（农药学专业论文）手性除草剂喔草酯中间体的合成工艺研究.pdf

州夫季2 0 0 8 届项士研究生幸隹套文 摘要 喔草酯是高效芳氧苯氧丙酸酯类手性除草剂，对一年生和多年生的禾本科杂草 有优良的防效，广泛应用于大豆、油菜、棉花、甜菜和豌豆等农作物田中，具有高 效、易降解、对环境污染小等优点。本论文主要对喔草酯的三个关键中间体2 异 亚丙基氨基氧基乙醇、l 一乳酸【( 2 异亚丙基氨基氧基) 乙基】酯和q 6 氯喹喔啉2 氧 基) 苯酚的合成工艺进行了研究，详细讨论了各步反应，并对反应中的催化剂、溶 剂或缚酸剂、温度、反应时间、摩尔投料比等主要影响因素进行了全面的分析，获 得了较佳的合成条件。( 1 ) 2 异亚丙基氨基氧基乙醇的优化条件：w z - 1 作催化剂， 刀( 丙酮肟) ：刀( 环氧乙烷) = l ：1 8 ，催化剂用量为丙酮肟物质的量的5 0 ，在溶剂 ( a ) 中，3 5 0 4 0 0 c 下，反应6 5h ，合成收率4 5 2 。( 2 ) l 乳酸【( 2 异亚丙基氨基 氧基) 乙基】酯的优化条件：w 7 _ , - 2 作催化剂，n ( l - 乳酸) ：力( 2 异亚丙基氨基氧基乙 醇) = 1 ：3 ，催化剂用量为l 乳酸物质的量的5 0 ，溶剂( b ) 作带水剂，回流反应 3 5h ，合成收率7 8 5 。( 3 ) 4 - ( 6 一氯喹喔啉2 氧基) 苯酚的优化条件：用w z - 3 作缚 酸剂，n ( 2 ，6 - - 氯喹喔啉) ：刀( 对苯二酚) ：n ( w z 3 ) = l ：1 2 ：3 ， 在溶剂( c ) 中， 1 0 5 肛l1 0 0 。c 下，反应2 5h ，合成收率7 8 2 。三个中间体结构经元素分析、红 外光谱、核磁共振谱进行了确认，反应采用气相色谱进行了跟踪，产物用气相色谱 进行了定量分析。 关键词：喔草酯；手性除草剂；中间体；合成工艺：优化； 图书分类号：t q 4 5 7 2 1 州夫季2 0 0 8 届嘎士研竞生季往论文 a b s t r a c t p r o p a q u i z a f o p ，ah i g h l ye f f i c i e n ta r y l o x y p h e n o x y p r o p i o n a t ec h i r a lh e r b i c i d e , h a sg o o dh e r b i c i d a la v t i v i t ya g a i n s tt oa n n u a lo rp e r e n n i a lg r a s sw e e da n di sw i d e l y a p p l i e di ns o j 钆c o l e , c o t t o n , s u g a rb e e t , p e aa n d 8 0o i li th a sm a n y a d v a n t a g e s ，s u c h 笛h i g he f f i c i e n c y , e a s yd e g r a d a t i o n , l o wp o l l u t i o n , e t a 1 t h i sp a p e rm a d eas t u d yo n t h es y n t h e s i so f t h r e ek e yi n t e r m e d i a t e so f p r o p a q u i z a f o p ：2 - ( i s o p r o p y l i d i e n e a m i n o ) o x y e t h a n o l ，2 - ( i s o p r o p y l i d i e n e a m i n o ) o x y e t h y l l - l a c t a t ea n d4 - ( 6 - c h l o r o - 2 - q u i n - o x a l i n y l ) o x y p h e n 0 1 t h er e a c t i o nf a c t o r sf o re v e r ys t e p ，s u c ha sc a t a l y s to ra c i d b i n d i n ga g e n t , s o l v e n t , m o l a rr a t i o ，t e m p e r a t u r e , r e a c t i o nt i m ew e r ee n t i r e l y i n v e s t i g a t e d ( 1 ) t h eo p t i m a lp a r a m e t e r so f2 - ( i s o p r o p y l i d i e n e a m i n o ) o x y e t h a n o l w c r eo b t a i n e da sf o l l o w s ：i tw a ss y n t h e s i z e df r o ma c e t o n eo x