一種植物生長調節劑抗倒酯中間體3-乙氧羰基-5-氧環己-1-烯醇環丙甲酸酯的合成方法

2023-12-03 03:25:41

專利名稱：一種植物生長調節劑抗倒酯中間體3-乙氧羰基-5-氧環己-1-烯醇環丙甲酸酯的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種植物生長調節劑抗倒酯合成關鍵中間體3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯的製備方法。
背景技術：
抗倒酯為環己烷羧酸類化合物，是優良的植物生長調節劑和除草劑，在禾穀類和油菜作物上苗後施用可以防止作物倒伏並改善收穫產率，草坪上使用可以減少修剪次數， 施藥於甘蔗可以促進成熟。
早期文獻報導以2-丙酮基_ 丁酸二乙酯為原料，在氫化鈉作用下成環，不需分離中間體直接與環丙甲醯氯反應得到產品3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯，過程相對簡便，但工藝安全性不高，危險化學品氫化鈉的使用，很容易引起安全事故，造成不可避免的災難，生產實施可行性不大。
目前文獻報導合成抗倒酯多是先合成其前體3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯，再催化重排得到產品。而合成其前體均是先製備3，5-環己二酮-I-甲酸乙酯，再與環丙醯氯反應得到3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯。如US4963745由3，5- 二羥 基苯甲酸為原料，先製備3，5-環己二酮-I-甲酸，再酯化得到3，5-環己二酮-I-甲酸乙酯，最後與環丙甲醯氯反應得到3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯，過程繁瑣， 工藝難度大，原料3，5-環己二酮-I-甲酸乙酯製備過程安全要求極高，生產實施難度大。 EP0126713, US4803268, JP59163346, CN1850776A 中以 2-丙酮基-丁酸二乙酯為原料，在醇鈉作用下成環，然後均是要經後處理分離出中間體3，5-環己二酮-I-甲酸乙酯，再重新添加溶劑與環丙醯氯反應得到3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯。在此之前的技術都認為，如果3，5-環己二酮-I-甲酸乙酯的生成混合物中直接加入環丙醯氯無法高收率的得到下一步我們所要的抗倒酯前體，因而在這一過程中需加入酸、水、溶劑等分離提純中間體3，5-環己二酮-I-甲酸乙酯。這樣既增加了物料損耗，也造成了環境汙染，產品收率最聞僅82%。
由於抗倒酯高效的農藥活性成分，優異的植物生長調節作用，特別需要從工業生產成本、反應步驟的簡化和安全角度考慮生產製備抗倒酯或其前體，並希望以環境友好、 低成本、簡單操作的方式進行。發明內容
本發明設計人通過對抗倒酯及其前體3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯反應條件和反應機理的深入研究，發現以2-丙酮基-丁酸二乙酯為原料，成環、醯化合成3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯，完全可以採用更安全、簡便的一步法工藝進行，特別是在醯基化前加入特定的助劑，可以使環丙甲醯氯直接與中間態的3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇鈉鹽反應得到抗倒酯前體3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯，既縮短了反應時間，簡化了合成工藝，也提高了產率，且產物不需提純可直接重排得到最終產品抗倒酯。
為了實現上述發明目的和效果，本發明提供以下技術方案
提供一種3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯的製備方法，其製備過程包括如下步驟
