一种氟硅唑的合成方法

文档序号:3516040阅读:698来源:国知局
专利名称:一种氟硅唑的合成方法
技术领域
本发明涉及精细化工产品的制备及应用,特别是一种氟硅唑的合成方法。
背景技术
氟硅唑是20世纪80年代由美国杜邦公司以在欧洲、南美洲、北美洲和日本等地进行的大量实验结果为依据推出的高效有机硅杀菌剂;属三唑类杀菌剂,是留醇脱甲基化抑制剂,对于子囊菌纲、担子菌纲和半知菌类有效,对卵菌无效,可用于防治苹果黑星病、白粉病菌、禾谷类白粉黑腔菌、壳针孢属菌、葡萄钩丝壳菌、葡萄球座菌以及甜菜等多种作物上的各种病原菌,是重要的杀菌剂品种,商品名福星,对日光较稳定,在310°C以下亦比较稳定。杀菌剂Nustar、01ymp、Punch中也含有氟娃唑。而双(4-氟苯基)-甲基氯甲基娃烧是目前此类比较新颖的农药(杀菌剂)氟硅唑和氟硅唑类似物的重要中间体,其合成过程中对氟溴苯格氏试剂生产成本高、危险系数大(尤其是夏季等高温环境),很大程度上影响了氟硅唑的工业化的进一步生产。所以双(4-氟苯基)甲基氯甲基硅烷的成功合成对于降低工业化危险系数、增加这种农药的推广力度具有很高的实用价值,且降低了生产成本,带来了较好的经济效益,能使合成工艺大大的推广应用。目前合成该化合物的主要原料对氟溴苯格氏试剂的方法是用乙醚做溶剂,存在众多缺点1)反应副产物多且难以去除,乙醚原料沸点、闪点低,易燃烧爆炸,当空气中含量为I. 83-48.0%或氧气中含量为2. 1-82.5%, 即有此可能,乙醚的蒸气密度较空气大2-6倍,容易着火,增大了工业化生产危险系数;2) 每生产一吨产品在反应第一步就产生20吨含溴废水,处理难度大,环境污染严重。3)化学性质不稳定,暴露于空气中、遇光或受热即变质,生成过氧化物或乙醛,刺激性更强,且纯度要求高,微量的杂质即增加产率和纯度的困难;4)引发阶段不易控温,对设备的要求苛刻,加上运输、储存和投料困难,春夏秋等季节环境温度略高就不能生产。由于上述存在问题,特别是容易引起燃烧爆炸,使用的范围逐年减少,世界上各大化工行业也早禁用。相关用乙醚作为溶剂制备对氟溴苯格氏试剂的文献,参见a. Mober g W K. Fung icidal I, 2,4 Γtriazole deriv atives :US,4510136[P]· 1985「04「09 ;b.马清海,毛向群·杀菌剂氟娃唑的合成[J]·河北化工,2006(1) :32,38 ;c. Organometallic Chemistry (1989) 3 133-139,其收率和纯度仅为50-60%。也有文献用甲基叔丁基醚做溶剂制备对氟溴苯格氏试剂,参见孙晓泉,陆涛.高效有机硅杀菌剂氟硅唑的工艺改进[J].山西化工,2008 (3) 28, 3,总收率61. 32%,由于收到纯度和产率的限制、甲基叔丁基醚沸点高等缺点,也不适合工业的大规模生产。目前的氟硅唑生产公司也尝试用四氢呋喃做溶剂进行研究,但都因为格氏试剂和氯硅烷原料反应效率太低没有实用价值而失败。基于上述各种原因,目前急需一种具有经济性高、收率好、副反应少和对环境污染小、全天候和安全方便的由对氟溴苯格氏试剂合成双(4-氟苯基)甲基氯甲基硅烷原料来加强此种性能优良的农药的生产能力。我们在以往试验经验的基础上,对本试验进行了深入的研究,最终发现了符合上述要求的试验方法和条件。对比相关文献以及专利的报道,本发明有以下几点优势1)采用自选高效催化剂使反应可以用较高沸点有机溶剂制备格氏试剂后和氯硅烷类原料高效反应,安全方便的合成了纯度达95%以上的中间体;2)采用甲苯等为溶剂体系,在以往的文献中几乎没有此种方法;3)采用的溶剂循环利用廉价且绿色环保;4)后处理工艺简单,可以达到98%以上的产率,将原有工艺生产每吨产品产生的20 吨废水量降为0,副产物鎂盐可以作为产物出售,整个工艺没有任何三废,是清洁生产工艺, 因此本发明在工业生产中具有很高的优越性。

