三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的合成研究

王 俊，謝 欣，萬宏劍，王洪雷

（江蘇省農(nóng)藥研究所股份有限公司，南京 210046）

◆研究與開發(fā)◆

三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的合成研究

王 俊，謝 欣，萬宏劍，王洪雷

（江蘇省農(nóng)藥研究所股份有限公司，南京 210046）

綜述了三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的主要合成途徑，并選擇了以三氯吡啶醇鈉為主要原料，經(jīng)與氯乙酸甲酯合成2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯，再與乙二醇單丁醚進(jìn)行酯交換反應(yīng)合成目標(biāo)產(chǎn)物的工藝路線。該合成工藝以三氯乙酰氯計(jì)，5步反應(yīng)總收率大于72%，產(chǎn)品色澤淡黃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在98.0%以上。該工藝具有三廢量較少和成本較低的特點(diǎn)，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯；合成；2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯；酯交換

三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯（triclopyr-butotyl）是內(nèi)吸性除草劑三氯吡氧乙酸的丁氧基乙基酯衍生物，廣泛用于防除禾本科作物田中的闊葉雜草，并用于非耕地和森林防除闊葉雜草、灌木和木本植物，尤其對(duì)木苓屬、櫟屬及其它萌芽的木本科植物的防除具有特效。三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯能迅速被葉和根吸收，在植物體內(nèi)傳導(dǎo)并作用于核酸代謝[1]。

三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯化學(xué)名稱：[(3,5,6-三氯吡啶-2-基)氧]乙酸-2-丁氧基乙酯；分子式：C13H16Cl3NO4；相對(duì)分子質(zhì)量：356.63。其結(jié)構(gòu)式如下。

1 合成路線

三氯吡氧乙酸（或甲酯）是合成三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的主要原料，該原料主要合成方法有四氯吡啶法和三氯吡啶醇鈉法。三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯主要合成方法有以下3種[2-3]。

方法1：三氯吡氧乙酸和乙二醇單丁醚脫水酯化。

方法2：三氯吡氧乙酸甲酯與乙二醇單丁醚酯交換。

方法3：三氯吡啶醇鈉和氯乙酸-2-丁氧基乙酯醚化。

方法1是目前企業(yè)常用的生產(chǎn)方法。使用氯乙酸甲酯和三氯吡啶醇鈉反應(yīng)生成2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯，然后經(jīng)過水解和中和反應(yīng)得到三氯吡氧乙酸。此過程會(huì)產(chǎn)生大量高鹽分的酸性廢水，環(huán)保壓力大，處理費(fèi)用高。

方法3先用氯乙酰氯和乙二醇丁醚反應(yīng)生成氯乙酸-2-丁氧基乙酯后，再與三氯吡啶醇鈉反應(yīng)生成三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯。該反應(yīng)由于空間位阻較大，易產(chǎn)生異構(gòu)體，反應(yīng)收率偏低，并導(dǎo)致最終產(chǎn)品含量偏低。

本文采用的合成方法在方法2基礎(chǔ)上進(jìn)行，以三氯吡啶醇鈉為主要原料，先與氯乙酸甲酯縮合制得2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯，再與乙二醇單丁醚進(jìn)行酯交換反應(yīng)。該方法省去水解反應(yīng)和酸化中和過程，反應(yīng)步驟減少；所得產(chǎn)品為淡黃色液體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在98.0%以上；5步合成總收率在72%以上（以三氯乙酰氯計(jì)）。

反應(yīng)方程式如下。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要試劑及來源

三氯乙酰氯（99.5%）、四丁基溴化銨（99.0%），上海紫一試劑廠；丙烯腈（99.5%）、氯乙酸甲酯（98.0%）、二氯乙烷、氯苯，分析純；乙二醇單丁醚（99.5%）、碳酸鈉（99.0%），百靈威科技有限公司；氫氧化鈉（96.0%）、碳酸氫鈉（99.0%），山東國(guó)邦藥業(yè)股份有限公司；季銨鹽類催化劑，江蘇省農(nóng)藥研究所股份有限公司制。

2.2 合成方法

2.2.1 三氯吡啶醇鈉的合成

[4-5]中“一鍋法”合成方法。在500 mL四口瓶中依次投入三氯乙酰氯152.5 g（0.834 mol）、丙烯腈68.3 g（1.282 mol）和氯化亞銅0.5 g（0.005 mol），緩慢升溫至回流，反應(yīng)15 h。GC跟蹤反應(yīng)情況，三氯乙酰氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜5.0%，反應(yīng)即為合格。反應(yīng)液降至室溫，在-0.095 MPa、60℃下減壓脫溶除去輕餾分，最后得加成物90.8 g。

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向上述90.8 g加成物中依次加入自制催化劑（季銨鹽類）0.6 g、氯苯100.0 g，緩慢升溫至回流?；亓鞣磻?yīng)6.0 h后取樣，GC跟蹤反應(yīng)情況，加成物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤2.0%，反應(yīng)即為合格，得環(huán)合物。

向上述所得的環(huán)合物反應(yīng)液（185.6 g）中室溫滴入10%氫氧化鈉水溶液200 g。滴加過程中體系緩慢放熱，2.0～3.0 h滴完。自然升溫至55～60℃，再加熱升溫至回流?；亓鬟^程中注意pH值變化（注意保持體系呈堿性），6.0 h反應(yīng)完成。降溫至0～5℃，抽濾，濾餅烘干后得三氯吡啶醇鈉160.0 g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)92.5%，收率81.5%（以三氯乙酰氯計(jì)）。