(1)2-丙酮基-1，4-丁二酸二乙酯和有機鹼在2(T12(TC於非極性有機溶劑中進行成環反應，反應時間為O. 5 5hr，得到3，5-環己二酮-I-甲酸乙酯；
(2)向步驟(I)得到的反應混合物中加入有機胺和環丙甲醯氯，在CS以下的小分子醇、醚、酮、腈作為助劑存在下於-5飛(TC進行醯基化反應，得到3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯。
步驟(I)所述的非極性溶劑可以選自苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯乙烷或二氯甲烷中的任意一種。
步驟(I)所述的有機鹼可以選自固體甲醇鈉、乙醇鈉、叔丁醇鈉或叔丁醇鉀中的任意一種或兩種以上的混合物。
步驟(I)中2-丙酮基-1，4-丁二酸二乙酯與非極性溶劑的質量比優選為 1Γ 10，2-丙酮基-1，4- 丁二酸二乙酯與有機鹼的摩爾比優選為I: O. 8 I: I. 5。
步驟(I)所述的成環反應的溫度優選為3(T90°C。
步驟(I)所述的成環反應時間優選為l 3hr。
步驟(2)所述的有機胺可以選自N，N_甲基苯胺、三乙胺或三甲胺。
步驟(2)中，加入的環丙甲醯氯與步驟(I)反應起始時的2-丙酮基-1，4- 丁二酸二乙酯的摩爾比為O. 8 I. 2:1。
步驟(2)中，加入的有機胺與步驟(I)反應起始時的2-丙酮基-1，4-丁二酸二乙酯的摩爾比為O. 5^2. Oil0
步驟(2)中，加入的助劑與步驟(I)反應起始時的2-丙酮基-1，4-丁二酸二乙酯的質量比為O. 01 I: I。
步驟(2)所述的助劑為CS以下的小分子醇、醚、酮、腈的一種或兩種以上混合物， 優選甲醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇、乙醚、四氫呋喃、乙腈、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、丙酮或甲基異丁基酮中的一種或兩種以上混合物。
步驟(2)所述的醯基化反應的溫度優選(T30°C。
作為本發明方法原料的2-丙酮基-1，4-丁二酸二乙酯是現有的化合物產品，可以市購獲得，或者可以按照以下方法製備
馬來酸二乙酯、丙酮和二乙胺按照5:41:1的摩爾比投入高壓釜，加熱至 155°C，釜內壓力為IMPa，保溫反應20h，冷卻至室溫，常壓除去低沸物後減壓蒸餾，收集 1550C 160°C (5mmHg)餾分，得淡黃色液體，即為2-丙酮基-1，4- 丁二酸二乙酯。
本發明所述的方法所製備的3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯可以在 4_ 二甲氨基吡啶或含氰化合物催化下重排反應得到抗倒酯。
本發明的特點是，在製備抗倒酯的前體3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯過程中，由於本發明所選擇的助劑的存在，2-丙酮基-1，4- 丁二酸二乙酯成環後的產物無需分離可直接與環丙甲醯氯進行醯基化反應，得到所需要的抗倒酯前體3-乙氧羰CN 102911058 A書明說3/5頁基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯，並且反應時間短，產率高，環化、醯基化總收率在92%以上，工藝安全、環保，操作簡便，且得到的產物無需提純，可直接進行下步重排反應得到抗倒酯。
具體實施方式
下面以參考實施例進行描述，需要說明的是，這些實施例僅為了解釋說明本發明的優選實施方案，並不意味著限制或限定本發明範圍。本領域熟練技術人員易於理解在本發明目的和說明書中公開的發明範圍內的各種可能變化或變型，應理解為本發明可以基於本說明書內容的各種模式進行。
實施例I
(1)2-丙酮基_ 丁酸二乙酯的製備