发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题,提供了一种高效、经济、绿色、安全且符合工业生产要求的氟硅唑的合成方法。本发明的技术方案一种氟硅唑的合成方法,以对氟溴苯、甲基氯甲基二氯硅烷、鎂屑为原料,以碘为引发剂,在有机溶剂中进行催化反应制得,步骤如下I)在氮气保护下将鎂屑加入有机溶剂中,升温至40°C后加入碘,然后在60_64°C 下滴加对氟溴苯,滴加完毕后在该温度条件下继续反应3h,得到对氟溴苯格氏试剂;2)在氮气保护下将甲基氯甲基二氯化硅、催化剂加入有机溶剂中,固料完全溶解后降温至0-10°C,滴加上述对氟溴苯格氏试剂,滴加完毕后在-5°c 10°C温度下催化反应 12h,然后升至室温,过滤并用有机溶剂洗涤滤饼,将滤液常压蒸馏回收有机溶剂后,即可制得氟硅唑中间体;3)在氮气保护下将三唑溶于甲苯中得到三唑甲苯溶液,加入质量百分比浓度为 50%的NaOH水溶液中,加热回流至无水生成,然后常压蒸出甲苯,再加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)并升温至152°C,在该温度下回流3小时至三唑钠盐全部溶解,制得无水三唑钠盐的N,N- 二甲基甲酰胺(DMF)悬浮液;4)将上述N,N-二甲基甲酰胺悬浮液降温至50°C,加入上述氟硅唑中间体,再升温至132-136 ,搅拌反应8-12小时后减压蒸馏除去N,N-二甲基甲酰胺,然后降温至45°C, 向体系中加入水和甲苯搅拌并自然降至室温,分层,收集有机相,再用饱和NaCl水溶液洗涤有机相,经无水MgSO4干燥,即可制得得目标产品氟硅唑。所述对氟溴苯、鎂屑、碘与有机溶剂的质量比为
I 8. 5-9. O O. 001-0. 003 8. 0-8. 5。所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、甲基叔丁基醚、异丙醚、二乙醚、二氧六环或四氢呋喃。所述催化剂为CuCl、AgCl、CuCl2、(CH3COO) 2Cu、CuC104、Cu (CH3CN) 4C104 或 CuCN。所述甲基氯甲基二氯化硅与催化剂的质量比为I : O. 01-0. 05,有机溶剂的用量
为将甲基氯甲基二氯化硅和催化剂完全溶解;甲基氯甲基二氯化硅与对氟溴苯格氏试剂的摩尔比为I : 2。所述对氟溴苯和对氟溴苯格氏试剂的滴加速率均为每10秒I滴。所述三唑甲苯溶液中甲苯的用量为将三唑完全溶解并过量20-40%,三唑甲苯溶液与质量百分比浓度为50%的NaOH水溶液的体积比为40-53 I,三唑与质量百分比浓度为50%的NaOH水溶液的质量比为1-3 I。所述DMF悬浮液与氟硅唑中间体的质量比为4-6 1,水、甲苯与氟硅唑中间体的质量比为1-5 : I。本发明的优点是制备方法简单实用、效率高、安全方便,产品纯度高、收率高,最终产物的收率在96%以上,纯度在95%以上;合成中采用的试剂毒性低、经济性高且副反应少;由于溶剂循环利用,使生产成本与危险系数大大降低,经济性好,可商业化大规模生产,满足当前不断增长的市场需求。
具体实施例方式实施例I :一种氟硅唑的合成方法,步骤如下I)在装有回流及机械搅拌装置的IL四口瓶中,在氮气保护下将42. 3g鎂屑加入 48g甲苯中,升温至40°C后加入O. 006g碘,然后在60-64°C下滴加4. 8g对氟溴苯,滴加完毕后用冰水降温并保持该温度条件下继续反应3h,得到对氟溴苯格氏试剂;2)在装有回流及机械搅拌装置的2L四口瓶中,在氮气保护下将122. 6g(0. 75mol) 甲基氯甲基二氯化娃、3. 24g AgCl加入348g甲苯中,固料完全溶解后降温至0_10°C,滴加该实例中步骤I制备的对氟溴苯格氏试剂,滴加完毕后在-50C 10°C温度下催化反应12h, 然后升至室温,过滤并用40g甲苯洗涤滤饼,将滤液常压蒸馏回收甲苯后,即可制得氟硅唑中间体双(4-氟苯基)甲基氯甲基硅烷;3)在装有回流及机械搅拌装置的500ML四口瓶中,在氮气保护下依次加入12. 2g 三唑、130. 