一种砜吡草唑的制备方法与流程

本发明涉及砜吡草唑制备领域，尤其是涉及一种砜吡草唑的制备方法。

背景技术：

1、杂草严重影响小麦、高粱、玉米等农作物的丰产丰收，而使用除草剂是农田杂草防治中最经济、有效的手段。砜吡草唑是一种新型、广谱、高活性的苗前土壤处理除草剂，是由日本组合化学株式会社开发的优秀除草剂成分，具有应用广泛、生物活性高、施用量低、杀草谱广等优点。

2、砜吡草唑，英文名称为pyroxasulfone，cas号为447399-55-5，化学名称为[3-[(5-二氟甲氧基-1-甲基-3-三氟甲基吡唑-4-基)-甲基磺酰基]-4,5-二氢-5,5-二甲基-1,2-噁唑]，分子式为c12h14f5n3o4s，相对分子质量：391.32。砜吡草唑为白色固体，熔点为157.6℃，沸点为362.4℃。其除草作用机理为，砜吡草唑属细胞分裂抑制剂，可抑制植物体内极长侧链脂肪酸vlcfa（c20-c30）的生物合成，进而阻碍分生组织和胚芽鞘的生长。砜吡草唑施用后，被杂草幼根与幼芽吸收，抑制幼苗早期生长，破坏分生组织与胚芽鞘，主要应用于玉米田、大豆田及小麦田等禾本科和阔叶杂草的防治。同时，有研究表明，砜吡草唑对麦田禾本科杂草鹅观草、多花黑麦草、雀麦、棒头草、蜡烛草，阔叶杂草大巢菜、播娘蒿、麦家公、泽漆等，均具有良好的防除效果，株抑制率和鲜重抑制率均可达到90%以上，应用前景广阔。

3、现有砜吡草唑的制备技术中，针对于重要中间体iii，通常需要经过环合、氯化、取代反应制得。但是在环合、氯化过程中，反应产物的收率指标不理想，且易于生成副产物，导致各环节需要多次洗涤、萃取及蒸馏脱溶，废液产生量高，能耗较大。并且，在氯化过程中，一般采用氯气、五氯化磷、三氯氧磷等氯化试剂，但氯气氧化性强，易腐蚀设备，生产危险性高；而五氯化磷、三氯氧磷在氯化过程中会产生大量含有磷酸盐的废液，废液处理难度大，处理成本高，环境污染问题突出。进一步的，前述缺陷还会影响最终制得的砜吡草唑的收率，增加砜吡草唑提纯难度，限制砜吡草唑纯度的进一步提升。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种砜吡草唑的制备方法，能够有效克服环合、氯化过程中，反应产物的收率指标不理想，且易于生成副产物，导致各环节需要多次洗涤、萃取及蒸馏脱溶，以及生产危险性高，废液产生量大，后处理难度大的问题；有效降低生产过程中废液的产生量及处理难度，降低环境污染，同时，进一步提升制得的砜吡草唑的收率及纯度。

2、为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

3、一种砜吡草唑的制备方法，所述制备方法由以下步骤组成：制备化合物ii、制备化合物iii、制备化合物iv、制备化合物v、制备砜吡草唑。

4、所述制备化合物ii，将化合物i5,5-二甲基-4,5-二氢异噁唑138.8-178.4g（1.4-1.8mol）投入至正己烷中700-900ml中，分散均匀后，降温至3-5℃，保温；在120-200rpm搅拌条件下，以0.2-0.5ml/min的滴加速率，滴入浓度为60-65wt%的氢溴酸90-95g，滴加完成后，继续搅拌20-50min；氢溴酸滴加及搅拌过程中，保持温度为3-5℃；投入催化剂，30-60rpm搅拌条件下，以0.8-1ml/min的滴加速率，滴入氯化溴178.7-224.8g（1.55-1.95mol），滴加完成后，保温搅拌3-4h后，滤除固体物，静置分层；采用1-1.2倍体积的正己烷提取酸层后，合并有机层，采用2-3倍体积的去离子水洗涤有机层，制得含有化合物ii的正己烷溶液。

5、所述制备化合物ii中，化合物i的结构式为：

6、；

7、化合物ii的结构式为：

8、。

9、所述制备化合物ii中，催化剂的添加量为化合物i重量的5-7wt%；

10、催化剂由以下步骤制得：活化、吸附。

11、所述活化，将活性炭投入至8-10倍体积的磷酸中，升温至40-50℃，保温搅拌3-5h，滤出并采用8-10倍体积的去离子水洗涤2-3次后；将活性炭转入至高压反应釜内，通入二氧化碳，升压至10-12mpa，保持压力并升温至70-80℃，保温保压2-3h后，自然冷却，泄压；将活性炭转入恒温箱内，70-80℃静置2-4h，制得活化活性炭。

12、所述活化中，磷酸浓度为1-1.5mol/l；

13、活性炭的粒径为2-3mm，孔径为8-15nm。

14、所述吸附，将活化活性炭投入至8-10倍体积的吸附液中，氮气气氛环境下，升温至30-40℃，保温回流搅拌2-4h后，滤出固体物；采用5-8倍体积的无水己烷洗涤固体物3-4次，真空干燥去除无水己烷，制得催化剂。

