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砜吡草唑的合成工艺研究

安防科技
淄博新农基作物科学有限公司 255000


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摘要:砜吡草唑是一种常见的除草剂,被广泛用于苗前施药用于控制旱地作物田主要禾本科杂草和阔叶杂草。为了改进除草剂砜吡草唑的合成工艺,本文对砜吡草唑的合成工艺进行讨论,找到效率更高、更加环保的的合成工艺,希望能为相关企业提供更多的有效信息。

关键词:砜吡草唑;合成工艺

砜吡草唑主要被单子叶胚芽鞘或由双子叶胚轴所吸收,继而向上传播。它通过抑制蛋白质合成来控制细菌繁殖,还抑制植物呼吸,抑制了杂草芽和根的繁殖,然后迅速死亡;为植物电子转移链的重要控制物质和解偶联剂,它能够控制植物光合效应,影响植物蛋白质的生物合成,影响细胞分裂,并影响膜的生物组成与完整性。应用在小麦、蓖麻、大葱段等领域,以及利用少量小种控制一年生禾本科杂草和阔叶杂草。对一年生禾本科杂、硬草、鹅口疮草等也具特效,尤其对藜科、苋菜科、蓼科、鸭跖草以及阔叶杂草等也具有一定的防除功效,结缕草和决明子。然而,现有的磺酰吡唑合成方法存在收率低、副产物含量高的缺点。

发现砜吡草唑的主要制取方式,为先后制取二氢异恶唑环I和n-甲基吡唑环II,而后加以取代物对接、o-二氟甲基化和抗氧化处理,获得了砜吡草唑(图1)。制备方法使用了较为危险的化学制剂,如水溴、氯完全液化或异丁烯等,其化学反应要求较为严酷,后处置繁琐,且过程中还会生成大批三废,对环保影响不好。

为了解决这些问题,本文对磺酰吡唑的生产工艺进行了优化。结果表明,丙烯酸三甲酯环化得到3-二羟基-5,5-二甲基-4,5-二氢异恶唑,再经五氯化磷氯化和硫脲取代反应得到5,5-二甲基-4,5-二氢异恶唑-3-硫代甲脒;然后,以三氟乙酸乙酯为原料,与甲基肼化学反应得到n-甲基-3-三氟甲基-5-二羟基吡唑,接着再利用同一釜法完成羟甲基化和高度选择性o-二氟甲基化。紧接着,通过替代反应实现了二个杂环的合并,终于再采用氧化得砜吡草唑原药(图2)。获得优化后的制备路线后处理过程简便,溶剂也可回收再套用,制备成本减少,三废量降低,更利于工业化生产。

1试验部分

1.1试剂与仪器

三氟乙酸乙酯(百分之九十五,济南万兴达石化公司);甲肼(百分之九十八,南京市三浦石化公司);三,3-二甲基丙烯酸乙酯(百分之九十五,石家庄斯迪亚诺精密化工公司);羟基脲(百分之九十五,湖北兴恒康化学技术公司);硫脲(百分之九十八,北京市天宇康化工科技公司);甲醇钾溶液(百分之九十九,上海市邦城化学公司);二氟一氯甲烷(百分之九十九,浙江永和制冷公司)。部分反应试剂中和液的工业生产,不用处理或加热也能够进行使用。

仪器:气相色谱-质谱,气相色谱仪,高效液相色谱仪,核磁共振仪(B。

在同一温度下,逐滴加入64.0克(0.50mol)的乙腈三,3-丙烯酸二甲酯溶液,于约零点五时间内逐滴加入,然后混合至十个小时。在反应完全进行后,除去全部反应溶液可获得的白色固体。将白色固体溶于水中后,再用一百毫升的盐酸溶液(百分之三十五,1.20mol)中和。最后,用一氯乙醇(30毫升)×3萃取,最后结合为有机相。

在氮气环境下,用温控仪将五氯化磷(99.5克,0.48mol)一,2-二氯乙烷溶液(100毫升)先投入五百毫升或四口瓶中,用机器混匀,然后再将上述一,2-二氯乙烷的有机溶液滴入其中。滴加时间约为零点五小时,在二十五摄氏度搅拌后三小时左右。化学反应完成后,由经减压蒸馏获得的无色液体(3-氯负五,五-二甲基负四,5-二氢异恶唑),其含量大约为百分之九十七点七,总产率为百分之七十一点九。

1.2.25,5-二甲基-4,5-二氢异噁唑或-3-硫基甲脒盐的制法

在25摄氏度下,将31.0克(0.41mol)硫脲和100毫升叔丁醇放入500毫升四口水桶中,用温度计和机械搅拌,然后添加1.0毫升盐酸(35%,11.31mmol),最后加入了47.0克3-溴-5,5-二甲基-4,5-二氢异恶唑(0.34mol,98%)。约0.5小时后,滴加完成,继续搅拌约10小时。在与液体图像中央控制器反应后,利用最大真空度的蒸馏法去掉全部溶剂,获得固态产品。将固体物质用叔丁醇重晶体。最后所得的六十七点零克白色固态,浓度约为百分之九十五点零,收率为89.6%。

