Способ получения высших алкиловых эфиров (4-амино-3,5- дихлор-6-фтор-2-пиридинилокси)уксусной кислоты

 

Использование: в сельском хозяйстве в качестве гербицидов. Сущность изобретения: продукты - высшие эфиры (4-амино-3,5- дихлор-6-фтор-2-пиридинилокси)уксусной кислоты, ф-лы 1, где R-Ce-C 12-алкил, выход 94-98%, чистота 95-97%. Реагент 1: ф-лы 2; реагент 2: ХСНа C(0)OR ; реагент 3: ROH, где М - щелочной металл, X - хлор или бром, R - метил или этил, Р -Сб-С12-алкил. Условия реакции: процесс ведут в две стадии, а именно продукт взаимодействия реагентов 1 и 2 обрабатывают реагентом 3 в присутствии катализатора - тетра (Ci-

r,:0IO3 СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

00 бд (л)

Д».

i QQ >

1 (21) 4894440/04 (22) 08.02.91 (31) 477702 (32) 09.02.90 (33) US (46) 23.08.93. Бюл. N 31 (71) Дауэланко (US) (72) Ян P.Êèíã (GB), Карл Л,Крумел (US) и

Саймон С.Ли (GB) (56) Патент США М 3755339, кл. С 07 0 31/36, 1973, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСШИХ АЛКИЛОВЫХ ЭФИРОВ (4-АМИНО-3,5-ДИХЛ О Р-6-ФТО Р-2-ПИР ИДИ Н ИЛ ОКСИ)УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ

Предлагается способ получения высших алкиловых эфиров (4-амино-3,5-дихлор-6фтор-2-пиридинилокси)уксусной кислоты общей формулы

ЙН? с1 С1 0

Д оси с где R — Cg — C>z-алкил.

Эти соединения находят применение в сельском хозяйстве в качестве гербицидов.

Сложные эфиры многих замещенных 2пиридинилоксиалкановых кислот получают путем алкилирования солей 2-пиридинолов соответствующим эфиром галогеналкановой кислоты, Например, сложные эфиры (4- . амино-3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинилокси) уксусной кислоты, как правило, получают путем алкилирования 4-амина-3,5-дихлор-6фтор-2-пиридината щелочного металла соответствующим эфиром хлоруксусной или бромуксусной кислоты. Иногда применяют

„„5U„„1836348 АЗ (s>)s С 07 0 213/16; С 07 С 69/14 (57) Использование: в сельском хозяйстве в качестве гербицидов, Сущность изобретения: продукты — высшие эфиры (4-амино-3,5дихлор-6-фтор-2-пиридинилокси)уксусной кислоты, ф-лы 1, где R — Св — Clz-алкил, выход

94 — 98%, чистота 95 — 977ь. Реагент 1: ф-лы 2; реагент 2: ХСН2 C(0)OR, реагент 3: ROI- где

M — щелочной металл, Х вЂ” хлор или бром, Г— метил или этил, R — Сб-CС12)алкилтитаната. 9 з.п. ф-лы, 4 пр.,ф-лы 1 и 2. Мнг мнг сг ., „сг + сг

F -г= осм c(o)(pKi и м Ом . 1 2 диполярный апротонный растворитель, Однако при получении сложных спиртов, отличных от метанола и этанола, полученный продукт трудно извлекать из реакционной среды в чистом виде. В результате заданные сложные эфиры часто получают при неудовлетворительном выходе или неудовлетворительной чистоты, Высшие эфиры карбоновых кислот, например замещенных 2-пиридинилоксиуксусн ых кислот, вкл ючая (4-а ми но-3,5дихлор-6-фтор-2-пиридинилокси)уксусную кислоту, с другой стороны, часто являются более ценными, чем метиловые или этиловые эфиры, так как они являются менее летучими и в случае применения их в качестве гербицидов более эффективны или менее избирательны в их действии.

