一种4-硝基-2-三氟甲基苯乙酮的制备方法及其应用与流程

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种4-硝基-2-三氟甲基苯乙酮的制备方法及其应用。

背景技术：

1、4-硝基-2-三氟甲基苯乙酮是重要的有机化合物，该化合物是制备杀菌剂氯氟醚菌唑的重要中间体(ep3670491a1)。简单高效的制备该化合物有重要的意义。

2、制备该化合物的方法是通过4-硝基-2-三氟甲基氯苯与硝基乙烷发生亲核取代反应再经过氧化反应制备(ep3670491a1)，具体的如反应式1所示。该方法需要使用危险的原料硝基乙烷，因此该方法的应用受到了极大的限制。

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4、专利wo2021160468、wo2021047978报道了1-(2-三氟甲基苯基)乙醇在混酸的作用下发生硝化反应再在碱的作用下得到产物，具体的如反应式2所示。该方法需要使用混酸，产生大量废酸；同时需要使用环境不友好的卤代烷烃溶剂(dce)；中间体硝酸酯是一个冲击敏感物质(wo2021047978)，存在重大安全隐患。

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6、发明人经过思考和探索发现了一种新的制备4-硝基-2-三氟甲基苯乙酮的方法，该方法更安全，收率高，更易于工业化生产。

技术实现思路

1、本发明涉及一种4-硝基-2-三氟甲基苯乙酮i的新制备方法。该制备化合物i的方法包括：第一步，混合化合物ii、化合物iii和碱a，得到化合物iv；第二步，化合物iv在碱b的作用下进一步转化得到化合物v；第三步，非必要的在碱c的存在下，混合化合物v、氧化剂，得到化合物i，反应式如下：

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3、其中，x1为卤素；r1为氢、c1-c10烷基、c6-c12芳基或含有1个或2个选自氮、氧、硫原子的杂芳基，所述的烷基、芳基或杂芳基碳原子上的任意氢原子可以被卤素取代；r1优选为氢、c1-c6烷基、c1-c6卤素取代的烷基；进一步的，r1优选为c1-c4烷基、c1-c4卤素取代的烷基；

4、所述的碱a、碱b、碱c各自独立的为碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐、c1-c6烷基羧酸盐、甲酸盐、氢氧化物、醇化物、氢化物，碱土金属的碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐、c1-c6烷基羧酸盐、甲酸盐、氢氧化物、醇化物、氢化物，碱金属的烷基化物、碱金属的氨基化物，有机胺化合物，以及它们中两种或多种混合物，

5、优选为碱金属的碳酸盐、磷酸盐、氢氧化物，有机叔胺化合物(包括取代或非取代的吡啶化合物)，以及它们中两种或多种混合物，

6、进一步优选为碳酸钾、氢氧化钾、碳酸钠、氢氧化钠，烷叔胺化合物(包括环状烷叔胺)，以及它们中两种或多种混合物；所述烷基为c1-c12烷基，优选为c1-c6烷基。

7、所述的氧化剂为氧气、空气、臭氧、过氧化化合物、次卤酸盐、卤酸盐、高卤酸盐，以及它们中两种或多种混合物，

8、过氧化化合物包括：金属过氧化物、过氧化氢、过氧酸盐和有机过氧化物，具体如过氧化氢、过氧化钠、过氧化钾、过氧化钙、过氧化镁、过氧化锌、过一硫酸氢钾、过氧化锶等；

9、次卤酸盐包括次氯酸钙、次氯酸锂、次氯酸钠、次氯酸钾等；

10、卤酸盐包括氯酸钠、溴酸钠、碘酸钾等；

11、高卤酸盐包括高氯酸铵盐、高氯酸钾、高氯酸钠、高氯酸等；

12、氧化剂优选为氧气、空气。

13、化合物iii与化合物ii的摩尔比为1.0～3.5：1，优选为1.0～2.5：1，进一步优选为1.0～2.0：1。

14、所述的化合物iii与碱a摩尔比为0.5～2.0：1，优选为0.5～1.5：1，进一步优选为0.9～1.1：1。

15、化合物iv与碱b的摩尔比为0.1～2:1，优选为0.5～1.5：1，进一步优选为0.5～1.0：1。

16、化合物v与碱c的摩尔比为1：0.01～3，优选为1：0.01～2，进一步优选为1：0.1～2.0。

17、所述第一、二、三步可以各自独立的在溶剂的存在下进行。所述的溶剂为腈类、酯类、卤代烷类、醚类、芳族烃类、叔胺类、酰胺类、砜及亚砜类、水、醇类或酮类化合物及前述物质的混合物，优选为酰胺类、砜及亚砜类化合物及前述物质的混合物。进一步优选为二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜及前述物质的混合物。

