本發(fā)明涉及一種色素抑制芽前類的除草劑異惡草酮的制備新方法，涉及肟化、合環(huán)、縮合等領域。
背景技術：
異惡草酮是一種高效、低毒、異噁唑酮類選擇性苗前除草劑，主要用于大豆田防除闊葉雜草和禾本科雜草 ,也可用于木薯、玉米、油菜、甘蔗和煙草田除草.異惡草酮的主要作用機理是通過抑制異戊二烯化合物的合成 ,阻礙胡蘿卜素和葉綠素生物合成。目前文獻報道的制備方法大體有以下幾種：鄰氯苯甲醛法主要是以鄰氯苯甲醛為起始原料，首先鄰氯苯甲醛與鹽
酸羥胺反應生成肟，然后肟經(jīng)過還原得到鄰氯苯甲基羥胺，鄰氯苯甲基羥胺與 3-氯-2,2-二甲基丙酰氯反應得到 3-氯-N-(2-氯芐基)-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺，然后 3-氯-N-(2-氯芐基)-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺在堿的作用下閉環(huán)，從而得到 2-(2-氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-異噁唑酮。
該方法中鄰氯苯甲醛肟的還原反應很難將產(chǎn)物控制在羥胺階段，收率只可以達到 80%。而且，使用了大量溶劑，產(chǎn)品純化過程繁雜，還原劑價格昂貴，該合成路線成本很高，無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
另一種合成方法是氯代特戊酰氯法，以 3-氯-2,2-二甲基丙酰氯或 3-溴-2,2-二甲基丙酰氯為原料，通過氨解、環(huán)化和芐基化最終完成 2-(2-氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-異噁唑酮的合成，該路線的主要特點是反應步驟比較少，反應條件比較溫和，操作簡便，原料易得，收率比較高，相對鄰氯苯甲醛法有很大的優(yōu)勢，更適宜工業(yè)化生產(chǎn)。劉衛(wèi)東，唐德秀等人紛紛對上述方法提出了改進，但是普遍在合成3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺時產(chǎn)率不高，導致最終反應產(chǎn)率提高幅度較小，處理步驟繁瑣，不太適宜工業(yè)化生產(chǎn)。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是提供一種簡單易行、成本低、環(huán)境友好的適合工業(yè)化制備異惡草酮的方法。為此本發(fā)明采用的技術方案是：按照以下步驟進行：
1）3-氯-2,2-二甲基丙酰氯為起始原料，經(jīng)過氨解反應首先生成中間產(chǎn)物3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺。
；
2）然后中間體經(jīng)過環(huán)化反應生成4,4-二甲基-3-異噁唑酮芐基化反應生成目標產(chǎn)物2-(2-氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-異噁唑酮
具體說明如下：
步驟一：鹽酸羥胺溶解在在堿溶液中，加入醚類催化劑，保持PH7.2，冰鹽浴下攪拌，滴加氯代特戊酰氯和30％-50％的堿溶液，維持體系PH7-7.3之間，20℃-40℃之間反應2-5小時，得到白色固體3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺。
步驟二:在3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺溶液中滴加30％的NaOH溶液至PH8-10，保持溫度20℃-50℃持續(xù)攪拌3小時，之后繼續(xù)加入NaOH固體，25℃-40℃保溫10-20小時，得到 4,4-二甲基異惡唑-3-酮反應液，升溫至70-100℃，加入催化劑，在0.5-2小時內滴加鄰氯氯芐，保溫4-6小時，冷卻至室溫，用乙酸乙酯萃取，脫溶劑得淡黃色油狀物即為異惡草酮粗品。
所述步驟一中所用的溶劑為水。
所述步驟一中使用的堿溶液是30％-50％的NaOH，KOH，Na2CO3。
所述步驟一中氯代特戊酰氯和鹽酸羥胺的配比在1:1.1到1:1.5之間，在1-3小時內滴完。
所述步驟二中所用的溶劑為水。
所述步驟二中所使用的催化劑為NaOH固體。
本發(fā)明提供了一種完全以水作溶劑的反應體系，以鹽酸羥胺為原料，在自制醚類催化劑作用下，滴加氯代特戊酰氯，高產(chǎn)率得到中間體3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺，然后在環(huán)合制的4,4-二甲基-3-異噁唑酮，無需分離直接在我們首創(chuàng)的片堿催化下芐基化制得2-(2-氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-異噁唑酮。本發(fā)明方法與現(xiàn)有文獻方法相比，創(chuàng)新的使用自制的醚類催化劑使得第一步產(chǎn)率有顯著提升，產(chǎn)品的含量和光學純度高。在最后一步芐基化反應中為了提高產(chǎn)率使用了片堿，而且反應全程使用水作為溶劑，成本低廉，回收和后處理簡單，反應溫和且中間控制簡單。綜上所述，本發(fā)明制備方法反應原料易得、反應溫和、收率高、分離和純化簡單、成本低且制備過程環(huán)境友好，具有很好的工業(yè)化應用前景。
具體實施方式
下面通過實例對本發(fā)明作進一步說明，各實施例中給出的具體實施細節(jié)并不旨在限制本發(fā)明的保護范圍。
實例一
步驟一在250ml四口瓶中加入18.8g(0.26mol)鹽酸羥胺和100ml蒸餾水，2g醚類催化劑，在冰鹽浴下（-5～0℃）攪拌，滴加30%NaOH溶液，使溶液pH值達7.2。然后滴加氯代特戊酰氯6ml(0.2mol)，同時滴加30%NaOH溶液，使體系維持pH7.2±0.1。1.5h內滴加完，室溫攪拌3h。反應結束后，經(jīng)過濾，干燥，得到白色固體即為3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺。含量99.0%(HPLC)，收率95.3%。
步驟二
向裝有 pH 計，恒壓滴液漏斗，溫度計，機械攪拌裝置的 250ml 反應瓶中加入 15.2g3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺(由第一步制得)和 55ml 蒸餾水，45℃下激烈攪拌。滴加30% NaOH 溶液至固體全溶，此時 pH8.2。繼續(xù)滴加 30%NaOH 溶液至 pH9.0，并在此溫度下繼續(xù)攪拌 3h，期間注意補加堿液維持 pH9.0±0.1。之后加入 0.6gNaOH固體，20℃保溫反應 18h，得到 4,4-二甲基異惡唑-3-酮反應液。反應液無需分離，可直接用于下一步反應。含量 97.2%(HPLC)。
將上一步合環(huán)后的反應液（含 97.2%4,4-二甲基異惡唑-3-酮）升溫至 90℃，加入0.6g NaOH固體，0.4g 四丁基溴化銨作為催化劑，滴加 16.1g 鄰氯氯芐，0.5h 內滴加完。90℃保溫反應5h。反應結束后，冷卻至室溫，用 30ml 乙酸乙酯萃取三次，油相脫除溶劑得到淡黃色油狀物，即為異惡草酮粗品。收率94％，總收率87.1％。
實例二
步驟一在250ml四口瓶中加入18.8g(0.26mol)鹽酸羥胺和100ml蒸餾水，2g醚類催化劑，在冰鹽浴下（-5～0℃）攪拌，滴加50%NaOH溶液，使溶液pH值達7.2。然后滴加氯代特戊酰氯6ml(0.2mol)，同時滴加50%NaOH溶液，使體系維持pH7.2±0.1。1.5h內滴加完，室溫攪拌3h。反應結束后，經(jīng)過濾，干燥，得到白色固體即為3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺。含量99.0%(HPLC)，收率93.3%。
步驟二
