Способ получения сульфонилмочевинных гербицидов, содержащих 4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ильный заместитель Российский патент 2025 года по МПК A01N41/06 A01N43/66 A01N47/36 C07D251/12 C07D251/42 C07D333/18 A01P13/00 

Изобретение относится к области синтеза органических соединений, более конкретно к получению действующих веществ пестицидов, в частности к способу получения гербицидов из класса сульфонилмочевин, содержащих в своей структуре 4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ильный заместитель, среди которых можно выделить такие важные и широко используемые в сельском хозяйстве гербициды, как хлорсульфурон Iа (рег. номер CAS [64902-72-3]), триасульфурон Iб (рег. номер CAS [82097-50-5]), просульфурон Iв (рег. номер CAS [94125-34-5]), иофенсульфурон Iг (рег. номер CAS [1144097-22-2]), метсульфурон-метил Iд (рег. номер CAS [74223-64-6]), йодосульфурон-метил Iе (рег. номер CAS [144550-06-1]) и тифенсульфурон-метил Iж (рег. номер CAS [79277-27-3]) [см., напр., Modern Crop Protection Compounds, Edited by Jeschke P. et al., 3rd Ed., Vol. 1: Herbicides. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2019, p. 59-61].

Один из эффективных бесфосгенных способов получения сульфонилмочевин Iа-Iж основан на реакции 2-(феноксикарбонил)амино-4-метокси-6-метил-1,3,5-триазина (далее по тексту - фенилкарбамат III), доступного из 2-амино-4-метокси-6-метил-1,3,5-триазина и фенилхлорформиата или дифенилкарбоната, с одним из соответствующих сульфонамидов IIа-IIж (Схема 1). При использовании в промышленной практике этот универсальный одностадийный подход к указанным соединениям Iа-Iж является технологичным, хорошо воспроизводимым и масштабируемым, а также достаточно безопасным, так как лишен многих недостатков, характерных для других известных способов их синтеза, таких как многостадийность, высокая продолжительность, необходимость использования повышенных температур (до 140-150°С), применение такого опасного в работе исходного сырья или полупродуктов как фосген, оксалилхлорид, бутилизоцианат, сульфонилизоцианаты, низшие хлорформиаты, карбамоилхлориды и др.

Схема 1

Как правило, это взаимодействие проводят при температуре 20-100°С в течение 0,5-24 ч в присутствии сильных органических оснований в полярных или неполярных апротонных органических растворителях, таких как ацетонитрил (MeCN), пропионитрил (EtCN), 1,4-диоксан, тетрагидрофуран (ТГФ), этилацетат (ЭА), дихлорметан (ДХМ) и 1,2-дихлорэтан (ДХЭ). В результате получают целевые сульфонилмочевины Iа-Iж с выходом до 87% (см., напр., патенты WO №2009053058 A2, WO №2017071410 A1, US №4671819 А, EP №0044808 B1, RU №2802004 C1, RU №2813093 C1; заявка на патент РФ №2024101739).

В то же время в последние два десятилетия в промышленной органической химии пристальное внимание уделяется возможности усовершенствования производственных процессов с целью приблизить их показатели к основным принципам концепции «зеленой химии», представляющей собой стратегию развития альтернативных и инновационных технологий в органическом синтезе с целью достижения результата за счет простых, быстрых, чистых, экологичных и экономичных реакций, где это возможно (P.T. Anastas and J.C. Warner, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, New York, 1998). Поэтому, несмотря на очевидные плюсы представленной выше бесфосгенной схемы синтеза сульфонилмочевин Iа-Iж, одним из ее минусов с позиции принципов «зеленой химии» является использование в ней больших количеств типовых органических растворителей (MeCN, EtCN, 1,4-диоксан, ТГФ, ЭА, ДХМ, ДХЭ), которые не только являются токсичными, канцерогенными и опасными в обращении легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ), что усложняет работу с ними и требует соблюдения специальных мер промышленной безопасности, но и классифицируются как «летучие органические соединения» (ЛОС или VOC (volatile organic compounds)) - соединения, загрязняющие атмосферу и способствующие разрушению озонового слоя планеты, а также наносящие другой вред окружающей среде (см., напр., D. Stoye: “Solvents”, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 7th Ed., Vol. 33, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2011, p. 619-688). В связи с этим, применение таких органических растворителей в промышленной химии во многих странах законодательно регулируется и квотируется, при этом работа с некоторыми из них (MeCN, EtCN, ТГФ) также дополнительно ограничена, поскольку эти растворители подлежат специальному контролю и учету как прекурсоры.