Теперь установлено, что заданные высшие эфиры замещенных 2-пиридинилоксиалкановых кислот получаются с высоким выходом и высокой чистотой, когда метило1836348

30

55 вый или этиловый эфир предварительно получают путем конденсации соли щелочного металла замещенного 2-пиридинола с метил- или этилхлоралканоатом или -бромалканоатом и полученный метиловый или этиловый эфир замещенной 2-.пиридини-. локсиалкановой кислоты затем трансэтирифицируют спиртом, содержащим шесть или более атомов углерода.

Предлагаемый способ включает в себя процесс получения эфира (4-амино-3,5-дихлор-6-фтор-2-пиридинилокси)уксусной кислоты и алифатического спирта, имеющего б — 12 атомов углерода; упомянутый процесс отличается получением промежуточного продукта, т,е. метил- или атил(4-амино-3,5дихлор-б-фтор-2-пиридинилокси)ацетата, путем алкилирования щелочно-металлической соли 4-амина-3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинола с применением метил- или этилхлорацетата или -бромацетата в дилолярном апротонном растворителе, содержащем среду, извлекающую промех<уточный продукт, и последующей трансэтерификации с помощью алифатического спирта, имеющего 6 — 12 атомов углерода.

Октиловые сложные эфиры, включая

1-метилгептиловые и 2-этилгексиловые сложные эфиры, и (С4 — CI.-алкокси)этиловые, и (Сз-Cg-алкокси)пропиловые сложные эфиры являются предпочтительными.

Особенно предпочтительными являются 1-метилгептиловые сложные эфиры. Метил)4-ам и но-3,5-дихлор-б-фтор-2-пириди нилокси)ацетат является желательным в.качестве промежуточного продукта. N-Метил-2пиррилидинон и N, N-диметилформамид являются предпочтительными диполярными ап ротонными растворителями.

Предлагаемый способ обеспечивает ее получение заданных высших эфиров с более высоким выходом и более высокой чистотой, чем известными способами. Кроме того, преимущество способа состоит в наличии в промышленности метиловых и этиловых сложных эфиров галогеналкановых кислот, например метилхлорацетата и метил 6 рома цетата.

Способ может быть применен для получения высших эфиров широкого ассортимента карбоновых кислот и особенно предпочтителен для получения высших эфиров замещенных 2-пиридинилоксиалкановых кислот. Особый интерес представляют эфиры (4-амино-3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинилокси)ацетата. Процесс протекает по следующей схеме . М представляет щелочной металл; X —; R — метил или этил. R — алифатический спирт с 6-12 агомами углерода):

"4нз

Cl CI мн, F и 0 сн сО Й-ь о с1 +нх. о Cf I„ ОСН,СО,Ц (алкилирование) нн, ин с с1 +яон"Х "

N Осн со я г н осн,со1я о

I (трансэтерификация)

Этот способ позволяет получать заданный высший эфир при общем выходе, по меньшей мере, QO от расчетного и без дополнительной очистки продукта, по меньшей мере, 97-процентной чистоты.

Реакция алкилирования (алкилирование щелочно-металлической соли 4-амино3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинола метил- или этилхлорацетата или -бромацетатом), как правило, проводится в диполярном апротонном растворителе, например N, N-диметилформамиде, N-метил-2-пирролидиноне, N,N-диметилацетамиде. 1,3-диметилимидазолидиноне, ацетонитриле, сульфолане, диметилсульфоксиде, ацетонитриле или гексаметилфосфорамиде, в присутствии катализатора фазового массообмена или в воде в присутствии катализатора массообмена. Получаемый продукт является метиловым или этиловым эфиром (4-амино3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинилокси)уксусной кислоты. Эти сложные эфиры имеют хорошо образованные кристаллы с относительно высокой точкой плавления, которые свободно извлекаются из среды реакции, использованной для их получения, с высоким выходом и хорошей чистотой.

