Способ получения бентазона Российский патент 2023 года по МПК C07D285/16 

Изобретение относится к способу получения гербицида бентазона, имеющего химическое название 3-изопропил-(1Н)-2,1,3-бензотиадиазин-4(3Н)-он-2,2-диоксид.

Получение бентазона осуществляется таким образом, что вначале получают промежуточный продукт N-(2-метоксикарбонилфенил)-N'-изопропилсульфамид (далее по тексту - диамид), а затем подвергают его циклизации в бентазон.

Обычно диамид получают путем последовательного взаимодействия целого ряда химических реагентов: сульфирующего агента, третичного амина, изопропиламина, метилантранилата, дегидратирующего агента в растворителе.

Сульфирующим агентом чаще всего является хлорсульфоновая кислота или трехокись серы; третичным амином чаще всего являются триэтиламин, трибутиламин, N,N-диметиланилин; дегидратирующим агентом являются хлорокись фосфора, пятиокись фосфора, фосген (дифосген,трифосген). Растворителем чаще всего является хлорированный углеводород, но могут быть и такие не смешивающиеся с водой третичные амины, как трибутиламин или N,N-диметиланилин. Ниже приводится общая химическая схема синтеза диамида, в которой приведены наиболее часто используемые реагенты.

Схема 1.

Схема 2.

Схема 3.

В патенте КНР №101830866 описано получение бентазона в два этапа. На первом этапе (схема 1-3) осуществляется взаимодействие метилантранилата с хлорсульфоновой кислотой или трехокисью серы, триэтиламином, изопропиламином и хлорокисью фосфора в дихлорэтане с получением раствора диамида.

На втором этапе (схема 4) дихлорэтан заменяют на метанол. Для этого дихлорэтан отгоняют и растворяют диамид в метаноле, прибавляют метилат натрия и осуществляют циклизацию диамида в бентазон (натриевое производное). Последнее подкисляют и выделяют бентазон.

Схема 4.

В патенте КНР №105061362 для синтеза использованы те же виды сырья, что и в предыдущем патенте, только в качестве сульфирующего агента используется исключительно хлорсульфоновая кислота. Этот вариант синтеза имеет то преимущество, что все реагенты являются жидкими веществами, удобны для хранения и транспортировки. Растворителем служит доступный и дешевый дихлорэтан, который может быть сравнительно легко удален для выделения диамида. Все процессы протекают сравнительно быстро и промежуточный диамид получают с выходом 90%.

Недостатком процесса является необходимость выделения диамида, для чего растворитель отгоняется, а диамид-сырец дополнительно обрабатывается водой, кристаллизуется, фильтруется, осадок промывается водой и сушится. Выделение диамида, таким образом, включает несколько технологических стадий, приводит к образованию большого количества сточных вод.

После этого диамид растворяют в метаноле и прибавляют 2 моля метилата натрия в виде 30% раствора на 1 моль диамида и кипятят в течение 1 часа. Процесс протекает в растворе. После завершения процесса циклизации, метанол отгоняют, полученное натриевое производное бентазона растворяют в воде и прибавлением соляной кислоты осаждают бентазон. На стадии циклизации выход составляет 80%. Таким образом, общий выход бентазона в расчете на метилантранилат составляет 72%.

Недостатком процесса является необходимость отгонки метанола, которая проводится перед растворением натриевого производного в воде и осаждением бентазона. Отгонка необходима, чтобы понизить растворимость бентазона в метанол содержащей среде и повысить выход.

Описанный порядок технологических приемов включает в себя такие процессы, как выделение диамида в кристаллическом виде путем отгонки растворителя дихлорэтана, использование другого растворителя - метанола для растворения диамида, отгонку большей части метанола из реакционной массы перед обработкой ее соляной кислотой с целью осаждения бентазона. Проведение таких процессов отгонки в емкостной аппаратуре представляет определенные трудности.

В других патентах описаны различные варианты синтеза бентазона, которые отличаются между собой тем, что на стадии получения диамида используются несколько отличающиеся виды сырья и растворителей.

Так, в патенте США №4868308 в качестве растворителя и в то же самое время акцептора используется альфа-пиколин, в качестве сульфирующего агента - трехокись серы. Диамид получается с выходом 75,3%. На стадии циклизации альфа-пиколин отгоняют, диамид растворяют в метаноле и проводят циклизацию под действием метилата натрия при кипячении. Метанол отгоняют досуха, натриевое производное растворяют в воде и осаждают соляной кислотой. Выход бентазона составляет 89,2%.

