一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法与流程

1.本发明涉及化学合成技术领域，尤其涉及一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法。


背景技术：

2.氯虫苯甲酰胺是杜邦公司于2000年开发的一种高效、广谱、低毒的邻甲酰胺基苯甲酰胺类杀虫剂，化学名称为3
‑
溴
‑
n
‑
[4
‑
氯
‑2‑
甲基
‑6‑
(甲氨基甲酰基)苯]
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酰胺，结构式如式ⅲ所示。
[0003][0004]3‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯是氯虫苯甲酰胺的重要中间体，结构式如式ⅱ所示。3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯先水解生成3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸，然后再与2
‑
氨基
‑5‑
氯
‑
n,3
‑
二甲基甲酰胺反应生成氯虫苯甲酰胺。目前，3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯的主要合成方法为：以2
‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑5‑
氧代
‑
吡唑烷
‑3‑
甲酸乙酯为原料，经溴化试剂溴化得3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
4,5
‑
二氢
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯，然后经过硫酸盐氧化得到3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯，总收率85％，而且需要分步反应，生产效率较低，且溴化反应部分会产生大量的含氢溴酸和磷酸的混酸废水，氧化反应部分会产生大量硫酸盐废水以及含水有机溶剂，三废种类较多，处理难度较大。因此，研发一种绿色环保的，且收率和纯度均较高的氯虫苯甲酰胺中间体的高效率合成方法具有十分重要的意义。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术中氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法存在反应步骤多、收率、纯度较低，以及产生的三废处理难度大的问题，本发明提供一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法。
[0006]
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
[0007]
一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法，包括如下步骤：
[0008]
有机溶剂条件下，以化合物ⅰ和三溴氧磷为原料，经溴化氧化一步反应制备得化合物ⅱ；
[0009][0010]
其中，所述有机溶剂为戊腈、二氯丁烷、苯乙腈或二乙二醇二甲醚；所述化合物ⅰ与三溴氧磷的摩尔比为1:2
‑
5。
[0011]
相对于现有技术，本发明提供的氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法，在特定溶剂的条件，以特定比例的化合物ⅰ和三溴氧磷为原料，实现了溴化和氧化反应的同时进行，将现有需要两步法制备化合物ⅱ的反应简化为一步法，简化了反应步骤，显著提升了生产效率，同时，还明显提高了化合物ⅱ的收率和纯度，收率可达92％以上，纯度可达98.5％以上，除此之外，还避免了大量硫酸盐以及含水有机溶剂的产生，简化了三废种类，降低了环保处理难度，更加符合绿色生产工艺的要求，有利于实现大规模化工业生产，对氯虫苯甲酰胺农药的发展具有十分重要的意义。
[0012]
优选的，所述氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法具体包括如下步骤：
[0013]
步骤a，将三溴氧磷加入有机溶剂中，混合均匀，加入化合物ⅰ，于100℃
‑
130℃反应5h
‑
10h，得含化合物ⅱ的反应液；
[0014]
步骤b，脱除所述含化合物ⅱ的反应液的部分溶剂，降温至0℃
‑
30℃，加水搅拌，抽滤，干燥，得化合物ⅱ。反应方程式如下：
[0015][0016]
本发明提供的氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法，简化了溴化后采用过硫酸盐进行氧化反应的步骤，简化了反应步骤，减少了原料种类，同时，还避免了大量硫酸盐废物的产生，且反应条件温和，后处理简单，仅通过水洗、干燥即得到收率大于92％、纯度高于98.5％的产物，不但显著降低了反应成本和能耗，且绿色环保，提高了工业化的可行性，具有广阔的应用前景。
[0017]
优选的，所述有机溶剂为戊腈。
[0018]
优选的，所述化合物ⅰ与三溴氧磷的摩尔比为1:2
‑
3。
[0019]
优选的，所述有机溶剂与化合物ⅰ的质量比为3
‑
5:1。
[0020]
优选的上述反应条件，在保证反应原料充分反应的同时，还可避免副反应的发生，从而提高目标产物的收率和纯度。
[0021]
优选的，步骤a中，反应温度为125℃
‑
130℃，反应时间为5h
‑
6h。
[0022]
优选的反应温度和反应时间，可以在最大限度降低副反应的前提下，提高反应效率，保证目标产物的收率和品质。
[0023]
优选的，步骤b中，溶剂脱除量为加入有机溶剂总质量的90％
‑
98％。
[0024]
脱出的馏分主要为有机溶剂和过量的三溴氧磷可以回套至反应步骤a中，节约反应成本，减少危废产生量。
[0025]
优选的，步骤b中，所述水的加入量为化合物ⅰ质量的3
‑
5倍。
[0026]
优选的，步骤b中，脱除部分溶剂后降温至0℃