2.2.2 2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯的合成

參考文獻(xiàn)[6]，向250 mL四口反應(yīng)瓶?jī)?nèi)依次加入氯乙酸甲酯96.5 g（0.87 mol）、四丁基溴化銨5.7 g（0.018 mol）、碳酸鈉4.0 g（0.038 mol）、碳酸氫鈉3.0 g（0.036 mol），反應(yīng)體系升溫至70℃，向四口瓶中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.5%的三氯吡啶醇鈉162.0 g（0.68 mol），加料完畢后保溫反應(yīng)3.0 h，HPLC跟蹤至三氯吡啶醇鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.5%，結(jié)束反應(yīng)。向反應(yīng)液中加入250 g水（70℃熱水），攪拌10 min后抽濾，得粗品196.7 g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)90.1%，收率92.1%。

2.2.3 三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的合成

依次向500 mL干燥四口反應(yīng)瓶?jī)?nèi)加入2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯80.87 g（0.29 mol）、乙二醇單丁醚104.92 g（0.88 mol）、自制催化劑10.07 g（0.03 mol），加料完畢后升溫至回流，反應(yīng)2.0 h后取樣，GC跟蹤反應(yīng)進(jìn)度，2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.5%即為合格。反應(yīng)完畢后，在50～55℃加入200 g水洗滌反應(yīng)液，靜置、分層，有機(jī)相脫溶得目標(biāo)物淡黃色液體103.34 g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)98.2%，收率97.1%。

1H NMR（300 Hz,CDCl3）δ：8.52(s,1H,CH),4.96(s,2H, CH2),4.20 (t,2H,CH2),3.65 (t,2H,CH2),3.37 (t,2H,CH2), 1.51-1.45(m,4H,CH2),0.90(t,3H,CH3)。

3 結(jié)果與討論

本文在查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，選擇以三氯吡啶醇鈉為關(guān)鍵中間體，先與氯乙酸甲酯縮合，再與乙二醇單丁醚進(jìn)行酯交換的合成方法。

三氯吡啶醇鈉采用常壓“一鍋法”合成，后處理也極為簡(jiǎn)單易行。工藝條件溫和，工藝流程較短，生產(chǎn)成本也大大降低。因此選擇三氯吡啶醇鈉做為反應(yīng)關(guān)鍵中間體合成三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯切實(shí)可行。

文獻(xiàn)[6]中以三氯吡啶醇鈉為主要原料，經(jīng)過醚化、水解、酯化得到三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯。該反應(yīng)路線較長(zhǎng)，反應(yīng)總收率低，同時(shí)在水解、中和過程中會(huì)產(chǎn)生大量高鹽分酸水，環(huán)保壓力大，三廢處理費(fèi)用高，企業(yè)成本增加。而本文所涉及的反應(yīng)路線更簡(jiǎn)捷，反應(yīng)總收率更高，更適合工業(yè)化生產(chǎn)。

4 結(jié)論

本文通過查閱文獻(xiàn)對(duì)三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯3種合成路線進(jìn)行比較，選擇更適用于工業(yè)化生產(chǎn)的合成路線。該路線反應(yīng)步驟短，操作簡(jiǎn)便，三廢量少，反應(yīng)收率高，原料綜合成本低。在當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下，該路線更適合工業(yè)化生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王險(xiǎn)峰.進(jìn)口農(nóng)藥手冊(cè) [M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2000: 331-334.

[2]Markley D.Method for Preparing 3.5.6-Trichloro-2-pyridyloxy Acetic Acid:US,3862952[P].1975-01-28.

[3]Shroff D K,Shroff A C,Dave S D,et al.Preparation of Triclopyr,Its Intermediate and Butoxyethyl Ester:WO,2010023679[P]. 2010-03-04.

[4]Pews R G,Gall J A.Use of Chloride Ion as a Catalyst for Dehydrochlorination Reactions:The Synthesis of 3,5,6-Trichloropyridin-2-ol[J].J Org Chem,1994,59(22):6783-6785.

[5]金煉鐵.三氯吡啶酚的合成述評(píng)[J].湖北化工,1982(2):1-3.

[6]Adaway J.Catalyzed Alkylation of Halopyridinates in the Absence of Added Organic Solvents:US,4701531[P].1987-10-20.

（責(zé)任編輯：顧林玲）

Study on the Synthesis of Triclopyr-butotyl

WANG Jun,XIE Xin,WAN Hong-jian,WANG Hong-lei
(Jiangsu Pesticide Research Institute Co.,Ltd.,Nanjing 210046,China)

The main synthetic routes of triclopyr-butotyl were summarized in this paper.The title compound was synthesized from sodium 3,5,6-trichloro-2-pyridinolate via condensation and transesterification.The total yield of the five steps was above 72%,the purity of the product reached 98%.The process had less pollutant and lower costs.It was suitable for industrial production.

triclopyr-butotyl;synthesis;methyl[(3,5,6-trichloro-2-pyridinyl)oxy]acetate;transesterification

TQ 457.2＋9

A

10.3969/j.issn.1671-5284.2017.04.006

2017-02-10

王?。?981—），男，安徽省全椒縣人，理學(xué)碩士，主要從事新農(nóng)藥研發(fā)及工藝優(yōu)化。E-mail：jwang100724@163.com