本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种通过铜试剂催化偶联的甲磺草胺的制备方法。
背景技术：
作为fmc公司研制的三唑啉酮类新型麦田低毒除草剂--甲磺草胺(sulfentrazone)，有着诸多优势，不仅杀草谱广，用量少，杀草速度快，而且对很多已经对磺酰脲类产生抗性的杂草有着突出的效果。甲磺草胺属原卟啉原氧化酶抑制剂，是触杀型茎叶处理剂；它主要通过抑制原卟啉原氧化酶，使植物细胞中产生过量原卟啉ix，后者是光敏剂，导致细胞内产生活性氧，最终导致细胞膜，液胞膜等破裂，杂草干枯死亡。甲磺草胺对下茬作物安全，药害小。
目前合成甲磺草胺最终产品的工艺路线主要如下：
1、通过苯胺或者各种氯代苯胺多步生成2-(2,4二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮，然后将此三唑酮进一步硝化、氢化、磺酰胺化制备甲磺草胺除草剂的方案。虽然起始原料不一样，但核心中间体2-(2,4二氯苯基)-1,2-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮在硝化时会生成一定比例的硝化异构体和二硝化产物，同时在高压氢化还原的过程中使用贵金属催化剂pd或者pt，增加了生产成本；最后，采用剧毒化学原料甲磺酰氯作为酰胺化试剂，为安全化的工业化生产带来风险，并且高温状态下的回流和反应的加水淬灭导致焦油和产品的部分水解，降低了产品的纯度。涉及专利(us4980480、us5011933、cn103951627、cn104326992、cn1432003)反应方程式如下：
2、fmc公司的一系列专利wo87/03782、us4909831、us5990315都描述了2-(2,4二氯-5-氨基苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮在两倍量以上的甲磺酰氯下发生双磺酰化反应，该路线的主要问题在于使用剧毒试剂甲磺酰氯做磺酰化试剂会给生产安全带来风险，并且生成双磺酰化产物需要在碱性条件下再多一步水解，这样两步增加的甲磺酰氯、碱、溶剂等其他试剂大大增加了工艺成本。不容忽视的是，该工艺中间体催化氢化过程中随着贵金属催化剂套用次数增加，脱卤杂质和其他未知杂质变多，打浆纯化使生产成本增加。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：提供一种易于工业化、不使用剧毒试剂、反应收率较高的甲磺草胺的制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种通过铜试剂催化偶联的甲磺草胺的制备方法，包括如下步骤：
(1)2-(2,4二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮与卤代试剂反应得到2-(2,4-二氯-5-卤代苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮(化合物a)；
(2)化合物a在正丁基锂或格式试剂反应条件下与硼酸酯反应将5位卤素取代为硼酸或者硼酸酯基团得到化合物b；
(3)化合物b在铜催化剂或钯催化剂催化下与甲磺酰胺直接偶联生成甲磺草胺；
上述反应的反应式如下：
优选的，所述化合物a中的x基团为碘或溴；所述化合物b中y基团为h或c1～6烷基。
优选的，所述步骤(1)中2-(2,4二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮与卤代试剂的摩尔比为1：1～3。进一步的，所述步骤(1)中2-(2,4二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮与卤代试剂的摩尔比为1：1～2.2。
优选的，所述步骤(1)中卤代试剂选自nbs(n-溴代琥珀酰亚胺)、cubr、hbr、br2、nis(n-碘代丁二酰亚胺)、i2、hi或icl。
优选的，所述步骤(2)中的硼酸酯选自硼酸三丁酯、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙基酯、硼酸三异丙基酯、硼酸三丁基酯或硼酸三异丙基酯。
优选的，所述步骤(2)中化合物a、正丁基锂/金属镁与硼酸酯的摩尔比为1：1.05～1.2：1.1～2。优选的，当所述步骤(2)中化合物a与镁反应生成格式试剂时，还需要加入少量碘作为引发剂。
优选的，所述步骤(3)中化合物b、铜催化剂/钯催化剂与甲磺酰胺的摩尔比为1：1.05～1.2：0.05～0.20。
优选的，所述步骤(3)中还加入了分子筛，分子筛的添加质量为化合物b质量的10％～100％。分子筛的作用是除去反应体系中的水分，能够促进反应进行，提高收率。
优选的，所述步骤(3)中还包括氧化金属试剂以实现催化剂金属试剂在不同价态间循环的步骤；具体的，上述步骤可以采用在氧气氛围下搅拌或采用tempo与碱进行氧化；所述碱可以选用三乙胺、碳酸钾或碳酸钠；所述化合物b、tempo与碱的摩尔比为1：1～1.2：1～2。
本发明中化合物的中文命名与结构式有冲突的，以结构式为准。
本发明提供的甲磺草胺制备方法所生成的底物在廉价金属cu催化剂下与甲磺酰胺直接偶联生成目标除草剂活性成分，对比原有硝化、氢化，磺酰化工艺，节约成本，容易工业化。
具体实施方式
以下结合实例说明本发明，但不限制本发明。在本领域内，技术人员对本发明所做的简单替换或改进均属于本发明所保护的技术方案内。
实施例1：格式试剂法
2,4-二氯-5-(4-(二氟甲基)-3-甲基-5-氧代-4，5-二氢-1h-1,2,4-三唑基苯硼酸的合成
