硝磺草酮类化合物的制备方法与流程

1.本发明涉及除草剂领域，具体涉及一种硝磺草酮类化合物的制备方法。


背景技术：

2.硝磺草酮是一种能够抑制羟基苯基丙酮酸酯双氧化酶(hppd)的芽前和苗后广谱选择性除草剂，可有效防治主要的阔叶草和一些禾本科杂草。
3.目前，其主要采用以下合成路线进行制备，该路线使用2-硝基-4-甲砜基苯甲酸为起始原料，酰氯化、酯化、重排后经过后处理得到硝磺草酮，在重排反应过程中，用到氰化物催化剂，在生产过程中存在安全隐患、且存在产生的废水难以处理等问题。
[0004][0005]
另外，cn108440352a使用无机碱+叔胺类有机碱为重排剂，cn113233998a使用含有不饱和双键化合物，在双键协同作用下进行重排反应。这些方法虽避免了剧毒重排催化剂的使用，但增加反应产物后处理提纯难度，不仅增加了原料成本，也给后续处理造成了困难。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种硝磺草酮类化合物的制备方法，该方法不使用氰化物类重排试剂，且操作简单、成本低，非常适合工业化生产。
[0007]
为了实现上述目的，本发明提供一种硝磺草酮类化合物的制备方法，其中，该方法包括以下步骤，
[0008]
1)使式(1)所示结构的化合物与氯化剂进行酰氯化反应，得到酰氯化反应产物；
[0009]
2)使步骤1)得到的酰氯化反应产物与式(2)所示结构的化合物进行酯化反应，得到酯化反应产物；
[0010]
3)使步骤2)得到的酯化反应产物与式(4)所示结构的重排试剂进行接触，得到式(3)所示结构的化合物，
[0011][0012]
式中，r
1-r6各自独立地表示氢、c1-c3的烷基；
[0013]
a表示碳原子数为1-3的亚烷基；
[0014]
r7为c1-c6的烷基或c6-c10的芳基；
[0015]
r8为氢、c1-c6的烷基或c6-c10的芳基；
[0016]
r9为氢、c1-c6的烷基、c1-c6的芳基或c1-c6的羟烷基；
[0017]
x为氯离子或溴离子。
[0018]
优选地，所述重排试剂为3-苄基-5-(2-羟乙基)-4-甲基氯化噻唑鎓、3-乙基-5-(2-羟乙基)-4-甲基溴化噻唑鎓、3-乙基溴化噻唑嗡、3,5-二乙基-4-甲基溴化噻唑鎓和4,5-二甲基-3-(2-氧代-2-苯基乙基)噻唑氯化物中的一种或多种。
[0019]
优选地，步骤1)中，所述酰氯化反应在非质子溶剂和催化剂存在下进行。
[0020]
优选地，所述非质子溶剂为1,2-二氯乙烷、甲苯、乙酸乙酯、二氯甲烷、正己烷、氯仿和乙腈中的一种或多种。
[0021]
优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述非质子溶剂的用量为50-500ml。
[0022]
优选地，所述催化剂为三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺、吡啶、3-氨基吡啶、碳酸钾、碳酸钠、乙酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。
[0023]
优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述催化剂的用量为0.01-0.5mol。
[0024]
优选地，所述氯化剂为固体光气、氯化亚砜、五氯化磷、三氯化磷和双光气中的一种或多种。
[0025]
优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述氯化剂的用量为1-5mol。
[0026]
优选地，步骤1)中，所述酰氯化反应的条件包括：反应温度为60-90℃，反应时间为60-240分钟。
[0027]
优选地，步骤2)中，使式(2)所示结构的化合物加入到步骤1)得到的酰氯化反应产物中进行所述酯化反应。
[0028]
优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，式(2)所示结构的化合物的用量为1-3mol。
[0029]
优选地，步骤2)中，所述酯化反应在缚酸剂存在下进行。
[0030]
优选地，所述缚酸剂为三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺、吡啶、3-氨基吡啶、碳酸钾、碳酸钠、乙酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾中一种或多种。
[0031]
优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述缚酸剂的用量为1-5mol。
[0032]
优选地，步骤2)中，所述酯化反应的条件包括：反应的温度为10-45℃，反应时间为0.5-5小时。
[0033]
优选地，步骤3)中，使式(4)所示结构的重排试剂加入到步骤2)得到的酯化反应产物中进行重排反应。
[0034]
