本發(fā)明屬于農(nóng)藥合成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種五氟磺草胺中間體的制備方法。
背景技術(shù)：
五氟磺草胺，penoxsulam；其他名稱：DE-638、XDE-638、XR-638(開發(fā)代號)，商品名：稻杰，農(nóng)地隆等；化學(xué)名稱：3-(2,2-二氟乙氧基)-N-(5,8-二甲氧基[1,2,4]三唑并[1,5-c]嘧啶-2-基)-α,α,α-三氟甲苯基-2-磺酰胺或2-(2,2-二氟乙氧基)-N-(5,8-二甲氧基[1,2,4]三唑并[1,5-c]嘧啶-2-基)-6-(三氟甲基)苯磺酰胺；CAS登錄號：[219714-96-2]，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
五氟磺草胺(Penoxsulam)是磺酰脲(胺)類除草劑的杰出代表，是由美國陶氏農(nóng)科公司(Dow Agro Sciences)研發(fā)的一類新的乙酰乳酸合成酶抑制劑。2004年正式注冊登記于美國環(huán)境保護(hù)署，隨后在美國南部水稻種植區(qū)推廣應(yīng)用，2008年進(jìn)入我國。五氟磺草胺除草劑因具有除草范圍廣、作用時間長的優(yōu)點(diǎn)廣受關(guān)注。
US20050215570的專利申請報道的五氟磺草胺的合成路線如下：
該路線第一步使用氯甲基甲醚對間三氟苯酚進(jìn)行保護(hù)，但使用了劇毒低沸點(diǎn)試劑氯甲基甲醚，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
中國專利文獻(xiàn)CN102001979A報道了制備中間體磺酰氯的如下合成路線:
其中R＝甲基、苯基、2-甲基苯基、2,6-二甲基苯基。
有權(quán)威文獻(xiàn)佐證[William E Truce and Barry,VanGemert,Journal of the Amerecan Chemical Society,1978,100(17),5525-9]同時實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，CN102001979A報道的合成方法會產(chǎn)生相應(yīng)的砜、酚及雙砜等雜質(zhì)，從而給后續(xù)的分離提純帶來困難。此外，CN102001979A方法在工業(yè)化放大應(yīng)用過程中還存在反應(yīng)區(qū)的溫度控制難度大的問題。其反應(yīng)狀況將會比實(shí)驗(yàn)室條件下的復(fù)雜很多。
專利文獻(xiàn)CN103724353A報道了如下合成路線：以2-氟-6-三氟甲基苯胺為起始原料，經(jīng)取代、重氮化合成磺酰氯，然后再反應(yīng)得到五氟磺草胺。
CN103724353A報道的路線看似簡短，，但其中重氮化反應(yīng)會產(chǎn)生大量廢水，工業(yè)生產(chǎn)三廢處理成本會很高，同時起始原料2-氟-6-三氟甲基苯胺價格昂貴，自行制備難度大，因此該路線的工業(yè)化價值很低。
文獻(xiàn)CN103724353A報道了如下合成路線
中間體在鹽酸作用下脫去羥基保護(hù)基，一方面反應(yīng)選擇性差，另一方面因?yàn)槭褂昧藦?qiáng)酸作為反應(yīng)原料所以后期的三廢處理問題很多，不符合綠色生產(chǎn)工藝?yán)砟睢?/p>
因此創(chuàng)新五氟磺草胺合成工藝，尋找一個工藝簡便，無需使用劇毒試劑、分離純化過程簡單，具有工業(yè)化價值的中間體來合成五氟磺草胺，意義重大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明公開一種五氟磺草胺中間體的制備方法，制備中間體過程中不需要使用高毒、低沸點(diǎn)的原料，制備中間體1-(烯丙氧基羰基氧)-3-三氟甲)苯具有式I所示結(jié)構(gòu)，反應(yīng)收率大于95％，后期應(yīng)用于五氟磺草胺的合成中，避開使用強(qiáng)酸原料，反應(yīng)選擇性好，合成路線安全環(huán)保，降低廢水量，符合綠色環(huán)保生產(chǎn)理念，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