馬來酸二乙酯(344g,2mol),丙酮(953g, 16. 4mol)和二乙胺(29g, O. 4mol)投入 2L高壓釜，加熱至155°C，釜內壓力為IMPa，保溫反應20h，冷卻至室溫，常壓除去低沸物後減壓蒸餾，收集155°C 160°C (5mmHg)餾分，得398g淡黃色液體，收率為86. 5%，
(2) 3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇-環丙甲酸酯合成
乾燥的四口瓶中，投入固體甲醇鈉52g、甲苯IOOOg ;開啟攪拌，升溫至50°C，滴加步驟(I)得到的2-丙酮基-·丁酸二乙酯200g，滴加畢，保溫Ihr。保溫畢，加入甲醇50g並降溫至(Tl(TC，加入N，N-二甲基苯胺100g，並滴加環丙酸醯氯100g。滴加畢保溫5hr，保溫畢加入300g水，溶解攪拌30min，靜置30min，得到1200g油層，分析含量為16. 83%，收率為 92. 2% ；
(3)抗倒酯合成
步驟(2)得到的3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇_環丙甲酸酯甲苯液，升溫至 600C，加入6gDMAP，保溫3hr，保溫畢，降溫至(T5°C，加入500g水，並用30%鹽酸酸化pH至廣2，萃取攪拌30min，靜置30min後分層。水層用200ml甲苯萃取2次。合併油層脫除溶劑，得到黃色液體175. 7g即為需要的產品抗倒酯。收率87%。
實施例2
(1)2-丙酮基-丁酸二乙酯製備同實施例I。
(2)3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇_環丙甲酸酯合成
乾燥的四口瓶中，投入固體乙醇鈉65g、甲苯800g ;開啟攪拌，升溫至90°C，滴加步驟(I)得到的2-丙酮基-丁酸二乙酯200g，滴加畢，保溫lhr。保溫畢，加入乙醇100g，並降溫至(Tl0°C，加N，N- 二甲基苯胺100g，並滴加環丙酸醯氯100g。滴加畢保溫5hr。後處理操作同實例I。收IOOOg油層，分析含量為20. 38%，收率為93% ；
(3)抗倒酯合成
上步得到的3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇-環丙甲酸酯甲苯液，升溫至60°C， 加入6gDMAP，保溫3hr，保溫畢，降溫至0 5°C，加入500g水，並用30%鹽酸酸化pH至I 2， 萃取攪拌30min，靜置30min後分層。水層用200ml甲苯萃取2次。合併油層脫除溶劑，得到黃色液體179. 3g即為需要的產品抗倒酯。收率88%。
實施例3
3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇_環丙甲酸酯合成5
乾燥的四口瓶中，投入固體叔丁醇鈉75g、甲苯IOOOg;開啟攪拌，升溫至90°C，滴加市購的2-丙酮基-丁酸二乙酯200g，滴加畢，保溫Ihr。保溫畢，加入四氫呋喃100g，並降溫至(TlO°C，加入三乙胺88g，並滴加環丙酸醯氯100g。滴加畢保溫5hr。後處理操作同實例I。得到1200g油層，分析含量為16. 76%，收率為91. 8%。
實施例4
3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇_環丙甲酸酯合成
乾燥的四口瓶中，投入固體叔丁醇鈉75g、甲苯IOOOg;開啟攪拌，升溫至90°C，滴加市購的2-丙酮基-丁酸二乙酯200g，滴加畢，保溫lhr。保溫畢，加入乙腈80g，並降溫至 (TlO°C，加入三乙胺88g，並滴加環丙酸醯氯100g。滴加畢保溫5hr。後處理操作同實例I。 得到1200g油層，分析含量為16. 79%，收率為91. 94%。
實施例5
3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇_環丙甲酸酯合成
乾燥的四口瓶中，投入固體叔丁醇鈉75g、甲苯IOOOg;開啟攪拌，升溫至90°C，滴加市購的2-丙酮基-丁酸二乙酯200g，滴加畢，保溫Ihr。保溫畢，加入二甲基甲醯胺80g， 並降溫至(T10°C，加入三乙胺88g，並滴加環丙酸醯氯100g。滴加畢保溫5hr。後處理操作同實例I。得到1200g油層，分析含量為16. 82%，收率為92. 11%。