5g(150ML)甲苯、7.08g 50 % NaOH水溶液后加热回流至无水生成,然后常压蒸出甲苯,此时体系为三唑钠盐固体。向该体系中加入108g(114ML)DMF,并升温至152°C,在该温度下回流3小时,使三唑钠盐全部溶解,制得无水三唑钠盐的N,N- 二甲基甲酰胺悬浮液;4)将上述制得的N,N-二甲基甲酰胺悬浮液降温至50°C,加入50g中间体双(4_氟苯基)甲基氯甲基硅烷,此时有大量固体析出,再升温至132-136 ,搅拌反应8-12小时后减压蒸馏除去N,N-二甲基甲酰胺,然后降温至45°C,向体系中加入150ML水、200ML甲苯搅拌并自然降至室温,分层,收集有机相,并用饱和NaCl水溶液洗涤有机相2-3次后,无水 MgSO4干燥,脱溶得目标产品氟硅唑。目标产品氟硅唑的核磁参数如下=1HNMr(CDCI3),δ0. 66(S,3H,CH3),3. 89 (S,2H, CH2),7. 44 (d, 4H, Ar-H),7. 34 (d, 4H, Ar-H),8. 05 (S,1H, CH),8. 68 (S,1H)。检测显示转化率为95%,通过核磁(氢谱、碳谱)、红外、气相色谱仪确定产品纯度为 96-97% ο实施例2 一种氟硅唑的合成方法,步骤如下I)在装有回流及机械搅拌装置的IL四口瓶中,在氮气保护下将42. 3g鎂屑加入 48g甲苯中,升温至40°C后加入O. 006g碘,然后在60-64°C下滴加4. 8g对氟溴苯,滴加完毕后用冰水降温并保持该温度条件下继续反应3h,得到对氟溴苯格氏试剂;2)在装有回流及机械搅拌装置的2L四口瓶中,在氮气保护下将122. 6g(0. 75mol) 甲基氯甲基二氯化硅、7. 86g Cu(CH3CN)4CIO4WA 348g甲苯中,固料完全溶解后降温至 0-10°C,滴加该实例中步骤I制备的对氟溴苯格氏试剂,滴加完毕后在_5°C 10°C温度下催化反应12h,然后升至室温,过滤并用40g甲苯洗涤滤饼,将滤液常压蒸馏回收甲苯后,即可制得氟硅唑中间体双(4-氟苯基)甲基氯甲基硅烷。3)在装有回流及机械搅拌装置的500ML四口瓶中,在氮气保护下依次加入12. 2g 三唑、130. 5g(150ML)甲苯、7. 08g 50% NaOH水溶液后加热回流至无水生成,然后常压蒸出甲苯,此时体系为三唑钠盐固体,向该体系中加入108g(114ML)DMF,并升温至152°C,在该温度下回流3小时,使三唑钠盐全部溶解,制得无水三唑钠盐的DMF悬浮液;4)将上述制得的N,N-二甲基甲酰胺悬浮液降温至50°C,加入50g中间体双(4_氟苯基)甲基氯甲基硅烷,有大量固体析出,再升温至132-136 ,搅拌反应8-12小时后减压蒸馏除去DMF,然后降温至45°C,向体系中加入150ML水、200ML甲苯搅拌并自然降至室温, 分层,收集有机相,并用饱和NaCl水溶液洗涤有机相2-3次后,无水MgSO4干燥,脱溶得目标产品氟娃唑。目标产品—氟硅唑的核磁参数如下=1HNMr(CDCI3),δO. 66(S,3H,CH3), 3. 89 (S, 2H, CH2),7. 44 (d, 4H, Ar-H),7. 34 (d, 4H, Ar-H),8. 05 (S,1H, CH),8. 68 (S,1H)。检测显示转化率为95%,通过核磁(氢谱、碳谱)、红外、气相色谱仪确定产品纯度为 96-97% ο实施例3 一种氟硅唑的合成方法,步骤如下I)在装有回流及机械搅拌装置的IL四口瓶中,在氮气保护下将42. 3g鎂屑加入 49g异丙醚中,升温至40°C后加入O. 006g碘,然后在60-64°C下滴加4. 8g对氟溴苯,滴加完毕后用冰水降温并保持该温度条件下继续反应3h,得到对氟溴苯格氏试剂;2)在装有回流及机械搅拌装置的2L四口瓶中,在氮气保护下将122. 6g(0. 75mol) 甲基氯甲基二氯化娃、3. 