一種硝磺草酮的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及除草劑的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種硝橫草酬的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硝橫草酬（甲基橫草酬，Mesotrione)，化學(xué)名稱為2-(2-硝基-4-甲諷基-苯甲 酷基）環(huán)己燒-1，3-二酬，其結(jié)構(gòu)式見式1，是瑞±先正達(dá)公司開發(fā)的Ξ酬類除草劑。
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[0004] 硝橫草酬是對徑基丙酬酸雙加氧酶（HPPD)的抑制劑，能將酪氨酸轉(zhuǎn)化為質(zhì)體釀。 作為內(nèi)吸性廣譜型除草劑，硝橫草酬能有效防除一年生闊葉雜草和某些禾本科雜草，如荷 麻、蒼耳、刺寬、襲屬雜草、地膚、碑草、繁縷等。
[0005] 現(xiàn)有較多硝橫草酬合成方法，如余剛等人（余剛，顧寧，秦林強(qiáng)，周莉.玉米田 除草劑甲基橫草酬的合成[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2007, 23化）：661-662.)將2-硝基-4-甲諷 基甲苯和無水漠素反應(yīng)生成2-硝基-4-甲橫酷基節(jié)漠，再將2-硝基-4-甲橫酷基節(jié)漠在 堿性條件下與1,3-環(huán)己二酬發(fā)生取代反應(yīng)生成硝橫草酬。該方法物料比較昂貴，反應(yīng)不徹 底、反應(yīng)溫度高，生產(chǎn)周期長，成本高，不適宜大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。
[0006]公開號為CN103172549A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種2-(2-硝基-4-甲諷基-苯 甲酯基）環(huán)己燒-1，3-二酬的制備方法，是W2-硝基-4-甲諷基苯甲醒和1，3-環(huán)己二酬 為原料，經(jīng)過親核加成、氧化等反應(yīng)，制得高純度的2-(2-硝基-4-甲諷基-苯甲酯基）環(huán) 己燒-1，3-二酬，該方法的氧化反應(yīng)步驟不易控制，工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備成本高，維護(hù)難度大， 副產(chǎn)物無法回收，浪費資源。
[0007] 楊劍波等人（楊劍波，龐懷林，黃超群.硝橫酬的合成與除草效果[J].農(nóng) 藥，2006, 45 (11) : 746-748.)W4-甲諷基甲苯為起始原料，經(jīng)硝化、氧化、酷化、縮合和轉(zhuǎn)位 等5步反應(yīng)合成硝橫酬，反應(yīng)方程式見方程式1。該方法會產(chǎn)生大量的廢液，工作環(huán)境差、污 染重；醋化與重排選擇了大量的有毒、有害物料，生產(chǎn)過程的危險性和運營成本高，不適合 工業(yè)生產(chǎn)。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了解決現(xiàn)有硝橫草酬生產(chǎn)過程中的問題，本發(fā)明提供了一種硝橫草酬的合成方 法，本方法反應(yīng)條件溫和，各步驟的轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)物的收率和純度高，生產(chǎn)全程不設(shè)及劇毒 惡臭物料，安全性高，設(shè)備及物料成本低，適合工業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)。
[0011] 一種硝橫草酬的合成方法，包括W下步驟：
[0012] (1)酷化：2-硝基-4-甲諷基苯甲酸與酷化劑在解聚劑催化下進(jìn)行酷化反應(yīng)，得酷 化反應(yīng)液，所述酷化反應(yīng)的溫度為10-70°C;
[0013] (2)醋化：向酷化反應(yīng)液中投加縛酸劑與1，3-環(huán)己二酬，進(jìn)行醋化反應(yīng)，得到醋化 反應(yīng)液，所述醋化反應(yīng)的溫度為30-65°C，所述的縛酸劑為無機(jī)堿；
[0014] 做重排：向醋化反應(yīng)液中投加重排劑進(jìn)行重排反應(yīng)，得粗品反應(yīng)液；
[0015] (4)精制：粗品反應(yīng)液經(jīng)過堿液反萃、酸析、重結(jié)晶得硝橫草酬。