Целесообразно применять для этой части процесса диполярный апротонный растворитель, предпочтительно N,N-диметилформамид, N-метил-2-пирролидинон и диметилсульфоксид. Как правило, используется такое количество растворителя, которое достаточно для растворения, по меньшей мере, части присутствующей щелочно-металлической соли 4-амино-3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинола. Систему обычно высушиваютдо влажности менее 4% и предпочтительно до влажности менее 3 перед реакцией путем отгонки воды. Реакцию. как правило, проводят путем контактирования щелочно-металлической соли 4-амина-3,5дихлор-6-фтор-2-пиридинола с метил- или этилхлорацетатом или -бромацетатом в растворителе и нагрева с одновременным помешиванием. Калиевая соль 4-амино-3,5дихлор-6-фтор-2-пиридинола часто является предпочтительной солью щелочного металла, а метилхлорацетат — предпочтительным эфиром галогенацетата.

1836348

45 гие способы извлечения, например выпаривание растворителя. 50

Метил- или этил(4-амино-3,5-дихлор-б55

Создаются благоприятные условия для реакции алкилирования. Эфир галогенацетата может быть применен в приблизительно эквимолярном количестве с солью пиридината, Часто применяется избыточное количество эфира галогенацетата (до

50 ), обычно избыток равен 2-30, предпочтителен избыток 5-20 Как вариант, может быть применено избыточное количество соли пиридината. Реакция может проводиться при повышенных температурах, как правило при 30 — 100 С, и при любом подходящем давлении. Реакция обычно продолжается 1-24 ч.

Продукт реакции в виде метилового или этилового эфира, как правило, извлекается путем добавления достаточного количества воды в смесь при одновременном помешивании, осаждения заданного продукта и последующего сбора осадка. Это может проводиться при любой подходящей температуре, но часто целесообразно производить добавки при температуре окружающей среды или ниже. Иногда целесообразно производить добавку при повышенных температурах, например при

50-95 С. Если добавка производится при повышенных температурах, целесообразно дать возможность смеси остынуть перед извлечением осадка для обеспечения полного осаждения. Побочный продукт (галоид щелочного металла) может быть удален до добавления волы, если это целесообразно, например, фильтрацией. Однако, как правило, он не удаляется до добавления воды.

Количество добавляемой воды (по весу), как правило, приблизительно в 0,6-4 раза больше веса присутствующего диполярного апротонного растворителя. Часто предпочтительными являются количества порядка в

0,8 — 1,8 раза больше веса растворителя, Осажденный сложный эфир может быть извлечен обычным способом. например путем фильтрации или центрифугирования, и затем, как правило, экстрагируется водой для удаления как растворителя, так и любой побочной галоидной соли щелочного металла, не удаленной ранее. Могут быть применены и друфтор-2-пиридинилокси)ацетат, имеющий частоту свыше 96% (без воды и растворителя), как правило. свыше 99%, может быть получен способом, описанным выше, если применяемая щелочно-металлическая соль

4-амино-3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинола имеет чистоту свыше 99 . Когда применяется щелочно-металлическая соль 4-амино3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинола более

20 низкой чистоты, чистота конечного продукта может быть соответственно ниже. Обычно достигаются выходы свыше 90%, как правило, свыше 93 от теоретически возможных.

Метиловый или этиловый эфир представляет собой легко транспортируемое твердое кристаллическое вещество.

Часто целесообразно очищать конечный метиловый или этиловый эфир перед проведением реакции трансэтерификации.

Это может быть осуществлено известным способом, например путем перекристаллизации иэ растворителя, например метанола. этанола, смеси воды и N-метил-2-пирролидинона и смесей толуола и гексана.

Реакция трансэтерификации представляет собой трансэтерификацию метил- или этил(4-амино-3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинилокси)ацетата алифатическим спиртом, имеющим 6-12 атомов углерода, Октиловые (Ca) спирты, включая 1-метилгептанол (2-октанол), 2-этилгексанол и смешанные октанолы, (С4 С6 алкокси)этанолы, (Сэ С6 an кокси)пропанолы, включая 2-бутоксиэтанол, 1-пропокси-2-пропанол и 2-бутокси-1-пропанол, являются предпочтительными, особенно 1-метилгептанол и 2-этилгексанол.

