一种咪唑啉酮类除草剂中间体2-烷氧基-3-氧代-丁二酸二酯的合成工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种咪唑啉酮类除草剂中间体2-烷氧 基-3-氧代-丁二酸二酯的合成工艺。
【背景技术】
[0002] 咪唑啉酮类除草剂是20世纪80年代美国氰胺公司研发的一类高效除草剂，其亩 用量为2. 3~16. 7g有效成分，主要用于大豆、花生、蔬菜等旱田作物。防除一年生和多年 生禾本科杂草以及阔叶杂草、莎草科等杂草。应用广泛，是一类环境友好型低毒高效的农田 除草剂。因而越来越受到各国的重视，成为竞相研发、生产和应用的热点农药。
[0003] 咪唑啉酮类除草剂主要包括灭草烟、咪草烟、甲基咪草烟和甲氧咪草烟四种，其制 备过程均涉及到关键中间体5位不同取代-2, 3-吡啶二羧酸酯的合成，而2-烷氧基-3-氧 代-丁二酸二酯是制备该中间体的重要前体化合物。因此，2-烷氧基-3-氧代-丁二酸二 酯的制备成本对于降低咪唑啉酮类除草剂合成工艺成本就显得尤为重要。
[0004] 目前制备2-烷氧基-3-氧代-丁二酸二酯的常用技术方案主要以合成单一酯为 主。方案一（US6080867)合成路线如式（2)所示，该方案原料转化较慢，消耗碱量大，收率较 低，不适于工业化生产。
方案二（US6080867)合成路线如式（3)所示，此法原料转化较慢，产品有较强的挥发 性，后处理较困难。
方案三（J. Org. Chem. 50(22)，4404, 1985)合成路线如式（4)所示，此法原料成本较 高，同时原料具有较高危险性，产品收率较低，不适合工业化生产。
【发明内容】
[0008] 针对以上述技术方案存在的原料转化慢、收率低、碱及溶剂消耗量大、环境污染严 重等弊端，本发明提出了一种混合酯制备工艺，即一种咪唑啉酮类除草剂中间体2-烷氧 基-3-氧代-丁二酸二酯的合成工艺。
[0009] 本发明的技术方案是： 一种咪唑啉酮类除草剂中间体2-烷氧基-3-氧代-丁二酸二酯的合成工艺，该合成工 艺是以甲氧基乙酸甲酯和草酸二乙酯为原料，在醇钠的作用下，依次经取代反应和盐酸酸 化制备获得所述2-烷氧基-3-氧代-丁二酸二酯。该合成工艺具体包括如下步骤： (1) 取代反应： 在装有温度计及机械搅拌的四口瓶中，加入第一溶剂和固体醇钠，室温搅拌10分钟 后，将甲氧基乙酸甲酯和草酸二乙酯混合均匀，滴加至四口瓶内反应液中，升温至40~ 70°C，搅拌1~3小时；其中：所述草酸二乙酯、甲氧基乙酸甲酯和醇钠的摩尔比例为 I: (I. 0~I. 5) : (I. 0~1. 5);所述草酸二乙酯与第一溶剂的重量比例为1: (5~15); (2) 盐酸酸化： 向步骤（1)反应体系中滴加稀盐酸，控制反应体系温度在25°C以下，通过控制稀盐酸 的滴加速度调节反应体系pH范围为2~3,搅拌1~3小时； (3) 中间体分离： 将经步骤（2)盐酸酸化后的反应体系静置分液，保留有机相；水相加入第二溶剂萃取 两次；合并有机相，经浓缩获得棕黄色油状2-烷氧基-3-氧代-丁二酸二酯。
[0010] 上述步骤（1)中，所述第一溶剂为苯、甲苯、四氢呋喃、1，2二氯乙烷、甲醇、乙醇和 乙腈中的一种或几种的混合溶剂。
[0011] 上述步骤（1)取代反应和步骤（2)酸化过程是在氮气保护下进行。
[0012] 上述步骤（2)中，所滴加稀盐酸浓度为0? 1~0? 2 mol/L。
[0013] 上述步骤（3)中，所述第二溶剂为苯、甲苯、乙酸乙酯、1，2二氯乙烷、二氯乙烷和 氯仿中的一种或几种。
[0014] 采用上述工艺制备的咪唑啉酮类除草剂中间体2-烷氧基-3-氧代-丁二酸二酯 的通式如下式（1)所示：
式（1)中，R1，私和R 3分别为-CH 3或-CH 2CH3，且R1，私和R 3相同或者不同。
[0015] 经上述工艺所合成中间体为2-甲氧基-3-氧代-丁二酸二甲酯、2-乙氧基-3-氧 代-丁二酸二乙酯、2-甲氧基-3-氧代-丁二酸-1-甲酯-4-乙酯和2-甲氧基-3-氧代-丁 二酸-1-乙酯-4-甲酯的混合酯。
[0016] 本发明具有以下优点和有益效果： 1、本发明所选择的原料成本低，简单易得，反应条件温和，后处理简单，收率由40%提 高至90%以上，显著降低了工艺成本。
[0017] 2、本发明工艺以固体醇钠取代醇钠溶液，减少了溶剂种类，便于单一溶剂回收再 利用，同时醇钠的用量显著降低，减少了三废的排放，有利于环境保护。因此，本发明是一种 较为适合工业化生产的合成方法。
[0018]
【附图说明】
[0019] 图1为本发明实施例3制备的中间体GC-MS谱图（GC-MS: 190[M]+)。
[0020] 图2为本发明实施例3制备的中间体GC-MS谱图（GC-MS: 204 [M]+)。
[0021] 图3为本发明实施例3制备的中间体GC-MS谱图（GC-MS:218[M]+)。
[0022]
【具体实施方式】
[0023] 以下结合实施例对本发明进一步说明。
[0024] 本发明为咪唑啉酮类除草剂中间体2-烷氧基-3-氧代-丁二酸二酯的合成工艺， 其合成路线如反应式（5)所示：
以上四种不同的酯，构成了 2-烷氧基-3-氧代-丁二酸二酯混合酯，在后续工艺中，这 四种酯均可以有效的与不同的丙烯醛关环，生成相应的5位不同取代-2, 3-吡啶二羧酸酯。 因此，这四种酯均是本发明的目标产物。
[0025] 实施例1 2-甲氧基-3-氧代-丁二酸二甲酯 40°C下，向25wt. %甲醇钠的甲醇溶液5. 9 g (0? 11 mol, I. I eq)中加入甲苯（52 mL)， 反应体系呈轻微混浊液。将草酸二甲酯20.0 g (0.11 mol，l.l eq)与甲氧基乙酸甲酯 10. 4 g (0.10 mol，1.0 eq)室温下混合均匀，滴加至上述混浊液中，反应体系逐渐由混浊液 变为淡黄色透明溶液，升温至45~50°C，搅拌1小时。补加25wt. %甲醇钠的甲醇溶液5. 9 g (0. 11 mol, I. I eq)继续反应2小时。冰水浴控温25°C以下，向体系中滴加14 %的HCl 37g(0. 14 mol，l. 28 eq)，调节pH=2~3,室温下搅拌L 5小时。过滤，滤液静置分层，有机 相保留，水相用甲苯（90 mLX2)萃取两次，合并有机相，浓缩得黄色油状目标产物7.6 g，收 率 40 %。 GC-MS:190[M]+。
[0026] 实施例2 2-乙氧基-3-氧代-丁二酸二乙酯 向100