18、所述的第一、二、三步可以各自独立的在无溶剂的条件下进行。

19、所述的第一、二、三步可以各自独立的在温度为-20至150摄氏度的范围内反应，优选为20至100摄氏度，进一步优选为30至80摄氏度，更进一步优选为50至80摄氏度。

20、特别的，第一步可以在催化剂a存在下进行，所述的催化剂a为viii或ib或iib族过渡元素或其阳离子，以及它们中两种或多种混合物；

21、特别的，第三步可以在催化剂b存在下进行；所述的催化剂b为viii或ib或iib族过渡元素或其阳离子，以及它们中两种或多种混合物。

22、所述的viii族过渡元素包括铁、钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱、铂，ib族过渡元素包括铜、银、金，iib族过渡元素包括锌、镉。

23、所述的催化剂a优选为ib族过渡元素或其阳离子，特别优选为金属铜或正一价铜离子或正二价铜离子，以及它们中两种或多种混合物。

24、所述的催化剂a与化合物iii的摩尔比为0.01～1.0：1，优选为0.01～0.1:1，进一步优选为0.01～0.05:1。

25、所述的催化剂b优选为viii族或ib族过渡元素或其阳离子，进一步优选为金属铜、金属铁、金属铜阳离子、金属铁阳离子或其混合物。特别的优选为金属铜或正一价铜离子或正二价铜离子，以及它们中两种或多种混合物。金属阳离子对应的盐包括相应金属的卤化物、卤酸盐、硫酸盐、硫酸氢盐、硝酸盐、c1-c10羧酸盐、碳酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、焦磷酸盐、碳系基团磺酸盐、氟硼酸盐、氢氧化物、氧化物。

26、所述的催化剂b与化合物v的摩尔比为0.01～1.0：1，优选为0.01～0.2：1，优选为0.05～0.15：1。

27、本发明所提供的制备化合物i的方法还可以是“一锅法”反应。将化合物ii、化合物iii和碱a混合反应；不经处理，再直接与氧化剂混合反应，得到化合物i。

28、本发明所提供的制备化合物i的方法还可以是“一步法”反应。将化合物ii、化合物iii、碱a和氧化剂一次性混合反应，得到化合物i，反应式如下：

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30、所述的x1、r1、碱a、氧化剂定义同上。

31、本发明还提供了一种化合物iv作为除草剂的用途，可以有效抑制禾本科和阔叶科杂草的生长，具体杂草如龙葵、灰藜、稗草、糠稷。

32、本发明还提供了一种上述制备化合物i方法的应用：化合物i与对氯苯酚在碱d作用下反应制备得1-(4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基)乙基-1-酮。

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34、所述的碱d为碱金属的碳酸盐或碱土金属的碳酸盐，优选为碳酸钠、碳酸钾。

35、本文使用的术语“包括、包含、具有”表达的是非排他性的包含。例如：包括一列要素的工艺或方法不一定仅限于那些要素，也可包括其他没有明确列出的要素。

36、除非有明确相反的说明，“或(者)”指的是包括性的“或”而不是排他性的“或”。例如：条件a或b表示下述可能：a为真(或存在)且b为假(或不存在)，a为假(或不存在)且b为真(或存在)，以及a和b两者都为真(或存在)。混合化学品指使所述化学品相互接触。

37、在本文叙述中，烷基可为直链或支链的。术语“卤素”，无论是单独的或是在复合词例如“卤代烷基”中，包括氟、氯、溴或碘。此外，当在复合词例如“卤代烷基”中使用时，所述烷基可部分或全部被可能相同或不同的卤素原子取代。“卤代烷基”的实例包括f3c、clch2、cf3ch2和cf3ccl2。

38、与已知的制备4-硝基-2-三氟甲基苯乙酮的方法相比，本发明提供的方法原料易得，避免了危险的反应原料和中间体，操作安全，更容易进行工业化生产。

39、进一步的，当采用“一锅法”或者“一步法”反应时，本发明提供的方法步骤更短，流程更简单。

40、更进一步，当在第三步中添加过渡金属催化剂时，本发明提供的方法反应收率更高，并且在无需碱的存在下，反应就能够进行，三废更少，综合成本更低。

41、值得指出的是，本发明提供的化合物iv具有防治杂草的生物活性。实验显示化合物iv对龙葵、灰藜、稗草、糠稷均有除草活性，主要表现为抑制杂草出苗和生长。