24g AgCl加入350g异丙醚中,固料完全溶解后降温至0_10°C,滴加该实例中步骤I制备的对氟溴苯格氏试剂,滴加完毕后在_5°C 10°C温度下催化反应 12h,然后升至室温,过滤并用45g异丙醚洗涤滤饼,将滤液常压蒸馏回收异丙醚后,即可制得氟硅唑中间体双(4-氟苯基)甲基氯甲基硅烷;3)在装有回流及机械搅拌装置的500ML四口瓶中,在氮气保护下依次加入12. 2g 三唑、130. 5g(150ML)甲苯、7. 08g 50% NaOH水溶液后加热回流至无水生成,然后常压蒸出甲苯,此时体系为三唑钠盐固体,向该体系中加入108g(114ML)DMF,并升温至152°C,在该温度下回流3小时,使三唑钠盐全部溶解,制得无水三唑钠盐的DMF悬浮液;4)将上述制得的N,N-二甲基甲酰胺悬浮液降温至50°C,加入50g中间体双(4_氟苯基)甲基氯甲基硅烷,有大量固体析出,再升温至132-136 ,搅拌反应8-12小时后减压蒸馏除去DMF,然后降温至45°C,向体系中加入150ML水、200ML甲苯搅拌并自然降至室温, 分层,收集有机相,并用饱和NaCl水溶液洗涤有机相2-3次后,无水MgSO4干燥,脱溶得目标产品氟娃唑。目标产品—氟硅唑的核磁参数如下=1HNMr(CDCI3),δO. 66(S,3H,CH3), 3. 89 (S, 2H, CH2),7. 44 (d, 4H, Ar-H),7. 34 (d, 4H, Ar-H),8. 05 (S,1H, CH),8. 68 (S,1H)。检测显示转化率为95%,通过核磁(氢谱、碳谱)、红外、气相色谱仪确定产品纯度为 96-97% ο实施例4
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—种氟硅唑的合成方法,步骤如下I)在装有回流及机械搅拌装置的IL四口瓶中,在氮气保护下将42. 3g鎂屑加入 49g异丙醚中,升温至40°C后加入O. 006g碘,然后在60-64°C下滴加4. 8g对氟溴苯,滴加完毕后用冰水降温并保持该温度条件下继续反应3h,得到对氟溴苯格氏试剂;2)在装有回流及机械搅拌装置的2L四口瓶中,在氮气保护下将122. 6g(0. 75mol) 甲基氯甲基二氯化硅、7. 86g Cu (CH3CN)4ClO4加入350g异丙醚中,固料完全溶解后降温至
0-10°C,滴加该实例中步骤I制备的对氟溴苯格氏试剂,滴加完毕后在_5°C 10°C温度下催化反应12h,然后升至室温,过滤并用45g异丙醚洗涤滤饼,将滤液常压蒸馏回收异丙醚后,即可制得目标产品;3)在装有回流及机械搅拌装置的500ML四口瓶中,在氮气保护下依次加入12. 2g 三唑、130. 5g(150ML)甲苯、7. 08g 50% NaOH水溶液后加热回流至无水生成,然后常压蒸出甲苯,此时体系为三唑钠盐固体。向该体系中加入108g(114ML)DMF,并升温至152°C,在该温度下回流3小时,使三唑钠盐全部溶解,制得无水三唑钠盐的DMF悬浮液;4)将上述制得的N,N-二甲基甲酰胺悬浮液降温至50°C,加入50g中间体双(4_氟苯基)甲基氯甲基硅烷,有大量固体析出,再升温至132-136 ,搅拌反应8-12小时后减压蒸馏除去DMF,然后降温至45°C,向体系中加入150ML水、200ML甲苯搅拌并自然降至室温, 分层,收集有机相,并用饱和NaCl水溶液洗涤有机相2-3次后,无水MgSO4干燥,脱溶得目标产品氟娃唑。目标产品氟硅唑的核磁参数如下=1HNMr(CDCI3),δ0. 66(S,3H,CH3),3. 89 (S,2H, CH2),7. 44 (d, 4H, Ar-H),7. 34 (d, 4H, Ar-H),8. 05 (S,1H, CH),8. 68 (S,1H)。检测显示转化率为95%,通过核磁(氢谱、碳谱)、红外、气相色谱仪确定产品纯度为 96-97% ο
权利要求
