唑草酮的合成工艺改进

唑草酮的合成工艺改进

偶氮酮是20世纪90年代由f8426和p1062开发的三唑酮杂草。试验代码：f8426和p1762，一般名称为卡伦特和ethyl，商品名称为aim、afiny、aurora、pladtor、福建农业、快速毁灭等。该品种属原卟啉原氧化酶抑制剂,即通过抑制叶绿素生物合成过程中原卟啉原氧化酶而引起细胞膜破坏,使叶片迅速干枯、死亡。在喷药后15分钟内即被植物叶片吸收,不受雨淋影响,主要用于防除阔叶杂草和莎草,防除对磺酰脲类除草剂产生抗性的杂草也具有很好的活性,适用于小麦、大麦、燕麦、水稻、玉米、大豆、柑桔、咖啡、棉花、高粱、葡萄园、草坪等。因其在土壤中的半衰期仅为几小时,故对下茬作物亦安全。该品种在美国、日本、法国、德国、南非等许多国家登记,由于其安全性好,使用剂量少,适用作物广,因而引起农业部门和农药生产厂家的极大兴趣。目前该品种合成技术难点还有很多没有公开,原料药主要依靠进口,我们通过技术攻关,以光气环合法合成关键中间体取代芳基三唑啉酮,以低压加氢法制得中间体取代芳胺,找到一条适合工业化生产的工艺路线。1芳基三唑啉酮的合成唑草酮的合成文献报导较多,主要涉及到中间体取代芳基三唑啉酮的合成。经文献检索、工艺路线比较和小试技术攻关,选择唑草酮合成路线如图1所示。2实验部分2.1氯二氟甲烷氟4-氯-2-氟苯肼(98%,自制);光气(工业品,V/V>75%);一氯二氟甲烷(工业品,液化钢瓶);雷尼镍(自制);其它所用的试剂均为市售分析纯、化学纯或者工业级药品。2.2仪器LC–10AT岛津高效液相色谱仪。2.3实验方法2.3.1醋酸酐的制备在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗及冷凝器的500mL四口烧瓶中加入二氯乙烷250mL和4-氯-2-氟苯肼48g,搅拌降温至10℃左右,开始滴加醋酸酐36.5g,滴加温度5～10℃,约半小时滴完,然后在此温度下保温反应1h,取样液谱分析转化率达99%,反应结束。滴加20%碳酸钾水溶液调节pH值达7～8,搅拌15min,静置分去水层,有机层再用150mL水洗涤一次,用无水硫酸镁干燥,抽滤得1-乙酰基-2-(4-氯-2-氟苯基)肼二氯乙烷溶液备用。2.3.2n-4-氯-2-氟苯基乙基基氯的制备向上述制备的1-乙酰基-2-(4-氯-2-氟苯基)肼二氯乙烷溶液中滴加三氯氧磷46g,滴加温度40℃以下,滴完后升温至80～85℃保温反应3h,取样液谱分析转化率达99%,反应结束。降至室温得N-(4-氯-2-氟苯基)乙基腙基氯。然后在30℃以下滴加27%氨水,测定溶液的pH值达12～13,滴加结束,在25～30℃之间保温反应2h,升温至回流,静置分水。有机层再用150mL水洗涤一次,无水硫酸镁干燥,过滤此混合物,减压浓缩滤液得半固态残留物。用150mL正己烷研磨此残留物,抽滤。抽干后再用100mL正己烷洗涤滤饼,滤饼烘干得氨基腙56g,含量98.7%(高效液相色谱法,下同),收率92.6%(以4-氯-2-氟苯肼计),熔点71～73℃。2.3.3唑啉酮的合成在装有搅拌器、温度计、通气管及冷凝器的1000mL四口烧瓶中加入甲苯500mL、上述制备的氨基腙50g和三乙胺63g,搅拌降温至0℃,开始通入光气,光气流量400～500mL/min,通光1h,累计通光量达45～55g,停止通光,缓慢升温至40～50℃,保温反应2h,取样液谱分析氨基腙含量小于0.5%,反应结束。然后在40～50℃赶光1.5h,降温,滴加300mL水,滴加完毕后,在0～5℃搅拌2～3h,抽滤,滤饼用10%碳酸钠水溶液水洗至中性,再抽滤,滤饼烘干得三唑啉酮53g,含量98.4%,收率93.8%(以氨基腙计),熔点190～192℃(文献值189～191℃)。