h n ea n de t h y l e n eo x i d e u s i n gw z - ia sc a t a l y s t , m o l a rr a t i oo fa c e t o n eo x i m et oe t h y l o n eo x i d ew & sl ：1 8 ， c a t a l y s ta m o u n tw a s5 0 ( b a s e do na c e t o n eo x i m e ) ，s o l v e n tw a ss o l v e n t ( a ) ，r e a c t i o n t e m p e r a t u r ew a s3 5 o - 4 0 0 c ，r e a c t i o nt i m ew a s6 5ha n dt h ey i e l dw a s4 5 2 ( 2 ) t h eo p t i m a l p a r a m e t e r s o f2 - ( i s o p r o p y l i d i e n e a m i n o ) o x y e t h y i - l - l a c t a t ew e r e o b t a i n e da sf o l l o w s ：i tw a s s y n t h e s i z e d f r o ml - l a c t i ca c i da n d 2 - ( i s o p r o p y l i d i e n e a m i n o ) o x y e t h a n o lu s i n g w z - 2a sc a t a l y s t , m o l a rr a t i oo fl - l a c t i c a c i dt o2 - ( i s o p r o p y l i d i e n e a m i n o ) o x y e t h a n o lw a sl ：3 ，c a t a l y s ta m o u n tw a s 5 0 ( b a s e do nb - l a c t i ca c i d ) ，w a t e r - c a r r y i n gr e a g e n tw a ss o l v e n t ( b ) ，r e f l u xt i m ew a s 3 5ha n dt h e y i e l d w a s7 8 5 ( 3 ) t h eo p t i m a l p a r a m e t e r s o f 4 - ( 6 - c h l o r o - 2 - q u i n o x a l i n y l ) o x y p h e n o lw e l eo b t a i n e da sf o l l o w s ：i tw a ss y n t h e s i z e d f r o m 2 , 6 - d i c h l o r o q u i n o x a l i n e a n d h y d r o q u i n o n eu s i n g w z - 3a s b a s e , n ( 2 ，6 - d i c h l o r o q u i n o x a l i n e ) ：( h y d r o q u i n o n e ) ：n o v z 3 ) = l ：1 2 ：3 ，s o l v e n tw a s s o l v e n t ( c ) ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r ew a s10 5 0 - , , i10 0 c ，r e a c t i o nt i m ew a s2 5ha n d t h ey i e l dw a s7 8 2 n l e i fs t r u c t u r e sw e r ec h a r a c t e r i z e db ye l e m e n t a la n a l y s i s ，r n m r r e a c t i o nw a sm o n i t o r e da n dt h ep r o d u c t sw e l oq u a n t i t a t i v e l y 删) ，s c du s i n g g a sc h r o m a t o g r a p h y 2 贵州大等2 0 0 8 届项叠研竞盎季位论文 k e yw o r d s ：p r o p a q u i z a f o p ；西娃商h e r b i c i d e ；i n t e r m e d i a t e ；s y n t h e t i ct e c h n o l o g y ；, 4 州太夸2 0 0 8 石项士研究生謦往论文 附：擘位论文原创性声明和美于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成采。