1.一种氟硅唑的合成方法,其特征在于以对氟溴苯、甲基氯甲基二氯硅烷、鎂屑为原料,以碘为引发剂,在有机溶剂中进行催化反应制得,步骤如下1)在氮气保护下将鎂屑加入有机溶剂中,升温至40°c后加入碘,然后在60-64°C下滴加对氟溴苯,滴加完毕后在该温度条件下继续反应3h,得到对氟溴苯格氏试剂;2)在氮气保护下将甲基氯甲基二氯化硅、催化剂加入有机溶剂中,固料完全溶解后降温至0-10°C,滴加上述对氟溴苯格氏试剂,滴加完毕后在_5°C 10°C温度下催化反应12h, 然后升至室温,过滤并用有机溶剂洗涤滤饼,将滤液常压蒸馏回收有机溶剂后,即可制得氟硅唑中间体;3)在氮气保护下将三唑溶于甲苯中得到三唑甲苯溶液,加入质量百分比浓度为50% 的NaOH水溶液中,加热回流至无水生成,然后常压蒸出甲苯,再加入N,N- 二甲基甲酰胺 (DMF)并升温至152°C,在该温度下回流3小时至三唑钠盐全部溶解,制得无水三唑钠盐的 N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)悬浮液;4)将上述N,N-二甲基甲酰胺悬浮液降温至50°C,加入上述氟硅唑中间体,再升温至 132-136°C,搅拌反应8-12小时后减压蒸馏除去N,N-二甲基甲酰胺,然后降温至45°C,向体系中加入水和甲苯搅拌并自然降至室温,分层,收集有机相,再用饱和NaCl水溶液洗涤有机相,经无水MgSO4干燥,即可制得得目标产品氟硅唑。
2.根据权利要求I所述氟硅唑的合成方法,其特征在于所述对氟溴苯、鎂屑、碘与有机溶剂的质量比为 I : 8. 5-9. O O. 001-0. 003 8. 0-8. 5。
3.根据权利要求I所述氟硅唑的合成方法,其特征在于所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、甲基叔丁基醚、异丙醚、二乙醚、二氧六环或四氢呋喃。
4.根据权利要求I所述氟硅唑的合成方法,其特征在于所述催化剂为CuCl、AgCl、 CuCl2, (CH3COO) 2Cu、CuClO4, Cu (CH3CN) 4C104 或 CuCN。
5.根据权利要求I所述氟硅唑的合成方法,其特征在于所述甲基氯甲基二氯化硅与催化剂的质量比为I : O. 01-0. 05,有机溶剂的用量为将甲基氯甲基二氯化硅和催化剂完全溶解;甲基氯甲基二氯化硅与对氟溴苯格氏试剂的摩尔比为I : 2。
6.根据权利要求I所述氟硅唑的合成方法,其特征在于所述对氟溴苯和对氟溴苯格氏试剂的滴加速率均为每10秒I滴。
7.根据权利要求I所述氟硅唑的合成方法,其特征在于所述三唑甲苯溶液中甲苯的用量为将三唑完全溶解并过量20-40%,三唑甲苯溶液与质量百分比浓度为50%的NaOH 水溶液的体积比为40-53 1,三唑与质量百分比浓度为50%的NaOH水溶液的质量比为 1-3 I。
8.根据权利要求I所述氟娃唑的合成方法,其特征在于所述DMF悬浮液与氟娃唑中间体的质量比为4-6 1,水、甲苯与氟硅唑中间体的质量比为1-5 I。
全文摘要
一种氟硅唑的合成方法,以对氟溴苯、甲基氯甲基二氯硅烷、鎂屑为原料,以碘为引发剂,在有机溶剂中进行催化反应得到产物,步骤如下1)制备对氟溴苯格氏试剂;2)通过催化反应制备氟硅唑中间体;3)制备N,N-二甲基甲酰胺(DMF)悬浮液;4)通过N,N-二甲基甲酰胺(DMF)悬浮液和氟硅唑中间体反应,即可制得氟硅唑。本发明的优点是制备方法简单实用、效率高、安全方便,产品纯度高、收率高,最终产物的收率在96%以上,纯度在95%以上;合成中采用的试剂毒性低、经济性高且副反应少;由于溶剂循环利用,使生产成本与危险系数大大降低,经济性好,可商业化大规模生产,满足当前不断增长的市场需求。
文档编号C07F7/10GK102584881SQ20121000938
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者刘子文, 周建华, 孔晓菲, 徐凤波, 朱佳芳, 李正名, 董建兰, 许荣花 申请人:南开大学
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