抽滤后的母液静置分水,甲苯层蒸馏后甲苯回收套用,水层为三乙胺盐酸盐水溶液,用于回收三乙胺。2.3.4唑啉酮的合成在装有搅拌器、温度计、脱水器及冷凝器的1000mL四口烧瓶中加入500mL二甲基甲酰胺、2g亚硫酸氢钠、50g无水碳酸钾和上述制备的50g三唑啉酮,搅拌升温至回流,通入一氯二氟甲烷1h左右,取样分析三唑啉酮转化率达99%以上反应结束,否则继续通入一氯二氟甲烷,反应结束后降温至80℃左右,抽滤,滤饼用50mL二甲基甲酰胺洗涤,合并滤液进行减压脱溶,溶剂基本脱尽后加水200mL,边搅拌边降温,温度降至5℃左右,抽滤。抽干后的滤饼加入到250mL甲醇中,升温回流15min,降温至0℃左右抽滤,滤饼烘干得氟化物46.5g,含量99.1%,收率76.2%(以三唑啉酮计),熔点113～116℃。2.3.5热反应-氟化物的合成氟化物法在250mL烧瓶中加入100mL浓硫酸,降温至0℃左右,加入45g氟化物,搅拌10min后开始滴加70%硝酸17.5g,滴加温度控制在10～15℃,滴加完毕后在此温度下保温反应1h,取样分析氟化物含量小于0.5%反应结束,然后将此混合物滴入500mL冰水中,过滤收集生成的固体,得硝基物48g,含量96.8%,收率91.8%(以氟化物计),熔点102～105℃(文献值102℃～104℃)。2.3.6催化剂的制备在带有控制仪的500mL不锈钢高压釜中加入甲醇250mL、硝基物45g、雷尼镍5g和脱卤抑制剂2g,密闭高压釜,通入氮气置换空气,反复3次以上,再通入氢气置换氮气,反复3次以上,置换结束。搅拌升温至50℃,通入氢气,加氢过程放热,通过氢气压力及夹套水降温,控制料温在95～100℃之间,维持压力1.0～3.0MPa。加氢一段时间后,温度下降时,维持压力2.5～3.0MPa,在95℃～100℃之间,加氢1h,测量氢压,当氢压不降后保温20min,加氢结束,降温至40℃左右,泄压,上层物料转移至烧瓶,催化剂套用。减压蒸出甲醇,加入甲苯200mL,升温至回流,降温结晶,抽滤。滤饼烘干得氨基物38.5g,含量97.5%,收率94.4%(以硝基物计),熔点127～130℃(文献值128℃～129℃)。2.3.7化合物的合成在装有搅拌器、温度计、导气管及冷凝器的1000mL四口烧瓶中加入72g氨基物、300g丙酮,搅拌溶解后过滤除去不溶的固体杂质。降温到0℃以下,通入氯化氢气体,维持温度0℃左右,当尾气有氯化氢放出时,停止通氯化氢。加入3g氯化亚铜、320g丙烯酸乙酯,维持反应温度0～5℃,滴加35%亚硝酸钠水溶液(24g亚硝酸钠溶于44g水中),2～3h滴加结束。滴完后在0℃左右保温反应1h。加水100mL搅拌15min,静置分层,有机层分别用5%盐酸100mL、水100mL、5%氢氧化钠100mL洗涤分层。有机层进行减压脱溶,蒸去丙酮及丙烯酸乙酯,最终真空度1.33kPa,温度70℃左右时停止脱溶,得粗品95g,含量82%。然后再在高真空下蒸出低、高沸点杂质,得黏稠黄色液体唑草酮70g,含量91%,收率62.8%(以氨基物计)。3唑啉酮的合成唑草酮是超高效含氟类除草剂,具有杀草速度快、低毒、广谱、安全等优点,符合当今农药研究开发的新趋势,在我国具有较大开发价值及较好的推广使用前景。本工艺以4-氯-2-氟苯肼为起始原料,经过氨基腙合成、制三唑啉酮,二氟甲基化、硝化、还原、重氮芳基化等7步反应合成最终产品唑草酮,产品含量91%左右,总收率36.2%(以4-氯-2-氟苯肼计)。其中中间体