CN118420608A - 一种砜吡草唑的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种砜吡草唑的新的制备方法。本发明提供的制备方法，反应收率高、产物纯度高、反应条件温和、反应时间短、反应路线短。并且，本发明提供的制备方法，原料易得、成本低、安全性好、无需使用氯化试剂，产生的三废少、对环境优友好，适于绿色规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种砜吡草唑的制备方法。
背景技术
砜吡草唑(Pyroxasulfone，CAS No.447399-55-5)是一种异噁唑类除草剂，由日本组合化学株式会社研究开发，其化学结构如下所示：
砜吡草唑(Pyroxasulfone)
砜吡草唑为广谱型除草剂，其作用机制与乙草胺及其有关除草剂近似，施用后它被杂草幼根与幼芽吸收，抑制幼苗早期生长，破坏分生组织与胚芽鞘，是植物体内VLCFA(极长侧链脂肪酸)生物合成中的潜在抑制剂，但其应用作物种类广、生物活性远大于乙草胺与异丙甲草胺。并且，单位面积用量方面，砜吡草唑比乙草胺及其他氯代乙酰胺类除草剂品种低8-10倍，而其水中溶解度较低(20℃下为3.l mg/L)，这说明其通过降雨与淋溶污染地表水与地下水的可能性很小，能够减少对生态的破坏。
砜吡草唑的杀草谱与乙草胺、异丙甲草胺等氯代乙酰胺类除草剂品种近似，但它对尚麻、豚草、宽叶臂形草、稷、狗尾草等几乎所有杂草的防治效果均优于异丙甲草胺，而且喷药后稳定防效达85天之久；在干旱条件下，其防治绿狗尾草、葵袭与苋的效果优于S-异丙甲草胺；低剂量防治各种杂草的有效期较长。砜吡草唑的单位面积用药量低，除草效果好及除草持效期长是其突出特点，今后有可能部分取代乙草胺与异丙草胺等品种。
现有技术所公开的砜吡草唑的制备方法中，反应路线长，操作过程复杂，且均需要进行氯化步骤；或者，所述制备方法需要使用昂贵的环仲胺试剂，不仅增加生产成本，而且环仲胺与体系中的盐酸反应生成环状氯化铵盐、不利于反应的进行。此外，现有方法还存在砜吡草唑收率低，原料转化率低且副产物量多以及后处理困难，容易造成环境污染等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的提供一种砜吡草唑的制备方法，其中所述制备方法包括以下步骤：
式(4)化合物与式(5)化合物反应，得到式(1)所示的砜吡草唑；
其中，R选自离去基团，例如卤素，例如为氟、氯、溴、碘。
根据本发明的实施方案，式(4)化合物与式(5)化合物的摩尔比为1:(1～2)，优选为1:(1.1～1.5)，例如1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4或1:1.5。
根据本发明的实施方案，上述反应在催化剂条件下进行；优选地，催化剂选自铜催化剂，例如碘化亚铜；优选地，铜催化剂与配体搭配使用，配体例如2-吡啶甲酸。
根据本发明的实施方案，上述反应在有机溶剂的存在下进行。例如，所述的有机溶剂选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、甲苯、二氯乙烷、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、环丁砜、乙腈中的一种、两种或更多种。
根据本发明的实施方案，上述反应中，反应温度为-10℃～150℃，优选为30℃～70℃，例如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃。
根据本发明的实施方案，上述反应中，反应时间为0.5h-10h，例如1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h。
根据本发明的实施方案，上述反应结束后，除去有机溶剂，利用水、乙酸乙酯进行萃取分离；优选地，萃取后，将乙酸乙酸相脱溶，加入甲苯，进行重结晶纯化。
根据本发明的实施方案，上述式(4)化合物的制备方法如下：
在还原剂存在下，由式(3)化合物合成式(4)化合物；
根据本发明的实施方案，上述式(4)化合物的制备方法中，式(3)化合物与还原剂的摩尔比为1:(1～5)，优选为1:(1.1～2.0)，例如1:1.5。其中，每一个所述“1.1～2.0”至少记载了1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
根据本发明的实施方案，上述式(4)化合物的制备方法中，还原剂选自亚硫酸钠或亚硫酸氢钠，例如为亚硫酸氢钠。
根据本发明的实施方案，上述式(4)化合物的制备方法在有机溶剂的存在下进行。例如，所述的有机溶剂选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、甲苯、二氯乙烷、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、环丁砜、乙腈中的一种、两种或更多种；例如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。
根据本发明的实施方案，上述式(4)化合物的制备方法中，反应温度为-10℃～150℃，优选为30℃～70℃，例如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃。
根据本发明的实施方案，上述式(4)化合物的制备方法中，反应时间为0.2h-5h，例如0.5h、1h、2h、3h、4h、5h。
根据本发明的实施方案，上述式(4)化合物的制备方法反应结束后，不经后处理直接进行后续反应。
根据本发明的实施方案，上述式(3)化合物的制备方法如下：
在碱的存在下，将式(2)化合物与甲醛或多聚甲醛，以及亚硫酸氢钠反应，合成式(3)化合物；