[0016] 本發(fā)明方法W2-硝基-4-甲諷基苯甲酸（I)為起始物料，在解聚劑的催化下與 酷化劑反應(yīng)，生成酷化物（II)，酷化物（II)在縛酸劑存在下與1，3-環(huán)己二酬發(fā)生醋化反 應(yīng)生成醋化物（III)，醋化物（III)在重排劑的催化下重排生成硝橫草酬（IV)，再經(jīng)過精 制得到硝橫草酬純品，反應(yīng)方程式見方程式2。本發(fā)明采用串聯(lián)合成法，對每一步的反應(yīng)液 不進(jìn)行純化，直接參與下一步反應(yīng)，操作簡便，各步反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率高，硝橫草酬純品的總收 率大于80%，硝橫草酬純品色譜純度大于96% (面積歸一法純度）。
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[0018] 本發(fā)明采用2-硝基-4-甲諷基苯甲酸為起始物料，其能和酷化劑充分反應(yīng)，產(chǎn)物 的收率高。和現(xiàn)有的采用2-硝基-4-甲諷基苯甲酯氯為起始物料的生產(chǎn)方法相比，生產(chǎn)的 物料成本低；物料儲存、生產(chǎn)操作過程不會有酷氯的惡臭，同時也可避免因2-硝基-4-甲諷 基苯甲酯氯的水解而降低產(chǎn)物的收率和純度。
[0019] 步驟（1)中，用有機(jī)溶劑溶解所需量的酷化劑，保溫留用。所述的有機(jī)溶劑不與固 體光氣反應(yīng)，且沸點大于80°c。然后向2-硝基-4-甲諷基苯甲酸中加入相同的有機(jī)溶劑， 再加入解聚劑，升溫至反應(yīng)溫度，開始滴加預(yù)先配置的酷化劑溶液，滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)， 通過TLC或HPLC中控反應(yīng)進(jìn)程，當(dāng)2-硝基-4-甲諷基苯甲酸色譜純度小于或等于0. 5%， 結(jié)束反應(yīng)，得到酷化反應(yīng)液。
[0020] 作為優(yōu)選，酷化反應(yīng)的時間為1-化。
[0021] 所述的有機(jī)溶劑為疏水性非質(zhì)子有機(jī)溶劑，作為優(yōu)選，所述有機(jī)溶劑為甲苯、二甲 苯、環(huán)己燒或乙酸乙醋。
[0022] 作為優(yōu)選，所述的酷化劑為固體光氣或二氯亞諷。
[0023] 二氯亞諷作為酷化劑，會生成肥1、S〇2等難處理的氣體，廢氣量比固體光氣 度is(trichlorometh}^)carbonate,簡稱BTC光氣）約多20%，而固體光氣相對毒性低、 使用方便、反應(yīng)條件溫和，收率高。
[0024] 作為優(yōu)選，所述的酷化劑為固體光氣，所述固體光氣的投料摩爾量為2-硝 基-4-甲諷基苯甲酸摩爾量的0. 3-1. 2倍。Imol固體光氣可提供3mol氯原子，生產(chǎn)過程 中，固體光氣的使用量比較小，生產(chǎn)的物料成本比較低，且不會產(chǎn)生較多有毒氣體。選擇固 體光氣為酷化劑，取代傳統(tǒng)的光氣、Ξ氯氧憐等高毒原料，實現(xiàn)原料的綠色替代，使反應(yīng)更 加安全、環(huán)保。
[00對步驟（1)中，W固體光氣作為酷化劑，在解聚劑的催化下，酷化反應(yīng)條件比較溫 和。所述的解聚劑為有機(jī)胺或富電子基團(tuán)化合物。
[0026] 作為優(yōu)選，所述的解聚劑為DMF、DMS0、N，N-二甲基乙酷胺、卡賓、咪挫-2-亞基化 合物、1，2, 4-Ξ挫-3-亞基化合物和1，3-嚷挫-2-亞基化合物的一種或多種。
[0027] 上述優(yōu)選的解聚劑可有效促進(jìn)固體光氣提供游離氯原子，促進(jìn)酷化反應(yīng)進(jìn)行，有 效防治固光聚合，不僅提高原料利用率，使反應(yīng)進(jìn)行的更徹底，更大大的提高了產(chǎn)率。 W28] 作為優(yōu)選，所述的解聚劑的投料量為2-硝基-4-甲諷基苯甲酸重量的 0. 01-lwt%。
[0029]在所述投料量下，酷化反應(yīng)不會太激烈，投料量大于Iwt%，酷化反應(yīng)激烈，容易造 成風(fēng)險，投料量小于0.01%，計量困難，反應(yīng)速度慢。
[0030] 作為優(yōu)選，所述的解聚劑為DMF、DMS0、N，N-二甲基乙酷胺的一種或多種。
[0031] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的解聚劑為DMF。優(yōu)選地，DMF的投料量為2-硝基-4-甲諷基苯 甲酸重量的0. 02-0. 04wt%。
[0032] 酷化反應(yīng)的溫度對酷化反應(yīng)具有一定的影響，酷化反應(yīng)過高，副產(chǎn)物增多，溫度過 低，反應(yīng)進(jìn)程緩慢。作為優(yōu)選，所述酷化反應(yīng)的溫度為50-55°C。