В патенте США №4438276 в качестве растворителя используются альфа-пиколин и пиридин, в качестве дегидратирующего агента используется пятиокись фосфора.

В патентах СССР №514571, № 1811529 в качестве исходного сырья используется изопропилсульфамоилхлорид. Растворителем служит N,N-диэтиланилин. Эти варианты трудно осуществимы из-за недоступности изопропилсульфамоилхлорида, несмотря на их привлекательность. Первоначально это был патент Венгрии №208319. Затем он стал известен как патент США №4859772, патент WO87/03588.

В патенте КНР №104557776 в качестве третичного амина предлагается использовать не только триэтиламин, но и пиридин или метилпиридин. В качестве дегидратирующего агента вместо хлорокиси фосфора предлагается использовать фосген (дифосген, трифосген). Циклизация диамида проводится после отгонки растворителя и замены его на метанол под действием метилата натрия. Суммарный выход бентазона составляет 88,5-89,4%.

В патенте КНР №111269198 в качестве дегидратирующего агента предлагается использовать трифосген.

В патенте КНР №104693142 в качестве растворителя используют хлористый метилен, синтез диамида проводят при кипении дихлорэтана и утверждают, что выделяющийся хлористый водород удаляется из реакционной массы в газообразном виде, не требуя акцептора третичного амина. Такой процесс представляется маловероятным. Экспериментальная проверка не привела к получению диамида таким образом.

Анализ имеющихся патентов с точки зрения доступности и технологического удобства используемого сырья, возможности регенерации растворителя и третичного амина позволяет предпочесть использование хлорсульфоновой кислоты, а не трехокиси серы, хлорокиси фосфора, а не пятиокиси фосфора или фосгена (дифосгена, трифосгена), триэтиламина, а не трибутиламина или N,N-диэтиланилина. Указанные реагенты позволяют провести процесс достаточно технологично и эффективно.

Предлагается из полученного раствора диамида растворитель не удалять и не использовать другой растворитель - метанол для проведения циклизации, а использовать полученный раствор диамида для реакции циклизации путем прибавления к нему метилата натрия в виде сухого порошка или 30% метанольного раствора метилата натрия. Использование метилата натрия в растворе диамида неочевидно, так как растворитель, в принципе, также может взаимодействовать с метилатом натрия с образованием простых эфиров.

Нами было обнаружено, что использование таких хлорированных углеводородов как хлористый метилен, дихлорэтан, трихлорэтилен не мешает проведению циклизации диамида под действием метилата натрия в условиях проведения реакции, т. е. при температуре 20-35°С и при использовании на 1 моль диамида от 1,4 до 2,5 моля метилата натрия.

Образующееся в процессе реакции натриевое производное бентазона плохо растворимо в растворителе и по мере прохождения реакции выпадает в осадок. Таким образом, после завершения реакции, о чем свидетельствует отсутствие диамида (метод ТСХ), реакционная масса представляет собой суспензию.

Образования простых эфиров в условиях циклизации не наблюдалось. Реакция проводится в очень мягких условия, при этом снижается образование побочных продуктов и повышается выход бентазона до 95%, вместо 80% по патентным аналогам.

После проведения циклизации при обработке реакционной массы водой натриевое производное переходит в водный раствор, из которого бентазон осаждают подкислением соляной кислотой. Слой растворителя, образующийся при обработке реакционной массы водой, содержит растворимые в нем органические примеси. Таким образом, примеси выводятся из водного продуктового слоя и это также способствует повышению качества бентазона.

В результате предлагаемого технологического приема из процесса исключается стадия отгонки дихлорэтана и получения диамида в кристаллическом виде. Исключается использование метанола для получения метанольного раствора диамида, а также исключается стадия отгонки метанола из реакционной массы перед осаждением бентазона соляной кислотой.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение технологического процесса получения бентазона.

Техническим результатом является а) улучшение технико-экономических показателей технологического процесса производства бентазона вследствие упрощения его аппаратурного оформления и сокращения продолжительности процесса; б) исключение применения в качестве дополнительного растворителя метанола; в) более мягкие условия процесса; г) получение целевого продукта высокого качества с выходом 95%.