根据本发明的实施方案，上述式(3)化合物的制备方法中，式(2)化合物、甲醛(或多聚甲醛)与亚硫酸氢钠的摩尔比为1:(1～5):(1～5)，优选为1:(1.1～2.0):(1.1～2.0)，例如1:1.5:1.5。其中，每一个所述“1.1～2.0”至少记载了1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
根据本发明的实施方案，上述式(3)化合物的制备方法中，所述的碱选自有机碱和无机碱中的一种、两种或更多种，例如选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钠、叔丁醇钾、叔丁醇钠、三乙胺等中的一种、两种或更多种，例如为氢氧化钠。
根据本发明的实施方案，上述式(3)化合物的制备方法中，式(2)化合物与碱(例如氢氧化钠)的摩尔比为1:(1～5)优选为1:(1.1～2.0)，例如1:1.5。其中，每一个所述“1.1～2.0”至少记载了1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0。
根据本发明的实施方案，上述式(3)化合物的制备方法在有机溶剂的存在下进行。例如，所述的有机溶剂选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、甲苯、二氯乙烷、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、环丁砜、乙腈中的一种、两种或更多种；例如四氢呋喃THF。
根据本发明的实施方案，上述式(3)化合物的制备方法中，反应温度为-10℃～150℃，优选为30℃～70℃，例如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃。
根据本发明的实施方案，上述式(3)化合物的制备方法中，反应时间为0.5h-8h，例如1h、2h、3h、4h、5h、6h。
根据本发明的实施方案，上述式(3)化合物的制备方法具体为：依次加入化合物2、碱、亚硫酸氢钠、有机溶剂，然后滴加甲醛，即得式(3)化合物。
根据本发明的实施方案，上述式(3)化合物的制备方法中，反应结束后，加入二氯乙烷回流分水，然后脱除二氯乙烷，即得白色固体的式(3)化合物。
根据本发明的实施方案，式(2)化合物的制备方法如下：
将式(6)化合物与1-氯-2-氟甲烷进行反应，得到式(2)化合物；
根据本发明的实施方案，式(2)化合物的制备方法，在水与有机溶剂的存在下进行。例如，所述的有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙腈等中的一种、两种或更多种。例如，水与有机溶剂的体积比为(1～9):(9～1)，例如(2～8):(8～2)、(3～7):(7～3)、(4～6):(6～4)或1:1。
根据本发明的实施方案，式(2)化合物的制备方法中，式(6)化合物与1-氯-2-氟甲烷的摩尔比为(0.5～5):(0.5～5)，优选为(1.0～3.0):(1.0～3.0)，例如1:2、1:1等。其中，每一个所述“1.0～3.0”至少记载了1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3.0。
根据本发明的实施方案，式(2)化合物的制备方法中，反应温度为10℃-20℃。
根据本发明的实施方案，式(2)化合物的制备方法中，反应时间为0.5h-5h，例如1h、2h、3h、4h、5h。
根据本发明的实施方案，式(2)化合物的制备方法反应结束后，用乙酸乙酯萃取，脱溶，得化合物2。
根据本发明的实施方案，式(6)化合物的制备方法如下：
将甲基肼、三氟乙酰乙酸乙酯进行反应，得到式(6)化合物；
根据本发明的实施方案，式(6)化合物的制备方法中，甲基肼与三氟乙酰乙酸乙酯的摩尔比为(0.5～5):(0.5～5)，优选为(1.0～3.0):(1.0～3.0)，例如2:1、1:1、1:2等。其中，每一个所述“1.0～3.0”至少记载了1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3.0。
根据本发明的实施方案，式(6)化合物的制备方法在有机溶剂的存在下进行。例如，所述的有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙腈中的一种、两种或更多种。
根据本发明的实施方案，式(6)化合物的制备方法中，反应温度为回流反应温度。
根据本发明的实施方案，式(6)化合物的制备方法中，反应时间为0.5h-10h，例如1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h。
根据本发明的实施方案，式(6)化合物的制备方法中，反应结束后，冷却结晶，干燥，得中间产物。
有益效果
本发明提供一种砜吡草唑的新的制备方法。本发明提供的制备方法，反应收率高、产物纯度高、反应条件温和、反应时间短、反应路线短。并且，本发明提供的制备方法，原料易得、成本低、安全性好、无需使用氯化试剂，产生的三废少、对环境优友好，适于绿色规模化生产。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
以下实施例中，在没有特别说明的情况下，所用原料均商购自北京偶合科技有限公司。
以下实施例中，反应物和产物的含量(纯度)通过高效液相色谱(Agilent HPLC1260)测得。
实施例1：化合物2的合成
500mL四口瓶中，加入1mol的甲基肼与加入500mL无水乙醇，搅拌加热至50℃左右时，逐滴滴加1moL三氟乙酰乙酸乙酯，加热回流5h，冷却结晶，减压抽滤，烘干，得黄色固体，继续加入30mL水、100mL乙腈，10-20℃，开始通入2.0mol氟利昂(1-氯-2-氟甲烷)，保温反应3h，反应完毕，用乙酸乙酯萃取后，脱溶，得到化合物2，收率85％，纯度95％。
