一种苯唑草酮制备方法及其应用与流程

本发明涉及化学合成技术领域，尤其涉及一种苯唑草酮制备方法及其应用。

背景技术：

苯唑草酮商品名称有convey、impact、clio、苞卫等，是德国巴斯夫公司研发的新型高效除草剂。苯唑草酮为吡唑啉酮类化合物中的第一个有效成分，能由根和幼茎、叶吸收，在植株体内向顶、向基传导到分生组织，通过抑制质体醌生物合成中的4-羟基苯基丙酮酸酯双氧化酶(4-hppd)，间接影响类胡萝卜素的合成，干扰叶绿体的合成和功能，最终导致严重的白化(由于叶绿素的降解)。在目前市场上所销售的玉米田苗后茎叶处理除草剂中，苯唑草酮是最安全的玉米田除草剂，对玉米所有生长时期安全，除制种玉米之外，所有玉米类型都可用；也是防除杂草最全的玉米田除草剂，苞卫对极少阔叶草效果一般，但加上阿特拉津，如虎添翼，几乎没有不能防除的杂草；同时也是价格最高的玉米田除草剂，但是现有生产工艺流程中存在含硫中间体会散发臭味，以及原料比较难以获得的问题，因此，迫切的需要为苯唑草酮工业化生产提出一种适应工业化生产的方法。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术中苯唑草酮生产过程中存在含硫中间体会散发臭味，以及原料比较难以获得的问题，提出一种苯唑草酮制备方法及其应用。

一种苯唑草酮制备方法，包括如下步骤：

以2-甲基苯甲醛、溴化试剂、催化剂、盐酸羟胺、碱、乙烯气体、磺酰化试剂和预设溶剂作为反应原料经第一反应过程制得3-[3-溴-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑；

以丙二酸二乙酯、元甲酸三乙酯、硫酸镍、一元饱和羧酸、甲基肼、烃类溶剂、乙醇溶液和盐酸作为反应原料经第二反应过程制得1-甲基-5-羟基吡唑；

以3-[3-溴-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑、1-甲基-5-羟基吡唑、三乙胺、碳酸钾、氯化钯、三苯基磷、1，4-二氧六环、水、饱和nahco3溶液和盐酸溶液作为反应原料经第三反应过程制得苯唑草酮。

其中，所述第一反应过程是指：

2-甲基苯甲醛和溴化试剂在混合在所述预设溶剂中，在预设恒温的条件下加入所述催化剂进行溴化反应制得2-溴-6-甲基苯甲醛；

将2-溴-6-甲基苯甲醛、预设溶剂、盐酸羟胺和碱进行缩合反应，然后通入乙烯气体和所述催化剂并氯化最终环化得到3-[2-甲基-6-溴-苯基]-4，5-二氢化异噁唑；

向3-[2-甲基-6-溴-苯基]-4，5-二氢化异噁唑中加入所述磺酰化试剂、所述预设溶剂和所述催化剂，在预设恒温下制得3-[2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑；

向3-[2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑中加入所述催化剂、所述溴化试剂和所述预设溶剂，以制得3-[3-溴-2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑。

其中，所述溴化试剂为br2、brcl、nbs和hbr中的至少一种，所述催化剂为醋酸、醋酐、碘苯、三氯化铝、fecl3、氯化亚铜和碘化亚铜中的至少一种，所述碱为丁基锂、lda、氢氧化钠、氢氧化钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾、叔丁醇锂、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化锂、三乙胺、二异丙胺、dbu、甲醇钠和乙醇钠中的至少一种，所述磺酰化试剂为甲磺酰化氯、甲磺酸和甲磺酸酐中的至少一种，所述预设溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、氯苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种，所述预设恒温的温度范围为30～60℃。

其中，所述第二反应过程是指：

丙二酸二乙酯和原甲酸三乙酯在反应容器与所述烃类溶剂混合，在硫酸镍和所述一元饱和羧酸的作用下，制得乙氧次甲基丙二酸二乙酯；

将乙氧次甲基丙二酸二乙酯与甲基肼在预设低温的条件下将乙醇溶液中缩合环化，制得1-甲基-5羟基吡唑-4-羧酸乙酯反应液；

在制得的所述1-甲基-5羟基吡唑-4-羧酸乙酯反应液中加入盐酸进行回流反应，以制得1-甲基-5-羟基吡唑。

其中，所述烃类溶剂为二甲苯和甲苯中的至少一种。

其中，所述一元饱和羧酸为具有1至5个碳原子的饱和一元羧酸，且优选为乙酸。

其中，原甲酸三乙酯：丙二酸二乙酯：一元饱和羧酸：硫酸镍：盐酸：甲基肼的物质的量比等于3：1：0.1：0.0001：0.24：0.55。

其中，所述第三反应是指：

将3-[3-溴-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑、1-甲基-5-羟基吡唑、三乙胺、碳酸钾、氯化钯和三苯基磷按预设比例混合并加入高压釜，然后加入1，4-二氧六环作为溶剂制得混合溶液；