15、所述吸附中，吸附液为溶解有三乙基铝、二氯化乙基铝的甲苯溶液；吸附液中，三乙基铝浓度为2-3wt%，二氯化乙基铝浓度为4.5-6.0wt%。

16、所述制备化合物iii，向所述含化合物ii的正己烷溶液中，加入浓度为32-36wt%的盐酸42-54g，搅拌20-30min后；保持搅拌并投入硫脲110.4-140.8g，控制温度为22-28℃，搅拌4-6h；降温至2-6℃，保温结晶2-3h后，滤出结晶物，采用0.8-1倍体积的正己烷淋洗结晶物后，50-55℃干燥8-10h，制得化合物iii。

17、所述化合物iii的结构式为：

18、。

19、所述制备化合物iv，将三氟乙酰乙酸乙酯184-202.4g投入至1.8-2.2倍重量份的乙酸中，分散均匀，降温至0-2℃，保温滴加浓度为40wt%的甲基肼水溶液128-140.8g，甲基肼水溶液滴加过程中，保持温度为0-5℃；滴加完成后，以0.1-0.15℃/min的升温速率，升温至75-80℃，保温回流搅拌6-8h；继续加入600-700ml去离子水，搅拌40-60min，滤出固体物，采用6-8倍体积的去离子水洗涤3-4次，制得中间体1-甲基-3-（三氟甲基）-1h-吡唑-5-醇；然后将中间体1-甲基-3-（三氟甲基）-1h-吡唑-5-醇79.7-84.7g与氢氧化钠68-72g投入至450-550ml的水中，搅拌溶解后，以1-2g/min的滴加速率，滴入浓度为32wt%的甲醛溶液104-115g，滴加完成后，继续搅拌30-40min，升温至28-30℃，保温搅拌并以2-3ml/min的滴加速率，滴入化合物iii的水溶液303.8-322.8g，保温回流搅拌7-8h后，采用盐酸调节ph值至6-6.5，静置至无固体析出，滤出固体物，采用8-10倍体积的去离子水洗涤固体物，真空干燥至恒重，制得化合物iv。

20、所述制备化合物iv中，化合物iii水溶液的浓度为25wt%。

21、化合物iv的结构式为：

22、。

23、所述制备化合物v，室温条件下，将化合物iv100-108.9g投入至5-6倍重量份室温n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌15-30min后，继续投入130-135g碳酸钾，搅拌40-80min后；在搅拌条件下，以2-2.5g/min的投入速率，通入二氟一氯甲烷138.4-147.1g，通入完成后继续搅拌7-8h；继续加入1.5-2倍dmf重量份的去离子水，以及0.5-0.6倍dmf重量份的1,1-二氯甲烷，搅拌30-60min后，依次采用去离子水、饱和氯化钠溶液洗涤，分离出有机相，真空蒸馏脱溶，制得化合物v。

24、所述化合物v的结构式为：

25、。

26、所述制备砜吡草唑，室温条件下，将化合物v52.6-60.1g投入至2.5-3.5倍重量份的甲醇中，分散均匀后，继续投入二水合钨酸钠2.2-2.5g和浓度为98%的浓硫酸1-1.2ml；搅拌10-20min后，以1-2g/min的滴加速率，滴加浓度为31%的双氧水52-56g，滴加完成后，继续搅拌5-6h后，加入0.3-0.4倍重量份的去离子水，冷却至2-5℃，静置至无固体物析出，滤出固体物，并采用同等温度的1.2-1.5倍重量份的甲醇淋洗2-3次，真空干燥，制得砜吡草唑。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

28、（1）本发明的砜吡草唑的制备方法，通过在制备化合物ii步骤中，采用氯化溴替代常规氯化试剂；同时配合经活化、吸附步骤制得的催化剂，通过将活化处理后的活化活性炭对吸附液中有效成分进行吸附，实现对化合物ii的有效催化；各技术手段相互配合，有效克服传统砜吡草唑的环合、氯化过程中，反应产物的收率指标不理想，易于生成副产物，各环节需要多次洗涤、萃取及蒸馏脱溶，以及生产危险性高，废液产生量大，后处理难度大的问题；有效降低生产过程中废液的产生量及处理难度，降低环境污染；同时，提升中间各化合物的纯度及收率指标，进一步提升制得的砜吡草唑的收率及纯度。

29、（2）本发明的砜吡草唑的制备方法，制备化合物ii步骤中，制得的化合物ii的收率为99.3-99.7%；制备化合物iii步骤中，制得的化合物iii纯度为98.0-98.4wt%，收率为93.9-95.0%；有效保证后续化合物iv-v、砜吡草唑纯度及收率的进一步提升。

30、（3）本发明的砜吡草唑的制备方法，有效抑制副产物的产生，简化提纯精制环节，降低配套装置及生产能耗，减少生产废液的生产量；同时，有效避免采用氯气作为氯化剂可能的设备腐蚀、生产危险性，提高生产装置使用寿命及维保频率；无需采用五氯化磷、三氯氧磷，避免氯化过程中产生的大量含有磷酸盐废液，消除相关废液处理成本，降低环境污染；本发明的砜吡草唑的制备方法生产安全性好，反应废液易于处理，有效降低生产设备及环保成本。

31、（4）本发明的砜吡草唑的制备方法，制得的砜吡草唑纯度可达99.5-99.6wt%，综合收率可达62.0-66.0%。