專利名稱：純化氟鎖草醚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及純化氟鎖草醚(Acifluorfen)以得到更高純度和產(chǎn)率的方法。本發(fā)明還涉及如此制備的產(chǎn)物。
氟鎖草醚是在各種農(nóng)業(yè)應(yīng)用中廣泛使用的已知除草劑。其化學(xué)名稱為5-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)-2-硝基苯甲酸，通常可從BASF公司以商標(biāo)BLAZER得到它。美國(guó)專利4,350,522、RE31,455和RE31,731均涉及氟鎖草醚及其相關(guān)鹽的制備。
用于制備氟鎖草醚的合成路線說(shuō)明如下。該合成中的初始步驟是在氫氧化鉀(KOH)和二甲亞砜(DMSO)存在下3-羥基苯甲酸(mHBA)與3，4-二氯芐基三氟化物(3，4-DCBTF)反應(yīng)，生成3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸，其中帶有少量3-(2-氯-5-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸。然后將該產(chǎn)物在HNO3/H2SO4/乙酸/乙酸酐混合物中硝化，加入水進(jìn)行沉淀并過(guò)濾，得到粗的氟鎖草醚 遺憾的是，合成制備的氟鎖草醚常常含有很高比例的異構(gòu)體雜質(zhì)?？梢韵胍?jiàn)氟鎖草醚可以用作合成其他化合物的中間體，因此，從化學(xué)角度看，非常重要的是具有很純的氟鎖草醚起始產(chǎn)物，以便制備高最終產(chǎn)率的其他化學(xué)產(chǎn)品。
尤其是三個(gè)化合物應(yīng)當(dāng)從生產(chǎn)的氟鎖草醚產(chǎn)品中分離出來(lái)。3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸(未硝化的中間體)的硝化除了生成氟鎖草醚外，還生成3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)-2-硝基苯甲酸(下文稱作2′-NO2異構(gòu)體)。在該合成中還生成3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)-4-硝基苯甲酸(下文稱作6′-NO2異構(gòu)體)。在合成路線中作為副產(chǎn)物存在的3-(2-氯-5-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸的硝化生成5-(2-氯-5-(三氟甲基)苯氧基)-2-硝基苯甲酸(下文稱作5-CF3異構(gòu)體) 通常，按折干計(jì)算粗氟鎖草醚含有約80-85％氟鎖草醚，910％2′-NO2異構(gòu)體，3-4％6′-NO2異構(gòu)體，4-5％5-CF3異構(gòu)體，和小于1％的未硝化中間體。當(dāng)然這些百分比可以隨著本領(lǐng)域技術(shù)人員所使用的特定反應(yīng)組分和參數(shù)而變化。在任何情況下都存在的一個(gè)問(wèn)題是，大量上述雜質(zhì)存在于生產(chǎn)的氟鎖草醚中。
許多化學(xué)純化方法包括將優(yōu)選化合物及其雜質(zhì)在溶劑中溶解，然后使所需化合物重結(jié)晶。一般地，經(jīng)過(guò)純化途徑所需化合物的最終產(chǎn)率較低?；谶@種原因，必須小心以不致于為純度而損失了產(chǎn)率。
美國(guó)專利4,594,440公開(kāi)了使苯氧基苯甲酸衍生物與惰性溶劑接觸，然后將其從不需要的異構(gòu)體副產(chǎn)物的溶液中分離出來(lái)的方法。
本領(lǐng)域目前需要純化氟鎖草醚以便分出不需要的異構(gòu)體。同時(shí)還需要基本上保持純化的氟鎖草醚產(chǎn)物的高的最終產(chǎn)率。
因此，本發(fā)明的目的是提供純化氟鎖草醚的方法。
本發(fā)明的另一目的是得到高產(chǎn)率的純化的氟鎖草醚。
另一目的是提供適用于各種農(nóng)業(yè)和化學(xué)應(yīng)用的純化的氟鎖草醚。
再一目的是得到高度純化的氟鎖草醚，它可以被反過(guò)來(lái)用于其他最終應(yīng)用產(chǎn)物的化學(xué)合成中。