将所述混合溶液用氮气和一氧化碳吹扫后，在加压加热条件下等待反应完成；

在反应完成后，进行减压蒸馏，加水并抽滤除去不溶物，得到水相滤液；

所述水相滤液经萃取、调节ph、再次萃取分液后得到有机相；

将所述有机相经减压蒸馏、固体甲醇重结晶后得到苯唑草酮产品。

其中，3-[3-溴-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑：1-甲基-5-羟基吡唑：三乙胺：碳酸钾：氯化钯：三苯基磷的物质的量比为1：1：2：2：0.05：0.1。

本发明还提出一种苯唑草酮的应用，包括上述所述苯唑草酮制备方法，还包括苯唑草酮在防除玉米田中禾本科杂草及部分阔叶杂草上的应用。

本发明在现有技术上，提出了3-[3-溴-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑的新合成路线，避免了现有技术中含硫中间体会散发臭味的问题，又通过改进1-甲基-5-羟基吡唑工艺合成路线，提高了1-甲基-5-羟基吡唑的产率以解决原料不容易制取的问题，并通过将3-[3-溴-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑和1-甲基-5-羟基吡唑经催化羰基化以制得苯吡唑草酮，从而达到降低生产的工艺难度的目的，而苯唑草酮对玉米田禾本科杂草及部分阔叶杂草均有非常好的防除效果，具有很好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种苯唑草酮制备方法及其应用的合成工艺流程结构示意图。

图2是本发明一种苯唑草酮制备方法及其应用的制备3-[3-溴-2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4,5-二氢化异噁唑的合成工艺流程结构示意图。

图3是本发明一种苯唑草酮制备方法及其应用的制备1-甲基-5-羟基吡唑的合成工艺流程结构示意图。

图4是本发明一种苯唑草酮制备方法及其应用的制备苯唑草酮的合成工艺流程结构示意图。

图5是本发明一种苯唑草酮制备方法及其应用的制备苯唑草酮的化学方程式。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：

具体实施例1：

s101以2-甲基苯甲醛、溴化试剂、催化剂、盐酸羟胺、碱、乙烯气体、磺酰化试剂和预设溶剂作为反应原料经第一反应过程制得3-[3-溴-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑；

s2012-甲基苯甲醛和溴化试剂在混合在所述预设溶剂中，在预设恒温的条件下加入所述催化剂进行溴化反应制得2-溴-6-甲基苯甲醛；

制备2-溴-6-甲基苯甲醛：

将反应容器进行充氮保护，并依次加入200ml乙酸乙酯、0.2mol2-甲基苯甲醛、0.005mol三氯化铁，由于反应为放热反应，可优选在反应容器上增设冷凝器，优选的将反应容器的温度控制为45℃，2h内滴加0.25molnbs和100ml乙酸乙酯的混合液，然后控制温度45℃至2-甲基苯甲醛含量小于1％，调节ph至7，并经分液、脱溶、精馏后得到含量＞98％，收率为80％的2-溴-6-甲基苯甲醛。

s202将2-溴-6-甲基苯甲醛、预设溶剂、盐酸羟胺和碱进行缩合反应，然后通入乙烯气体和所述催化剂并氯化最终环化得到3-[2-甲基-6-溴-苯基]-4，5-二氢化异噁唑；

制备3-[2-甲基-6-溴-苯基]-4，5-二氢化异噁唑：

在氮气保护下的反应容器中依次加入200mlthf、0.2mol2-溴-6-甲基苯甲醛、0.3mol盐酸羟胺，并在30℃下滴加20％的氢氧化钠(0.4mol)水溶液，1h内滴加完毕；在30℃下保温5h至总物料中2-溴-6-甲基苯甲醛含量小于1％，调节ph至7后加入溶剂萃取、分液、脱溶得产物含量＞98％，收率为76％肟中间体

然后在氮气保护下的反应容器中依次加入200mlthf、0.2mol肟中间体、0.25molncs及0.005mol三氯化铁，控制乙烯气体的压力为1.0mpa，60℃下反应5h至总物料中肟中间体含量小于1％，调节总物料ph为7后加入溶剂萃取、分液、脱溶得产物含量＞98％，收率为80％的3-[2-甲基-6-溴-苯基]-4，5-二氢化异噁唑。

s203向3-[2-甲基-6-溴-苯基]-4，5-二氢化异噁唑中加入所述磺酰化试剂、所述预设溶剂和所述催化剂，在预设恒温下制得3-[2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑；

制备3-[2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑：

在氮气保护下并配有冷凝器的反应容器中，依次加入200mldmf、0.2mol3-[2-甲基-6-溴-苯基]-4，5-二氢化异噁唑、0.05mol氯化亚铜，搅拌0℃下滴加0.25mol甲磺酰氯(溶于50mlthf)，2h内滴毕(维持温度不超过5℃)，在此温度下保温10h至总物料中3-[2-甲基-6-溴-苯基]-4,5-二氢化异噁唑含量小于1％，调节总物料ph为7后加入溶剂萃取、分液、脱溶得含量＞97％，收率75％的3-[2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑。

s204向3-[2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑中加入所述催化剂、所述溴化试剂和所述预设溶剂，以制得3-[3-溴-2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑。