Технический результат достигается за счет использования способа получения бентазона, включающего взаимодействие раствора N-(2-метоксикарбонилфенил)-N'-изопропилсульфамида в растворителе, представляющем собой хлорированный углеводород, с метилатом натрия в мольном соотношении N-(2-метоксикарбонилфенил)-N'-изопропилсульфамида : метилата натрия 1 : 1,4-2,5 при температуре 20-35°С, и дальнейшее извлечение из реакционной массы натриевого производного бентазона водной экстракцией и осаждение бентазона при обработке водного экстракта соляной кислотой.

Где в качестве растворителя используют хлористый метилен, дихлорэтан или трихлорэтилен.

В приведенных ниже примерах 1-6 продемонстрировано использование хлоруглеводородов в качестве растворителей на стадии циклизации диамида в бентазон. В примере 7 продемонстрирован весь процесс синтеза бентазона, включая синтез диамида и использование его раствора без выделения кристаллического диамида для циклизации.

Пример 1

В реактор загружают 5,45 г (0,02 г-моля) диамида и хлористый метилен. При перемешивании дозируют 6,06 г 30% метанольного раствора метилата натрия (0,034 г-моля) при температуре 10-15°С. Нагревают до 25-30°С и выдерживают при этой температуре, контролируя прохождение реакции циклизации методом ТСХ, после завершения реакции наблюдается отсутствие диамида.

Реакционную массу охлаждают до 10°С и приливают воду, перемешивают. Водную фазу отделяют. Подкисляют разбавленной соляной кислотой при температуре 10-15°С до рН=1, выдерживают при этой температуре и отфильтровывают выделившийся бентазон. Осадок промывают водой и высушивают. Получают 4,54 г бентазона с содержанием 97,78% (ВЭЖХ). Выход составляет 93%.

Пример 2

В реактор загружают 5,45 г (0,02 г-моля) диамида и дихлорэтан. При перемешивании дозируют 6,5 г 30% метанольного раствора метилата натрия (0,036 г-моля) при температуре 10-15°С. Нагревают до 25-30°С и выдерживают при этой температуре до окончания реакции циклизации (контроль ТСХ).

Реакционную массу охлаждают до 10°С, приливают воду и перемешивают. Водную фазу отделяют, подкисляют разбавленной соляной кислотой при температуре 10-15°С до рН=1, выдерживают при этой температуре и суспензию бентазона отфильтровывают, промывают водой и осадок высушивают. Получают 4,6 г бентазона чистотой 97,8% (ВЭЖХ) с выходом 93,6%.

Пример 3

В реактор загружают 4,08 г (0,015 г-моля) диамида и трихлорэтилен. При перемешивании дозируют 5,2 г 30% метанольного раствора метилата натрия (0,029 г-моля) при температуре 10-15°С. Нагревают до 25-30°С и выдерживают при этой температуре до окончания реакции циклизации (контроль ТСХ).

Реакционную массу охлаждают до 10°С и приливают воду и перемешивают. Водную фазу отделяют. Подкисляют разбавленной соляной кислотой при температуре 10-15°С до рН=1 и выдерживают при этой температуре. Суспензию бентазона отфильтровывают, промывают водой и осадок высушивают. Получают 3,46 г бентазона чистотой 97,95% (ВЭЖХ) с выходом 94,2%.

Пример 4

В реактор загружают 5,45 г (0,02 г-моля) диамида и дихлорэтан. При перемешивании дозируют 1,62 г порошкообразного метилата натрия (0,030 г-моля) при температуре 10-15°С. Нагревают до 25-30°С и выдерживают при этой температуре до окончания реакции циклизации (контроль ТСХ).

Реакционную массу охлаждают до 10°С, приливают воду и перемешивают. Водную фазу отделяют, подкисляют разбавленной соляной кислотой при температуре 10-15°С до рН=1, выдерживают при этой температуре и суспензию бентазона отфильтровывают, промывают водой и осадок высушивают. Получают 4,63 г бентазона чистотой 96,0% (ВЭЖХ) с выходом 92,5%.

Пример 5

В реактор загружают 5,45 г (0,02 г-моля) диамида и дихлорэтан. При перемешивании дозируют 1,51 г порошкообразного метилата натрия (0,028 г-моля) при температуре 10-15°С. Нагревают до 30-35°С и выдерживают при этой температуре до окончания реакции (контроль ТСХ).