另一目的是提供符合環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)(EPA)注冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)的氟鎖草醚。
本發(fā)明的這些和其他目的的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)提供純化氟鎖草醚的方法以達(dá)到大于約85％wt的純度。該方法包括加熱溶解氟鎖草醚粗濕餅和至少一種溶劑1，2-二氯苯、一氯苯、鄰二甲苯和對(duì)二甲苯及有或沒(méi)有水的混合物。該溶液含有約10％至約30％wt氟鎖草醚粗濕餅。溶液的其余部分是一種或多種上述溶劑。溶解后，使氟鎖草醚粗濕餅的混合物冷卻直到純化的氟鎖草醚晶體形成。然后在約0°至約30℃范圍內(nèi)的溫度下將這些結(jié)晶物過(guò)濾。一經(jīng)過(guò)濾則回收得到了純化的氟鎖草醚晶體。
本文中術(shù)語(yǔ)“氟鎖草醚粗濕餅”是指未純化的合成生產(chǎn)的氟鎖草醚物料，它含有大約60份氟鎖草醚，總共約20份異構(gòu)體2′-NO2、6′-NO2和5-CF3，和約20份水。按折干計(jì)算將其轉(zhuǎn)換為約80-85％氟鎖草醚，9-10％2′-NO2異構(gòu)體，3-4％6′-NO2異構(gòu)體，和4-5％5-CF3異構(gòu)體。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到可以調(diào)配未純化氟鎖草醚的其他濕餅，其中氟鎖草醚、異構(gòu)體和水的相對(duì)重量百分比可以不同于上述范圍。在純化之前未純化的氟鎖草醚不必是固體濕餅形式，這也在本發(fā)明范圍之內(nèi)。這樣，可以預(yù)想本發(fā)明的純化方法將適用于含有大于最少(deminimis)量的不需要的異構(gòu)體的任何未純化的氟鎖草醚。
作為本發(fā)明的一部分還提供了純化氟鎖草醚的方法以達(dá)到至少約90％的純度以及大于或等于80％wt的產(chǎn)率，該方法也包括加熱溶解氟鎖草醚粗濕餅和至少一種溶劑1，2-二氯苯、一氯苯、鄰二甲苯和對(duì)二甲苯的溶液。溶液含有約10％至約30％wt氟鎖草醚粗濕餅。溶液的其余部分是一種或多種上述溶劑。溶解后，使氟鎖草醚粗濕餅溶液冷卻，然后在約0°至約30℃范圍內(nèi)的溫度下將產(chǎn)生的純化氟鎖草醚晶體過(guò)濾，回收該晶體。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，用1，2-二氯苯作為溶劑純化氟鎖草醚。達(dá)到至少約92％的純度和至少約80％的產(chǎn)率。氟鎖草醚與2′-NO2異構(gòu)體的最終干重比也為至少約23∶1。該方法用1，2-二氯苯溶劑，將粗氟鎖草醚濕餅溶解于其中。粗濕餅占溶液重量的約10％至約25％wt。將溶液加熱至溶解然后冷卻。在約10℃至約20℃的溫度下濾出形成的純化的氟鎖草醚晶體，并收集。
本發(fā)明還提供了按照本文所述的一種或多種方法實(shí)施方案純化的氟鎖草醚。
除非特別指出，本文中以百分比示出的所有數(shù)量均按重量表示。
通過(guò)使用本文中提出的方法，可以將氟鎖草醚純化至大于約85％(接折干重量計(jì))，較優(yōu)選大于約87％，更優(yōu)選大于約90％、92％、94％、96％或98％。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明方法還將導(dǎo)致氟鎖草醚最終產(chǎn)率大于約80或82％wt，較優(yōu)選大于約84％wt或更大。特別理想的是具有高最終產(chǎn)率和純度的氟鎖草醚。優(yōu)選地，純化的氟鎖草醚與2′-NO2異構(gòu)體的比例超過(guò)約23∶1。同時(shí)，特別理想的是氟鎖草醚含有最少量的其他不需要的異構(gòu)體。
為了純化氟鎖草醚，首先制備或得到氟鎖草醚粗濕餅。粗濕餅可以按照迄今為止提出的氟鎖草醚的已知制備方法來(lái)制備。簡(jiǎn)單地說(shuō)，將粗產(chǎn)物在乙酸混合物中硝化后，加入水，使產(chǎn)物沉淀。接著將該產(chǎn)物過(guò)濾，所得物質(zhì)就是所謂的粗濕餅。