一種五氟磺草胺的制備方法，包括以下步驟：
(1)、在有機(jī)溶劑存在下，使用羥基保護(hù)基試劑，在有機(jī)堿的作用下與間三氟甲基苯酚進(jìn)行羥基保護(hù)反應(yīng)即得式I中間體化合物1-(烯丙氧基羰基氧)-3-(三氟甲基)苯；
(2)、在四氫呋喃溶劑存在下，使用正丁基鋰，在有機(jī)堿和二異丙胺的存在下將步驟(1)所得式中間體I 1-(烯丙氧基羰基氧)-3-(三氟甲基)苯與二丙基二硫醚進(jìn)行反應(yīng)得到式II中間體化合物1-烯丙氧基羰基氧-2-丙硫基-3-三氟甲基苯；
(3)、在醋酸異丙酯溶劑中使用催化劑、還原劑在極性物質(zhì)環(huán)境下，將步驟(2)所得式II中間體化合物進(jìn)行脫保護(hù)反應(yīng)得到式III中間體化合物2-丙硫基-3-三氟甲基苯酚；
之后按照專利US20050215570的方法進(jìn)一步合成五氟磺草胺。
優(yōu)選的，步驟(1)中，所述有機(jī)溶劑為二氯甲烷或三氯甲烷中的一種或兩種混合。
優(yōu)選的，步驟(1)中，所述有機(jī)溶劑質(zhì)量為所述間三氟甲基苯酚質(zhì)量的2-10倍。
優(yōu)選的，步驟(1)所述羥基保護(hù)基試劑為氯甲酸烯丙酯，連續(xù)或分批地添加所述羥基保護(hù)基試劑。
優(yōu)選的，步驟(1)所述有機(jī)堿選自四甲基乙二胺、三乙胺、三丁胺和吡啶中的一種或多種。
優(yōu)選的，步驟(1)所述羥基保護(hù)反應(yīng)以所述間三氟甲基苯酚的摩爾量為1摩爾份計(jì)，所述羥基保護(hù)基的用量為1-1.2摩爾份，所述有機(jī)堿的用量為1-3摩爾份。
優(yōu)選的，步驟(1)中反應(yīng)的條件是：反應(yīng)溫度為-40℃～-15℃，步驟(3)反應(yīng)條件是：反應(yīng)溫度為-15～0℃，反應(yīng)時間為1-5小時。
優(yōu)選的，步驟(3)所述催化劑選自鈀鹽、含鈀絡(luò)合物和含鈀多孔載體中的一種或多種；所述極性物質(zhì)選自C1-C8的烷基醇中的一種；所述還原劑選自NaBH4、NaBH3CN、B2H6、和NaB(OAc)3中的一種或多種。
優(yōu)選的，步驟(3)以所述1-烯丙氧基羰基氧-2-丙硫基-3-三氟甲基苯的摩爾量為1摩爾份計(jì)，所述極性物質(zhì)的用量為4-20摩爾份，所述還原劑的用量為0.02-0.8摩爾份，所述催化劑的用量為0.00001-0.0081摩爾份。
以上述式I中間體制備五氟磺草胺的反應(yīng)路線如下：
本發(fā)明所述內(nèi)容闡述了一種全新的合成五氟磺草胺的中間體，同時此路線與US20050215570報道內(nèi)容相比不需要使用劇毒原料氯甲基甲醚；與CN102001979A報道內(nèi)容相比，反應(yīng)過程雜質(zhì)少，易分離純化，能夠保證最終產(chǎn)品五氟磺草胺的品質(zhì)；與CN103724353報道內(nèi)容相比，原料更加便宜易得，反應(yīng)過程不會產(chǎn)生大量廢水；與CN104557800A內(nèi)容相比，避開了使用強(qiáng)酸原料，反應(yīng)選擇性更好，相比較總收率要提升8％以上。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明制備中間體過程中不需要使用高毒、低沸點(diǎn)的原料，制備中間體I具有式I所示結(jié)構(gòu)，反應(yīng)收率大于95％，五氟磺草胺的合成中，避開使用強(qiáng)酸原料，反應(yīng)選擇性好，合成路線安全環(huán)保，總收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有工藝，同時降低廢水量，符合綠色環(huán)保生產(chǎn)理念，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