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果对本文的 研究曾做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：童釜雌 日 期：，2 q q 墨生鱼魍 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定。同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅：本人授权贵州大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文和汇编本学位论文 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：惫建叠导师签名邋日期：2 鲤曼生堑旦论文作者签名：忽逸缝导师签名塑日期：2 鲤曼生堑旦 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 曾士 日吞 手性芳氧苯氧丙酸酯类除草剂是一类高效除草剂，其具有高效、低毒、除 草谱广、选择性高、施用期长等优点，现有精喹禾灵、喔草酯、糠草酯等数十 个重要品种问世。此类大部分除草剂的合成都要用到l 乳酸酯、4 ( 6 氯喹喔啉 2 氧基) 苯酚等中间体，因此，此类除草剂中间体的合成及工艺研究已成为人们 研究的热点。喔草酯是手性芳氧苯氧丙酸酯类除草剂中的优秀品种，具有高效、 易降解、对环境污染小等优点。用来取代草甘膦、草特膦等对环境污染大的有 机磷除草剂，市场前景广阔。目前，国内喔草酯完全依赖进口，国内无工业化 生产。2 异亚丙基氨基氧基乙醇、l ，乳酸【( 2 异亚丙基氨基氧基) 乙基】酯、4 ( 6 一 氯喹喔啉2 氧基) 苯酚是合成喔草酯的三个关键中间体，它们的工艺开发将会提 升国内农药产业结构，为国家节约大量外汇，经济效益将十分明显。 因此，我们重点对这三个中间体进行了合成并工艺改进，经过对现有的文 献资料进行认真分析和总结，自主研制开发了新型催化剂w z - 1 ，w z 2 和缚酸 剂w z 3 分别用于2 异亚丙基氨基氧基乙醇、i ，乳酸【( 2 异亚丙基氨基氧基) 乙 基1 酯、4 ( 6 氯喹喔啉2 氧基) 苯酚的合成。与文献报道的合成的方法相比，具 有对环境污染小、反应条件温和、对设备腐蚀小、成本低、产品化学纯度和光 学纯度高等优点，易于实现工业化。为喔草酯的工业化奠定了基础。 夤州太学2 0 0 8 届硕士研究生泽位论文 第一章文献综述 芳氧苯氧丙酸酯类除草剂是近三十年来发展起来的新型除草剂，被用于阂 叶作物中苗后防除一年或多年生禾本杂草，已有2 0 个品种商品化，如精吡氟禾 草灵、精曝唑禾草灵、精喹禾灵、炔草酯、氰氟草酯和喔草酯等，也是迄今为 止除草效果最好的除草剂之一。此类除草剂及其中间体的合成工艺的研究受到 人们广泛的关注。因此，本文对芳氧苯氧丙酸酯类除草剂及其中闯体的合成工 艺进行了简单介绍： 1 1 芳氧苯氧丙酸酯类除草剂的概述 1 1 。1 芳氧苯氧丙酸酯类除草剂的开发现状 1 9 7 5 年赫斯特公司首先推出了禾草灵商品，此后日本石原产业公司在1 9 7 6 年又推出了含p m 环的杂环衄p 类除草剂p y r i f e n o p ( 0 5k g h m 2 ) ( 靳藉等，2 0 0 0 ) 。 f 3 c 舀。仓。蚤癫嚆 精嗽氟禾革灵，1 9 7 9 年，z e n c a ，i s k , b i o s c i e n c e s a u 。仓。留h 砷2 0 n = 氆 a 取三口。一3 删炉e h a 取父o 。静h 疵嚆 州大孝2 0 0 8 届项士研竞生夸位论文 精喹禾灵1 9 8 6 年，d up o n t , n i s s a n , i d i m y a l a u 九。p c h 3 呼取蠢。静v l 删3 眦舀。o 。一b q 嚆 氰氟草酯，1 9 8 9 年，d o we l a n c o c 旺 。o 。蚤2 c 删3 噻唑采草灵，1 9 9 8 年，h o e c h s t 图1 - 2 含杂环芳氧苯氧丙酸酯类除草剂的结构 s c h e m e1 - 2h e r b i c i d e so f ( a r y l o x y ) p h e n o x y p r o p i o n a t ew i t hh e t e r o c y l i cr i n g 芳氧苯氧丙酸酯类除草剂是一类比较独特的除草剂，具有以下特征( 苏少 泉等，2 0 0 0 ) ： ( 1 ) 两种异构体生物活性差异大。( 2 ) 此类除草剂的原化合物均为酯类。因 此，往往将其加工成乳油或浓乳剂以及水分散性粒剂等，在制剂加工中，加入 植物油或非离子表面活性剂，能够显著捉高化合物的生物活性，降低单位面积 用药量。( 3 ) 所有品种均系苗后茎叶处理剂，主要防除一年生与多年生禾本科 杂草，对双子叶杂草无效。( 4 ) 所有品种对各种双子叶作物的选择性很强，高 度安全，在使用中超过正常用量数倍亦不会产生药害。 