盡管粗濕餅的重量可以按照使用者的要求而改變，在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模待純化的一般的氟鎖草醚濕餅重約25g至1000g，優(yōu)選約100g至約500g，較優(yōu)選約100g至約300g。
盡管各個(gè)成分的百分比可以變化，但通常預(yù)期在粗濕餅中氟鎖草醚的重量百分比范圍為約55％至約65％，優(yōu)選約60％至約65％，較優(yōu)選約62％至約65％。(最好是在粗濕餅中含有盡可能多的氟鎖草醚)。2′-NO2異構(gòu)體的存在量為約5％至約7％，優(yōu)選約5％至約6％，較優(yōu)選約5％至約5.5％。6′-NO2異構(gòu)體通常占總的粗濕餅組合物的約3％至約5％，優(yōu)選約3％至約4％，較優(yōu)選約3％至約3.5％。5-CF3異構(gòu)體的重量百分比范圍如下約2％至約3.5％，優(yōu)選約2％至約3％，較優(yōu)選約2％至約2.5％。在所有例子中，水構(gòu)成了粗濕餅的其余部分。一般地水占粗濕餅的約15％至約25％。
然后將粗濕餅溶于含有至少一種溶劑選自1，2-二氯苯、一氯苯、鄰二甲苯和對(duì)二甲苯的溶液中。其中優(yōu)選一氯苯和1，2-二氯苯。特別優(yōu)選1，2-二氯苯。
粗濕餅占溶液重量的約10％至約30％。例如，30％粗濕餅溶液含有30g粗濕餅和70g溶劑。在優(yōu)選方案中，溶液含有約15％至約25％wt，較優(yōu)選約15％至約21％wt粗濕餅。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)1，2-二氯苯為溶劑時(shí)，可以使用在溶液中約10％至約20％wt，較優(yōu)選約15％至約21％wt的粗濕餅。
在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模為了溶解粗濕餅和溶劑，優(yōu)選使用帶有磁性攪拌器的Erlenmeyer燒瓶。將燒瓶裝配克萊森接管、迪安-斯達(dá)克榻分水器、冷水冷凝器，以及其他實(shí)驗(yàn)室裝置。
然后將溶液加熱直到溶解，保持該溫度一段時(shí)間，優(yōu)選約10至約50分鐘，較優(yōu)選約20至約40分鐘，更優(yōu)選約30分鐘。技術(shù)人員可能發(fā)現(xiàn)加熱時(shí)間可以不同于上述時(shí)間。在溶解期間，優(yōu)選將水從粗濕餅中分離出來(lái)，最好是用迪安-斯達(dá)克榻分水器來(lái)進(jìn)行該分離。在溶解期間不分離水也在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
然后以每小時(shí)約20°至約25℃的速度將溶液冷卻。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，上述冷卻速度會(huì)促進(jìn)結(jié)晶，但是冷卻速度并非關(guān)鍵，它可以根據(jù)要求而變化。當(dāng)溶液的溫度達(dá)到約60℃時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以用“純”氟鎖草醚晶體引發(fā)“接種”溶液的任選步驟。這些晶體可以自本領(lǐng)域已知的來(lái)源得到，例如，得自用甲苯對(duì)粗濕餅的兩次重結(jié)晶。一經(jīng)接種，純氟鎖草醚晶體便開(kāi)始形成。
當(dāng)冷卻到本文進(jìn)一步提出的所需溫度時(shí)，純化的氟鎖草醚的結(jié)晶將繼續(xù)。對(duì)于過(guò)濾步驟，應(yīng)當(dāng)將溶液冷卻到約0°至約30℃范圍內(nèi)的溫度。過(guò)濾溫度優(yōu)選應(yīng)當(dāng)在約10°至約30℃，較優(yōu)選約15°至約30℃范圍內(nèi)的溫度。當(dāng)用1，2-二氯苯作溶劑時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可能發(fā)現(xiàn)，就最終純度和產(chǎn)率而論，約10°至約20℃的溫度能得到良好的結(jié)果?？梢杂帽绢I(lǐng)域已知的實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)儀器來(lái)進(jìn)行過(guò)濾。