實施例6
3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇_環丙甲酸酯合成
乾燥的四口瓶中，投入固體甲醇鈉60g、甲苯IOOOg ;開啟攪拌，升溫至50°C，滴加市購的2-丙酮基-丁酸二乙酯200g，滴加畢，保溫lhr。保溫畢，加入丙酮30g，並降溫至 (Tl0°C，加入三乙胺88g，並滴加環丙酸醯氯100g。滴加畢保溫5hr。後處理操作同實例I。 得到1200g油層，分析含量為16. 88%，收率為92. 44%。
實施例7
3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇_環丙甲酸酯合成
乾燥的四口瓶中，投入固體叔丁醇鉀85g、甲苯IOOOg;開啟攪拌，升溫至90°C，滴加市購的2-丙酮基-丁酸二乙酯200g，滴加畢，保溫lhr。保溫畢，加入乙醚20g，並降溫至 (Tl0°C，加入三乙胺88g，並滴加環丙酸醯氯100g。滴加畢保溫5hr。後處理操作同實例I。 得到1200g油層，分析含量為16. 8%，收率為92%。
實施例8
3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇_環丙甲酸酯合成
乾燥的四口瓶中，投入固體甲醇鈉60g、二氯乙烷IOOOg;開啟攪拌，升溫至回流， 滴加市購的2-丙酮基-丁酸二乙酯200g，滴加畢，保溫Ihr。保溫畢，加入甲醇20g，並降溫至(Tl0°C，加入三乙胺88g，並滴加環丙酸醯氯100g。滴加畢保溫5hr。後處理操作同實例 I。得到1200g油層，分析含量為16. 85%，收率為92. 27%。
對比實施例I
(1)3-羥基-5-乙氧羰基環己-2-烯-I-酮的製備
反應瓶中投入40ml無水甲醇，28%的甲醇鈉(11ml，0. 056mol)，滴加2_丙酮基丁酸二乙酯(12g，0.052mol)，滴加完畢後加熱回流反應5h。反應液冷卻，濃縮回收甲醇，殘餘物中加入水80ml，用二氯乙烷(50ml)洗兩次，水相中加IN的HCl (80ml)，再用二氯乙烷(50ml)萃取兩次，取有機相，乾燥，濃縮，得8. 2g淡黃色粘稠液體。收率為85. 7%，含量為 93. 1%。
(2)3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯的製備
三乙胺(3. 2ml)，上步產物(4g，0. 02mol)溶於分子篩乾燥的二氯乙烷(50ml)，冰浴下滴加環丙甲醯氯(2.4g，0.023mol)，加畢反應液升至室溫，攪拌過夜，TLC檢測反應結束。反應液抽濾，濾餅用二氯乙烷(IOml)洗,合併濾液,用IN的HCl (50ml)洗兩次,乾燥, 濃縮，得黃色油狀液體4. 8g，未經純化直接用於下步反應。收率95. 24%，兩步收率81. 62%。
(3)抗倒酯合成
上步所得油狀液體溶於二氯乙烷(30ml)，投入4-二甲氨基吡啶(DMAP O. 3g,2.4mmol)，加熱回流5h，TLC檢測反應終點。反應液用IN的HCl (40ml)洗兩次，有機相干燥，濃縮，得黃棕色液體5. lg，減壓蒸餾，收集在15(Tl54°C (50Pa)的粘稠液體，(TC下靜置結晶，得到抗倒酯3. 46g，收率72. 08%。
對比實施例2
(1)3-輕基-5_乙氧擬基環己-2-稀-I-麗的製備
反應瓶中投入40ml 15%的乙醇鈉(25g，O. 055mol)，滴加2_丙酮基丁酸二乙酯 (12g，O. 052mol)，滴加完畢後加熱回流反應5h。反應液冷卻，濃縮回收乙醇，殘餘物中加入水80ml，用二氯乙烷(50ml)萃取兩次，水相中加IN的HCl (80ml)，再用二氯乙烷(50ml)萃取兩次，取有機相，乾燥，濃縮，得8. 3g淡黃色粘稠液體。收率為86. 7%，含量為93%。
(2)3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯的製備
