噁虫酮中间体2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯合成方法与流程

1.本发明涉及一种噁虫酮中间体2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯的合成方法，具体涉及以邻甲氧基苯胺、水合肼、氯甲酸甲酯为原料，使用合成2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯的方法，属于有机物合成技术领域。


背景技术：

2.恶虫酮20世纪80年代末上市，具有很好的杀虫杀螨活性，对昆虫有胃毒、触杀作用，用作卫生杀虫剂对于防治蟑螂等室内害虫具有很好的效果，对蚜虫、飞虱、叶蝉等农业害虫亦有效。尤其是防治对拟除虫菊酯类产生抗性的害虫，恶虫酮具有显著的优势。而2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯作为噁虫酮的关键中间体，但合成方法的报道较少，合成工艺也较为单一，其合成工艺的开发愈发重要。现有资料中，多以两步反应为主，首先以以邻甲氧基苯胺为原料经过重氮化、还原、酸析反应合成邻甲氧基苯肼盐酸盐，再以邻甲氧基苯肼盐酸盐和氯甲酸甲酯为原料合成2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯。由苯胺经重氮化、还原、酸析制得苯肼盐，该方法使用由来已久。例如：
3.在《广东化工》(2011，38(4):41，“邻甲氧基苯胺重氮化反应的研究”)中详细解释了邻甲氧基苯胺的重氮化反应机理和影响因素，其重氮化反应仍然是传统的重氮化工艺，重氮化工艺所采用的的条件极为苛刻，对酸浓度、反应温度、物料配比均有严格要求，否则极易影响重氮化反应效果，存在严重的安全风险，且后续产生大量废水，难易处理。
4.专利cn 102993044a(对氯苯肼盐酸盐的制备方法，2013.03.27)公开的由对氯苯胺经重氮化、还原、酸析反应后，再经过滤、洗涤、出料、烘干，得到对氯苯肼盐酸盐成品。尽管该工艺采用亚硫酸铵水溶液替代传统的亚硫酸钠/亚硫酸氢钠作为还原剂，易于操作；酸化反应中生成的氯化铵和硫酸氢铵在水中溶解度大，使产品结晶析出晚，减少副反应；产物结晶松散，流动性好，易出料、洗涤，有效提高产品质量和收率，但是该重氮化及还原反应仍存在较大安全隐患，产生大量氯化铵/硫酸氢铵的杂盐废水，后续三废处理压力极大。
5.专利cn 106045876 b公布了一种对氯苯肼盐酸盐的合成方法，其主要特征在于：以对溴氯苯、水合肼为反应原料，加入相转移催化剂、溶剂、催化剂，缓慢升温并控制温度至100～180℃，常压回流或保压反应，保持温度反应1～15h，得到对氯苯肼盐酸盐。该发明成功的避免重氮化工艺，采用全新的合成工艺进行苯肼盐合成，但原料对溴氯苯价格昂贵、不易得，产生的含溴废水处理难度较大，对设备要求较高，工业化生产的可行性较低。
6.在《中国化工学会农药专业委员会第十五届年会论文集》(2012，233-236，“噁虫酮的合成”)中阐述对比了各种2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯的合成工艺，其中以邻甲氧基苯肼盐酸盐和氯甲酸甲酯为原料合成2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯的工艺由于原料易得，操作简单，反应温和，而最具开发前景。文中以此路线合成2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯，收率46％。但文中合成过程，缚酸剂使用量较大，且使用吡啶作缚酸剂，后处理产生混合溶剂，废水及溶剂处理难度较大，所得产物收率较低，该工艺路线工业化生产的意义不大。
7.上述现有技术中，两步法制备2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯存在较多弊端，包括：
(1)在邻甲氧基苯肼盐合成中，主要采用重氮化工艺，重氮盐的浓度和合成温度均不能过高，否则产生较高的安全风险；(2)邻甲氧基苯肼盐合成中，采用稀酸体系(大部分使用为盐酸)，使得废水量极大，使用亚硫酸盐(一般采用亚硫酸钠/亚硫酸氢钠/亚硫酸铵/亚硫酸氢铵等)，在还原过程可能有二氧化硫副产产生，且产生的废水为杂盐废水，处理难度较大；(3)邻甲氧基苯肼盐酸盐和氯甲酸甲酯反应需要加入至少2倍摩尔量的缚酸剂，先游离得到邻甲氧基苯肼再与氯甲酸甲酯反应，工艺控制较为繁琐，产生较多废水，并涉及大量有机溶剂的使用和处理；(4)两步法合成2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯，需要离心得到邻甲氧基苯肼盐、进行多步反应及后处理，涉及的生产操作及设备较多，工艺复杂，工业化生产操作负荷较高。随着近年来对安全生产、绿色化学以及环境保护的意识增强，绿色环保型工艺的开发显得愈发重要。因此，开发一种高效简洁、绿色安全的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯合成工艺迫在眉睫。