專(zhuān)利名稱(chēng):除草劑中間體的制備方法
本發(fā)明涉及3-羥基-4-(4-羥基苯氧基)戊酸烷基酯化合物，它的用途是可作為關(guān)鍵性的中間體，用以生產(chǎn)芳氧基苯氧基戊酸酯一類(lèi)除草劑。
芳氧基苯氧基烷基酸和其酯是眾所周知的除草劑，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用以對(duì)付窄葉雜草等害草時(shí)，作為芽后除草劑是特別有用的。這些芳氧基苯氧基除草劑可以用許多不同的方法制得，但是，文獻(xiàn)中敘述的基本方法包括先用氫醌(對(duì)苯二酚)和一種吡啶型化合物反應(yīng)，隨后經(jīng)過(guò)一系列的處理工序，完成整個(gè)制備過(guò)程。這一方法在美國(guó)專(zhuān)利4,152,328和4,216,007號(hào)中予以敘述。這個(gè)方法存在的問(wèn)題是吡啶類(lèi)起始化合物是很昂貴的，而且隨后的處理工序使吡啶部分在最終產(chǎn)物中的百分含量降低，于是明顯地增加了所得到的最后產(chǎn)品的成本。
為了最大限度地提高產(chǎn)率和降低吡啶類(lèi)化合物的損耗，我們希望在過(guò)程快結(jié)束時(shí)再使吡啶部分加上去。
于是，本發(fā)明便涉及這種芳氧基苯氧基型除草劑的中間體，這些中間體使上述目的得以實(shí)現(xiàn)，即在全部過(guò)程快要結(jié)束時(shí)再使吡啶部分加合上去。這些中間體就是3-羥基-4-(4-羥基苯氧基)戊酸烷基酯，其結(jié)構(gòu)式為
式中R是含有1到18個(gè)碳原子的任一取代烷基。
可以用芐氧基苯酚作為起始化合物，經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)制得本發(fā)明化合物。一般地說(shuō)，這一方法包括以下幾步(a)使強(qiáng)堿性氫氧化物和2-氯丙酸與4-芐氧基苯酚發(fā)生反應(yīng)，需要有適當(dāng)?shù)娜軇┖妥銐蚋叩臏囟缺闵?-(4-芐氧基苯氧基)丙酸。
(b)使光氣，草酰氯，亞硫酰氯或三氯化磷與(a)步生成的2-(4-芐氧基苯氧基)丙酸反應(yīng)，這需要適當(dāng)?shù)拇呋瘎┖腿軇?，要在足夠高的溫度，以便生?-(4-芐氧基苯氧基)丙酰氯。
(c)使2，2-二甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮和吡啶與(b)步生成的2-(4-芐氧基苯氧基)丙酰氯反應(yīng)，都要求有適當(dāng)?shù)娜軇┖驮谧銐虻臏囟认逻M(jìn)行反應(yīng)，以便生成5-[2-(4-芐氧基苯氧基)丙?；鵠-2，2-二甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮。
(d)用任一取代的烷基醇與(c)步生成的5-[2-(4-芐氧基苯氧基)丙酰基]-2，2-二甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮反應(yīng)，足夠高的溫度反應(yīng)一段時(shí)間，以便生成4-(4-芐氧基苯氧基)-3-氧代戊酸烷基酯。
(e)用硼氫化鈉和(d)步生成的4-(4-芐氧基苯氧基)-3-氧代戊酸烷基酯進(jìn)行反應(yīng)，要有適當(dāng)?shù)娜軇┖驮谧銐蚋叩臏囟?，以便生?-(4-芐氧基苯氧基)-3-羥基戊酸烷基酯。
(f)用氫氣和(e)步生成的4-(4-芐氧基苯氧基)-3-羥基戊酸烷基酯進(jìn)行反應(yīng)，要有適當(dāng)?shù)娜軇?，適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，并在足夠高的溫度下以便生成最終產(chǎn)品3-羥基-4-(4-羥基苯氧基)戊酸烷基酯。
另一辦法是將(e)、(f)兩步互相顛倒，并且(e)可代之以催化氫化方法，有可能使(e)、(f)兩步合并為一步進(jìn)行。