Трансэтерификация может быть осуществлена любым из известных высокопроизводительных способов. Как правило, применяется катализатор, В качестве катализатора пригодны сильные кислоты, например серная. и-толуолсул ьфокислота, фосфорная тетраалкилтитанаты, например четыреххлористый титан, и оловянные соли органических кислот, Сильная кислота может быть соединена со смолой с поперечной связью, как в сульфонированных полистироловых смолах. Тетра(С1-С12-алкил)титанаты (титановые (1Ч) C>-Cu-алкоксилы) являются предпочтительными катализаторами, особенно тетрабутил-, тетрапропил- и тетраизопропилтитанаты, выпускаемые промышленностью.

При выполнении трансэтерификации метиловый или этиловый эфир первоначаль-. но. как правило, высушивается путем нагрева твердого вещества, растворения влажного твердого вещества в инертном растворителе и удаления воды путем азеотропной или простой дистилляции или путем объединения мокрого твердого вещества со спиртом, применяемым в трансэтерификации и отгонке воды. Наилучшие результаты достигаются, когда смесь перед обработкой является сухой. Приемлемыми инертными растворителями являются те, которые не вступают в реакцию с любым из исходных материалов или продуктов процесса и которые растворяют, по меньшей мере, неболь1836348

woe количество исходного эфира. Примерами являются ксилол, декан и т.п. Затем соответствующий спирт соединяется с сухой смесью, если он уже не присутствует, и, наконец, добавляется катализатор. Смесь обычно вступает в реакцию благодаря нагреау при одновременном помешивании и удалении метанола или этанола — побочного продукта — путем дистилляции по мере его образования.

Создаются условия, благоприятные для реакции. Как правило, для трансэтерификации добавляется избыточное количество соответствующего спирта. Типичное соотношение спирта и эфира составляет 2:1—

5:1. Используется каталитически эффективное количество катализатора. В случае тетраалкилтитанатов катзлитически эффективное количество составляет 0,01-0,5 от

15 ствляется при повышенной температуре. обычно 80 — 200 С. Этз температура определяется точкой кипения среды. Давление системы не является критическим аспектом, однако оно может быть выше или ниже атмосферного давления с тем, чтобы регулировать точку кипения среды или стимулировать удаление растворителя или избыточного спирта.

По завершении реакции полученный за30 данный эфир может быть извлечен путем удаления избыточного спирта и каких-либо других летучих веществ путем дистилляции, в результате чего получается необходимый эфир в виде осадка. Как и предполагалось, 35 остается небольшое количество высшего спирта. Большая часть этого спирта при желании может быть удалена путем десорбировзния паром. Смесь после реакции, 40 полученная после удаления метанола или этанола, может быть использована, как она есть. Катализатор или побочный продукт катализатора может. быть удален путем филь. трации или центрифугирования, или экстрагирования с водой до или после из45 влечения продукта. Они могут быть и оставлены в продукте. Если применялся сильный кислотный катализатор и он остается в продукте, его при необходимости можно нейт50 ралиаовать соответствующим основанием

Выход достигает 96% продукта с чистотой, по меньшей мере, 97% (на бесспиртовой основе), когда в качестве. исходного материала применяется метиловый или этиловый эфир. Типичными являются выходы, по меньшей мере, 98% продукта с чистотой, по меньшей мере. 98%. Фактически достигаемая чистота в большой степени зависит от полноты удаления высшего избыточного спирта, 55 общей смеси. Реакция, кзк правило, осуще- 20

Пример 1. Получение метил(4-амино3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинилокси)ацетата в среде N,N-диметилформамида.