產(chǎn)生的晶體一旦形成，優(yōu)選在上述范圍內(nèi)的溫度下過(guò)濾。如果需要，還可以用冷(～5℃)的新鮮溶劑洗滌晶體。
然后通過(guò)高壓液相色譜分析濾出的晶體，以測(cè)定雜質(zhì)殘留量和氟鎖草醚的最終產(chǎn)率。一般將外標(biāo)法用于定量分析。例如，得到具有下列組成(酸型干重百分比)的操作標(biāo)準(zhǔn)物81.3％氟鎖草醚，8.21％2′-NO2異構(gòu)體，3.66％6′-NO2異構(gòu)體和4.38％5-CF3異構(gòu)體，對(duì)各種化合物的檢測(cè)限量為約0.1％。
以例舉方式進(jìn)一步提供下列實(shí)施例，不應(yīng)當(dāng)將其認(rèn)作是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。實(shí)施例1以對(duì)比方式提供實(shí)施例1，表明不是所有溶劑都可以用于本發(fā)明各種實(shí)施方案的方法中。
為該實(shí)驗(yàn)，由BASF公司得到200g粗氟鎖草醚濕餅。該物質(zhì)具有下列組成(酸的重量百分比)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) BASF公司檢測(cè)分析研究機(jī)構(gòu)分析H2O 21.4 未檢測(cè)5-CF32.5 2.8氟鎖草醚 61.3 61.42′-NO26.2 6.56′-NO23.7 3.5對(duì)于每一實(shí)驗(yàn)，使用裝有克萊森接管，迪安-斯達(dá)克榻分水器和冷水冷凝器的500ml Erlenmeyer燒瓶。用布氏漏斗和What man50濾紙進(jìn)行過(guò)濾。
在磁性攪拌下將氟鎖草醚粗濕餅和溶劑的15％溶液加熱回流，并保持回流30分鐘。通過(guò)迪安-斯達(dá)克榻分水器從粗濕餅中除去水。然后以每小時(shí)20-25℃的速度將溶液冷卻，直至溫度達(dá)到60℃。在該溫度下用“純”氟鎖草醚晶體給溶液晶種?！凹儭狈i草醚是通過(guò)粗濕餅用甲苯的兩次重結(jié)晶而得到的。進(jìn)一步冷卻到30℃(以上面的速度)后，將混合物過(guò)濾。固體用10ml新鮮溶劑在室溫下洗滌，并通過(guò)HPLC分析。所使用的每一特定溶劑的結(jié)果示于下表1表115％粗濕餅
ND＝未檢出***＝?jīng)]有2′-NO2異構(gòu)體被檢出設(shè)計(jì)實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)試18種不同溶劑盡快得到初始篩選結(jié)果。未出現(xiàn)在表1中的七種溶劑(N-甲基吡咯烷酮、乙腈、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、甲基乙基酮、甲基戊基酮和2-甲氧基乙醚)立即不再考慮其作為合適的溶劑，因?yàn)榉i草醚粗濕餅在室溫下完全溶于其中，甚至在室溫下以30％濃度溶解，這會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)?shù)偷姆i草醚的重結(jié)晶回收率。
由這些結(jié)果還可以看出，除鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、一氯苯和1，2-二氯苯外的所有溶劑均能導(dǎo)致使人不能接受的低純度或產(chǎn)率，或具有小的或很小的氟鎖草醚與2′-NO2異構(gòu)體比(低于約23∶1的特別理想的比例)。實(shí)施例2設(shè)計(jì)實(shí)施例2實(shí)驗(yàn)，以使15、22.5和30％的氟鎖草醚粗濕餅溶液在0℃、15℃和30℃下，用四種選擇的溶劑鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、一氯苯和1，2-二氯苯中的每一種過(guò)濾。實(shí)施例2實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)施例1相同，不同的是過(guò)濾的固體用10ml冷的新鮮溶劑洗滌，在分析前將固體在60℃下真空干燥。結(jié)果列于表2中
