一種異丙甲草胺的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)藥生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種異丙甲草胺的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 異丙甲草胺是都爾的活性成分，是美國(guó)和北美等地用量最大的高選擇性酰胺類(lèi)除 草劑，其化學(xué)名稱(chēng)為2-甲基-6-乙基-N-(l-甲基-2-甲氧乙基)-N-氯代乙?；桨?，結(jié)構(gòu)式 為式1:
[0004] 異丙甲草胺主要通過(guò)雜草幼芽基部和芽吸收，向上傳導(dǎo)，通過(guò)抑制發(fā)芽種子蛋白 質(zhì)的合成，抑制膽堿滲入干擾卵憐脂的合成，從而抑制幼芽與根部的生長(zhǎng)，雜草在幼芽即被 殺死而達(dá)到防除雜草的目的，可適用于大豆、玉米棉花和棉花等作物田，可防除馬唐、稗草、 牛筋草、金狗尾草等雜草，對(duì)馬齒莧、覓菜等闊葉雜草也有一定的效果，是用于許多農(nóng)作物 最為重要的除草劑之一。
[0005] 異丙甲草胺是一種氯乙?；?、垸氧基烷基化的鄰二取代苯胺。這種不同尋常的官 能團(tuán)化形式使得氨基基團(tuán)受到極大的空間位阻。異丙甲草胺有兩個(gè)手性元素:一個(gè)手性軸 (位阻異構(gòu)現(xiàn)象，這是由于圍繞軸的位阻旋轉(zhuǎn)而形成的）和一個(gè)新生成的手性中心，由此產(chǎn) 生了四個(gè)立體異構(gòu)體，其中（s)_異丙甲草胺為主要活性成分，又稱(chēng)金都爾，它的活性是異丙 甲草胺的1.4-1.6倍。
[0006] 1976年，RamostomboG.M.(RamostomboG.，BlaseH.U..Pesticidechemistry andbioscience[M]·Cambridge:RoyalSocietyofChemistry, 1999:33)在微量硫酸的存 在下，以鈀碳為催化劑，以甲基乙基苯胺為原料與甲氧基丙酮的水溶液發(fā)生還原烷基化反 應(yīng)，然后再和氯乙酰氯發(fā)生?；磻?yīng)可得到消旋的異丙甲草胺，產(chǎn)物中含有異丙甲草胺的 所有立體異構(gòu)體，反應(yīng)方程式見(jiàn)方程式1。該方法合成簡(jiǎn)單，但目的產(chǎn)物收率比較低。
[0008]李倩(李倩，（S)-異丙曱草胺的不對(duì)稱(chēng)合成研究[D]武漢理工大學(xué)，2012:1-49.)以 2-甲基-6-乙基苯胺與甲氧基丙酮為原料，以非極性溶劑加熱共沸蒸餾分水，經(jīng)過(guò)縮合反應(yīng) 得到甲基乙基苯基亞胺。在還原反應(yīng)過(guò)程中，采用手性的二茂鐵基雙膦配體與三氯化銥的 環(huán)辛二烯配合物對(duì)1-甲氧基丙基-2-(2-甲基-6-乙基苯基)胺進(jìn)行不對(duì)稱(chēng)氫化還原得到1-甲氧基丙基-2-(2-甲基-6-乙基苯基胺。在氯乙酰化反應(yīng)中，在堿催化，非極性溶劑中用氯 乙酰氯進(jìn)行氯乙?；?，反應(yīng)完畢后進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)處理得到（S)-異丙甲草胺，反應(yīng)方程式 見(jiàn)方程式2。該合成方法操作繁瑣，催化劑價(jià)格昂貴，不適合工業(yè)放大生產(chǎn)。
[00?0]公開(kāi)號(hào)為CN104803875A的中國(guó)發(fā)明文獻(xiàn)公開(kāi)了一種S-異丙甲草胺的合成方法，以 甲氧基丙酮、2-甲基-6-乙基苯胺為原料在有機(jī)溶劑中進(jìn)行亞胺化反應(yīng)生成亞胺化物，亞胺 化物與氫氣在鈀碳的催化下進(jìn)行氫化反應(yīng)生成S-氫化物，S-氫化物與氯乙酰氯在有機(jī)溶劑 中、堿性條件下進(jìn)行?；磻?yīng)生成S-異丙甲草胺。該發(fā)明的產(chǎn)能大，反應(yīng)快，但反應(yīng)步驟繁 瑣，目的產(chǎn)物的收率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)操作工藝繁瑣，產(chǎn)物收率低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種異 丙甲草胺的合成方法，該方法操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)溶劑回收套用，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率 高，產(chǎn)物純度高。