Раствор 323 г (1,374 моль) 4-амино-3,5дихлор-6-фтор-2-пиридината калия в N,Nдиметилформамиде, общий вес которого составлял 967 r, содержащий менее 1% воды, нагревают до 65 С и добавляют 170,9 г

{1,575 моль) метилхлорацетата в течение 30 мин при одновременном помешивании. Когда смесь нагрели при помешивании до 65 С, ее оставляют на ночь в таком состоянии и затем профильтровывают при температуре

55ОC для удаления образовавшихся нерастворимых солей, Соли экстрагируют с помощью дополнительных 450 мл N,N-p метилформамида и экстракт объединяют с отфильтрованной реакционной смесью для получения раствора общим весом 1412 г. который не содержит 4-амино-3,5-дихлор-бфтор-2-пиридината калия. Этот раствор охлаждают до 0 С, после чего добавляют

1050 г воды, которая была охлаждена до

5ОС, при одновременном помешивании и охлаждении в течение свыше 30 мин. Смесь затем охлаждают до 0 С и отфильтровывают. Оставшийся нерастворимый материал экстрагируют 600 r холодной воды, Затем его высушивают в печи при пониженном давлении и получают 361,8 r упомянутого соединения, которое подвергают анализу, в результате которого установлено, что он имеет чистоту 95,8;(,, Это соответствует выходу 1.29 моль или 93,9% от расчетного.

Фильтрат соединяют с экстрагирующей во дой и летучие вещества удаляют путем дистилляции при пониженном давлении.

Получают осадок весом 72,2 г. В результате анализа установлено, что он содержит

13.0% упомянутого соединения, что соответствует 0,035 моль, 2,6% от расчетной, Незначительное количество продукта присутствует в-солях и дистиллятах.

Пример 2. Получение метил(4-амино3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинилокси)ацетата в среде N-метил-2-пирролидинона.

1007,8 r раствора 4-амино-3.5-дихлор-бфтор-2-пиридината калия в N-метил-2-пирролидиноне, содержащем 20 г воды, разбавляют 854 г дополнительного N-метил2-пирролидинона в реакционном сосуде, оборудованном дистилляционной головкой, мешалкой, регулятором температуры и загрузочной воронкой. Смесь подогревают при помешивании. 39,5 r вещества удаляются путем дистилляции и получают 968,3 r раствора, содержащего 19,7% 4-змино-3,5дихлор-6-фтор-2-пиридината калия (0,812 . моль), Этот раствор выдерживают при температуре 40-45ОС при одновременном

1836348

55 помешивании и добавляют 105,6 г (0,973 моль) метилхлорацетата и дополнительные

137 г N-метил-2-пирролидинона. Смесь находится в состоянии реакции в течение

16 ч. Присутствовавшие избыточные метилхлорацетат и другие летучие вещества были удалены путем дистилляции (удалено

44,6 г). Добавляют воды (1427 г) при одновременном помешивании при 80 С, после охлаждения образовавшиеся твердые вещества извлекают фильтрацией, в результате чего получают 228,6 r материала, содержащего 90.1% упомянутого соединения, 0,3% N-метил-2-пирролидинона и 9,5% воды и имеющего 99,2%-ную чистоту на сухой основе без раствора. Выход 94,8 от расчетного.

Пример 3. Получение 1-метилгептил(4-амино-3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинилокси)ацетата, 1375 г метил(4-амина-3,5-дихлор-бфтор-2-пиридинилокси)ацетата (5,02 моль)

98,0%-ной чистоты смешивают с 1901 r (14,6 моль) 1-метилгептанола (2-октанола) в 5-литровом стакане, снабженном мешалкой, колонкой Virgeaux диаметром 30 см, дистилляционной головкой и термометром, Для удаления какой-либо имеющейся в системе влаги раствор нагревают до -130 С перед добавлением тетрабутилтитаната в смесь, Затем выдерживают при температуре 150 С и давлении 60 кПа в течение 6 ч, удаляя метанол путем дистилляции по мере его образования. Давление постепенно снижают до 3.3 кПа и избыточный 1-метилгептанол удаляют путем дистилляции вместе с другими летучими, Осадок весом до 1857 гзаданное соединение. Установили, что он имеет 97,4%-ную чистоту и содержит 0,2% непрореагировавшего метилового эфира и

0,1% 1-метилгептанола. Выход 98,7% от расчетного, Пример 4. Получение 1-метилгептил(4-амина-3,5-дихлор-б-фтор-2-пи ридинилокси)ацетата.