上述過(guò)程可以示意如下，這些反應(yīng)式體現(xiàn)了我們推薦的反應(yīng)歷程。
式中R是含有大約1到18個(gè)碳原子的烷基或取代烷基。
氫氧化鉀是(a)步中推薦用的強(qiáng)堿，但氫氧化鈉也將是合適的。此外，甲苯是推薦用的溶劑，但是其他同類(lèi)的或相似類(lèi)型的有機(jī)溶劑也是可以的。
在最佳實(shí)施方案中，反應(yīng)的第一步的溫度通常在大約20到150℃，最好是85℃。
本發(fā)明所用反應(yīng)的(b)步，最好用光氣與2-(4-芐氧基苯氧基)丙酸反應(yīng)，但也可以使用其他可以代替光氣的化合物，例如草酰氯(乙二酰氯)、亞硫酰氯或三氯化磷等。此外，最好用二甲基甲酰胺作催化劑，也可使用其他的催化劑，如咪唑，叔胺和酰胺。甲苯是薦用溶劑。反應(yīng)體系的溫度一般大約在0℃到140℃之間，建議用70℃。
在本發(fā)明過(guò)程的(c)步中，推薦以二氯甲烷作為溶劑，其他合適的溶劑還有碳?xì)浠衔锖拓洞鸁N，例如甲苯和氯仿。
反應(yīng)溫度一般在-40℃到80℃之間，過(guò)程中(c)步的反應(yīng)物之一2，2-二甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮一般被稱(chēng)為Meldrum’s酸。
在本發(fā)明過(guò)程的(d)步中，推薦用乙醇作為反應(yīng)物，使之與Meldrum’s酸的加合物5-[2-(4-芐氧基苯氧基)丙?；鵠-2，2-二甲基-1，3-二噁烷-4，6-二酮相結(jié)合，但是也可用其他的鏈烷醇，如甲醇，異丙醇等。當(dāng)選定乙醇作為反應(yīng)物時(shí)，反應(yīng)溫度的范圍一般定在大約20℃到150℃，推薦用60℃。
任何一種醇—只要它的碳鏈具有大約1到20個(gè)碳原子—都可以使用。
過(guò)程的(e)步中，通常選乙醇作為反應(yīng)的溶劑；但是也可使用與(d)步中提到的鏈烷醇相當(dāng)?shù)钠渌軇?，如甲醇、異丙醇等等。反?yīng)溫度范圍一般是從-40到大約80℃。
反應(yīng)的下一步(f)，即氫化反應(yīng)中，推薦用鈀/碳催化劑，除使用與(e)步相同的溶劑外，還要加鹽酸，反應(yīng)溫度范圍從大約0到大約150℃。
參照下面的例子能更清楚地理解這一發(fā)明。這些例子是為了說(shuō)明反應(yīng)過(guò)程，但并不局限于此。
例I芐氧基苯氧基丙酸的制備取-3升的四口園底燒瓶，配一熱電偶和溫度控制器，一個(gè)加熱套和一個(gè)加液漏斗，一條通氮?dú)獾墓芫€(xiàn)接到氮?dú)?真空源上，一個(gè)冷凝器，一個(gè)頂部攪拌器，和一個(gè)盛盤(pán)。往燒瓶中加入芐氧基苯酚420克(2.1摩爾)，氫氧化鈉216.2克(5.4摩爾)，700毫升甲苯。此外，在漏斗里裝入氯代丙酸250毫升(2.9摩爾)，通入氮?dú)鈱恐械拇髿庵脫Q掉。然后，在攪拌下將瓶中物料加熱到95℃。反應(yīng)要進(jìn)行幾個(gè)小時(shí)，在此期間，要不時(shí)地加入一定量的氯代丙酸，以防止反應(yīng)物料固化。在這段反應(yīng)時(shí)間里，還要額外加入一定量的氫氧化鈉，以便使反應(yīng)更容易進(jìn)行。
在第一天快結(jié)束時(shí)，停止攪拌，使燒瓶在氮?dú)庵羞^(guò)夜。第二天，將燒瓶加熱到95℃，再加入60毫升氯代丙酸。加入氯代丙酸后再反應(yīng)大約4小時(shí)。停止反應(yīng)，將丙酸產(chǎn)物分離出來(lái)。