优选地，所述重排试剂的用量为式(1)所示结构的化合物的0.1-10重量％。
[0035]
优选地，步骤3)中，所述接触的条件包括：接触的温度为10-45℃，接触的时间为1-10小时。
[0036]
优选地，该方法还包括将步骤3)得到的反应产物与酸性水溶液进行酸化的步骤。
[0037]
根据本发明的方法，其不使用氰化物类重排试剂，且操作简单、成本低，非常适合工业化生产。
具体实施方式
[0038]
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。
[0039]
本发明提供一种硝磺草酮类化合物的制备方法，其中，该方法包括以下步骤，
[0040]
1)使式(1)所示结构的化合物与氯化剂进行酰氯化反应，得到酰氯化反应产物；
[0041]
2)使步骤1)得到的酰氯化反应产物与式(2)所示结构的化合物进行酯化反应，得到酯化反应产物；
[0042]
3)使步骤2)得到的酯化反应产物与式(4)所示结构的重排试剂进行接触，得到式(3)所示结构的化合物，
[0043][0044]
式中，r
1-r6各自独立地表示氢、c1-c3的烷基；
[0045]
a表示碳原子数为1-3的亚烷基；
[0046]
r7为c1-c6的烷基或c6-c10的芳基；
[0047]
r8为氢、c1-c6的烷基或c6-c10的芳基；
[0048]
r9为氢、c1-c6的烷基、c1-c6的芳基或c1-c6的羟烷基；
[0049]
x为氯离子或溴离子。
[0050]
在本发明中，作为c1-c3的烷基可以举出：甲基、乙基和丙基等。
[0051]
在本发明中，作为碳原子数为1-3的亚烷基可以举出：亚甲基、亚乙基和亚丙基等
[0052]
在本发明中，作为c1-c6的烷基可以举出：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基等。
[0053]
在本发明中，作为c6-c10的芳基可以举出：苯基、苯甲基、苯乙基、邻甲苯基、1-萘基(或α-萘基)、2-萘基等。
[0054]
在本发明中，作为c1-c6的羟烷基可以举出：羟甲基、羟乙基、羟丙基、羟丁基、羟戊基和羟己基等。
[0055]
根据本发明，优选地，r
1-r6表示氢。
[0056]
根据本发明，优选地，a表示亚甲基。
[0057]
在本发明的一个优选的实施方式中，式(1)所示结构的化合物为
[0058]
在本发明的一个优选的实施方式中，式(2)所示结构的化合物为
[0059]
在本发明的一个优选的实施方式中，式(3)所示结构的化合物为
[0060]
在本发明的一个优选的实施方式中，式(4)所示结构的重排试剂为3-苄基-5-(2-羟乙基)-4-甲基氯化噻唑鎓、3-乙基-5-(2-羟乙基)-4-甲基溴化噻唑鎓、3-乙基溴化噻唑嗡、3,5-二乙基-4-甲基溴化噻唑鎓和4,5-二甲基-3-(2-氧代-2-苯基乙基)噻唑氯化物中的一种或多种；优选地，式(4)所示结构的重排试剂为3-苄基-5-(2-羟乙基)-4-甲基氯化噻唑鎓、3-乙基溴化噻唑嗡和3,5-二乙基-4-甲基溴化噻唑鎓中的一种或多种。
[0061]
根据本发明，优选地，步骤1)中，所述酰氯化反应在非质子溶剂和催化剂存在下进行。作为所述非质子溶剂优选为1,2-二氯乙烷、甲苯、乙酸乙酯、二氯甲烷、正己烷、氯仿和乙腈中的一种或多种；更优选地，所述非质子溶剂为1,2-二氯乙烷。
[0062]
根据本发明，所述非质子溶剂的用量可以根据式(1)所示结构的化合物的用量来选择，优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述非质子溶剂的用量为50-500ml；更优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述非质子溶剂的用量为100-200ml。
[0063]
根据本发明，优选地，所述催化剂为三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺、吡啶、3-氨基吡啶、碳酸钾、碳酸钠、乙酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种；更优选地，所述催化剂为三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺和吡啶中的一种或多种。
[0064]
根据本发明，所述催化剂的用量可以根据式(1)所示结构的化合物的用量来选择，优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述催化剂的用量为0.01-0.5mol；更优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述催化剂的用量为0.01-0.1mol。
[0065]
根据本发明，所述氯化剂为本领域通常用于酰氯化的各种试剂，优选地，所述氯化剂为固体光气、氯化亚砜、五氯化磷、三氯化磷和双光气中的一种或多种；更优选地，所述氯化剂为氯化亚砜。
