纯化氟锁草醚的方法

文档序号:3597071
专利名称:纯化氟锁草醚的方法
技术领域
本发明涉及纯化氟锁草醚(Acifluorfen)以得到更高纯度和产率的方法。本发明还涉及如此制备的产物。
氟锁草醚是在各种农业应用中广泛使用的已知除草剂。其化学名称为5-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)-2-硝基苯甲酸,通常可从BASF公司以商标BLAZER得到它。美国专利4,350,522、RE31,455和RE31,731均涉及氟锁草醚及其相关盐的制备。
用于制备氟锁草醚的合成路线说明如下。该合成中的初始步骤是在氢氧化钾(KOH)和二甲亚砜(DMSO)存在下3-羟基苯甲酸(mHBA)与3,4-二氯苄基三氟化物(3,4-DCBTF)反应,生成3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸,其中带有少量3-(2-氯-5-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸。然后将该产物在HNO3/H2SO4/乙酸/乙酸酐混合物中硝化,加入水进行沉淀并过滤,得到粗的氟锁草醚 遗憾的是,合成制备的氟锁草醚常常含有很高比例的异构体杂质。可以想见氟锁草醚可以用作合成其他化合物的中间体,因此,从化学角度看,非常重要的是具有很纯的氟锁草醚起始产物,以便制备高最终产率的其他化学产品。
尤其是三个化合物应当从生产的氟锁草醚产品中分离出来。3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸(未硝化的中间体)的硝化除了生成氟锁草醚外,还生成3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)-2-硝基苯甲酸(下文称作2′-NO2异构体)。在该合成中还生成3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)-4-硝基苯甲酸(下文称作6′-NO2异构体)。在合成路线中作为副产物存在的3-(2-氯-5-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸的硝化生成5-(2-氯-5-(三氟甲基)苯氧基)-2-硝基苯甲酸(下文称作5-CF3异构体) 通常,按折干计算粗氟锁草醚含有约80-85%氟锁草醚,910%2′-NO2异构体,3-4%6′-NO2异构体,4-5%5-CF3异构体,和小于1%的未硝化中间体。当然这些百分比可以随着本领域技术人员所使用的特定反应组分和参数而变化。在任何情况下都存在的一个问题是,大量上述杂质存在于生产的氟锁草醚中。
许多化学纯化方法包括将优选化合物及其杂质在溶剂中溶解,然后使所需化合物重结晶。一般地,经过纯化途径所需化合物的最终产率较低。基于这种原因,必须小心以不致于为纯度而损失了产率。
美国专利4,594,440公开了使苯氧基苯甲酸衍生物与惰性溶剂接触,然后将其从不需要的异构体副产物的溶液中分离出来的方法。
本领域目前需要纯化氟锁草醚以便分出不需要的异构体。同时还需要基本上保持纯化的氟锁草醚产物的高的最终产率。
因此,本发明的目的是提供纯化氟锁草醚的方法。
本发明的另一目的是得到高产率的纯化的氟锁草醚。
另一目的是提供适用于各种农业和化学应用的纯化的氟锁草醚。
再一目的是得到高度纯化的氟锁草醚,它可以被反过来用于其他最终应用产物的化学合成中。
另一目的是提供符合环境保护机构(EPA)注册标准的氟锁草醚。