例II芐氧基苯氧基丙酰氯的制備取-3升園底燒瓶，配一頂部攪拌器，一個(gè)熱電偶，一個(gè)溫度控制器，一個(gè)加液漏斗(其頂部帶有冷阱)，一條通往光氣鋼瓶的管線(xiàn)。另外，燒瓶還配有一條通往氮?dú)?真空源的出口管線(xiàn)，一個(gè)加熱套和一個(gè)盛盤(pán)。出口管線(xiàn)通到一個(gè)冷凝器和一個(gè)堿洗氣器。往燒瓶中加入芐氧基苯氧基丙酸183.2克(0.67摩爾)，甲苯900毫升，二甲基甲酰胺2.9克(0.04摩爾)。打開(kāi)光氣鋼瓶，使75毫升(1.05摩爾)的光氣積存在漏斗里。一邊攪拌，一邊將反應(yīng)物料加熱到80℃，同時(shí)將光氣加入到燒瓶中。在加入光氣的過(guò)程中，燒瓶中有一些固體形成，但最終它們將進(jìn)入溶液。加入光氣以后，慢慢通入氮?dú)?。停止反?yīng)，使燒瓶接通真空系統(tǒng)，使多余的光氣沸騰并抽走。然后，通氮?dú)庥跓恐?。除去溶劑后剩?33.2克黃色固體，經(jīng)分析鑒定，此固體即為本例標(biāo)題所說(shuō)的化合物。
例III5-[2-(4-芐氧基苯氧基)丙?；鵠2，2-二甲基-1，3-二惡烷-4，6-二酮的制備裝一套反應(yīng)裝置一個(gè)3升四口燒瓶，配備一支溫度計(jì)，頂部攪拌器，加液漏斗和一條通往氮?dú)?真空源的管線(xiàn)。燒瓶置于干冰/異丙醇冷浴中，往燒瓶中加入281.0毫升(1.95摩爾)的Meldrum’s酸，600毫升二氯甲烷，以及290毫升(3.6摩爾)吡啶。瓶中物料冷到-10℃并置于氮?dú)庵小０?96.5克(1.71摩爾)芐氧基苯氧基丙酰氯溶在300毫升的二氯甲烷中，并將此溶液置于加液漏斗中，將此漏斗中的溶液在一段時(shí)間內(nèi)慢慢加入到燒瓶中。加完此溶液以后約兩小時(shí)，再加入307毫升冰鎮(zhèn)濃鹽酸，并用足夠的冰水注滿(mǎn)燒瓶。然后將燒瓶中的物料傾入分液漏斗并沖洗燒瓶，再取1∶1的二氯甲烷/冰水溶液100毫升加入到漏斗中。漏斗內(nèi)容物發(fā)生固化，再加入1升二氯甲烷使漏斗內(nèi)容物分為兩層一有機(jī)相和水相。移去水相，有機(jī)相連同固體留在漏斗中，加入600毫升冰水和足夠的二氯甲烷(大約也需600毫升)攪拌之，使固體溶解。分離兩相，把有機(jī)相用硫酸鈉干燥，并用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器逐漸蒸除溶劑。當(dāng)有機(jī)相快要蒸完但仍有相當(dāng)量的溶劑時(shí)，加入600毫升無(wú)水乙醇，以防止產(chǎn)品結(jié)晶成為難以處理的晶體形式，將容器置于冰箱中。隨后，經(jīng)分析鑒定，證明為所制備的化合物(溶在有機(jī)溶劑中)。
例IV4-(4-芐氧基苯氧基)-3-氧代戊酸乙酯的合成取-3升的四口園底燒瓶，配以加熱套，盛盤(pán)，冷凝器，溫度計(jì)，頂部攪拌器，通往氮?dú)?真空源的管線(xiàn)。往燒瓶中加入681克(1.71摩爾)的Meldrum’s酸加合物(按例3的方法制得)，同時(shí)，加入一些乙醇。然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱并攪拌。加熱過(guò)程中，發(fā)生回流和脫氣，大多數(shù)固體伴隨著脫氣而溶解。大約3小時(shí)以后，停止加熱和攪拌。將反應(yīng)混合物在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上于50℃的溫度下蒸除溶劑，得到605.7克油狀物，經(jīng)分析鑒定為本例所合成化合物。
例V4-(4-芐氧基苯氧基)-3-羥基戊酸乙酯的合成取-3升的四口燒瓶配以頂部攪拌器，溫度計(jì)，一條途經(jīng)Firestone閥通往氮?dú)?真空源的管線(xiàn)，下面配一個(gè)冰水浴、往燒瓶中加入580.1克(1.70摩爾)的β-酮酯(按例4的方法制得)，1000毫升乙醇，分批分期地加入22.1克(0.58摩爾)的硼氫化鈉，并且每加完一批硼氫化鈉后檢查反應(yīng)程度。然后再加入水和二氯甲烷各800毫升，將兩相分開(kāi)。用600毫升水和150毫升飽和和氯化銨溶液洗滌有機(jī)相。有機(jī)相用硫酸鈉干燥，于50℃用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸除溶劑，得到油狀物520.5克。高壓液相色譜分析結(jié)果表明此產(chǎn)物為本例所指的化合物。