反应路线如下：
实施例2化合物3的合成
500mL四口瓶中，加入化合物2(1mol)、氢氧化钠1.5mol(30％)、亚硫酸氢钠1.5mol、THF 100g，40-50℃，开始滴加甲醛水溶液1.5mol，2h滴加完毕，继续保温反应1h，液相HPLC检测化合物2面积小于0.5％，反应完毕，加入二氯乙烷回流分水后，脱除二氯乙烷后，得到白色固体，收率为95.0％(以化合物2计)，含量为94.5％。
反应路线如下：
实施例3：化合物1的合成
500mL四口瓶中，加入化合物3(1mol)，亚硫酸氢钠1.5mol、DMF 500g，40-50℃反应1h，液相HPLC检测化合物3面积小于0.5％，反应完毕，得到化合物4的DMF母液，加入催化剂碘化亚铜5g、2-吡啶甲酸5g，加入1mol化合物5(3-氯-5,5-二甲基-4,5-二氢异噁唑；R为氯)，加入40-50℃反应5h，液相检测反应完毕，减压蒸馏回收溶剂后，加入500g水、500g乙酸乙酯，萃取分层，有机相脱溶，继续加入甲苯300g，重结晶得到目标化合物1砜吡草唑，含量99％，收率98％(以化合物3计)。
反应路线如下：
以上详细描述了本发明的优选实施方式。但是，本申请的保护范围并不拘囿于此。在本发明的技术构思范围内，本领域技术人员可以对本发明的技术方案进行多种变型，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涵盖在本申请权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种砜吡草唑的制备方法，其中所述制备方法包括以下步骤：
式(4)化合物与式(5)化合物反应，得到式(1)所示的砜吡草唑；
其中，R选自离去基团。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，式(4)化合物与式(5)化合物摩尔比为1:(1～2)；
优选地，上述反应在催化剂条件下进行；优选地，催化剂选自铜催化剂，例如碘化亚铜；优选地，铜催化剂与配体搭配使用，配体例如2-吡啶甲酸；
优选地，上述反应在有机溶剂的存在下进行；
优选地，上述反应中，反应温度为-10℃～150℃；优选地，上述反应中，反应时间为0.5h-10h。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，式(4)化合物的制备方法如下：
在还原剂存在下，由式(3)化合物合成式(4)化合物；
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，上述式(4)化合物的制备方法中，式(3)化合物与还原剂的摩尔比为1:(1～5)；
优选地，上述式(4)化合物的制备方法中，还原剂选自亚硫酸氢钠或亚硫酸钠，优选为亚硫酸氢钠；
优选地，上述式(4)化合物的制备方法在有机溶剂的存在下进行；
优选地，上述式(4)化合物的制备方法中，反应温度为-10℃～150℃；
优选地，上述式(4)化合物的制备方法中，反应时间为0.2h-5h；
优选地，上述式(4)化合物的制备方法反应结束后，不经后处理直接进行后续反应。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，上述式(3)化合物的制备方法如下：
在碱的存在下，将式(2)化合物与甲醛或多聚甲醛，以及亚硫酸氢钠反应，合成式(3)化合物；
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，上述式(3)化合物的制备方法中，式(2)化合物、甲醛与亚硫酸氢钠的摩尔比为1:(1～5):(1～5)；
优选地，上述式(3)化合物的制备方法中，所述的碱选自有机碱和无机碱中的一种、两种或更多种；
优选地，上述式(3)化合物的制备方法中，式(2)化合物与碱(例如氢氧化钠)的摩尔比为1:(1～5)；
优选地，上述式(3)化合物的制备方法在有机溶剂的存在下进行；
优选地，上述式(3)化合物的制备方法中，反应温度为-10℃～150℃；
优选地，上述式(3)化合物的制备方法中，反应时间为0.5h-8h。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，式(2)化合物的制备方法如下：
将式(6)化合物与1-氯-2-氟甲烷进行反应，得到式(2)化合物；
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，式(2)化合物的制备方法，在水与有机溶剂的存在下进行；
优选地，式(2)化合物的制备方法中，式(6)化合物与1-氯-2-氟甲烷的摩尔比为(0.5～5):(0.5～5)；
优选地，式(2)化合物的制备方法中，反应温度为10℃-20℃；
优选地，式(2)化合物的制备方法中，反应时间为0.5h-5h。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，式(6)化合物的制备方法如下：
将甲基肼、三氟乙酰乙酸乙酯进行反应，得到式(6)化合物；
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，式(6)化合物的制备方法中，甲基肼与三氟乙酰乙酸乙酯的摩尔比为(0.5～5):(0.5～5)；
优选地，式(6)化合物的制备方法在有机溶剂的存在下进行；例如，所述的有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙腈中的一种、两种或更多种；
优选地，式(6)化合物的制备方法中，反应温度为回流反应温度；
优选地，式(6)化合物的制备方法中，反应时间为0.5h-10h。
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