本发明的这些和其他目的的实现是通过提供纯化氟锁草醚的方法以达到大于约85%wt的纯度。该方法包括加热溶解氟锁草醚粗湿饼和至少一种溶剂1,2-二氯苯、一氯苯、邻二甲苯和对二甲苯及有或没有水的混合物。该溶液含有约10%至约30%wt氟锁草醚粗湿饼。溶液的其余部分是一种或多种上述溶剂。溶解后,使氟锁草醚粗湿饼的混合物冷却直到纯化的氟锁草醚晶体形成。然后在约0°至约30℃范围内的温度下将这些结晶物过滤。一经过滤则回收得到了纯化的氟锁草醚晶体。
本文中术语“氟锁草醚粗湿饼”是指未纯化的合成生产的氟锁草醚物料,它含有大约60份氟锁草醚,总共约20份异构体2′-NO2、6′-NO2和5-CF3,和约20份水。按折干计算将其转换为约80-85%氟锁草醚,9-10%2′-NO2异构体,3-4%6′-NO2异构体,和4-5%5-CF3异构体。本领域技术人员将意识到可以调配未纯化氟锁草醚的其他湿饼,其中氟锁草醚、异构体和水的相对重量百分比可以不同于上述范围。在纯化之前未纯化的氟锁草醚不必是固体湿饼形式,这也在本发明范围之内。这样,可以预想本发明的纯化方法将适用于含有大于最少(deminimis)量的不需要的异构体的任何未纯化的氟锁草醚。
作为本发明的一部分还提供了纯化氟锁草醚的方法以达到至少约90%的纯度以及大于或等于80%wt的产率,该方法也包括加热溶解氟锁草醚粗湿饼和至少一种溶剂1,2-二氯苯、一氯苯、邻二甲苯和对二甲苯的溶液。溶液含有约10%至约30%wt氟锁草醚粗湿饼。溶液的其余部分是一种或多种上述溶剂。溶解后,使氟锁草醚粗湿饼溶液冷却,然后在约0°至约30℃范围内的温度下将产生的纯化氟锁草醚晶体过滤,回收该晶体。
在本发明的另一实施方案中,用1,2-二氯苯作为溶剂纯化氟锁草醚。达到至少约92%的纯度和至少约80%的产率。氟锁草醚与2′-NO2异构体的最终干重比也为至少约23∶1。该方法用1,2-二氯苯溶剂,将粗氟锁草醚湿饼溶解于其中。粗湿饼占溶液重量的约10%至约25%wt。将溶液加热至溶解然后冷却。在约10℃至约20℃的温度下滤出形成的纯化的氟锁草醚晶体,并收集。
本发明还提供了按照本文所述的一种或多种方法实施方案纯化的氟锁草醚。
除非特别指出,本文中以百分比示出的所有数量均按重量表示。
通过使用本文中提出的方法,可以将氟锁草醚纯化至大于约85%(接折干重量计),较优选大于约87%,更优选大于约90%、92%、94%、96%或98%。在某些实施方案中,本发明方法还将导致氟锁草醚最终产率大于约80或82%wt,较优选大于约84%wt或更大。特别理想的是具有高最终产率和纯度的氟锁草醚。优选地,纯化的氟锁草醚与2′-NO2异构体的比例超过约23∶1。同时,特别理想的是氟锁草醚含有最少量的其他不需要的异构体。
为了纯化氟锁草醚,首先制备或得到氟锁草醚粗湿饼。粗湿饼可以按照迄今为止提出的氟锁草醚的已知制备方法来制备。简单地说,将粗产物在乙酸混合物中硝化后,加入水,使产物沉淀。接着将该产物过滤,所得物质就是所谓的粗湿饼。
尽管粗湿饼的重量可以按照使用者的要求而改变,在实验室规模待纯化的一般的氟锁草醚湿饼重约25g至1000g,优选约100g至约500g,较优选约100g至约300g。
尽管各个成分的百分比可以变化,但通常预期在粗湿饼中氟锁草醚的重量百分比范围为约55%至约65%,优选约60%至约65%,较优选约62%至约65%。(最好是在粗湿饼中含有尽可能多的氟锁草醚)。2′-NO2异构体的存在量为约5%至约7%,优选约5%至约6%,较优选约5%至约5.5%。6′-NO2异构体通常占总的粗湿饼组合物的约3%至约5%,优选约3%至约4%,较优选约3%至约3.5%。5-CF3异构体的重量百分比范围如下约2%至约3.5%,优选约2%至约3%,较优选约2%至约2.5%。在所有例子中,水构成了粗湿饼的其余部分。一般地水占粗湿饼的约15%至约25%。
然后将粗湿饼溶于含有至少一种溶剂选自1,2-二氯苯、一氯苯、邻二甲苯和对二甲苯的溶液中。其中优选一氯苯和1,2-二氯苯。特别优选1,2-二氯苯。
