拌2小时，取样分析，合格后降温至室温后，控制-0.095Mpa脱溶至终点温度85℃，得5-环丙基-4-[2-甲基亚磺基-4-(三氟甲基)苯甲酰基]异噁唑化合物，重量51.8g，含量95.2重量％，收率95.8％。
对比例1
向500ml四口瓶分别加入1-环丙基-3-(2-甲硫基-4-三氟甲基苯基)丙基-1,3-二酮49.3g(92％，0.15mol)，原甲酸三乙酯45g(0.3mol)，乙酸酐61.9g(0.6mol)，搅拌升温至130℃保温4-5小时，取样分析，合格后降温至30℃左右，负压控制500pa脱溶至终点温度115℃，降温至室温反应瓶内加入乙醇200ml，硫酸羟胺5.5g(0.078mol)，升温至60-75℃保温搅拌2小时，取样分析，合格后降温至室温后，控制-0.095Mpa脱溶至终点温度85℃，得5-环丙基-4-[2-甲硫基-4-(三氟甲基)苯甲酰基]异噁唑，重量49.3g，含量92.1％，收率92.5％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种异噁唑中间体化合物的制备方法，其特征在于，该方法包括：在碱存在下，在第一有机溶剂存在下，使式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与式(2)所示结构的甲酸酯进行接触反应，得到式(3)所示结构的异噁唑中间体化合物及其异构体，
式中，R1为氯、硝基、甲硫基、甲磺基或甲基亚磺基，R2为C1-C6的烷基。
2.一种异噁唑化合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，
1)在碱存在下，在第一有机溶剂存在下，使式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与式(2)所示结构的甲酸酯进行接触反应，得到式(3)所示结构的异噁唑中间体化合物及其异构体；
2)在第二有机溶剂存在下，使式(3)所示结构的异噁唑中间体化合物及其异构体与羟胺进行环化反应，得到式(4)所示结构的异噁唑化合物，
式中，R1为氯、硝基、甲硫基、甲磺基或甲基亚磺基，R2为C1-C6的烷基。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，R1为甲硫基、甲磺基或甲基亚磺基，R2为甲基、乙基或丙基。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与所述碱的摩尔比为1：1-4，优选为1：1-2；
优选地，所述碱为甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、异丙醇钠、叔丁醇钠、氢化钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾和四丁基溴化铵中的一种或几种；
优选地，所述碱为甲醇钠、乙醇钠、氢化钠、氢氧化钠和叔丁醇钠中的一种或多种；
优选地，所述碱为叔丁醇钠。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述第一有机溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷和氯仿中的一种或多种；
优选地，所述第一有机溶剂为二氯甲烷；
优选地，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与第一有机溶剂的重量比为1：1-10。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，式(1)所示结构的化合物及其烯醇式互变异构体与式(2)所示结构的甲酸酯的摩尔比为1：1-4，优选为1：1-2。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，所述接触反应的条件包括：接触反应的温度为-40～60℃，接触反应的时间为0.5-10小时；
优选地，所述接触反应的条件包括：接触反应的温度为-5～40℃，接触反应的时间为1-5小时。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述第二有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇和水中的一种或多种；
优选地，所述第二有机溶剂为甲醇；
优选地，式(3)所示结构的化合物及其异构体与第二有机溶剂的重量比为1：1-10。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，式(3)所示结构的化合物及其异构体与羟胺的摩尔比为1：0.5-2，优选为1：0.5-0.8；
优选地，所述羟胺为硫酸羟胺。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述环化反应的条件包括：环化反应温度为0-80℃，环化反应时间为1-10小时；
优选地，所述环化反应的条件包括：环化反应温度为60-80℃，环化反应时间为1-5小时。
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