表2 在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，能夠得到氟鎖草醚純度大于95％，產(chǎn)率大于約80％，并且當(dāng)用1，2-二氯苯作溶劑時(shí)產(chǎn)率高達(dá)約89％，最好是最終純化的氟鎖草醚與2-′NO2的比例為至少約23∶1。特別理想的實(shí)施方案是經(jīng)分析未檢測(cè)出2′-NO2。在某些實(shí)施方案中，6′-NO2和5-CF3異構(gòu)體的干重百分比可以各自小于或等于約2％，優(yōu)選小于或等于約1％。對(duì)于每一異構(gòu)體也可能達(dá)到小于分析檢測(cè)限的濃度。
下表3示出對(duì)于具有不同粗濕餅百分比以及過(guò)濾溫度的溶液的結(jié)果。實(shí)施例2中提出的實(shí)驗(yàn)方法得到表3的結(jié)果表3氟鎖草醚用ODCB重結(jié)晶<
>如果產(chǎn)率差大于0.5％便具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方案純化的氟鎖草醚在各種農(nóng)業(yè)應(yīng)用中具有廣泛的用途。按照本領(lǐng)域已知的方法，氟鎖草醚可以用作作物生長(zhǎng)物的除草劑。純化的氟鎖草醚產(chǎn)物也可以用在其他化學(xué)方法中，例如在其他化學(xué)產(chǎn)物的制備中用作有效的中間體。
還應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明各種實(shí)施方案的方法將適于純化其初始純度小于或大于80-85％的粗氟鎖草醚。
盡管本發(fā)明已經(jīng)被描述于其各種實(shí)施方案的每一種中，但是在不背離本發(fā)明精神和說(shuō)明書(shū)中所描述的并在附屬權(quán)利要求中提出的范圍的前提下，預(yù)期本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)其作某些變化。
權(quán)利要求
1.一種用1，2-二氯苯溶劑純化氟鎖草醚以達(dá)到至少約92％的純度和大于約80％的產(chǎn)率以及氟鎖草醚與2′-NO2比例至少約23∶1的方法，包括加熱溶解氟鎖草醚粗濕餅和所述溶劑的溶液，所述溶液包含約10％至約25％wt氟鎖草醚粗濕餅；冷卻所述溶液直到形成所述氟鎖草醚晶體；在約10℃至約20℃范圍內(nèi)的溫度下過(guò)濾所述晶體；回收所述氟鎖草醚晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述純度為至少約94％，所述產(chǎn)率大于約82％，所述溶液包含約15％至約21％氟鎖草醚粗濕餅，所述過(guò)濾溫度為約10℃至約20℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述純度為至少約98％。所述產(chǎn)率大于約84％，所述溶液包含約15％至約21％氟鎖草醚粗濕餅，所述過(guò)濾溫度為約10℃至約20℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述純度為至少約99％，所述產(chǎn)率大于約84％，所述溶液包含約15％氟鎖草醚粗濕餅，所述過(guò)濾溫度為約10℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述氟鎖草醚與2′-NO2比例為至少約25∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了純化氟鎖草醚以達(dá)到大于約92％wt純度的方法，該方法包括加熱溶解氟鎖草醚粗濕餅和1，2-二氯苯的溶液，該溶液含有約10％至約30％wt的氟鎖草醚粗濕餅。然后將溶液冷卻直到形成純化的氟鎖草醚晶體。在約0℃至約30℃范圍內(nèi)的溫度下將晶體過(guò)濾。然后回收濾出的晶體。
文檔編號(hào)C07C43/257GK1120529SQ9411280
公開(kāi)日1996年4月17日 申請(qǐng)日期1994年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月4日
發(fā)明者M·D·桑迪森, L·E·詹姆斯, R·R·伊娃 申請(qǐng)人:美國(guó)Basf公司