三乙胺(3. 2ml)，上步產物(4g，0. 02mol)溶於分子篩乾燥的二氯乙烷(50ml)，冰浴下滴加環丙甲醯氯(2. 4g,0. 023mol)，加畢反應液升至室溫，攪拌過夜，TLC檢測反應結束。反應液抽濾，濾餅用二氯乙烷(IOml)洗,合併濾液,用IN的HCl (50ml)洗兩次,乾燥,濃縮，得黃色油狀液體4. 78g，未經純化直接用於下步反應，收率94. 84%。兩步收率82. 22%。
權利要求
1.一種3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯的製備方法，包括如下步驟(I >2-丙酮基-1，4- 丁二酸二乙酯和有機鹼在2(T12(TC於非極性有機溶劑中進行成環反應，反應時間為O. 5 5hr，得到3，5-環己二酮-I-甲酸乙酯；(2)向步驟(I)得到的反應混合物中加入有機胺和環丙甲醯氯，在CS以下的小分子醇、 醚、酮、腈作為助劑存在下於-5飛(TC進行醯基化反應，得到3-乙氧羰基-5-氧環己-I-烯醇環丙甲酸酯。
2.權利要求I所述的製備方法，其特徵在於步驟(I)所述的非極性溶劑選自苯、甲苯、 二甲苯、氯仿、二氯乙烷或二氯甲烷中的任意一種。
3.權利要求I所述的製備方法，其特徵在於步驟(I)所述的有機鹼選自固體甲醇鈉、 乙醇鈉、叔丁醇鈉或叔丁醇鉀中的任意一種或兩種以上的混合物。
4.權利要求I所述的製備方法，其特徵在於步驟(I)中2-丙酮基-1，4-丁二酸二乙酯與非極性溶劑的質量比為I: f 1:10 ;2_丙酮基-1，4-丁二酸二乙酯與有機鹼的摩爾比為 1:0. 8 1:1. 5。
5.權利要求I所述的製備方法，其特徵在於步驟(I)所述的成環反應的溫度為 30 90。。。
6.權利要求I所述的製備方法，其特徵在於步驟(I)所述的成環反應時間為f3hr。
7.權利要求I所述的製備方法，其特徵在於步驟(2)所述的有機胺選自N，N-二甲基苯胺、三乙胺或三甲胺。
8.權利要求I所述的製備方法，其特徵在於步驟(2)中，加入的環丙甲醯氯與步驟 (O反應起始時的2-丙酮基-1，4- 丁二酸二乙酯的摩爾比為O. 8^1. 2:1 ;加入的有機胺與步驟(I)反應起始時的2-丙酮基-1，4- 丁二酸二乙酯的摩爾比為O. 5^2. O: I ;加入的助劑與步驟(I)反應起始時的2-丙酮基-1，4- 丁二酸二乙酯的質量比為O. 0Γ1: I。
9.權利要求I所述的製備方法，其特徵在於步驟(2)所述的助劑為甲醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇、乙醚、四氫呋喃、乙腈、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、丙酮或甲基異丁基酮中的一種或兩種以上混合物。
10.權利要求I所述的製備方法，其特徵在於步驟(2)所述的醯基化反應的溫度為 0^30 0C ο
全文摘要
本發明提供一種3-乙氧羰基-5-氧環己-1-烯醇環丙甲酸酯的製備方法，包括(1)2-丙酮基-1,4-丁二酸二乙酯和有機鹼在20～120℃於非極性有機溶劑中進行成環反應，反應時間為0.5～5hr，得到3,5-環己二酮-1-甲酸乙酯；(2)向步驟(1)得到的反應混合物中加入有機胺和環丙甲醯氯，在C8以下的小分子醇、醚、酮、腈作為助劑存在下於-5～50℃進行醯基化反應，得到3-乙氧羰基-5-氧環己-1-烯醇環丙甲酸酯。本發明的方法在醯基化前加入特定的助劑，可以使環丙甲醯氯直接與中間態的3-乙氧羰基-5-氧環己-1-烯醇鈉鹽反應得到抗倒酯前體3-乙氧羰基-5-氧環己-1-烯醇環丙甲酸酯，既縮短了反應時間，簡化了合成工藝，也提高了產率，且產物不需提純可直接重排得到最終產品抗倒酯。
文檔編號C07C67/343GK102911058SQ20121047017
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者戚明珠, 馮廣軍, 孫迎東, 花越如, 吳春中 申請人:江蘇揚農化工股份有限公司