[0012] -種異丙甲草胺的合成方法，包括以下步驟：
[0013] (1)氫化烷基化：用有機(jī)溶劑A溶解2-甲基-6-乙基苯胺與甲氧基丙酮，加入氫化催 化劑，通入氫氣進(jìn)行氫化烷基化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，濃縮反應(yīng)溶劑得到產(chǎn)物B;所述的氫化催 化劑為鈀碳、雷尼鎳、磷酸組成的組合物，其中鈀碳、雷尼鎳、磷酸的重量比為1~2:4~10:2 ~5，氫化烷基化反應(yīng)溫度為30-90°C;
[0014] (2)?；?產(chǎn)物B與氯乙酰氯在縛酸劑的催化下進(jìn)行?；磻?yīng)，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)后 處理精制得到異丙甲草胺。
[0015] 本發(fā)明采用2-甲基-6-乙基苯胺為起始物料，經(jīng)過(guò)氫化烷基化和酰化反應(yīng)后制得 目的產(chǎn)物異丙甲草胺，反應(yīng)方程式見(jiàn)方程式3。步驟(1)中，氫化烷基化反應(yīng)為一鍋法的亞胺 反應(yīng)和氫化反應(yīng)，2-甲基-6-乙基苯胺先與甲氧基丙酮進(jìn)行亞胺反應(yīng)，生成亞胺物（1-甲氧 基丙基-2-(2-甲基-6-乙基苯基）亞胺），亞胺物再在氫化催化劑的催化下接受氫負(fù)離子的 進(jìn)攻，進(jìn)行氫化反應(yīng)，生成產(chǎn)物B((l-甲氧基丙基-2-(2-甲基-6-乙基苯基)胺）。在所述的氫 化催化劑與反應(yīng)溫度下，亞胺物和產(chǎn)物B的合成協(xié)同進(jìn)行，反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物B的收率大于 95%，純度大于95%。步驟（1)生成的產(chǎn)物B再和?；瘎┓磻?yīng)，生成異丙甲草胺（目的產(chǎn)物，2-甲基-6-乙基-N-(l-甲基-2-甲氧乙基)-N-氯代乙?；桨罚?。異丙甲草胺的收率大于90%， 純度大于98%。本發(fā)明方法操作步驟簡(jiǎn)單，產(chǎn)物收率和純度高。
[0016]本發(fā)明的各步反應(yīng)溶劑分別脫溶回收套用，不僅降低了生產(chǎn)過(guò)程溶劑的損失，降 低了生產(chǎn)過(guò)程的廢水排放，還提高了各原料的轉(zhuǎn)化率高。各步產(chǎn)物無(wú)需結(jié)晶純化，操作簡(jiǎn) 單，目的產(chǎn)物的收率和純度高。
[0018] 步驟(1)中，用溶劑A將2-甲基-6-乙基苯胺和甲氧基丙酮充分?jǐn)嚢枞芙?，再加入?化催化劑，通入氫氣，升溫至所需溫度，密閉反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中采用TLC或HPLC中控反應(yīng)進(jìn) 程，以起始物料(2-甲基-6-乙基苯胺)色譜純度小于0.5% (面積歸一法純度)為反應(yīng)終點(diǎn)， 停止反應(yīng)后，過(guò)濾，收集催化劑，收集的催化劑回收套用。濾液經(jīng)過(guò)水洗后濃縮，回收有機(jī)溶 劑A，得到產(chǎn)物B。
[0019]作為優(yōu)選，所述的有機(jī)溶劑A為甲苯、甲醇、乙醇、四氫呋喃的一種或多種。
[0020] 作為優(yōu)選，所述的甲氧基丙酮先經(jīng)過(guò)與水共沸精餾處理，90-95°C的餾分為甲氧基 丙酮。收集的90_95°C的階段的餾分的甲氧基丙酮GC含量大于99%，經(jīng)過(guò)共沸精餾處理的甲 氧基丙酮反應(yīng)效果好。