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于克服常规的噁虫酮中间体2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯合成工艺中重氮化工艺安全风险高、杂盐废水量大、产生二氧化硫废气难处理、生产设备涉及多且要求高、工艺流程复杂等诸多不足，提供一种噁虫酮中间体2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯的合成方法。本发明以邻甲氧基苯胺、水合肼、氯甲酸甲酯为原料，在同一反应釜内进行两步反应合成2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯，该方法工艺简洁，原料易得，反应温和，显著降低杂盐废水的产生量，极大地简化生产工艺流程和生产设备，提升反应的本质安全，适合工业化生产，大大节约2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯的生产成本。
9.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
10.一种噁虫酮中间体2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯的合成方法，以邻甲氧基苯胺、水合肼、氯甲酸甲酯为原料，在同一反应釜内进行两步反应合成2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯，包括以下步骤：向反应釜内投入原料邻甲氧基苯胺、水合肼、溶剂和催化剂，邻甲氧基苯胺、水合肼在催化剂的作用下进行反应得到邻甲氧基苯肼；然后直接向反应釜内投入萃取剂进行萃取，分去下层水层，得到上层的邻甲氧基苯肼油层；向该反应釜内邻甲氧基苯肼油层中投入缚酸剂，加入氯甲酸甲酯后进行反应得到合格的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯油层；2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯油层依次经酸洗、碱洗、脱溶、离心、烘干处理后得到高纯度的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯；反应方程式如下：
[0011][0012]
上述技术方案中，所述的合成方法，具体包括以下步骤：
[0013]
(1)合成邻甲氧基苯肼：利用氮气充分置换反应釜中的氧气使含氧量《0.5％，含氧合格后，向反应釜中投入溶剂、邻甲氧基苯胺、水合肼和催化剂，升温至50～120℃在常压或保压条件下进行反应至中控合格(体系中邻甲氧基苯胺含量《0.5％)，降温至20～60℃后直接向体系中投入萃取剂进行萃取，搅拌0.5h后静止0.5h，分去下层水层，上层油层为邻甲氧基苯肼油层；
[0014]
(2)合成2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯：向步骤(1)反应釜内的得到的邻甲氧基苯肼油层中投入缚酸剂，体系降温至-10～50℃后再滴加氯甲酸甲酯，滴加完毕升温至0～100℃后在此条件下保温反应至中控合格(体系中邻甲氧基苯肼含量《0.5％)；向体系中投入去离子水，控制体系温度为1～60℃，使用酸溶液调节体系ph为1～6，搅拌0.5h，静止0.5h，分去下层水层；上层油层用碱溶液水洗至体系ph为7～10，搅拌0.5h，静止0.5h，分去下层水层，上层油层为合格的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯油层；
[0015]
(3)后处理得2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯成品：将步骤(2)反应釜内得到的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯油层升温脱出10％-90％溶剂，缓慢降温至-10～60℃，保温养晶1h，离心得到2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯湿基，湿基经过烘干后得到合格的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯。
[0016]
上述技术方案中，步骤(1)中，所述的溶剂与邻甲氧基苯胺的质量比为5～20:1；所述的催化剂与邻甲氧基苯胺的质量比为0.001～0.05:1；所述的水合肼与邻甲氧基苯胺的摩尔比为1.0～4.0:1，其中水合肼的质量浓度为10～90％。
[0017]
上述技术方案中，步骤(1)中，所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物。
[0018]
上述技术方案中，步骤(1)中，所述的催化剂为氯化镍、三氯化铁、氯化锡、氯化亚锡、氯化铜、氯化亚铜、溴化铜、溴化亚铜、六氯化钨、二氯化钴、五氯化钼中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物。
[0019]