[0066]
根据本发明，所述氯化剂的用量可以根据式(1)所示结构的化合物的用量来选择，
优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述氯化剂的用量为1-5mol；更优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述氯化剂的用量为1.05-2mol。
[0067]
根据本发明，步骤1)中，所述酰氯化反应的条件可以包括：反应温度为60-90℃，反应时间为60-240分钟，优选所述酰氯化反应在回流条件下进行。
[0068]
根据本发明，在所述酰氯化反应结束后，优选使式(2)所示结构的化合物加入到步骤1)得到的酰氯化反应产物中进行所述酯化反应。
[0069]
根据本发明，由于酰氯化反应几乎完全进行，因此，式(2)所示结构的化合物的用量可以根据式(1)所示结构的化合物的用量来选择，优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，式(2)所示结构的化合物的用量为1-3mol；更优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，式(2)所示结构的化合物的用量为1-2mol；进一步优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，式(3)所示结构的化合物的用量为1-1.5mol；进一步优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，式(3)所示结构的化合物的用量为1-1.2mol。
[0070]
根据本发明，为了使所述酯化反应充分地进行，优选地，步骤2)中，所述酯化反应在缚酸剂存在下进行。作为所述缚酸剂可以为本领域通常用于缚酸的各种碱性试剂，例如可以为三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺、吡啶、3-氨基吡啶、碳酸钾、碳酸钠、乙酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾中一种或多种，优选为三乙胺。
[0071]
根据本发明，优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述缚酸剂的用量为1-5mol；更优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述缚酸剂的用量为1.5-3mol。
[0072]
根据本发明，步骤2)中，所述酯化反应的条件包括：反应的温度为10-45℃，反应时间为1-10小时，优选为1-6小时。
[0073]
根据本发明，优选地，步骤3)中，使式(4)所示结构的重排试剂加入到步骤2)得到的酯化反应产物中进行重排反应。
[0074]
在本发明中，所述重排试剂的用量可以根据式(1)所示结构的化合物的用量来选择，优选地，所述重排试剂的用量为式(1)所示结构的化合物的0.1-10重量％；更优选地，所述重排试剂的用量为式(1)所示结构的化合物的0.2-8重量％；更优选地，所述重排试剂的用量为式(1)所示结构的化合物的0.5-5重量％；更优选地，所述重排试剂的用量为式(1)所示结构的化合物的0.5-2重量％；更优选地，所述重排试剂的用量为式(1)所示结构的化合物的0.5-1.5重量％；更优选地，所述重排试剂的用量为式(1)所示结构的化合物的0.8-1.2重量％。
[0075]
根据本发明，步骤3)中，所述接触的条件包括：接触的温度为10-45℃，接触的时间为1-10小时，优选为1-6小时。
[0076]
根据本发明，在重排反应结束后，其后处理极其简单，仅需要将步骤3)得到的反应产物与酸性水溶液进行酸化后，分离出有机相，并除去溶剂后即可高纯度且高收率地得到目标产物。
[0077]
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。
[0078]
实施例1
[0079]
向四口反应瓶中，加入2-硝基-4-甲砜基苯甲酸25g，1,2-二氯乙烷125ml，加入n,n-二甲基甲酰胺0.05g，升温回流，滴加二氯亚砜13.35g，滴加完毕后，回流反应2小时，得到
2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯，降温于10℃，加入1,3-环己二酮12g，滴加三乙胺22.4g；滴加完毕，在10-20℃，保温反应1小时，后加入3-苄基-5-(2-羟乙基)-4-甲基氯化噻唑鎓0.3g，在20-25℃，保温反应4小时，加入水，用盐酸酸化，分层，脱出溶剂，得到硝磺草酮(通过核磁和质谱确认结构为硝磺草酮)，含量98.5％，收率91.38％。
[0080]
实施例2
[0081]