[003引步驟（1)中，反應(yīng)起始時，2-硝基-4-甲諷基苯甲酸難溶于所述的有機(jī)溶劑，隨著 反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)體系逐漸由渾濁變澄清，當(dāng)體系完全變澄清，可初步判斷酷化反應(yīng)結(jié)束， 調(diào)整溫度到步驟（2)的反應(yīng)溫度，再投加縛酸劑與1，3-環(huán)己二酬進(jìn)行醋化反應(yīng)，并通過化C 或HPLC中控反應(yīng)進(jìn)程，當(dāng)酷化物（II)色譜含量小于或等于0.5%，結(jié)束反應(yīng)。
[0034]作為優(yōu)選，所述1,3-環(huán)己二酬的投加摩爾量為2-硝基-4-甲諷基苯甲酸的 1. 0-1. 3 倍。
[0035] 作為優(yōu)選，醋化反應(yīng)的時間為6-12h。
[0036] 若醋化反應(yīng)的溫度過高，反應(yīng)速率快，容易產(chǎn)生副產(chǎn)物，且產(chǎn)生的副產(chǎn)物在后續(xù)的 精制過程中很難去除，影響產(chǎn)品的純度；反應(yīng)溫度小于30°C時，反應(yīng)進(jìn)程比較慢，會導(dǎo)致硝 橫草酬的生產(chǎn)周期的延長，硝橫草酬的收率下降。
[0037] 作為優(yōu)選，所述的醋化反應(yīng)的溫度為50-60°C，醋化反應(yīng)的時間為8-lOh。
[0038] 本發(fā)明采用無機(jī)堿作為縛酸劑，為固液兩相反應(yīng)，醋化反應(yīng)比較溫和，合成的產(chǎn)物 的純度高，相比于傳統(tǒng)的有機(jī)堿縛酸劑如Ξ乙胺、化晚類化合物，沒有刺激性氣味，并且基 本無毒，更加安全環(huán)保；同時也避免了采用有機(jī)堿縛酸劑的反應(yīng)進(jìn)程過快、激烈放熱造成的 副產(chǎn)物過多的問題。
[0039] 作為優(yōu)選，所述的無機(jī)堿為碳酸鋼、碳酸氨鐘、碳酸氨鋼、氨氧化鐘、氨氧化鋼的一 種或多種，所述無機(jī)堿的投加摩爾量為2-硝基-4-甲諷基苯甲酸摩爾量的0. 4-1. 2倍。所 述的無機(jī)堿都能較好的促進(jìn)醋化反應(yīng)，碳酸鹽的效果稍好于氨氧化物。
[0040] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的無機(jī)堿為碳酸鋼，投加摩爾量為2-硝基-4-甲諷基苯甲酸摩 爾量的0. 5-0.6倍。
[0041] 醋化反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系溫度調(diào)整至50-70°C，加入重排劑進(jìn)行重排反應(yīng)，通 過TLC或HPLC中控反應(yīng)進(jìn)程，當(dāng)醋化物（III)的色譜純度小于或等于0.5%，結(jié)束反應(yīng)。
[0042] 作為優(yōu)選，重排反應(yīng)的時間為3-化。
[0043] 作為優(yōu)選，所述的重排反應(yīng)的溫度為60-65°C。
[0044] 所述重排劑為6-氯嚷嶺、琉嚷嶺、橫琉嚷嶺鋼、硫鳥嚷嶺、2,6-二氯嚷嶺、6-氨 基嚷嶺的一種或多種，所述重排劑的投加摩爾量為2-硝基-4-甲諷基苯甲酸摩爾量的 0.06-0.2倍。
[0045] 本發(fā)明選擇嚷嶺類化合物作為重排劑，取代傳統(tǒng)工藝的劇毒氯化物，實現(xiàn)原料的 綠色替代，目的產(chǎn)物收率和純度高，原料簡單易得，生產(chǎn)過程安全，適合工業(yè)生產(chǎn)。
[0046] 作為優(yōu)選，所述的重排劑為6-氯嚷嶺。
[0047] 重排反應(yīng)結(jié)束后，降溫至20-30°C，再加入1-3倍于反應(yīng)液體積的堿液反萃，再將 反萃液的抑調(diào)至酸性，攬拌析晶。
[0048] 作為優(yōu)選，步驟（4)中，反萃過程中的堿液抑為9-10,酸析過程中的酸液的抑為 1-4,酸析后過濾得到硝橫草酬粗品。過濾的母液經(jīng)過濃縮回收鹽，硝橫草酬粗品進(jìn)行后續(xù) 的重結(jié)晶。硝橫草酬粗品重結(jié)晶后得硝橫草酬，結(jié)晶溶劑為乙醇，每克硝橫草酬粗品投加 1-10血的乙醇。
[0049] 本發(fā)明方法操作簡單，原料簡單易得，生產(chǎn)全程不設(shè)及劇毒物料，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 高，反應(yīng)徹底，產(chǎn)物的收率和純度高，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】陽050] 實施例1
[0051] (1)酷化物的合成：開啟尾氣吸收系統(tǒng)，向四口燒瓶中加入固體光氣（酷化 劑）185g(0. 3eqv)、