上述技术方案中，步骤(1)中，所述的萃取剂为苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、环己烷、甲基环己烷中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物；所述的萃取剂与邻甲氧基苯胺的质量比为3～20:1。
[0020]
上述技术方案中，步骤(2)中，所述的缚酸剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、甲醇钠、乙醇钠、吡啶中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物；所述的缚酸剂，与邻甲氧基苯胺的摩尔比为1.0～3.0:1。
[0021]
上述技术方案中，步骤(2)中，所述的氯甲酸甲酯，与邻甲氧基苯胺的摩尔比为1.0～2.0:1。
[0022]
上述技术方案中，步骤(2)中，所述的去离子水，与邻甲氧基苯胺的质量比为3～15:1。
[0023]
上述技术方案中，步骤(2)中，所述的酸溶液为盐酸或者硫酸的水溶液，溶质的质量浓度为5～50％。
[0024]
上述技术方案中，步骤(2)中，所述的碱溶液为碱的水溶液，具体为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾中的任意一种、两种及以上混合物的水溶液，溶质的质量浓度为1～30％；所述的碱溶液，与邻甲氧基苯胺的质量比为3～15:1。
[0025]
上述技术方案中，步骤(3)中，对2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯湿基进行烘干，烘干温度为20～80℃，烘干方式为真空烘干，但也包括其他种类的干燥方式。
[0026]
上述技术方案中，步骤(3)中，离心得到2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯湿基的同时还得到了离心母液，离心母液含有部分2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯，将离心母液带入步骤(1)邻甲氧基苯肼中进行萃取，实现母液重复循环使用，即可回收母液中2-(2-甲氧基)苯肼甲
酸甲酯，又可避免残液、残渣的出现。
[0027]
本发明开发出全新的邻甲氧基苯肼合成工艺，并将邻甲氧基苯肼合成与2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯合成两步工艺巧妙地合二为一，只在同一反应釜内即可完成所有反应及后处理过程。第一步以邻甲氧基苯胺、水合肼为原料，在催化剂的作用下常压或保压反应，反应毕加溶剂萃取得到邻甲氧基苯肼油层，苯肼收率可达90％以上；第二步以氯甲酸甲酯为原料，在缚酸剂的参与下，与邻甲氧基苯肼反应得到目标产物2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯，两步总收率在85-90％。本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0028]
1、本发明首创性的将邻甲氧基苯肼合成工艺与2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯合成工艺巧妙的合二为一，只在一个反应釜内即可完成所有反应及后处理过程，大大减少设备数量，简化工艺流程。
[0029]
2、本发明开发出全新的邻甲氧基苯肼合成工艺，以邻甲氧基苯胺和水合肼为原料，省去了传统的苯胺重氮化、还原、酸析工艺，极大地降低废水量，显著提高工艺本质安全，降低生产岗位操作负荷。
[0030]
3、本发明使用有机溶剂萃取邻甲氧基苯肼直接参与2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯合成，替换传统的离心工艺再进行固体投料的方式，极大地简化生产操作，提高过程的安全性。
[0031]
4、本发明2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯离心母液及脱出溶剂可带入邻甲氧基苯肼萃取，成功达到母液重复循环使用的目的，即可回收母液中2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯，提高2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯收率，又避免残液、残渣的出现。
附图说明
[0032]
图1为本发明2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯合成工艺流程图。
具体实施方式
[0033]
以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：
[0034]
下面结合具体的实施例，对本发明进行阐述：
[0035]
实施例1：
[0036]
一种噁虫酮中间体2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯的合成方法，包括以下步骤：
[0037]
(1)氮气充分置换反应釜含氧合格(含氧＝0.12％)，投入100g 80％丙三醇水溶液，再投入10g邻甲氧基苯胺，10.2g 80％水合肼，最后加入0.05g氯化亚锡，常压升温至回流反应，反应10h中控合格(原料邻甲氧基苯胺＝0.03％)，降温至50℃，向反应釜内加入80g甲苯，搅拌0.5h，静止0.5h，分去下层水层，上层油层即为邻甲氧基苯肼油层。