责州太簪2 0 0 8 届项士研党生学徒论文 1 1 2 芳氧苯氧丙酸酯类除草剂的合成概述 精吡氟禾草灵是由日本石原产业公司研制，并与i c i 共同开发的一种内吸 传导型茎时处理除草翔。防除一年生和多年生禾本科杂草，如翠稗、狗尾草、 马唐、牛筋草、野燕草、看麦娘、雀麦、臂形草、芦苇等。主要的合成路线如 下( d a v i d , 1 9 7 8 ) ： 叩q a 二的伽一毛c 口q 渊 c h 3 t s o 一一c 0 2 c 4 h 9 - f l l h 精恶唑禾草灵是由安万特公司开发的内吸传导型茵后茎叶后处理剂，用于 防除看麦娘、鼠尾看麦娘、孳原看麦娘、野燕麦等杂草。合成路线如下( n e s t l e r , e t 口，；1 9 8 5 ) ： a 旺扣- 0 - 。h 一旺 。o 。h t l s o - c - c 0 2 c h 2 c h 3 q 仃o 孓。杏。一薹邺心 - q 仃孓。o 。一薹邺心 油菜、甜菜、贬麻、烟草等。对阔叶作物安全。主要的合成路线如下( d a v i d ，1 9 7 9 ) ： f 3 c c t + 。h 一黾c c _ h 3 t s o c 一c o 喹c h z h f 3 c 。h 糖草蘸是壶 轴i 鳓y a l 纯学公司开发的芳氧苯氧羧酸酯类手健除草荆，对一 年生和多年生的禾本科杂草有优良的防效，具有高效、易降解、对环境污染小 等优点。合成路线如下( s i n z o ，e ta 1 ，1 9 8 s ) ： 。_ a u 父，q 。h u 父。h e 曦q _ u 九奇唾h 一嘟p 炔草酯是诺华公词开发的内吸传导型除草制，和解革喹以1 ：4 比例混用于 采谷类俸物中藏除禾本科杂草如鼠尾看麦娘、燕麦、黑麦草、早熟禾、狗尾草 等。合成路线如下( s c h u r t e r , e ta 1 ，19 8 5 ) ： ， a w a 2 一a 一 o 。鞋 ? 联o 。h a 联o 。一一渊 c h 3 t s o - c 。c 0 2 c h 2 c - = c h h 费，l i 夫番2 0 0 8 石磺士研竞囊手饺论文 耩喹禾灵是由嗣本基产化学工监公司开发一种高瘦选择牲豹旱田茎时处理 荆，防除年生和多年生杂革，如野燕麦、狗尾草、马唐、牛筋草等。主要的 合成路线如下圆e w i c k 1 9 8 6 ；m a k i n o , e ta 1 ；1 9 8 7 ) ： a u 九+ 瑚一c t c o z c h 2 c h 3 h 的q 渊u x q 。h a u 父q 铲融曝 氰氟草酯是由陶氏农业料学公司开发的唯一对水稻具有嵩度安全性除草 剂，主要焉于防除重要的禾本科杂草，不仅对各种稗苹嵩效，还可防除千金子、 马唐、双穗雀稗、狗尾革、牛筋草等未本科等杂革。合成路线如下( p e w s , e ta 1 ， 1 9 8 9 ) ： 叫孓a + 主泸。h 眦心。泸洲 c h 3 t s o c 。一c 0 2 c 4 h 9 h 眦杏。g 警 路线如下( r u d o l 1 9 9 8 ) ： a 仃孓s 帕o 。h 一旺 。o 。h tlso-c-c02ch2ch3a仃v孓s。o。蛰c-c c 删3l c 仃孓。o 。一删3 夤一大奢2 0 0 8 石顷士研竞生幸铖论文 1 1 3 喔草酯的合成路线选择 国外在合成喔草酯时一般是以2 氯丙酸或b 乳酸为原料，以2 氯丙酸为原料， 要通过化学拆分的方法来合成它，在实际生产中对环境污染大，且光学纯度不高。 因此采用l 乳酸为原料，已经工业化的路线有两条。 合成路线一蹬岫e ta l ；2 0 0 0 ) = 种。h 旦卅o c h 2 一墨挚啷h 2 c h 2 0 n = p c h 3 h 3 e吃c ：三 i 。 i i h 筘s 0 2 ah 3 c 飞， 瑚墨蝴。n = 3 h 。 o h h 。4 旧洳：堕 c h 3 。 a 联k o 。馨二 合成路线二( f r a t c r , e ta l ；1 9 8 7 ) ： h 气e 扑。h 旦卅洲扣h 艄h a c 邺s 啦a h 。挚2 c h 2 c h 2 0 n = c ：嚣, h o c o 。 h 。 c _ h 3 夕二u 冬吞。h 瑚言娜h n ： a 双义。仑。p 恻= 毫 以上二条工艺路线中，采用路线一合成，合成工艺比较简单，其缺点是合成 费州夫肇2 嘲石嘎士研竞生夸弦梅文 l 歉攀较诋，生产成本高，产菇含量莉光学纯度较低，产藩舞蕊惹；采蔫路线二具 有对环境污染小、反应条件温和、成本低、产龋化学纯度和光学纯度高等优点， 携一次性使产品含量达戮9 0 鑫以上，易于实现王盈纯。霆此，选择籍线二较为 切实可行。 1 1 a 芳氧苯氧丙酸蘸类除草翔孛闻体豹开发现状 从上耐芳氧苯氧丙酸类除草剂合成工艺概述介绍可知，大部分芳氧苯氧丙 鼗类豫草剡的合戎郝要焉到乳酸酯、对甲苯磺酰乳酸酯亿合物或它们的手性诧 台物作为中间体。因此，此类除草剂的中间体的合成工艺研究直是人们研究 的热点。 1 1 4 1 乳酸酯类化含物的合成 乳酸醢类纯合物是合成芳氧苯氧丙酸酯类除草剂的重要中间体，其具有独 特的光学和生物活性，逐渐成为农药、医药的重要中间体。