向四口反应瓶中，加入2-硝基-4-甲砜基苯甲酸25g，1,2-二氯乙烷125ml，加入n,n-二甲基甲酰胺0.05g，升温回流，滴加二氯亚砜13.35g，滴加完毕后，回流反应2小时，得到2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯，降温于10℃，加入1,3-环己二酮12g，滴加三乙胺22.4g；滴加完毕，保温反应1小时，加入3-乙基溴化噻唑嗡0.2g，在25-30℃，保温反应6小时，加入水，用盐酸酸化，分层，脱出溶剂，得到硝磺草酮，含量98.25％，收率90.12％。
[0082]
实施例3
[0083]
向四口反应瓶中，加入2-硝基-4-甲砜基苯甲酸25g，1,2-二氯乙烷125ml，加入n,n-二甲基甲酰胺0.05g，升温回流，滴加二氯亚砜13.35g，滴加完毕后，回流反应2小时，得到2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯，降温于10℃，加入1,3-环己二酮12g，滴加三乙胺22.4g；滴加完毕，保温反应1小时后，加入3,5-二乙基-4-甲基溴化噻唑鎓0.24g，在25-30℃，保温反应6小时，加入水，用盐酸酸化，分层，脱出溶剂，得到硝磺草酮，含量98.13％，收率90.31％。
[0084]
实施例4
[0085]
向四口反应瓶中，加入2-硝基-4-甲砜基苯甲酸25g，1,2-二氯乙烷125ml，加入n,n-二甲基甲酰胺0.05g，升温回流，滴加二氯亚砜13.35g，滴加完毕后，回流反应2小时，得到2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯，降温于10℃，加入1,3-环己二酮12g，滴加三乙胺22.4g；滴加完毕，保温反应1小时后，加入3-乙基-5-(2-羟乙基)-4-甲基溴化噻唑鎓0.25g，在25-30℃，保温反应6小时，加入水，用盐酸酸化，分层，脱出溶剂，得到硝磺草酮，含量98.03％，收率90.11％。
[0086]
实施例5
[0087]
向四口反应瓶中，加入2-硝基-4-甲砜基苯甲酸25g，1,2-二氯乙烷125ml，加入n,n-二甲基甲酰胺0.05g，升温回流，滴加二氯亚砜13.35g，滴加完毕后，回流反应2小时，得到2-硝基-4-甲砜基苯甲酰氯，降温于10℃，加入1,3-环己二酮12g，滴加三乙胺22.4g；滴加完毕，保温反应1小时后，加入4,5-二甲基-3-(2-氧代-2-苯基乙基)噻唑氯化物0.2g，在25-30℃，保温反应6小时，加入水，用盐酸酸化，分层，脱出溶剂，得到硝磺草酮，含量98.08％，收率90.07％
[0088]
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。

技术特征：
3mol。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，步骤2)中，所述酯化反应在缚酸剂存在下进行；优选地，所述缚酸剂为三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺、吡啶、3-氨基吡啶、碳酸钾、碳酸钠、乙酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾中一种或多种；优选地，相对于1摩尔的式(1)所示结构的化合物，所述缚酸剂的用量为1-5mol。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，步骤2)中，所述酯化反应的条件包括：反应的温度为10-45℃，反应时间为0.5-5小时。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，步骤3)中，使式(4)所示结构的重排试剂加入到步骤2)得到的酯化反应产物中进行重排反应；优选地，所述重排试剂的用量为式(1)所示结构的化合物的0.1-10重量％。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，步骤3)中，所述接触的条件包括：接触的温度为10-45℃，接触的时间为1-10小时。10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括将步骤3)得到的反应产物与酸性水溶液进行酸化的步骤。

技术总结
本发明涉及除草剂领域，公开了硝磺草酮类化合物的制备方法。该方法包括：1)使式(1)所示结构的化合物与氯化剂进行酰氯化反应，得到酰氯化反应产物；2)使步骤1)得到的酰氯化反应产物与式(2)所示结构的化合物进行酯化反应，得到酯化反应产物；3)使步骤2)得到的酯化反应产物与式(4)所示结构的重排试剂进行接触，得到式(3)所示结构的化合物。该方法不使用氰化物类重排试剂，且操作简单、成本低，非常适合工业化生产。化生产。化生产。


技术研发人员：倪肖元 吴坤 汪韬 郭晓伟
受保护的技术使用者：北京颖泰嘉和生物科技股份有限公司
技术研发日：2022.03.16
技术公布日：2023/9/22