‑
30℃。
[0027]
优选的溶剂脱除量、水的加入量以及降温温度，有利于使化合物ⅱ充分析出，并减少杂质的析出，提高目标产物的收率和纯度。
[0028]
优选的，步骤b中，将回收的溶剂回套至步骤a中，用于作为反应溶剂和原料。
[0029]
回收溶剂时会将未反应的三溴氧磷一并回收，因此，将回收溶剂套用至步骤a中作为反应溶剂以及原料，不但减少了三废处理量，降低了三废处理能耗，而且还降低了套用批次中三溴氧磷的用量，降低了原料成本，具有较高的经济效益和环境效益。
[0030]
进一步优选的，当将所述回收溶剂回套至步骤a中时，控制所述化合物ⅰ与三溴氧磷的摩尔比为1:2
‑
3。
[0031]
由于回收溶剂中含有部分未反应的三溴氧磷，为了保证反应体系中化合物ⅰ与三溴氧磷的摩尔比在1:2
‑
5范围内，将回收溶剂套用时，需要控制步骤a中化合物ⅰ与三溴氧磷的摩尔比为1:2
‑
3，以防三溴氧磷过量，发生副反应，从而降低化合物ⅱ的收率和纯度。
[0032]
本发明在特定溶剂条件下，以特定比例的化合物ⅰ和三溴氧磷为原料，一步反应制备得到了化合物ⅱ，反应产物只需经过简单后处理即可得到纯度大于98.5％的产品，且收率可达92％以上，原料种类少，生产成本低，且反应过程中三废产生量少，工艺绿色环保，适合大规模工业化生产。
附图说明
[0033]
图1为本发明实施例1制备的3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯反应结束后反应料液的高效液相色谱图；
[0034]
图2为本发明对比例1反应结束后反应料液的高效液相色谱图。
[0035]
图3为本发明对比例2制备的3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯反应结束后反应料液的高效液相色谱图。
具体实施方式
[0036]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0037]
为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。
[0038]
实施例1
[0039]
一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法：
[0040]
在干燥四口瓶中加入86.88g三溴氧磷(0.3mol，含量99％)和137.60g戊腈，搅拌10min，加入27.52g 2
‑
(3
‑
氯
‑
吡啶
‑2‑
基)
‑5‑
氧代
‑
吡唑烷
‑3‑
甲酸乙酯(0.10mol，含量98％)，缓慢升温至125
‑
130℃，保温反应5h，然后减压脱除98wt％的戊腈，降温至5
‑
10℃，加入137.6g水搅拌，抽滤，将滤饼烘干后，得3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯31.59g，类白色粉末，收率94.99％，液相色谱纯度99.40％。反应结束后反应料液的液相检
测图谱如图1所示。
[0041]1hnmr(dmso,43mhz)δ:8.59
‑
7.74(2h,m),7.74
‑
6.87(2h,m),3.89(2h,q,j＝7.1hz),3.04(1h,s),2.25(1h,q,j＝1.9hz),0.81(3h,t,j＝7.1hz)。熔点：117.0
‑
117.5℃。
[0042]
实施例2
[0043]
一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法：
[0044]
在干燥四口瓶中加入289.3g三溴氧磷(1mol，含量99％)和413.00g二氯丁烷，搅拌10min，加入137.60g 2
‑
(3
‑
氯
‑
吡啶
‑2‑
基)
‑5‑
氧代
‑
吡唑烷
‑3‑
甲酸乙酯(0.50mol，含量98％)，缓慢升温至125
‑
130℃，保温反应5h，然后减压脱除98wt％的二氯丁烷，降温至5
‑
10℃，加入412.80g水搅拌，抽滤，将滤饼烘干后，得3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯157.44g，类白色粉末，收率94.30％，液相色谱纯度99.00％。
[0045]1hnmr(dmso,43mhz)δ:8.59
‑
7.74(2h,m),7.74
‑
6.87(2h,m),3.89(2h,q,j＝7.1hz),3.04(1h,s),2.25(1h,q,j＝1.9hz),0.81(3h,t,j＝7.1hz)。熔点：117.2
‑
117.6℃。
[0046]
实施例3
[0047]
一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法：
[0048]
在干燥四口瓶中加入144.80g三溴氧磷(0.50mol，含量99％)和139.00g苯乙腈，搅拌10min，加入27.80g 2
‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑5‑
氧代
‑
吡唑烷
‑3‑
甲酸乙酯(0.10mol，含量98％)，缓慢升温至100
‑
105℃，保温反应8h，然后减压脱除90wt％的苯乙腈，降温至10
‑
15℃，加入139.29g水，抽滤，将滤饼烘干后，得3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯31.28g，类白色粉末，收率93.65％，液相色谱纯度98.97％。
[0049]1hnmr(dmso,43mhz)δ:8.59
‑
7.74(2h,m),7.74
‑
6.87(2h,m),3.89(2h,q,j＝7.1hz),3.04(1h,s),2.25(1h,q,j＝1.9hz),0.81(3h,t,j＝7.1hz)。熔点：117.0
‑
117.4℃。
[0050]
实施例4
[0051]
一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法：
[0052]