向裝有 pH 計，恒壓滴液漏斗，溫度計，機械攪拌裝置的 250ml 反應瓶中加入 15.2g3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺(由第一步制得)和 55ml 蒸餾水，45℃下激烈攪拌。滴加30% NaOH 溶液至固體全溶，此時 pH8.2。繼續(xù)滴加 50%NaOH 溶液至 pH9.0，并在此溫度下繼續(xù)攪拌 3h，期間注意補加堿液維持 pH9.0±0.1。之后加入 0.6gNaOH固體，20℃保溫反應 20h，得到 4,4-二甲基異惡唑-3-酮反應液。反應液無需分離，可直接用于下一步反應。含量 98.2%(HPLC)。
將上一步合環(huán)后的反應液（含 97.2%4,4-二甲基異惡唑-3-酮）升溫至 90℃，加入0.6g NaOH固體，0.4g 四丁基溴化銨作為催化劑，滴加 16.1g 鄰氯氯芐，1h 內滴加完。90℃保溫反應5h。反應結束后，冷卻至室溫，用 30ml 乙酸乙酯萃取三次，油相脫除溶劑得到淡黃色油狀物，即為異惡草酮粗品。收率89％，總收率82.7％。
實例三
步驟一在250ml四口瓶中加入18.8g(0.26mol)鹽酸羥胺和100ml蒸餾水，2g醚類催化劑，在冰鹽浴下（-5～0℃）攪拌，滴加30%KOH溶液，使溶液pH值達7.2。然后滴加氯代特戊酰氯6ml(0.2mol)，同時滴加30%KOH溶液，使體系維持pH7.2±0.1。1.5h內滴加完，室溫攪拌3h。反應結束后，經(jīng)過濾，干燥，得到白色固體即為3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺。含量99.0%(HPLC)，收率94.3%。
步驟二
向裝有 pH 計，恒壓滴液漏斗，溫度計，機械攪拌裝置的 250ml 反應瓶中加入 15.2g3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺(由第一步制得)和 55ml 蒸餾水，45℃下激烈攪拌。滴加30% NaOH 溶液至固體全溶，此時 pH8.2。繼續(xù)滴加 30%KOH 溶液至 pH9.0，并在此溫度下繼續(xù)攪拌 3h，期間注意補加堿液維持 pH9.0±0.1。之后加入 0.6gNaOH固體，20℃保溫反應 18h，得到 4,4-二甲基異惡唑-3-酮反應液。反應液無需分離，可直接用于下一步反應。含量 98.2%(HPLC)。
將上一步合環(huán)后的反應液（含 97.2%4,4-二甲基異惡唑-3-酮）升溫至 90℃，加入0.6g NaOH固體，0.4g 四丁基溴化銨作為催化劑，滴加 16.1g 鄰氯氯芐，1.5h 內滴加完。90℃保溫反應5h。反應結束后，冷卻至室溫，用 30ml 乙酸乙酯萃取三次，油相脫除溶劑得到淡黃色油狀物，即為異惡草酮粗品。收率80％，總收率75.4％。
實例四
步驟一在250ml四口瓶中加入18.8g(0.26mol)鹽酸羥胺和100ml蒸餾水，2g自制醚類催化劑，在冰鹽浴下（-5～0℃）攪拌，滴加30%NaOH溶液，使溶液pH值達7.2。然后滴加氯代特戊酰氯7.8ml(0.26mol)，同時滴加30%NaOH溶液，使體系維持pH7.2±0.1。1.5h內滴加完，室溫攪拌3h。反應結束后，經(jīng)過濾，干燥，得到白色固體即為3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺。含量97.0%(HPLC)，收率89.3%。
步驟二
向裝有 pH 計，恒壓滴液漏斗，溫度計，機械攪拌裝置的 250ml 反應瓶中加入 15.2g3-氯-N-羥基-2,2-二甲基丙酰胺(由第一步制得)和 55ml 蒸餾水，45℃下激烈攪拌。滴加30% NaOH 溶液至固體全溶，此時 pH8.2。繼續(xù)滴加 30%NaOH 溶液至 pH9.0，并在此溫度下繼續(xù)攪拌 3h，期間注意補加堿液維持 pH9.0±0.1。之后加入 0.6gNaOH固體，20℃保溫反應 18h，得到 4,4-二甲基異惡唑-3-酮反應液。反應液無需分離，可直接用于下一步反應。含量 97.2%(HPLC)。
將上一步合環(huán)后的反應液（含 97.2%4,4-二甲基異惡唑-3-酮）升溫至 100℃，加入0.6g NaOH固體，0.4g 四丁基溴化銨作為催化劑，滴加 16.1g 鄰氯氯芐，0.5h 內滴加完。90℃保溫反應5h。反應結束后，冷卻至室溫，用 30ml 乙酸乙酯萃取三次，油相脫除溶劑得到淡黃色油狀物，即為異惡草酮粗品。收率92％，總收率81.8％。