传统工业生产中采 用浓硫酸为催纯剂，虽然浓硫酸价格低凛，但存在反应选择性差( 乳酸易靛生分 子内和分子问脱水) 、碳化、反应时间长、产率低、产晶色度差、居处理复杂、 严重腐蚀设备和三菠排放严重等问题。为此，在合成乳酸酯方面已开发了一些 觏的催化荆，如固体超强酸、金属卤化物、稀土化合物等。 近阶段，有关乳酸酯类纯合物合成的研究现状： 刘理中( 刘理中等，1 9 9 3 ) 等采用酵酸的物质量毖为4 ：l ，催化翔j f e c i 聪6 h 2 0 用量为乳酸的2 8 ，回流分水1 o h ，合成了乳酸正丁酯，产品收率达7 5 蝴，此 方法催化荆用量少，操俸方使，反应时闻短，产品收率及纯度较高，对设备腐蚀 较小，副反应少，是一种值得推广的有效方法。 杨辉荣等渤辉荣等，1 9 9 5 ) 9 树脂负载硝e 1 3 催化含成乳酸正t 醺。巍其震 鬟为乳酸量1 5 0 ，醇酸物质的量比为4 5 6 ：l ，反应2 5h ，酯产率达9 9 5 ，此 催饨剂能重复使用，连续使溺7 次，产率达8 6 o 。 魏宝荣等( 魏宝荣等，1 9 9 5 ) 在乳酸和正丁醇物质的最比为l ：1 2 ，利用二甲 苯为带求剡，催化荆用量鸯反应渡总量能& 5 ，分别使耀钛酸醚乙蘸、钛酸题丁 酗、钛酸四丙酸、错酸四异丙酯为催化荆，回流分水3 0h ，所得乳酸正丁酯收率 分别隽9 8 。o ，9 8 5 ，9 8 2 饔9 8 o 。 郝素娥等( 郝索娥等，1 9 9 9 ) 采用无水氯化铝作催化剂，苯作带水剂酯化反 夤州大簪2 0 0 8 庙项士研究生季位奄文 应，结束后反应液直接倒入蒸馏瓶中蒸馏得产品，前馏分可重复使用( 未作回用 试验) ，结果表明产品质量优于硫酸催化所得产物。最佳反应条件为醇酸摩尔比 2 5 ：1 ，催化剂用量为乳酸用量的1 o ，反应温度7 5 0 。c ，反应时间3 0h ，苯8 0 m l ，产品收率8 8 5 。该工艺虽克服了硫酸催化的某些弊端，但催化剂不能回收 利用。 张志宏等( 张志宏等，2 0 0 0 ) 采用共沉淀法制备了复合型固体超强酸 s 0 4 2 t i 0 2 - f c 2 0 3 ，并将其用于催化乳酸与正丁醇的酯化反应，酯化率达到 9 5 2 。 邓旭忠等( 邓旭忠等，2 0 0 0 ) 利用0 1t o o l 乳酸，0 4m o l 正丁醇，4 0g 氨基磺 酸，回流分水2 0 2 5h ，分离催化剂后的反应液经处理、干燥、蒸馏得乳酸正丁 酯收率8 4 0 ，回收的催化剂重复使用5 次，产品收率仍达7 6 0 张敏等( 张敏等，2 0 0 0 ) 将八面沸石分子筛用稀盐酸处理制成不同硅铝比的 脱铝超稳y 沸石，成功地催化合成了乳酸正丁酯。利用s i 0 2 a 1 2 0 3 = lo 9 9 的脱 铝超稳y 沸石量为反应物的3 7 ( 1 0 曲，0 1t o o l 乳酸，o 2t o o l 正丁醇，回流分水 1 0h ，得乳酸正丁酯收率7 4 2 ，该催化剂重复使用1 0 次，活性几乎未发生改变。 熊文高( 熊文高等，2 0 0 1 ) 等利用磺化聚苯乙烯树f l 旨( 7 3 2 型) 催化合成了乳酸 正丁酯。当0 1t o o l 乳酸，在0 5g 树脂作用下与0 2t o o l 正丁醇回流分水1 0 0 0m i n s ， 得乳酸正丁酯收率9 9 3 ，同时该树脂重复使用5 次，活性几乎未发生变化。 俞善信等( 俞善信等，2 0 0 1 ) 用硫酸铁铵催化合成乳酸正丁酯。当0 1t o o l 乳 酸，0 2t o o l 正丁醇在0 0 0 3t o o l 铁铵矾催化下回流分水2 0h ，产品收率达9 9 o 。 黄春林等( 黄春林等，1 9 9 9 ) 以稀土化合物催化合成乳酸正丁酯。当其用量 为乳酸的0 8 ，反应温度1 0 0 - 1l o 。c ，反应5 0 巧0h ，采用无水c u s 0 4 为吸水剂， 乳酸正丁酯收率达8 5 0 以上。 刘新河等( 刘新河等，2 0 0 1 ) 将活性炭固载p w t 2 杂多酸催化合成了乳酸正丁 酯。在酸醇物质的量比为l ：3 催化剂用量为乳酸质量的4 0 ，1 0 8 1 2 5 c 回流 分水2 0h ，乳酸酯化率达9 7 6 ，催化剂重复使用5 次，酯化率无明显下降。 金瑞娣等( 金瑞娣等，2 0 0 4 ) 以s 2 0 8 2 。z r 0 2 - s i 0 2 为催化剂催化合成乳酸正丁 酯的方法进行了研究，得出其最佳工艺条件为：催化剂原料配比( z r ) ：( s i ) ：l ：1 5 ， 醇酸物质的量的比为4 5 ：l ，催化剂用量1 0 9 ，乳酸用量为0 0 8 3t o o l 的情况下， 夤一天擎2 0 0 8 届喂士研究蠢季往论文 反应时弱为3 。0h ，蘸化率可达9 7 3 。穰纯裁可蓬复整翔6 次戳上。 。 高兴文等( 高兴文等，2 0 0 5 ) 制备了固体超强酸s 0 4 2 t i 0 2 ，并将其用予催化 。乳酸与鼹氢糠酵盼酝仡反赢。