在干燥四口瓶中加入58.02g三溴氧磷(0.2mol，含量99％)和实施例1得到的回收溶剂160g，搅拌10min，加入27.80g 2
‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑5‑
氧代
‑
吡唑烷
‑3‑
甲酸乙酯(0.10mol，含量98％)，缓慢升温至125
‑
130℃，保温反应7h，然后减压脱除98wt％的戊腈，降温至15
‑
20℃，加入139.00g水搅拌，抽滤，将滤饼烘干后，得3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯31.55g，类白色粉末，收率94.37％，液相色谱纯度98.88％。
[0053]1hnmr(dmso,43mhz)δ:8.59
‑
7.74(2h,m),7.74
‑
6.87(2h,m),3.89(2h,q,j＝7.1hz),3.04(1h,s),2.25(1h,q,j＝1.9hz),0.81(3h,t,j＝7.1hz)。熔点：117.2
‑
117.6℃。
[0054]
实施例5
[0055]
一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法：
[0056]
在干燥四口瓶中加入95.60g三溴氧磷(0.33mol，含量99％)和125.5g戊腈，搅拌10min，加入30.20g 2
‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑5‑
氧代
‑
吡唑烷
‑3‑
甲酸乙酯(0.11mol，含量98％)，缓慢升温至110
‑
115℃，保温反应8h，然后减压脱除95wt％的戊腈，降温至0
‑
5℃，加入151.10g水搅拌，抽滤，将滤饼烘干后，得3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯34.21g，类白色粉末，收率92.84％，液相色谱纯度98.68％。
[0057]1hnmr(dmso,43mhz)δ:8.59
‑
7.74(2h,m),7.74
‑
6.87(2h,m),3.89(2h,q,j＝7.1hz),3.04(1h,s),2.25(1h,q,j＝1.9hz),0.81(3h,t,j＝7.1hz)。熔点：117.1
‑
117.6℃。
[0058]
实施例6
[0059]
一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法：
[0060]
在干燥四口瓶中加入86.88g三溴氧磷(0.3mol，含量99％)和83.60g二乙二醇二甲醚，搅拌10min，加入27.84g 2
‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑5‑
氧代
‑
吡唑烷
‑3‑
甲酸乙酯(0.10mol，含量98％)，缓慢升温至125
‑
130℃，保温反应10h，然后减压脱除96wt％的乙二醇二甲醚，降温至20
‑
30℃，加入139.20g水搅拌，抽滤，将滤饼烘干后，得3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯30.91g，类白色粉末，收率92.10％，液相色谱纯度98.50％。
[0061]1hnmr(dmso,43mhz)δ:8.59
‑
7.74(2h,m),7.74
‑
6.87(2h,m),3.89(2h,q,j＝7.1hz),3.04(1h,s),2.25(1h,q,j＝1.9hz),0.81(3h,t,j＝7.1hz)。熔点：117.0
‑
117.4℃。
[0062]
对比例1
[0063]
一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法：
[0064]
向干燥的四口瓶中加入400ml乙腈，50.0g 2
‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑5‑
氧代
‑
吡唑烷
‑3‑
甲酸乙酯(0.185mol，含量98％)和267.86g三溴氧磷(0.925mol，含量99％)，混合均匀，通入氮气，回流反应10h，经液相检测没有3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯生成。
[0065]
反应结束后反应料液的液相检测图谱如图2所示。
[0066]
对比例2
[0067]
一种氯虫苯甲酰胺中间体的合成方法：
[0068]
在干燥四口瓶中加入172.0g三溴氧磷(0.6mol，含量99％)和137.60g戊腈，搅拌20min，加入27.52g 2
‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑5‑
氧代
‑
吡唑烷
‑3‑
甲酸乙酯(0.10mol，含量98％)，缓慢升温至125
‑
130℃，保温反应5h，然后减压脱除98wt％的戊腈，降温至5
‑
10℃，加入137.60g水搅拌，抽滤，将滤饼烘干后，得3
‑
溴
‑1‑
(3
‑
氯吡啶
‑2‑
基)
‑
1h
‑
吡唑
‑5‑
甲酸乙酯27.61g，类白色粉末，收率80.63％，液相色谱纯度96.54％。
[0069]
反应结束后反应料液的液相检测图谱如图3所示。
[0070]1hnmr(dmso,43mhz)δ:8.59
‑
7.74(2h,m),7.74
‑
6.87(2h,m),3.89(2h,q,j＝7.1hz),3.04(1h,s),2.25(1h,q,j＝1.9hz),0.81(3h,t,j＝7.1hz)。
[0071]
上述实施例和对比例中采用液相色谱检测结束后的反应料液和检测最终产物的纯度，具体测试条件为：
[0072]
色谱柱：inertsil ods
‑
4(4.6*250mm，5μm)；检测波长：215nm；流动相：乙腈/水(ph＝2.5，0.02m磷酸二氢铵)＝6：4；进样量：20μl；流速：1ml/min；柱温：30℃。
[0073]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。