例VI3-羥基-4-(4-羥基苯氧基)戊酸乙酯的合成取-3升的四口園底燒瓶，配以機(jī)械攪拌裝置，溫度計(jì)，氣體進(jìn)口和一個(gè)Firestone閥。往燒瓶中加入499.5克(1.46摩爾)的β-酮酯化合物(按例5的方法制得)和1600毫升乙醇，然后置于氮?dú)獗Ｗo(hù)下。加入11克的鈀/碳催化劑，燒瓶?jī)?nèi)上部的氣體要用氮?dú)飧聨状?。然后關(guān)閉Fires-tone閥，將管線(xiàn)從氮?dú)庠床鹣拢b在氫氣鋼瓶上，在Firestone閥關(guān)閉狀態(tài)下調(diào)節(jié)氫氣流速。將燒瓶抽真空。經(jīng)兩次充以氫氣后，調(diào)節(jié)氫氣，使之以最慢的鼓泡速度從Firestone閥流出。經(jīng)過(guò)幾小時(shí)以后，將反應(yīng)混合物過(guò)濾，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)氣蒸除溶劑，得到408.9克深色油狀物，經(jīng)鑒定為本例合成的化合物，即3-羥基-4-(4-羥基苯氧基)戊酸乙酯。
本發(fā)明提出的這一新的化合物-3-羥基-4-(4-羥基苯氧基)戊酸烷基酯-可以作為中間體進(jìn)一步與各種取代的吡啶化合物反應(yīng)，生成有效的除草劑-芳氧基苯氧基戊酸酯。為了說(shuō)明這一步反應(yīng)，請(qǐng)參照下面的通用型示意性反應(yīng)式
式中Ar取代的苯基或吡啶基。
有經(jīng)驗(yàn)者將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明所列反應(yīng)過(guò)程的各步中所使用的摩爾比、時(shí)間、溫度和溶劑可以變動(dòng)，但只要不離開(kāi)所附權(quán)利要求
書(shū)中的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種制備化學(xué)式為
的3-羥基-4-(4-羥基苯氧基)戊酸烷基酯的方法，其特征在于該方法包括將化學(xué)式為
的化合物在乙醇溶劑中以鈀/碳催化劑與氫進(jìn)行反應(yīng)(化學(xué)式中R是任一約為1～18碳原子的取代烷基)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于化學(xué)中的R為乙基。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于化學(xué)中的R為甲基。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于此方法的反應(yīng)溫度約為20～150℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于反應(yīng)所用的催化劑包括鈀/碳催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述方法，其特征在于反應(yīng)所用的溶劑選自乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯，并任意與水混合。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明介紹了3-羥基-4-(4-羥基苯氧基)戊酸烷基酯的制備方法，化合物的結(jié)構(gòu)如下
文檔編號(hào)C07C59/68GK85106962SQ85106962
公開(kāi)日1986年6月10日 申請(qǐng)日期1985年9月18日
發(fā)明者彼德·卡爾·維蘭伯格 申請(qǐng)人:斯托弗化學(xué)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan