專利名稱：水楊酸雙嘧啶類化合物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是可作為稻田除草劑使用的水楊酸雙嘧啶，以及其酯類和鹽類衍生物的制備方法。
日本公開專利平3-115205報(bào)導(dǎo)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)水楊酸雙嘧啶、水楊酸雙嘧啶甲酯等多種酯類化合物、以及水楊酸雙嘧啶鈉等多種鹽類化合物，對(duì)稗草、禾本科雜草和闊葉雜草等都具有卓越的防除效果，可作為極具開發(fā)潛力的水稻芽后除草劑使用。日本公開專利平1-250365對(duì)其中水楊酸雙嘧啶及其鈉鹽所介紹的一種可實(shí)施的制備方法是，以2，6-二羥基苯甲酸芐酯(A)和4，6-二甲氧基-2-甲基磺酰嘧啶(B)為起始原料，在四氫呋喃溶劑中，以氫化鈉為堿，經(jīng)單醚化反應(yīng)先得到6-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)氧-水楊酸芐酯的單醚化產(chǎn)物(C)；然后改以在N，N-二甲基甲酰胺反應(yīng)介質(zhì)中，以該第一步所得的單醚化產(chǎn)物(C)及上述原料(B)和三水合四丁基氟化銨為原料，再進(jìn)行第二次醚化反應(yīng)，得到雙醚化的水楊酸雙嘧啶芐酯化合物(D)；再以鈀-碳為催化劑，在甲醇介質(zhì)中對(duì)該芐酯化合物(D)經(jīng)氫解得到其水楊酸雙嘧啶產(chǎn)物。按其文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)計(jì)算，由其起始原料2，6-二羥基苯甲酸芐酯(A)計(jì)，經(jīng)上述三步反應(yīng)得到產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶的總收率僅為8．5％。再以該水楊酸雙嘧啶為原料與氫化鈉或氫氧化鈉進(jìn)行中和反應(yīng)，可進(jìn)一步得到水楊酸雙嘧啶的鈉鹽。即使將此成鹽反應(yīng)的收率以100％計(jì)，該鈉鹽相對(duì)于起始原料而言的總收率最高不會(huì)高于8．5％。這種低收率的結(jié)果表明，原料化合物(A)和(B)在反應(yīng)過程中被大量消耗于副產(chǎn)物中，不僅因原料價(jià)格昂貴和三廢現(xiàn)象嚴(yán)重導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失大，也使所需要的水楊酸雙嘧啶或其鈉鹽產(chǎn)品的質(zhì)量難以保證。因此該合成路線和方法尚難具備工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用的價(jià)值。該文獻(xiàn)中雖然還提及可由2，6-二羥基苯甲酸酯與2-鹵代-4，6-二甲氧基嘧啶，或與4，6-二甲氧基-2-烷基磺酰嘧啶經(jīng)雙醚化反應(yīng)得到水楊酸雙嘧啶酯的合成路線，但尚無具體材料能表明該合成路線可以實(shí)際被實(shí)施和完成。
鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)上述情況提供一種以更為簡(jiǎn)便易行的方式制備上述可作為稻田除草劑使用的水楊酸雙嘧啶及其衍生物的方法，使其具有顯著的工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用的價(jià)值。
本發(fā)明的水楊酸雙嘧啶類化合物的制備方法，是以2，6-二羥基苯甲酸酯和(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)三烷基氯化銨為原料，以有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，在堿性條件下進(jìn)行雙醚化反應(yīng)，直接得到雙醚化的水楊酸雙嘧啶酯化合物產(chǎn)物。所說原料中的2，6-二羥基苯甲酸酯，可以為目前己知的2，6-二羥基苯甲酸的甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、芐酯等多種酯類化合物。這些化合物除可由生產(chǎn)廠商提供外，也可以參照如第2407187號(hào)德國專利等文獻(xiàn)的方法制備得到。在上述的雙醚化反應(yīng)過程中，原料2，6-二羥基苯甲酸酯中的酯基并不發(fā)生改變，因此產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶酯化合物中的酯與所用原料2，6-二羥基苯甲酸酯中的酯保持相同。因此制備所需酯基的水楊酸雙嘧啶酯化合物時(shí)，可以使用具有相應(yīng)酯基的2，6-二羥基苯甲酸酯化合物為原料。例如制備水楊酸雙嘧啶甲酯化合物時(shí)，可使用相應(yīng)的2，6-二羥基苯甲酸甲酯為原料。所說原料中的(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)三烷基氯化銨，可以為(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)三甲基氯化銨，或是其相應(yīng)的三乙基氯化銨、三丙基氯化銨、三丁基氯化銨等形式的季銨化合物。對(duì)于上述反應(yīng)而言，其結(jié)構(gòu)中的烷基部分的改變一般情況下是允許的。這些化合物的來源同樣也可以參照如第700907號(hào)歐洲專利等文獻(xiàn)所報(bào)導(dǎo)的方法制備，或其它適當(dāng)?shù)姆椒ǖ玫健７磻?yīng)所需的堿性條件，可以使用氫化鈉、氫化鉀等堿金屬的氫化物，或是碳酸鈉、碳酸鉀等常用的堿金屬碳酸鹽。作為反應(yīng)介質(zhì)的有機(jī)溶劑，可以為N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮、苯、甲苯、三氯甲烷等極性或非極性的有機(jī)溶劑。實(shí)驗(yàn)表明，其中以使用N，N-二甲基甲酰胺、丙酮等極性有機(jī)溶劑對(duì)反應(yīng)的進(jìn)行更為有利。在進(jìn)行上述的雙醚化反應(yīng)時(shí)，各種原料及試劑可以基本按接近反應(yīng)所需的理論計(jì)算量投料。如，反應(yīng)時(shí)的2，6-二羥基苯甲酸酯／(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)三烷基氯化銨／堿的摩爾用量比，可以采用為1／(1．8-2．2)／(2．0-2．2)。此反應(yīng)可以按常規(guī)方法在普通的室溫?cái)嚢钘l件下順利完成。與一般化學(xué)反應(yīng)規(guī)律相同，提高反應(yīng)溫度有利于加快反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)表明，此步雙醚化反應(yīng)的水楊酸雙嘧啶酯的產(chǎn)品收率可以達(dá)到80％左右。
將上步產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶酯在水-醇混合溶劑的反應(yīng)介質(zhì)和堿性條件下進(jìn)行水解后再酸化，可以進(jìn)一步得到該酯水解后的產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶。由于上步產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶酯的水溶性較小，直接在水中進(jìn)行反應(yīng)雖無不可，但反應(yīng)效率較低。實(shí)驗(yàn)表明，如采用混合有適量醇類化合物所成的水-醇混合溶劑，可以改善水楊酸雙嘧啶酯在反應(yīng)介質(zhì)中的溶解性能，有利于反應(yīng)效率的提高。所用的醇可以為常用的甲醇、乙醇、異丙醇等小分子醇，其中最方便和常用的是乙醇。隨著在混合溶劑中醇量比例的增大，水楊酸雙嘧啶酯化合物在反應(yīng)介質(zhì)中的溶解程度也隨之提高。實(shí)驗(yàn)表明，采用以水-醇等．2．體積比例混合形式的反應(yīng)介質(zhì)，即可取得滿意的反應(yīng)效果，且方便操作。對(duì)于水解通常所需要的堿性條件，一般并無過多和特殊的要求，可以按常規(guī)方式使用氫氧化鈉、氫氧化鉀等常用的堿金屬氫氧化物，或是碳酸鈉、碳酸鉀等常用的堿金屬碳酸鹽等堿性化合物。為避免發(fā)生不必要的過度水解使已形成的嘧啶基醚鍵被破壞，堿的用量一般以接近理論量為好，不宜過多。例如可以使水楊酸雙嘧啶酯／堿的摩爾用量比為1／(1．0-1．2)。此步水解反應(yīng)的收率一般均大于60％。
將水解后得到的產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶在甲醇、乙醇、異丙醇等醇類溶劑或其它極性有機(jī)溶劑中與醇鈉經(jīng)非水成鹽反應(yīng)，還可進(jìn)一步得到與該水楊酸雙嘧啶相應(yīng)的鈉鹽化合物。由于該鈉鹽具有水溶性，因此采用非水成鹽反應(yīng)的方法顯然可有利于成鹽后產(chǎn)物的分離和提高產(chǎn)品的純度。實(shí)驗(yàn)表明，此反應(yīng)以在醇類化合物的反應(yīng)介質(zhì)中進(jìn)行為好，并且最好使作為溶劑的醇與反應(yīng)中作為堿的醇鈉為相同的醇，是方便和有利的。如以甲醇為反應(yīng)介質(zhì)，以甲醇鈉為成鹽反應(yīng)所需的堿。此成鹽反應(yīng)幾乎可按接近理論量完成。
由此可以理解，本發(fā)明上述方法以2，6-二羥基苯甲酸酯和(4，6-二-甲氧基-2-嘧啶基)三烷基氯化銨為起始原料，經(jīng)雙醚化反應(yīng)一步即可得到相應(yīng)雙醚化的水楊酸雙嘧啶酯化合物，合成路線比經(jīng)兩步單醚化的分步反應(yīng)大為縮短，收率也大幅度提高。同樣以起始原料的2，6-二羥基苯甲酸酯計(jì)，經(jīng)本發(fā)明上述方法的三步反應(yīng)得到水楊酸雙嘧啶鈉產(chǎn)品的總收率可達(dá)到50％以上，產(chǎn)品的含量≥95％。由于合成步驟減少，工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，各步的副反應(yīng)產(chǎn)物均相對(duì)較少，不僅充分提高了原料的利用率，也減少了三廢的排放量，反應(yīng)的后處理也相應(yīng)簡(jiǎn)化，并有利于對(duì)反應(yīng)溶劑的回收和再利用，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時(shí)也有利于提高產(chǎn)品純度和質(zhì)量，具有工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述的實(shí)例。
實(shí)施例1在500毫升反應(yīng)瓶內(nèi)投入240毫升N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，52％氫化鈉5．5克(0．12摩爾)及95％的2，6-二羥基苯甲酸甲酯9．7克(0．055摩爾)。室溫下充分?jǐn)嚢韬?，再向反?yīng)瓶內(nèi)投入98％的(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)三甲基氯化銨28克(0．12摩爾)，室溫下攪拌反應(yīng)6小時(shí)。減壓除去溶劑DMF，向反應(yīng)瓶內(nèi)注入250毫升水并充分?jǐn)嚢韬?，減壓過濾，濾餅經(jīng)水洗、干燥，得到灰白色粉末狀的雙醚化產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶甲酯20．8克，實(shí)測(cè)熔點(diǎn)為139-141℃，氣相色譜內(nèi)標(biāo)法測(cè)得其含量為93．60％，合成收率79．7％。其反應(yīng)過程如下 對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行光譜分析的結(jié)果如下用美國瓦里安FT-80A核磁共振儀測(cè)得的H譜的峰值化學(xué)位移(ppm)及其歸屬解析3．45，s，3H(-COOCH3)；3．78，s，12H(-OCH3)；5．72，s，2H 7．28-7．61，m，3H(φ-H)。
用英國VG7070E質(zhì)譜儀測(cè)得的碎片峰值(m／z)及其歸屬解析444(分子離子M·+)；413(M-OCH3)；385(基峰)(M-COOCH3)；139 用美國貝克曼620MX紅外光譜儀測(cè)得紅外光譜的峰值(cm-)及其歸屬解析1730(-COOCH3，-CO-)；1610，1520，1480(φ， 1235 1065，1090 1360-1370(-O-CH3，-CH3)。
經(jīng)上述光譜分析可確定該產(chǎn)物(Ⅲ)的結(jié)構(gòu)式為 實(shí)施例2將上例的反應(yīng)介質(zhì)DMF替換為丙酮，其余投料量、投料方式及操作方法均不變，得到雙醚化產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶甲酯20．6克，含量為90．14％，合成收率為76．0％。
實(shí)施例3在500毫升反應(yīng)瓶中加入400毫升由等體積的水和95％乙醇組成的混合溶劑，以及95％的氫氧化鈉1．6克(0．038摩爾)和上述實(shí)施例1所得到的產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶甲酯16．6克(0．035摩爾)，在攪拌回流(～80℃)條件下反應(yīng)5小時(shí)，冷卻至室溫后減壓過濾。濾液用10％的鹽酸溶液調(diào)節(jié)至pH3～4后，再次減壓過濾，濾餅經(jīng)水洗和干燥后，得到白色粉末狀的水楊酸雙嘧啶10．2克，實(shí)測(cè)熔點(diǎn)為148-150℃。用酸堿滴定法測(cè)得其含量為96．28％，合成收率為65．3％。其反應(yīng)過程為 用上述同樣的光譜分析儀器對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行光譜分析的結(jié)果如下核磁共振H譜的峰值化學(xué)位移(ppm)及其歸屬解析3．77，s，12H(-OCH3)；5．77，s，2H 7．51-7．71，m，3H(φ-H)；9．57，1H(-COOH)。
質(zhì)譜的碎片峰值(m／z)及其歸屬解析385(M-COOH)355(M-COOH-OCH2)；274(基峰) 155，156，157 紅外光譜的峰值(cm-)及其歸屬解析～1715(φ-COOH，-CO-)；～1235，～1275 經(jīng)上述光譜分析可確定產(chǎn)物(Ⅳ)的結(jié)構(gòu)式為 實(shí)施例4將上述例3所用的水-醇混合溶劑反應(yīng)介質(zhì)改為用水與95％乙醇按水／醇比例為2／1組成的混合溶劑，其余投料及操作方法均保持不變。得到水解產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶9．1克，含量為95．81％，合成收率為60．5％。
實(shí)施例5在250毫升的反應(yīng)瓶中加入100毫升甲醇，以及由上述實(shí)施例3得到的水楊酸雙嘧啶8．9克(0．02摩爾)和61％的甲醇鈉1．9克(0．021摩爾)，室溫?cái)嚢?．5小時(shí)后，蒸除甲醇。室溫下向反應(yīng)瓶中加入丙酮或苯等產(chǎn)物不溶解的溶劑充分?jǐn)嚢韬蟪隽希瑴p壓過濾，濾餅干燥，得到白色粉末狀的水楊酸雙嘧啶鈉9．2克，實(shí)測(cè)熔點(diǎn)為218-220℃，化學(xué)滴定法測(cè)得其含量為96．99％，合成收率為98．6％。其反應(yīng)過程為
實(shí)施例6將上述例5中所用的61％甲醇鈉的投料量增加至2．3克(0．026摩爾)，其余投料及操作方法均保持不變。得到產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶鈉(Ⅴ)7．5克，含量為91．62％，合成收率為75．9％。
權(quán)利要求
1．用作稻田除草劑的水楊酸雙嘧啶類化合物的制備方法，其特征在于以2，6-二羥基苯甲酸酯和(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)三烷基氯化銨為原料，以有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，在堿性條件下進(jìn)行雙醚化反應(yīng)，直接得到雙醚化的水楊酸雙嘧啶酯。
2．如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所說原料中的2，6-二羥基苯甲酸酯為2，6-二羥基苯甲酸甲酯，所說的產(chǎn)物為相應(yīng)的水楊酸雙嘧啶甲酯。
3．如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所說原料中的(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)三烷基氯化銨為(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)三甲基氯化銨。
4．如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所說的堿性條件所使用的堿為氫化鈉。
5．如權(quán)利要求1至4之一所述的制備方法，其特征在于所說作為反應(yīng)介質(zhì)的有機(jī)溶劑為極性有機(jī)溶劑。
6．如權(quán)利要求1至4之一所述的制備方法，其特征在于反應(yīng)中所說的2，6-二羥基苯甲酸酯／(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)三烷基氯化銨／堿的摩爾用量比為1／(1．8-2．2)／(2．0-2．2)。
7．如權(quán)利要求1至4之一所述的制備方法，其特征在于所說的產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶酯在水-醇混合溶劑和堿性條件下進(jìn)行水解并酸化，進(jìn)一步得到水楊酸雙嘧啶。
8．如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于所說的堿性條件中所用的堿為堿金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽。
9．如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于所說的產(chǎn)物水楊酸雙嘧啶在醇類溶劑中與醇鈉經(jīng)非水成鹽反應(yīng)進(jìn)一步得到水楊酸雙嘧啶鈉。
10．如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所說的溶劑為甲醇，所說的醇鈉相應(yīng)為甲醇鈉。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是用作稻田除草劑的水楊酸雙嘧啶類化合物的制備方法,以2,6－二羥基苯甲酸酯和(4,6－二甲氧基－2－嘧啶基)三烷基氯化銨為原料,以有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì),在堿性條件下進(jìn)行雙醚化反應(yīng),直接得到雙醚化的水楊酸雙嘧啶酯,并可進(jìn)一步制備得到水楊酸雙嘧啶和水楊酸雙嘧啶鈉等水楊酸雙嘧啶類化合物。由起始原料計(jì)經(jīng)三步反應(yīng)得到水楊酸雙嘧啶鈉產(chǎn)品的總收率可達(dá)到50%以上,產(chǎn)品的含量≥95%。
文檔編號(hào)A01N43/54GK1282742SQ0011311
公開日2001年2月7日 申請(qǐng)日期2000年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月21日
發(fā)明者楊偉, 李波玲, 石宗華, 李緝超 申請(qǐng)人:四川省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院