取2000mL的四口反應(yīng)器，放入攪拌子，加入180g間三氟甲基苯酚，加入800mL二氯甲烷(ρ＝1.325g/mL)，加入178mL的四甲基乙二胺(ρ＝0.78g/mL)，攪拌。保持溫度為-15℃，取65mL氯甲酸烯丙酯(ρ＝1.98g/mL)，用恒壓滴液漏斗緩慢連續(xù)滴加，室溫?cái)嚢?h。二氯甲烷減壓蒸除，再減壓蒸餾，收集餾分得257g的1-(烯丙氧基羰基氧)-3-(三氟甲基)苯,收率95％。核磁共振氫譜:1H NMR(400MHz,CDCl3)7.70(s，1H),7.29～7.43(m，3H)6.06(m，1H)，5.42(d，1H),5.28(d，1H),4.58(d，2H)；ESI-MS:247.0[M+H+]
取2000mL的三頸瓶，氮?dú)獗Ｗo(hù)，將246g的1-(烯丙氧基羰基氧)-3-(三氟甲基)苯溶于1000mL的THF(四氫呋喃ρ＝0.888g/mL)中。再加入165mL的四甲基乙二胺(ρ＝0.78g/mL)和7.5mL的二異丙胺(ρ＝0.718g/mL)。用丙酮浴，液氮冷卻下降溫至-35℃，此時溶液顏色為淡黃色。取418mL的正丁基鋰(ρ＝0.68g/mL)，在四甲基乙二胺和二異丙胺的存在下緩慢滴加，保持此溫度下反應(yīng)2h，之后取173mL的二丙基二硫醚，在-30℃緩慢滴加到反應(yīng)器中，滴畢室溫?cái)嚢?h。用分液漏斗乙醚萃取，用無水硫酸鎂干燥，過濾蒸除溶劑，再用分餾柱蒸餾，收集產(chǎn)品得到291g的1-烯丙氧基羰基氧-2-丙硫基-3-三氟甲基苯，收率達(dá)91％。核磁共振氫譜:1H NMR(400MHz,CDCl3)7.11～7.33(m，3H)，6.06(m，1H)，5.42(d，1H),5.28(d，1H),4.58(d，2H)，2.94(t，2H),1.35(m，2H)，0.90(t，3H)；ESI-MS:321.0[M+H+]
將250g1-烯丙氧基羰基氧-2-丙硫基-3-三氟甲基苯溶解在800ml醋酸異丙酯(ρ＝0.888g/mL)中加入350ml甲醇，再加入1g催化劑四(三苯基膦)鈀，再加入12g的還原劑NaBH4，NaBH4的加入過程要緩慢并控制溫度在-4℃保溫反應(yīng)4h，用HPLC檢測1-烯丙氧基羰基氧-2-丙硫基-3-三氟甲基苯的殘留小于1％，便停止反應(yīng)
緩慢加入12重量％的醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH值約為6，再加入18重量％的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值約為7，靜置分層取有機(jī)相，并用等體積溶劑萃取水相，合并有機(jī)相。脫溶后即得到175g2-丙硫基-3-三氟甲基苯酚。
之后按照專利US20050215570的方法進(jìn)一步合成五氟磺草胺。
實(shí)施例2
取2000mL的四口反應(yīng)器，放入攪拌子，加入180g間三氟甲基苯酚，加入800mL三氯甲烷(ρ＝1.50g/mL)，加入187g的吡啶(ρ＝0.98g/mL)，攪拌。保持溫度為-35℃，取65mL氯甲酸烯丙酯(ρ＝1.98g/mL)，用恒壓滴液漏斗緩慢分批次滴加，室溫?cái)嚢?h。三氯甲烷減壓蒸除，再減壓蒸餾，收集餾分得260g的1-(烯丙氧基羰基氧)-3-(三氟甲基)苯,收率95.1％。核磁共振氫譜:1H NMR(400MHz,CDCl3)7.70(s，1H),7.29～7.43(m，3H)6.06(m，1H)，5.42(d，1H),5.28(d，1H),4.58(d，2H)；ESI-MS:247.0[M+H+]。
取2000mL的三頸瓶，氮?dú)獗Ｗo(hù)，將246g的1-(烯丙氧基羰基氧)-3-(三氟甲基)苯溶于1000mL的THF(四氫呋喃ρ＝0.888g/mL)中。再加入165mL的三乙胺(ρ＝0.73g/mL)和7.5mL的二異丙胺。冷卻降溫至-35℃，此時溶液顏色為淡黃色。取418mL的正丁基鋰(ρ＝0.68g/mL)，在三乙胺和二異丙胺的存在下緩慢滴加，保持此溫度下反應(yīng)2h，之后取173mL的二丙基二硫醚，在-30℃緩慢滴加到反應(yīng)器中，滴畢室溫?cái)嚢?h。用分液漏斗乙醚萃取，用無水硫酸鎂干燥，過濾蒸除溶劑，再用分餾柱蒸餾，收集產(chǎn)品得到290g的1-烯丙氧基羰基氧-2-丙硫基-3-三氟甲基苯，收率達(dá)91％。核磁共振氫譜:1H NMR(400MHz,CDCl3)7.11～7.33(m，3H)，6.06(m，1H)，5.42(d，1H),5.28(d，1H),4.58(d，2H)，2.94(t，2H),1.35(m，2H)，0.90(t，3H)；ESI-MS:321.0[M+H+]