[0021 ]步驟(1)中，氫氣分子被所述氫化催化劑吸附后，削弱氫氣分子的兩個(gè)氫原子之間 的共價(jià)鍵，進(jìn)一歩解離成活潑氫，活潑氫進(jìn)攻亞胺物的雙鍵，生成產(chǎn)物B。亞胺反應(yīng)與氫化反 應(yīng)協(xié)同進(jìn)行，有助于提高產(chǎn)物B的收率和純度。
[0022]步驟(1)中，2-甲基-6-乙基苯胺和甲氧基丙酮的投料重量比為1:1-2。
[0023]氫化催化劑和反應(yīng)溫度協(xié)同影響反應(yīng)進(jìn)程、產(chǎn)物的收率和純度，在上述氫化催化 劑和反應(yīng)溫度下，氫氣的壓力大于IMPa就能很好的完成反應(yīng)，且產(chǎn)物的收率大于92%，純度 大于97%，氫氣壓力的持續(xù)增加對(duì)反應(yīng)收率和純度的貢獻(xiàn)不大，為了減輕生產(chǎn)設(shè)備的負(fù)擔(dān)， 作為優(yōu)選，所述氫化烷基化反應(yīng)的氫氣壓力為l_3MPa。
[0024]作為優(yōu)選，所述氫化催化劑中，鈀碳、雷尼鎳、磷酸的重量比為1:4~8: 2~4,所述 氫化烷基化反應(yīng)溫度為40-80°C。
[0025]在所述氫化催化劑組合物比例下，所述氫化催化劑的投料當(dāng)量為1-10%。上述催 化劑組合物的催化效果好，且在該催化劑和溫度下，反應(yīng)一般可在l_5h內(nèi)完成(起始物料面 積歸一法純度小于0.5%為反應(yīng)終點(diǎn)）。在該催化劑下，在所述溫度范圍內(nèi)，增加反應(yīng)溫度產(chǎn) 物的收率和純度都會(huì)增加，反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)的時(shí)間也會(huì)縮短，但當(dāng)溫度大于80°C，增加反應(yīng)溫 度，產(chǎn)物收率和純度沒(méi)有明顯上升。
[0026]進(jìn)一步優(yōu)選，所述氫化催化劑中，鈀碳、雷尼鎳、磷酸的重量比為1:8:4,所述氫化 烷基化反應(yīng)溫度為70_75°C。
[0027]在該配比的氫化催化劑、催化量及催化溫度下，反應(yīng)一般可在0.5_2h內(nèi)完成，且反 應(yīng)所需的氫氣的壓力無(wú)需很大，在1-1.5MPa的氫氣壓力下就能很好的完成反應(yīng)。所述氫化 催化劑的投料當(dāng)量可進(jìn)一步縮減至1 一 4%。反應(yīng)生產(chǎn)效率高，設(shè)備的損耗比較小，有效降低 了生產(chǎn)成本。
[0028]步驟(1)反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾，濾液洗滌后濃縮回收反應(yīng)溶劑A，得到產(chǎn)物B，直接向產(chǎn) 物B投加縛酸劑及反應(yīng)溶劑C進(jìn)行?；磻?yīng)，反應(yīng)過(guò)程中采用TLC或HPLC中控反應(yīng)進(jìn)程，當(dāng)產(chǎn) 物B色譜純度小于1% (面積歸一法純度)后，停止反應(yīng)，濃縮反應(yīng)溶劑C，得到目的產(chǎn)物。
[0029] 所述的縛酸劑為無(wú)機(jī)堿。本發(fā)明采用無(wú)機(jī)堿作為縛酸劑，為固液兩相反應(yīng)，酯化反 應(yīng)比較溫和，合成的產(chǎn)物的純度高，相比于傳統(tǒng)的有機(jī)堿縛酸劑如三乙胺、吡啶類(lèi)化合物， 沒(méi)有刺激性氣味，并且基本無(wú)毒，更加安全環(huán)保;同時(shí)也避免了采用有機(jī)堿縛酸劑的反應(yīng)進(jìn) 程過(guò)快、激烈放熱造成的副產(chǎn)物過(guò)多等問(wèn)題。
[0030] 作為優(yōu)選，所述的?；磻?yīng)的溫度為-20-20°C。
[0031] ?；磻?yīng)的溫度大于20°C時(shí)，反應(yīng)速率過(guò)快，產(chǎn)物的收率和純度都會(huì)有所下降;反 應(yīng)溫度小于_20°C，反應(yīng)速率太慢，且生產(chǎn)成本比較高。
[0032] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述?；磻?yīng)的溫度為-10-0°C。
[0033] 作為優(yōu)選