粗湿饼占溶液重量的约10%至约30%。例如,30%粗湿饼溶液含有30g粗湿饼和70g溶剂。在优选方案中,溶液含有约15%至约25%wt,较优选约15%至约21%wt粗湿饼。在某些实施方案中,当1,2-二氯苯为溶剂时,可以使用在溶液中约10%至约20%wt,较优选约15%至约21%wt的粗湿饼。
在实验室规模为了溶解粗湿饼和溶剂,优选使用带有磁性搅拌器的Erlenmeyer烧瓶。将烧瓶装配克莱森接管、迪安-斯达克榻分水器、冷水冷凝器,以及其他实验室装置。
然后将溶液加热直到溶解,保持该温度一段时间,优选约10至约50分钟,较优选约20至约40分钟,更优选约30分钟。技术人员可能发现加热时间可以不同于上述时间。在溶解期间,优选将水从粗湿饼中分离出来,最好是用迪安-斯达克榻分水器来进行该分离。在溶解期间不分离水也在本发明范围之内。
然后以每小时约20°至约25℃的速度将溶液冷却。本领域技术人员认识到,上述冷却速度会促进结晶,但是冷却速度并非关键,它可以根据要求而变化。当溶液的温度达到约60℃时,本领域技术人员可以用“纯”氟锁草醚晶体引发“接种”溶液的任选步骤。这些晶体可以自本领域已知的来源得到,例如,得自用甲苯对粗湿饼的两次重结晶。一经接种,纯氟锁草醚晶体便开始形成。
当冷却到本文进一步提出的所需温度时,纯化的氟锁草醚的结晶将继续。对于过滤步骤,应当将溶液冷却到约0°至约30℃范围内的温度。过滤温度优选应当在约10°至约30℃,较优选约15°至约30℃范围内的温度。当用1,2-二氯苯作溶剂时,本领域技术人员可能发现,就最终纯度和产率而论,约10°至约20℃的温度能得到良好的结果。可以用本领域已知的实验室和工业仪器来进行过滤。
产生的晶体一旦形成,优选在上述范围内的温度下过滤。如果需要,还可以用冷(~5℃)的新鲜溶剂洗涤晶体。
然后通过高压液相色谱分析滤出的晶体,以测定杂质残留量和氟锁草醚的最终产率。一般将外标法用于定量分析。例如,得到具有下列组成(酸型干重百分比)的操作标准物81.3%氟锁草醚,8.21%2′-NO2异构体,3.66%6′-NO2异构体和4.38%5-CF3异构体,对各种化合物的检测限量为约0.1%。
以例举方式进一步提供下列实施例,不应当将其认作是对本发明范围的限制。实施例1以对比方式提供实施例1,表明不是所有溶剂都可以用于本发明各种实施方案的方法中。
为该实验,由BASF公司得到200g粗氟锁草醚湿饼。该物质具有下列组成(酸的重量百分比)生产现场 BASF公司检测分析研究机构分析H2O 21.4 未检测5-CF32.5 2.8氟锁草醚 61.3 61.42′-NO26.2 6.56′-NO23.7 3.5对于每一实验,使用装有克莱森接管,迪安-斯达克榻分水器和冷水冷凝器的500ml Erlenmeyer烧瓶。用布氏漏斗和What man50滤纸进行过滤。
在磁性搅拌下将氟锁草醚粗湿饼和溶剂的15%溶液加热回流,并保持回流30分钟。通过迪安-斯达克榻分水器从粗湿饼中除去水。然后以每小时20-25℃的速度将溶液冷却,直至温度达到60℃。在该温度下用“纯”氟锁草醚晶体给溶液晶种。“纯”氟锁草醚是通过粗湿饼用甲苯的两次重结晶而得到的。进一步冷却到30℃(以上面的速度)后,将混合物过滤。固体用10ml新鲜溶剂在室温下洗涤,并通过HPLC分析。所使用的每一特定溶剂的结果示于下表1表115%粗湿饼
ND=未检出***=没有2′-NO2异构体被检出设计实施例1实验,通过测试18种不同溶剂尽快得到初始筛选结果。未出现在表1中的七种溶剂(N-甲基吡咯烷酮、乙腈、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、甲基乙基酮、甲基戊基酮和2-甲氧基乙醚)立即不再考虑其作为合适的溶剂,因为氟锁草醚粗湿饼在室温下完全溶于其中,甚至在室温下以30%浓度溶解,这会导致相当低的氟锁草醚的重结晶回收率。