將250g1-烯丙氧基羰基氧-2-丙硫基-3-三氟甲基苯溶解在800ml醋酸異丙酯(ρ＝0.888g/mL)中加入300ml乙醇，再加入0.1g催化劑氯化鈀和0.5g三苯基膦，再加入18g的NaB(OAc)3，NaB(OAc)3的加入過程要緩慢并控制溫度在0℃保溫反應(yīng)5h，用HPLC檢測1-烯丙氧基羰基氧-2-丙硫基-3-三氟甲基苯的殘留小于1％，便停止反應(yīng)
緩慢加入醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH值約為6，再加入NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值約為7，靜置分層取有機(jī)相，并用等體積溶劑萃取水相，合并有機(jī)相。脫溶后即得到169g2-丙硫基-3-三氟甲基苯酚。
之后按照專利US20050215570的方法進(jìn)一步合成五氟磺草胺。
實(shí)施例3
取2000mL的四口反應(yīng)器，放入攪拌子，加入180g間三氟甲基苯酚，加入800mL二氯甲烷(ρ＝1.326g/mL)和三氯甲烷(ρ＝1.50g/mL)的混合物，加入230g的三乙胺(ρ＝0.728g/mL)，攪拌。在丙酮液氮體系下保持溫度為-35℃，取65mL氯甲酸烯丙酯，用恒壓滴液漏斗緩慢連續(xù)滴加，室溫?cái)嚢?h。二氯甲烷和三氯甲烷減壓蒸除，再減壓蒸餾，收集餾分得258g的1-(烯丙氧基羰基氧)-3-(三氟甲基)苯,收率94.9％。核磁共振氫譜:1H NMR(400MHz,CDCl3)7.70(s，1H),7.29～7.43(m，3H)6.06(m，1H)，5.42(d，1H),5.28(d，1H),4.58(d，2H)；ESI-MS:247.0[M+H+]。
取2000mL的三頸瓶，氮?dú)獗Ｗo(hù)，將246g的1-(烯丙氧基羰基氧)-3-(三氟甲基)苯溶于1000mL的THF(四氫呋喃ρ＝0.888g/mL))中。再加入165mL的三丁胺和7.5mL的二異丙胺。冷卻降溫至-35℃，此時溶液顏色為淡黃色。取418mL的正丁基鋰(ρ＝0.68g/mL)，在三丁胺和二異丙胺的存在下緩慢滴加，保持此溫度下反應(yīng)2h，之后取173mL的二丙基二硫醚，在-30℃緩慢滴加到反應(yīng)器中，滴畢室溫?cái)嚢?h。用分液漏斗乙醚萃取，用無水硫酸鎂干燥，過濾蒸除溶劑，再用分餾柱蒸餾，收集產(chǎn)品得到285g的1-烯丙氧基羰基氧-2-丙硫基-3-三氟甲基苯，收率達(dá)90％。核磁共振氫譜:1H NMR(400MHz,CDCl3)7.11～7.33(m，3H)，6.06(m，1H)，5.42(d，1H),5.28(d，1H),4.58(d，2H)，2.94(t，2H),1.35(m，2H)，0.90(t，3H)；ESI-MS:321.0[M+H+]
將250g1-烯丙氧基羰基氧-2-丙硫基-3-三氟甲基苯溶解在800ml醋酸異丙酯(ρ＝0.888g/mL)中加入350ml丙醇，再加入0.4g催化劑鈀碳(10％)，再加入12g的NaBH3CN，NaBH3CN的加入過程要緩慢并控制溫度在在約-15℃保溫反應(yīng)1h，用HPLC檢測1-烯丙氧基羰基氧-2-丙硫基-3-三氟甲基苯的殘留小于1％，便停止反應(yīng)
緩慢加入12％(重量)的醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH值約為6，再加入18重量％的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值約為7，靜置分層取有機(jī)相，并用等體積溶劑萃取水相，合并有機(jī)相。脫溶后即得到172g2-丙硫基-3-三氟甲基苯酚。
之后按照專利US20050215570的方法進(jìn)一步合成五氟磺草胺。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，液體物質(zhì)的濃度也是可以調(diào)整的，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。