通过气相色谱跟踪反应，确定最佳反应条谗为： 硫酸浸泡浓度为1 0m o f l ，固体超强酸s o ? - r r i c h 焙烧温度为4 5 0 0 c ，焙烧时间 失4 5h ，带求裁失环蠢烷，酵酸摩尔毙为2 。5 ：薹，催诧剂用量为b 乳酸质量的塞， 酯化反应时间为6 0h 。在此条件下，合成b 乳酸四氢糠酯产率可达8 2 7 ，精醺 彀率7 6 。0 0 , 6 ，产品纯学纯度9 7 8 ，光学纯度9 7 6 。 1 1 4 2 对甲苯磺酰乳酸酯类化合物的台成 工监土一般盘虢下方法合成：将。乳酸酯，二氯甲烷作溶羯，在缚酸翔就 啶或者三乙胺存在下，和对甲苯磺酰氯反应生成目标产物。此反应存在的缺点 是；反应不仅时闻长，产率在8 5 0 - 9 5 o 左右；同对，缚酸裁用燕是乳酸酯摩 尔量的l 2 倍，缚酸剂回收利用率低，还存在产物化学纯度和光学纯度低、生 产成本高等阅题。 近阶段，有关对甲苯磺酰乳酸酯类化合物合成的研究现状： f r a t e r 等( f r a t e r , e ta 1 ；1 9 8 7 ) 合成了喔草酯的中间体卜对甲苯磺酰乳酸【( 2 - 异亚丙基氨基氧基) 己基】酯。将5 0 0 9 l - 攀l 酸酯加入带有搅j 拳器、澄度计的5 0 0 0 m l 的反应瓶中，用2 6 0m l 的c h 2 c 1 2 溶解，滴加对甲苯磺酰氯( 5 0 0go 2 6m o o ， 反威液冷却至0 c ，然后满加9 2 0m k 三乙胺惩时1 0h ，湿度控铡在5 0 。c 以 下在肌5 。c 下搅拌6 0h 后，静置过夜反应完毕，在温度为1 0 0 c 条件下加 入7 5 。0m l 承，同时调节p h 盥2 - 3 加入8m l 浓盐酸 ，分离得到浅黄色的有魂 相，用永洗涤两次，每次5 0 0m l 。合并有机栩，用无水硫酸钠干燥，用活性 碳脱色，脱溶，并在4 0 0 c 条件下手燥，想到产品8 4 9g ，纯学产率力9 5 。1 。 赵军等( 赵军等，1 9 9 8 ) 直接将。乳酸酯化为乳酸甲酯，然后与对甲苯磺酰氯 爱瘫，得到b 对甲苯磺酰乳酸甲酯，反应步骤为热天b 巍酸甲醚0 。5m o l ，重 蒸吡啶1 2 心0m o l ，对甲苯磺酰氯o 5 5t o o l ，搅拌反应放置、分层、洗涤干燥 赢，蒸馏褥戮目标产物，收率失8 5 辨“ 李斌等( 李斌等，2 0 0 0 ) 以乳酸乙酯和对甲苯磺酰氯为原料台成了对甲苯磺 酰巍酸乙蘸，同样虢三乙胺作隽篷化剂效果最好，、产率比较低。 s i n g e r 等( s i n g e r , e ta l ；2 0 0 0 ) 报道了将有光学活性的l 乳酸乙酯，以甲苯 州夫夸2 0 0 8 届项士研完生学位硷文 为溶剂，在催化剂三乙胺存在下，和对甲苯磺酰氯反应生成了k 对甲苯磺酰乳 酸乙酯。此反应后处理比较简便，只需要用酸洗涤，再用饱和食盐水洗到中性， 干燥、脱溶即得到产物，但没有给出产率、化学纯度和光学纯度。 葛发样等( 葛发祥等，2 0 0 1 ) 报道了将外消旋的乳酸四氢糠酯和对甲苯磺酰 氯的反应。反应步骤为加入乳酸四氢糠醇酯0 8t o o l ，三乙胺1 0m o l ，溶剂 2 5 0 o m l ，滴加对甲苯磺酰氯0 8m o l 和2 0 0 0m l 溶剂，滴加2 0h 完毕，滴加 温度不超过1 0 0 。c ，之后升至室温反应4 0h ，反应完毕，合成收率为9 5 ，0 e , 4 。 此方法的优点是三乙胺催化剂可以回收利用，同时反应时间短，合成收率高。 袁冠华等( 袁冠华等，2 0 0 4 ) 采用二氯甲烷为溶剂，使用三乙胺为催化剂， l 乳酸甲酯和对甲苯磺酰氯反应，生成【广对甲苯磺酰乳酸甲酯，产品收率为 9 5 台，产物的光学纯度为9 5 o 。合成不仅收率高。而且光学纯度也高，但是 后处理比较烦琐。 泰永华等( 泰永华等，2 0 0 4 ) 报道了【广对甲苯磺酰乳酸乙酯的合成，在l 乳酸乙酯和对甲苯磺酰氯的反应体系中滴加三乙胺，原料配比为n ( l - 乳酸乙酯) ： 呱对甲苯磺酰氯) ：刀( 缚酸剂) = 1 ：l ：0 5 ，于5 c 反应3 0h ，于室温下放置1 2 0h ， 分离处理后得到无色晶体，收率9 1 2 。 金婵等( 金婵等，2 0 0 4 ) 将l 乳酸酯化为乳酸乙酯，再与对甲苯磺酰氯反应， 分别用三乙胺和吡啶作为催化剂，得到了l 对甲苯磺酰乳酸乙酯，收率为9 6 o 和8 8 0 e , 4 。并对三乙胺和吡啶的缚酸机理进行了分析研究。表明三乙胺是一种 高活性的催化剂，但未报道具体的反应条件和操作方法。 吴永虎等( 吴水虎等，2 0 0 5 ) 直接将l 乳酸乙酯，以甲苯为溶剂，在催化剂 氧化钙存在下和对甲苯磺酰氯反应，得到了l 对甲苯磺酰乳酸乙酯。确定了较 佳的反应条件：温度0 - 5 c 逐渐上升，终点温度为2 0 0 c ，氧化钙的量为1 2 5 g ，对甲苯磺酰氯2 5 og ，l 乳酸乙酯1 6 4g ，反应时间为6 0h ，收率为9 8 o ， 没有给出产物的化学纯度和光学纯度。 雷子蕙等( 雷子蕙等，2 0 0 6 ) 报道了【广对甲苯磺酰乳酸甲酯的合成，将2 0 8 gl 乳酸甲酯和2 4 3g 三乙胺溶解于8 0 0m l 苯中，0 。