[0038]
(2)向反应釜内的邻甲氧基苯肼油层中投入9.5g碳酸钠，降温至-5～0℃投入8.0g氯甲酸甲酯，滴加毕-5～0℃保温反应6h中控合格(邻甲氧基苯肼＝0.05％)。向合保液中投入40g离子水，控制温度50℃，使用30％盐酸调节体系ph＝4-5，搅拌0.5h，静止0.5h，分去下层水层；上层油层再用30g 5％碳酸钠水溶液水洗一次，搅拌0.5h，静止0.5h，分去下层水层，上层油层即为合格的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯油层。
[0039]
(3)反应釜内的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯油层升温脱出60g甲苯，缓慢降温至10
±
2℃，保温养晶1h，离心得到2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯湿基，湿基经过烘干得到2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯13.81g，含湿0.06％，含量98.8％，归一99.62％，两步收率85.6％。
[0040]
实施例2：
[0041]
一种噁虫酮中间体2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯的合成方法，包括以下步骤：
[0042]
(1)氮气充分置换反应釜含氧合格(含氧＝0.08％)，投入100g 90％乙二醇水溶液，再投入10g邻甲氧基苯胺，16.9g 60％水合肼，最后加入0.02g氯化铜、0.03g氯化亚铜，常压升温至回流反应，反应8h中控合格(原料邻甲氧基苯胺＝0.01％)，降温至50℃，向反应釜内加入100g二甲苯，搅拌0.5h，静止0.5h，分去下层水层，上层油层即为邻甲氧基苯肼油层。
[0043]
(2)向反应釜内的邻甲氧基苯肼油层中投入8.2g碳酸氢钠，降温至0～5℃投入9.2g氯甲酸甲酯，滴加毕升温至10
±
1℃保温反应6h中控合格(邻甲氧基苯肼＝0.03％)。向合保液中投入40g离子水，控制温度50℃，使用30％盐酸调节体系ph＝5-6，搅拌0.5h，静止0.5h，分去下层水层；上层油层再用30g 5％碳酸氢钠水溶液水洗一次，搅拌0.5h，静止0.5h，分去下层水层，上层油层即为合格的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯油层。
[0044]
(3)反应釜内的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯油层升温脱出40g二甲苯，缓慢降温至10
±
2℃，保温养晶1h，离心得到2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯湿基，湿基经过烘干得到2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯14.21g，含湿0.11％，含量98.5％，归一99.58％，两步收率87.7％。
[0045]
实施例3：
[0046]
一种噁虫酮中间体2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯的合成方法，包括以下步骤：
[0047]
(1)氮气充分置换反应釜含氧合格(含氧＝0.06％)，投入150g异丙醇，再投入10g邻甲氧基苯胺，7.6g 80％水合肼，最后加入0.05g五氯化钼，密闭升温至100℃反应，压力控制在0.15mpa，反应5h中控合格(原料邻甲氧基苯胺＝0.05％)，降温至50℃破空，向反应釜内加入80g甲苯，搅拌0.5h，静止0.5h，分去下层水层，上层油层即为邻甲氧基苯肼油层。
[0048]
(2)向反应釜内的邻甲氧基苯肼油层中投入9.5g碳酸钠，降温至-5～0℃投入8.9g氯甲酸甲酯，滴加毕-5～0℃保温反应6h中控合格(邻甲氧基苯肼＝0.02％)。向合保液中投入50g离子水，控制温度50℃，使用30％盐酸调节体系ph＝4-5，搅拌0.5h，静止0.5h，分去下层水层；上层油层再用30g 5％碳酸钠水溶液水洗一次，搅拌0.5h，静止0.5h，分去下层水层，上层油层即为合格的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯油层。
[0049]
(3)反应釜内的2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯油层升温脱出50g甲苯，缓慢降温至10
±
2℃，保温养晶1h，离心得到2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯湿基，湿基经过烘干得到2-(2-甲氧基)苯肼甲酸甲酯14.24g，含湿0.08％，含量98.6％，归一99.70％，两步收率88.1％。
[0050]
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。