500ml的圆底烧瓶中加入250g20％发烟硫酸，接着加入61.17g(0.208mol)2-(2，4-二氯-5-碘苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮，冰水浴降温加入52.6g(0.208mol)碘单质，剧烈搅拌升至室温，10h反应结束。将反应液倾入700g冰中，1000g二氯乙烷分两次萃取，然后10％k2co3水溶液，5％亚硫酸钠水溶液洗涤，最后500g软水洗涤有机相，减压脱溶至干得白色固体，得到80.36g纯度97％的2-(2,4-二氯-5-碘苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮，收率92％，纯度96％。
在500ml四口原地烧瓶中加入2.88g(0.12mol)镁屑和一小粒晶体碘，置于37度水浴中。n2保护下，滴加37.3g(0.10mol)2-(2,4-二氯-5-溴苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮和140ml无水四氢呋喃的混合溶液。10分钟后，碘的颜色消失，温度升高，搅拌过程中继续补加40ml四氢呋喃，调节滴加速度，是溶液温度维持在42～45℃，约1h滴加完毕。保温搅拌1h，得到相应苯基溴化镁格式试剂的溶液，反应液静置10min，取上层清液5.00ml,酸滴定法测得产率为98％；直接进入下一步，将格式试剂经恒压滴液漏斗缓慢滴加到46g(0.2mol)硼酸三丁酯和70ml无水四氢呋喃的混合溶液中，搅拌，温度控制在-10℃，约0.5h滴加完毕，保温反应0.5h。快速升温至20℃，搅拌1h。缓慢加入100ml体积分数为4％的冷的盐酸，搅拌30分钟。分层分出有机层，水层用乙醚萃取(200ml*3)，合并有机相，减压回收溶剂。浓缩液中加入水，用naoh溶液调ph到10。减压水蒸气蒸馏除杂，趁热过滤，滤液酸化至ph为2，析出晶体；抽滤，干燥至恒重得相应2,4-二氯-5-(4-(二氟甲基)-3-甲基-5-氧代-4,5-二氢-1h-1,2,4-三唑基苯硼酸28.7g，收率85％，纯度95％。
在反应瓶中加入2,4-二氯-5-(4-(二氟甲基)-3-甲基-5-氧代-4,5-二氢-1h-1,2,4-三唑基苯硼酸(11.2g，33.3mmol,1.0eq),甲基磺酰胺(3.3g,34.9mmol,1.05eq)、醋酸铜(0.33g,1.67mmol，0.05eq.)，4a分子筛(3.3g)、三乙胺(3.37g,33.3mmol,1.0eq)、tempo(5.73g,36.7mmol，1.1eq)和250ml无水二氯甲烷。生成的产物在空气中室温搅拌反应11h(tlc监测)后，反应基本转化完毕,过滤除去分子筛和不溶的副产物,减压脱溶固体采用异丙醇/水重结晶，过滤烘干得产品11.6g，收率90％，纯度96％。
实施例2：正丁基锂法
2,4-二氯-5-(4-(二氟甲基)-3-甲基-5-氧代-4，5-二氢-1h-1,2,4-三唑基苯硼酸的合成
1000ml的圆底烧瓶中加入600g四氯化碳，接着加入61.17g(0.208mol)2-(2,4-二氯苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮，冰水浴降温加入73.2g(0.458mol)溴单质，剧烈搅拌升至室温，10h反应结束。将反应倾入1000g冰中，1000g二氯乙烷分两次萃取，然后10％k2co3水溶液，5％亚硫酸钠水溶液洗涤，最后500g软水洗涤有机相，减压脱溶至干得白色固体，得到69.8g纯度97％的2-(2，4-二氯-5-溴苯基)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮，收率90％，纯度97％。
在500ml四口原地烧瓶中加入37.3g(0.10mol)2-(2,4-二氯-5-溴苯)-4-(二氟甲基)-2,4-二氢-5-甲基-3h-1,2,4-三唑-3-酮和140ml无水四氢呋喃的混合溶液。溶液温度维持在零下40度，将23％正丁基锂己烷溶液29.19g(0.105mol)约1h滴加完毕。保温搅拌1h，得到相应苯基锂溶液，反应液静置10min。直接进入下一步，将此芳基锂溶液经恒压滴液漏斗缓慢滴加到25g(0.11mol)硼酸三丁酯和70ml无水四氢呋喃的混合溶液中，搅拌，温度控制在-40度，约1h滴加完毕，保温反应1h。快速升温至20度，搅拌1h。缓慢加入100ml体积分数为4％的冷的盐酸，搅拌30分钟。分层分出有机层，水层用乙醚萃取(200ml*3)，合并有机相，减压回收溶剂。浓缩液中加入水，用naoh溶液调ph到10。减压水蒸气蒸馏除杂，趁热过滤，滤液酸化至ph为2，析出晶体；抽滤，干燥至恒重得相应2,4-二氯-5-(4-(二氟甲基)-3-甲基-5-氧代-4,5-二氢-1h-1,2,4-三唑基苯硼酸28.4g，收率84％，纯度96％。
在室温搅拌下，将甲基磺酰胺(3.8g，40.0mmol，1.2eq)加入到2,4-二氯-5-(4-(二氟甲基)-3-甲基-5-氧代-4，5-二氢-1h-1,2,4-三唑基苯硼酸中(11.2g，33.3mmol，1.0eq)，cu(oac)2(1.32g，6.67mmol，0.2eq)和4a分子筛(0.33g)的250ml二氯甲烷溶液中。生成的产物在常温常压下密闭的o2氛围下搅拌24h，tlc监测后反应基本转化完毕，过滤除去分子筛和不溶的副产物，减压脱溶固体采用异丙醇/水重结晶，过滤烘干得产品10.95g，收率85％，纯度97％。
终产物的氢谱和质谱数据如下：1hnmr(400mhz,cdcl3),δ7.78(s,1h,arh),7.61(s,1h,arh),7.05(t,j＝58.0hz，1h,chf2),6.96(s,1h,nh),3.07(s,3h,ch3),2.48(s,3h,ch3).esi-lcms,m/z386.9891[m+h]+.
上述各实施例中的中间体及产物，均经质谱和氢谱确认。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。