c 下滴入3 8 2g 对甲苯磺 酰氯，2 0h 滴完，于室温下反应1 8 0h ，过滤，除去固体杂质，滤液用水洗涤， 无水硫酸镁干燥，蒸除溶剂得到l 对甲苯磺酰乳酸甲酯，收率9 5 0 。 夤硝夫夸2 0 0 8 囊磺士研究熏季位褥文 陵上所述，乳酸蘸巍对甲苯磺酰羲黢蘸及箕手经纯合物豹合成制备方法不 不断丰富。关于乳酸醅及其手性化合物的合成，传统的制备方法是以浓硫酸为 穰仡裁，氇存在产率低、螽娃理复杂、严重腐蚀设备和三废排放严重等氟遂。 于是，人们研制开发出许多具有很好催化活性的催化剂，不仅提离了收率，而 且生产工艺篱单、反应溢度低、摧纯裁可竣重复使用、簌憝理筠单、不腐蚀设 备，减少了环境污染具有极离的工业价值；关予对甲苯磺酰乳酸醣及其手性化 合物的合成，传统的翩备方法是以三乙胺兔镬化裁，僵存在反应嚣曹阀长、反应 条件苛刻、光学纯度低、缚酸剂回收困难的问题。为了解决上述阀题，人们已 经筛选密一些耨豹缚酸裁，翔金属氧化物等，不仅毅率和光学纯发商，并且不 腐蚀设备，减少了环境污染。相信随着人们的不断深入研究，会有更好中间体 合成工艺豹出现。 夤州大孽2 0 0 8 届嘎士研竞生辱隹论文 第二章论文设计思想 2 1 研究意义和鹭标 2 1 1 研究意义 喔草酯是手性芳氧苯氧丙酸酪类除草剂孛的优秀品种，具有高效、易降解、 对环境污染小等优点。用来取代草甘膦、草特膦等对环境污染大的有机磷除草 刹，市场前景广闻。譬前，霹内喔草酯完全依赖进墨，霉内无王监纯生产。2 - 异皿丙基氨基氧基乙醇、l 乳酸【( 2 异皿丙基氨基氧基) 乙基】酯、“昏氯喹喔啉 名氧基) 苯酚是合成喔草酯的三个关键中闻体，它们的工艺开发将会提升嚣内农 药产业结构，为国家节约大量外汇，经济效益将十分明显。同时也给其他芳氧 苯氧丙酸酯类除草荆的中闻体合成起捌一定的借鉴作用。我们所获得的小试成 果将及时进行中试，以便尽快将其应用于工业生产中 2 1 2 研究露标 合成手性除草剂喔草酯中间体需达到的目标是：1 具有高的化学纯度和光 学纯度：2 成本低、产率高、污染小，能够实现工业化生产。 2 2 喔草酯中间体开发思路 国外在合成喔草酯时一般是以2 氯丙酸或l 乳酸为原料，以2 氯丙酸为原料， 要通过化学拆分的方法来合成它，在实际生产中对环境污染大，且光学纯度不高。 因此采用k 乳酸为原料，已经工业化的路线有两条。 合成路线一( f u k u d a , e ta l ；2 0 0 0 ) - 夤砖夫攀2 0 0 8 石磺士研竞童夸盏论文 ：3 c h a c s 0 2 c i弋矿 1乒删=0吨h。-兮ohtso- - 删2 c 心。晦吱一 h 。 h 毒。善h 徘c ：c 薹h 3 h 气, , c i c h a 4 a 驳k - q - 。秽h 一= 合成路线二f f r a t c r , 鲥以；19 8 7 ) = 扑。h 旦h 卅咣c h 2 0 h 竺h 。? c h c 0 3 h：洲2 c h 2 濉3 c * h 3 c三 g r 乜 h 3 c s 0 2 c =飞矿s l g k 仑。静= 以上五条工艺路线中，采用路线一合成，合成工艺比较简单，其缺点是合成 收率较低，生产成本高，产品含量和光学纯度较低，产品外观差；采用路线二具 有对环境污染小、反应条件温和、成本低、产品化学纯度和光学纯度高等优点， 能一次性使产品含量达至j j 9 0 o 以上，易于实现工业化。因此，选择路线二较为 切实可行。 从路线二可知，喔草酯的合成要涉及到2 异亚丙基氨基氧基乙醇( i ) 、k 乳酸 夤州大孽2 0 0 8 届士研竞生辱往论文 f q _ 异亚丙萋氨基氧基) 乙基】醣o r ) 、辱6 一氯喹喔啉2 氧基) 苯酚( i i d - - 个关键中闻 体合成。因此，本文重点对这三个重要中间体进行合成并工艺改进。 1 2 异亚丙基氨基氧基乙醇1 3 i 合成方法及优化方案的确定 v 。7 + 泳三h o c h 2 c h 2 0 n = ， i 圈2 - 董2 异亚丙基氨基氧基乙醇的合成 s c h e m e2 - 1s y n t h e s i so f2 一 ( i s o p r o p y l i d i e n e a m i n o ) o x y e t h a n o l 传统的制备方法是：以环氧乙烷和丙酮肟为原料。用n a o h 作为催化剂， 永作为溶荆，而且催化帮用量为丙酮肟物质的量的5 0 溉，产率为3 1 o 。反 应存在反应选择差、副产物多、反应时问长( 长达两天 、产率低、严重腐蚀设 备和生产成本高等闯题。 为了解决上述存在的问题，在此合成路线的基础上，本文采用固定其它因素； 变化一种因素的方法。重点考察了催化剂、溶剂、催化剂用量、反应温度、摩 尔投料比和反应时间6 个工艺参数对收率的影响，来确定2 异皿丙基氨基氧基 z 醇( i ) 的最佳优化条件，寻找一种产率高、生产成本低、环保的合成方法。 