制备3-[3-溴-2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑：

在氮气保护下并配有冷凝器的反应容器中，依次加入200mlthf、0.2mol3-[2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑、0.05mol三氯化铁，50℃下滴加0.25molnbs和100mlthf的混合液，在2h内将混合液滴加完毕，65℃回流搅拌反应至总物料中3-[2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑含量量小于1％，调节总物料ph为7后加入溶剂萃取、分液、脱溶得产物3-[3-溴-2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑，粗品含量＞80％，用乙醇重结晶即可得到含量＞97％，收率80％的3-[3-溴-2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑。

s102以丙二酸二乙酯、元甲酸三乙酯、硫酸镍、一元饱和羧酸、甲基肼、烃类溶剂、乙醇溶液和盐酸作为反应原料经第二反应过程制得1-甲基-5-羟基吡唑；

s301丙二酸二乙酯和原甲酸三乙酯在反应容器与所述烃类溶剂混合，在硫酸镍和所述一元饱和羧酸的作用下，制得乙氧次甲基丙二酸二乙酯；

制备乙氧次甲基丙二酸二乙酯：

在氮气保护下并配有冷凝器的反应容器中，加入0.1mol丙二酸二乙酯、0.3mol原甲酸三乙酯、15ml无水乙醇、0.1mol乙酸、0.0001mol硫酸镍，搅拌状态下加热，当反应物升温至130～135℃时，保持30分钟，然后升温至148～158℃反应三个小时，待反应混合物冷却至室温后，利用真空蒸馏，在4kpa压力下进行抽气，并接收130～135℃/0.67kpa的馏分，即得到乙氧次甲基丙二酸二乙酯。

s302将乙氧次甲基丙二酸二乙酯与甲基肼在预设低温的条件下将乙醇溶液中缩合环化，制得1-甲基-5羟基吡唑-4-羧酸乙酯反应液；

s303在制得的所述1-甲基-5羟基吡唑-4-羧酸乙酯反应液中加入盐酸进行回流反应，以制得1-甲基-5-羟基吡唑。

制备1-甲基-5-羟基吡唑：

在氮气保护下并配有冷凝器的反应容器中，加入0.05mol乙氧次甲基丙二酸二乙酯、无水乙醇15ml，并保持在0℃以下边搅拌边滴加0.055mol的甲基肼，在2h内滴加完毕，使反应混合物于室温搅拌反应1h，再加热回流，至环化反应完成，待冷却至室温，生成悬浮液，在悬浮液中加入浓盐酸，再次加热回流至水解脱羧反应完全，最后减压除去溶剂和水，干固后在残留物内加入20ml异丙醇，并减压浓缩，共沸脱水，待残留物冷却后，经过滤和真空干燥即可得收率＞88.5％，含量＞97％的1-甲基-5-羟基吡唑。

s103以3-[3-溴-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑、1-甲基-5-羟基吡唑、三乙胺、碳酸钾、氯化钯、三苯基磷、1，4-二氧六环、水、饱和nahco3溶液和盐酸溶液作为反应原料经第三反应过程制得苯唑草酮。

s401将3-[3-溴-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑、1-甲基-5-羟基吡唑、三乙胺、碳酸钾、氯化钯和三苯基磷按预设比例混合并加入高压釜，然后加入1，4-二氧六环作为溶剂制得混合溶液；

s402将所述混合溶液用氮气和一氧化碳吹扫后，在加压加热条件下等待反应完成；

s403在反应完成后，进行减压蒸馏，加水并抽滤除去不溶物，得到水相滤液；

s404所述水相滤液经萃取、调节ph、再次萃取分液后得到有机相；

s405将所述有机相经减压蒸馏、固体甲醇重结晶后得到苯唑草酮产品。

制备苯唑草酮：

在在氮气保护下并配有冷凝器的反应容器中，依次加入1mol1-甲基-5-羟基吡唑、1mol3-[3-溴-2-甲基-6-(甲基磺酰基)苯基]-4，5-二氢化异噁唑、2mol三乙胺、2mol碳酸钾、0.05mol氯化钯、0.1mol三苯基磷，然后加入1，4-二氧六环作为溶剂，分别用氮气、一氧化碳吹扫三次后，通一氧化碳加压至1mpa，并加热升温至130℃，并反应10小时至原料含量小于0.1％后，减压蒸馏出二氧六环，并加入水，抽滤除去不溶物，在得到的滤液中加入二氯甲烷进行萃取，得到的水相调节ph至3，再加入二氯甲烷萃取分液得到有机相，并加入饱和nahco3溶液，搅拌后滴加盐酸调节ph至6，再进行萃取分液，并利用有机相减压蒸馏除去二氯甲烷得到黄色固体，经固体甲醇重结晶后得到浅黄色收率＞70％，含量＞88.4％的苯唑草酮。

本发明还提出一种苯唑草酮的应用，包括上述所述苯唑草酮制备方法，还包括苯唑草酮在防除玉米田中禾本科杂草及部分阔叶杂草上的应用，对玉米田禾本科杂草及部分阔叶杂草均有非常好的防除效果，具有很好的应用前景。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。