1.2.3N-甲基-3-三氟甲基-5-氢氧基吡唑的制备

在二十五摄氏度下,用温度计和机械搅拌将产生九十二点零克三氟乙酸乙酯(0.50mol)和150毫升乙酸添加到1000毫升四口杯中。于零摄氏度下,于一小时内逐滴加入约六十四点零克甲基肼(百分之四十,0.55mol),然后使整个反应流程迅速升温至八十摄氏度并搅拌至约五小时。反应进行后,向反应中加入二百毫升清水,并混匀至约零点五小时。

1.2.4n-甲基-3-三氟甲基-4-溴甲基-5-二氟甲氧基吡唑的制法

在二十五摄氏度下,将五十点零克的(0.30mol)n-甲基-3-三氟甲基-5-氢氧基吡唑和三十六点零克的氢氧化钠溶液(50%,0.45mol)分别添加到500毫升或带有温度计和机械混合设备的四口桶中,混合溶化。然后,再注入三十三点零克的甲醛溶液(百分之三十,0.33mol),并在二十min内将全部水滴加完,然后再继续在二十五摄氏度内搅动约一小时。在该高温下,接着再向基本型溶液中加入三十六点零克的氢氧化钠水溶液(百分之五十,0.45mol)和一百毫升的乙腈水溶液,接着再向水溶液中通入氟利昂废气,混合化学反应至6小时。化学反应进行后,马上停止并搅拌,将基本类型液分层,析出上层有机相,并浓缩,获得六十五点零克的浅黄色液态(n-甲基-3-三氟甲基-4-羟甲基-5-二氟甲氧基吡唑)。

将淡黄色液体溶于二百毫升一,2-二氯乙烷中。宜在零摄氏度的条件内向反应溶剂中添加大约三十五点七克的二溴亚胺水溶液(0.30mol)约10分min,然后将反应温度提高至二十五摄氏度,搅拌约零点五小时,化学反应进行后,向内反应溶剂中再添加一百毫升水溶液进行化学猝灭,然后再与最底层的有机相分离中国近代史,所得六十三点零克黄色水溶液,浓度90.0%,收率71.5%。

1.2.5砜吡草唑(3-[(5-(二氟甲氧基)-1-甲基-3-(三氟甲基)吡唑-4-基)-甲基磺酰基]-4,5-二氢-5,5-二甲基-1,2-异恶唑)的制备

在25摄氏度下,将42.0克中间体1(0.20mol)、41.4克碳酸钾(0.30mol)和200毫升乙腈分别添加到500毫升或四口桶中,并使用温度计和机械搅拌。混合0.5 小时后,向反应溶剂中滴加五十八点七克中间体2(约零点二零mol,90%)。于零点五小时内完成滴加,并于二十五摄氏度下继续搅拌四小时。反应完成后,向反应溶液中添加约一百五十毫升的澄清水,并混匀至二十min。然后分出有机相溶剂并将其浓缩,使所得的八十五点零克黄色有机液体称为(3-[(5-(二氟甲氧基))-1-甲基-3-(三氟甲基)吡唑-4-基)-甲硫基]-4,5-二氢-5,5-二甲基-1,2-异恶唑)。

将黄色液体溶解于300毫升乙醇中,分别加入1.25克二水钨酸钠(3.78mmol)和2毫升硫酸(98%),然后在25摄氏度下滴加64.6克过氧化氢(0.50mol,30%),持续0.5小时。在此温度下,搅拌约六小时。化学反应后,向反应溶液中加入100毫升清水,生成大量白色固体产物,再不断地搅动约零点五小时,随后对化学反应液体加以抽滤,使得到的固体产物完全晾干,共获得了白色固态目标物质七十三点零克,平均浓度:百分之九十九点四,总产率:92.3%。

2结论

以三甲基丙烯酸甲酯、3-二甲基丙烯酸甲酯和三氟乙酸乙酯为主要原材料,成功生产了砜吡草唑的二种主要中间体,并以高收率实现了二种主要中间体的成功对接。最后,经过安全高效的氧化反应获得了纯度>百分之九十九的砜吡草唑。

生产工艺与原料均相对安全,且化学反应条件较温和;改善了反应后的处理过程。在多步骤基本型中,选择了单釜法和无排放法同时完成上一步和下一步化学反应,从而大大减少了三废的生成和能源消耗;O-二氟甲基化过程中不生成N-二氟甲基副产物,从而提高了基本型的化学选择性和反应过程中各分子间的效率落差。本发明的生产工艺,更有利于砜吡草唑的绿色经济与工业化生产,也改善了砜吡草唑的生物合成工艺。但是,还有不少合成过程必须进行简化和研究。

参考文献

[1]沈运河, 祝玉超, 熊国银,等. 砜吡草唑的合成工艺研究[J]. 世界农药, 2020, 42(9):4.

[2]祝玉超. 一种砜吡草唑的合成方法:, CN111393427A[P]. 2020.

[3]顾闻. 砜吡草唑在土壤和水环境中的环境行为特性研究[D]. 南京农业大学, 2017.

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