В смесь 50,0 г (0,18 моль) метил(4-амино-3,5-ди хлор-б-фтор-2-пир иди н ил о к си) ацетата и 5,0 г воды добавляют 109 г (0,84 моль) 1-метилгептанола в 250- миллилитровом стакане, оснащенном термопарой, ме.шалкой с воздушным приводом и колонкой

1х20 см Vlrgeaux с дистилляционной головкой и источником вакуума. Полученную смесь выдерживают при одновременном помешивании при температуре тигля порядка 62-123 С под давлением порядка 1217 кПа и летучие (главным образом влагу) удаляют путем дистилляции до тех пор, пока температура головки не достигает 113 С, для получения сухой смеси. Наблюдается

45 некоторое вспенивание. Затем добавляют

0,09 г тетрабутилтитаната, Смесь затем выдерживают при помешивании при температуре 150 С и давлении 31.кПа, контролируя подвод тепла так; чтобы температура головки оставалась ниже

80 С. Побочный продукт — метанол — удаляют путем дистилляции по мере его образования. Спустя 4 ч получают 2,7 г смеси метанола и 1-метилгептанола, 70 которой составляет метанол. Преобразование в 1метилгептиловый эфир составляет порядка

98% (газожидкостная хроматография). Температуру поддерживают на уровне 1500С и давление постепенно понижают до -1,3 кПа для удаления избыточного 1-метилгептанола путем дистилляции. Температуру затем повышают до 170 С. Всего удаляют

76,6 г 1-метилгептанола, Остаток в стакане

69.1 rи,,как было установлено, состоит из

1,2% 1-метилгептанола и 97,3 заданного

1-метилгептилового эфира. Выход 99,6 от расчетного, а чистота на бесспиртовой основе 98,5%.

Формула изобретения

1. Способ получения высших алкиловых эфиров (4-амина-3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридинилокси)уксусной кислоты общей формуйМг

С1 Ci

1 г г -pR где R — СВ-Си -алкил. ал килированием 4-амино-3,5дихлор-б-фтор2-пиридината щелочного металла алкилбром- или алкилхлорацетатом в среде диполярного апротонного растворителя, о тл и ч а ю шийся тем, что в качестве алкилбром- или алкилхлорацетата используют метил- или этилбромацетат или -хлорацетат, образующийся метил- или эт ил(4-а ми но-3;5-дихлор-6-фтор-2-и и ридинилокси)ацетат выделяют и подвергают его трансэтерификации алифатическим спиртом. содержащим 6-12 атомов углерода, в присутствии катализатора — тетра(С вЂ”

С )алккилтитаната.

2. Способ по и, 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что алкилирование ведут метил-или этилхлорацетатом.

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве 4-амино-3,5-дихлор-бфтор-2-пиридината щелочного металла используют 4-амино-3,5-дихлор-б-фтор2-пиридинат калия.

4. Способ по и. 1, отличающийся тем, что B качестве диполярного апротонного растворителя используют N-метил-2-пир1836348

Составитель Л,Карунина

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор П.Гереши

Редактор Л.Народная

Заказ 3004 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ролидинон, N,N-диметилформамид или диметилсульфоксид.

5, Способ по и, 1, отличающийся тем, что алкилирование проводят при 30100 С.

6. Способ поп.1,отличающийся тем, что метил- или атил(4-амино-3,5-дихлор-6-фтор-2-пиридинилокси)ацетат выделяют путем добавления в реакционную смесь воды при 50-95 С и извлечения осадка фильтрацией или центрифугированием.

7. Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве алифатического спирта использую т октанол или смесь октанолов.

8. Способ по пп. 1 и 7, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве октанола используют

5 1-метилгептэнол или 2-этилгексанол.

9. Способ поп.1,отличающийся тем, что в качестве катализатора используют тетрабутилтитанат, тетрапропилтитанат или тетраизопропилтитанат.

10 10. Способ по и. 1, отличающийся тем, что трансэтерификацию проводят при

80-200 С, причем переддобавлением катализатора из реакционной смеси удаляют воду.