2 o 乳酸【( 2 异亚丙基氨基氧基) 乙基】酯( 1 i ) 合成方法及优化方案的确定 _ c h 3h3c、hg 心 ，c h 3 h o 、c o o h + p 2 n o c h 2 c h 2 0 h h o - - ：c 0 2 c h 2 c h 2 0 n = c i 舀h3ch 二 c h 3 图2 2l 乳酸【( 2 一异亚丙基氨基氧基) 乙基】酯的合成 s c h e m e2 - 2s y n t h e s i so f 2 - ( i s o p r o p y l i d i e n e a m i n o ) o x y e t h y l - l - l a c t a t e 传统工业生产巾采用浓硫酸为催化剂，虽然浓硫酸价格低廉，但存在反应 选择性差( - l 酸易发生分子内和分子闻脱水) 、碳化、反应时闻长、产率低、产 品色度差、后处理复杂、严重腐蚀设备和三废排放严重等问题。 为此，在上述合成路线的基础上，希望刀：发一些新型的催化赛噻，可以提高 反应的选择性。从而采用固定其它因素，变化一种因素的方法。重点考察了催 化刹、带水剃、催化剡用量、醇酸摩尔比和反应时间5 个工艺参数对收率及比 旋光度的影响，来确定l 乳酸【( 2 异娅丙基氨基氧基) 乙基】酯( i i ) 的最佳优化条 件，寻找一种绿色的合成方法。 3 4 - ( 6 氯喹喔啉2 氧基) 苯酚( i i i ) 合成方法及优化方案的确定 州夫学2 0 0 8 届项士研究生，往论文 议芝碱 u 父q 。h 图2 - 34 - ( 6 - 氯喹喔啉- 2 氧基) 苯酚的合成 s c h e m e2 - 3s y n t h e s i so f 4 - ( 6 吒h i o r o - 2 - q u i n o x a l i n y l ) o x y p h e n o l 传统的制备方法是：以对苯二酚和2 ，6 - 二氯喹喔啉为原料，用n a o h 或k o h 作为缚酸剂，极性高的溶剂作为溶剂，而且缚酸剂用量为2 , 6 二氯喹喔啉物质 的量的扣3 倍。反应存在副产物多、生产周期长、严重腐蚀设备等问题。 为此，在上述合成路线的基础上，开发了新型的缚酸剂w z - 3 ，大大提高 反应的选择性。进而采用固定其它因素，变化一种因素的方法。重点考察了溶 剂、反应温度、w z - 3 的用量、摩尔比投料比和反应时间4 个工艺参数对收率 影响，来确定q 昏氯喹喔啉- 2 氧基) 苯酚( m ) 的最佳优化条件，寻找一种反应时 间少、生产成本低、对设备腐蚀小的合成方法。 一大夸2 0 0 8 石硕士研究生手往奄文 第三章实验部分 3 1 仪器及试剂、 3 1 1 仪器 ( 1 ) j e o l 型5 0 0i h z 核磁共振仪 ( 动6 8 9 0 d 型气相色谱仪( 美国安捷伦公司) ( 3 ) v a r i o l i i 型元素分析仪( 德国e l e m e n t a r 公司) ( 4 ) v e c t o r 型红外光谱测定仪，k b r 压片( 德国布鲁克公司) ( 5 ) r e - 5 2 a a 型旋转蒸发仪( 上海亚荣生化仪器厂) ( 6 ) 2 x z - 2 型旋片真空泵( 上海真空泵) ( 7 ) x - 5 型显微熔点测点仪( 巩义市英欲予华仪器厂) ( 8 ) w z z - 2 b 型自动旋光仪( 上海精密科学仪器有限公司) ( 9 ) w a y 型阿贝折射仪( 上海精密科学仪器有限公司) ( 1 0 ) b p 6 1 s 型电子天平( 德国s a r t o r i u sb a s i c 公司) ( 1 1 ) y b z - 1 2 h 型平板磁力搅拌器( 上海大普仪器有限公司) ( 1 2 ) 玻璃仪器：- - d 烧瓶、圆底烧瓶、分水器、烧瓶、温度计、搅拌器等。 3 1 2 主要原料 k 乳酸：含量9 0 o ，光学纯度 - 9 9 2 丙酮肟：工业纯，9 8 0 0 , 6 环氧乙烷：分析纯， - 9 9 5 2 ，6 二氯喹喔啉：工业纯，- - - 9 7 0 对苯二酚：分析纯， - 9 9 5 3 2 主要的原料的理化性质 州大夸2 0 0 8 届项士研完生季位论文 1 表3 1 主要原料物理性质数据一览表 墅垒! ! 兰! ! 盟型婴! 型旦! 丛堂丛壁堕型 名称分子式分子量熔点 c沸点 c比旋光度 3 3 实验过程 3 3 12 异亚丙基氨基氧基乙醇( i ) 的制备 罾n = 旦 , c h 3 h o c i i - z c h 2 0 n - - c c h 3 i 图3 12 异亚丙基氨基氧基乙醇的合成 s c h e m e3 - 1s y n t h e s i so f2 ( i s o p r o p y l i d i c n c a m i n o ) o x y e t l _ m n o l 在配有温度计、冷凝管、磁力搅拌器的5 0 0 0m l 三口烧瓶中，装入7 4 4g ( 1 0t o o l ，含量9 8 0 ) 丙酮肟、2 0 0 0m l 溶剂( a ) 、一定量的环氧乙烷和催化剂 w z - 1 ，开搅拌，控制反应温度3 5 o - 4 0 0 c ，6 5h 后停止反应。常压蒸馏除去 溶剂，得到粗产物，并减压蒸馏收集9 2 o 9 4 0