Реакционную массу охлаждают до 10°С, приливают воду и перемешивают. Водную фазу отделяют, подкисляют разбавленной соляной кислотой при температуре 10-15°С до рН=1, выдерживают при этой температуре и суспензию бентазона отфильтровывают, промывают водой и осадок высушивают. Получают 4,50 г бентазона чистотой 94,0% (ВЭЖХ) с выходом 88,0%.

Пример 6

В реактор загружают 5,45 г (0,02 г-моля) диамида и дихлорэтан. При перемешивании дозируют 9,0 г 30% метанольного раствора метилата натрия (0,05 г-моля) при температуре 10-15°С. Нагревают до 20-25°С и выдерживают при этой температуре до окончания реакции циклизации (контроль ТСХ).

Реакционную массу охлаждают до 10°С, приливают воду и перемешивают. Водную фазу отделяют, подкисляют разбавленной соляной кислотой при температуре 10-15°С до рН=1, выдерживают при этой температуре и суспензию бентазона отфильтровывают, промывают водой и осадок высушивают. Получают 4,65 г бентазона чистотой 97,8% (ВЭЖХ) с выходом 94,6%.

Пример 7

В реактор загружают углеводородный растворитель хлористый метилен или дихлорэтан или трихлорэтилен, хлорсульфоновую кислоту, охлаждают раствор до -10°С и дозируют триэтиламин, поддерживая температуру в пределах от -10°С до -5°С.

В реакционную массу загружают изопропиламин, поддерживая ту же температуру. Постепенно повышают температуру до 15-20°С и загружают метилантранилат. Далее начинают дозирование хлорокиси фосфора, поддерживая температуру 15-25°С. Затем нагревают реакционную массу до 50°С и выдерживают при этой температуре. Контролируют исчезновение метилантранилата методом ТСХ.

В реакционную массу приливают холодную воду, перемешивают и разделяют фазы. Органический слой дополнительно промывают водой и получают раствор диамида в хлористом метилене или дихлорэтане или трихлорэтилене.

В реактор загружают раствор диамида в углеводородном растворителе, в таком количестве, которое содержит 0,10 г-моля диамида и дозируют в него 36,9 г 30% метанольного раствора метилата натрия (0,205 г-моля) при температуре не выше 20°С. Реакционную массу нагревают до 25-30°С и выдерживают при этой температуре до окончания реакции циклизации диамида (контроль методом ТСХ до исчезновения диамида).

В полученную реакционную массу приливают холодную воду и перемешивают. Водную фазу отделяют, подкисляют разбавленной соляной кислотой при температуре 10-15°С до рН=1, выдерживают полученную суспензию при этой температуре и отфильтровывают. Осадок на фильтре промывают водой и высушивают. Получают 22,8-23,4 г бентазона чистотой 97,5% (ВЭЖХ). Выход бентазона в расчете на диамид составляет 92,5-94,9%.

Изобретение относится к способу получения гербицида бентазона. Способ включает взаимодействие раствора N-(2-метоксикарбонилфенил)-N´-изопропилсульфамида в растворителе, представляющем собой хлорированный углеводород, с метилатом натрия при температуре 20-35°С. При этом мольное соотношение N-(2-метоксикарбонилфенил)-N´-изопропилсульфамида и метилата натрия составляет 1 : 1,4-2,5. Далее способ включает извлечение из реакционной массы натриевого производного бентазона водной экстракцией и осаждение бентазона при обработке водного экстракта соляной кислотой. Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение технико-экономических показателей технологического процесса производства бентазона вследствие упрощения его аппаратурного оформления и сокращения продолжительности процесса, исключение применения в качестве дополнительного растворителя метанола, проведение процесса в более мягкие условия процесса, а также получение целевого продукта высокого качества с выходом 95%. 1 з.п. ф-лы, 7 пр.

1. Способ получения бентазона, включающий взаимодействие раствора N-(2-метоксикарбонилфенил)-N´-изопропилсульфамида в растворителе, представляющем собой хлорированный углеводород, с метилатом натрия в мольном соотношении N-(2-метоксикарбонилфенил)-N´-изопропилсульфамида : метилата натрия 1 : 1,4-2,5 при температуре 20-35°С, дальнейшее извлечение из реакционной массы натриевого производного бентазона водной экстракцией и осаждение бентазона при обработке водного экстракта соляной кислотой.

2. Способ получения бентазона по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют хлористый метилен, дихлорэтан или трихлорэтилен.