由这些结果还可以看出,除邻二甲苯、对二甲苯、一氯苯和1,2-二氯苯外的所有溶剂均能导致使人不能接受的低纯度或产率,或具有小的或很小的氟锁草醚与2′-NO2异构体比(低于约23∶1的特别理想的比例)。实施例2设计实施例2实验,以使15、22.5和30%的氟锁草醚粗湿饼溶液在0℃、15℃和30℃下,用四种选择的溶剂邻二甲苯、对二甲苯、一氯苯和1,2-二氯苯中的每一种过滤。实施例2实验步骤与实施例1相同,不同的是过滤的固体用10ml冷的新鲜溶剂洗涤,在分析前将固体在60℃下真空干燥。结果列于表2中
表2 在本发明的特别优选的实施方案中,能够得到氟锁草醚纯度大于95%,产率大于约80%,并且当用1,2-二氯苯作溶剂时产率高达约89%,最好是最终纯化的氟锁草醚与2-′NO2的比例为至少约23∶1。特别理想的实施方案是经分析未检测出2′-NO2。在某些实施方案中,6′-NO2和5-CF3异构体的干重百分比可以各自小于或等于约2%,优选小于或等于约1%。对于每一异构体也可能达到小于分析检测限的浓度。
下表3示出对于具有不同粗湿饼百分比以及过滤温度的溶液的结果。实施例2中提出的实验方法得到表3的结果表3氟锁草醚用ODCB重结晶<
>如果产率差大于0.5%便具有统计学意义根据本发明的各种实施方案纯化的氟锁草醚在各种农业应用中具有广泛的用途。按照本领域已知的方法,氟锁草醚可以用作作物生长物的除草剂。纯化的氟锁草醚产物也可以用在其他化学方法中,例如在其他化学产物的制备中用作有效的中间体。
还应当注意到,本发明各种实施方案的方法将适于纯化其初始纯度小于或大于80-85%的粗氟锁草醚。
尽管本发明已经被描述于其各种实施方案的每一种中,但是在不背离本发明精神和说明书中所描述的并在附属权利要求中提出的范围的前提下,预期本领域技术人员可以对其作某些变化。
权利要求
1.一种用1,2-二氯苯溶剂纯化氟锁草醚以达到至少约92%的纯度和大于约80%的产率以及氟锁草醚与2′-NO2比例至少约23∶1的方法,包括加热溶解氟锁草醚粗湿饼和所述溶剂的溶液,所述溶液包含约10%至约25%wt氟锁草醚粗湿饼;冷却所述溶液直到形成所述氟锁草醚晶体;在约10℃至约20℃范围内的温度下过滤所述晶体;回收所述氟锁草醚晶体。
2.根据权利要求1的方法,其中所述纯度为至少约94%,所述产率大于约82%,所述溶液包含约15%至约21%氟锁草醚粗湿饼,所述过滤温度为约10℃至约20℃。
3.根据权利要求2的方法,其中所述纯度为至少约98%。所述产率大于约84%,所述溶液包含约15%至约21%氟锁草醚粗湿饼,所述过滤温度为约10℃至约20℃。
4.根据权利要求3的方法,其中所述纯度为至少约99%,所述产率大于约84%,所述溶液包含约15%氟锁草醚粗湿饼,所述过滤温度为约10℃。
5.根据权利要求4的方法,其中所述氟锁草醚与2′-NO2比例为至少约25∶1。
全文摘要
本发明公开了纯化氟锁草醚以达到大于约92%wt纯度的方法,该方法包括加热溶解氟锁草醚粗湿饼和1,2-二氯苯的溶液,该溶液含有约10%至约30%wt的氟锁草醚粗湿饼。然后将溶液冷却直到形成纯化的氟锁草醚晶体。在约0℃至约30℃范围内的温度下将晶体过滤。然后回收滤出的晶体。
文档编号C07C43/257GK1120529SQ9411280
公开日1996年4月17日 申请日期1994年10月8日 优先权日1994年10月4日
发明者M·D·桑迪森, L·E·詹姆斯, R·R·伊娃 申请人:美国Basf公司
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