Одним из вариантов решения проблемы негативного влияния рассматриваемого промышленного процесса на экологию могла бы стать замена используемых в нем в качестве растворителей ЛОС на альтернативные, дешевые, коммерчески доступные, крупнотоннажные, экологичные «зеленые растворители», то есть растворители, обладающие низкой токсичностью, высокой способностью к биодеградации, высокой температурой кипения и низким давлением пара, а также характеризующиеся простотой и удобством в обращении, химической стабильностью в условиях реакции, возможностью их переработки после процесса и др., при этом их эффективность в качестве среды для проведения указанного химического превращения должна быть не хуже применяемых в настоящее время ЛОС.

Анализ доступных опубликованных данных показал, что одной из таких групп, доступных и получивших широкое распространение в промышленной химии по всему миру «зеленых растворителей», использование которых в данном процессе не известно, но теоретически возможно, являются органические карбонаты (диэфиры угольной кислоты) (см., напр., H.-J. Buysch: “Carbonic Esters”, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 7th Ed., Vol. 7, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2011, p. 45-71). При этом в силу специфики химического превращения, лежащего в основе процесса получения сульфонилмочевин Iа-Iж (Схема 1), из всего многообразия известных органических карбонатов, пригодных для промышленного использования в качестве растворителей, по совокупности физико-химических характеристик наиболее подходящими и перспективными являются водорастворимые циклические органические карбонаты (циклические диэфиры угольной кислоты), более конкретно, этиленкарбонат (EC, рег. номер CAS [96-49-1], легкоплавкое кристаллическое вещество с т.пл. около 40°С, т.кип. около 250°С) и пропиленкарбонат (PC, рег. номер CAS [108-32-7], жидкость с т.пл. около -50°С, т.кип. около 240°С), представляющие собой малотоксичные и неагрессивные полярные апротонные органические соединения, применение которых в качестве растворителей возможно в широком интервале температур и которые общепризнаны как «зеленые химические вещества» (см., напр., J.S. Bello Forero et al., Curr. Org. Synth., 2016, 13(6), 834-846).

Таким образом, оптимизация существующей схемы получения сульфонилмочевин Iа-Iж с целью приблизить ее показатели к принципам «зеленой химии» является актуальной задачей.

Задачей предлагаемого технического решения является улучшение технико-экономических и экологических показателей процесса получения сульфонилмочевин Iа-Iж за счет усовершенствования в соответствии с принципами «зеленой химии» схемы их синтеза исходя из 2-(феноксикарбонил)амино-4-метокси-6-метил-1,3,5-триазина и соответствующих сульфонамидов IIа-IIж.

Техническим результатом является улучшение технико-экономических и экологических показателей процесса получения сульфонилмочевин Iа-Iж за счет отказа от использования в нем известных общепринятых опасных и токсичных органических растворителей, одновременно являющихся ЛВЖ и ЛОС, с их успешной заменой на экологичные циклические органические карбонаты, приводящего к а) повышению безопасности и экологичности процесса и б) уменьшению количества токсичных отходов процесса без ухудшения качества и снижения выхода целевых продуктов.

Технический результат достигается за счет использования способа получения гербицидов из класса сульфонилмочевин, содержащих 4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ильный заместитель, общей формулы I

включающего взаимодействие 2-(феноксикарбонил)амино-4-метокси-6-метил-1,3,5-триазина с сульфонамидом общей формулы II

в среде циклического органического карбоната, выбранного из этиленкарбоната (EC), пропиленкарбоната (PC) или их смеси, в присутствии органического основания при температуре 20-45°С в течение 1-7 ч с последующей обработкой полученной реакционной массы водой и кислотой с получением целевого продукта, выбранного из хлорсульфурона, триасульфурона, просульфурона, иофенсульфурона, метсульфурон-метила, йодосульфурон-метила или тифенсульфурон-метила, его выделением и очисткой.

В качестве органического основания используют 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен (DBU), 1,5-диазабицикло[4.3.0]нон-5-ен (DBN), триэтиламин (TEA), трипропиламин (Pr₃N), трибутиламин (TBA), трипентиламин ((C₅H₁₁)₃N), диизопропилэтиламин (DIPEA), триизобутиламин ((изо-Bu)₃N) или N-метилморфолин (NMM); в качестве кислоты используют соляную, серную, фосфорную, муравьиную, уксусную или пропионовую кислоту.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами (Схема 2).

Схема 2

Примеры 1-14 (получение сульфонилмочевин Iа-Iж из сульфонамидов IIа-IIж и фенилкарбамата III в EC, PC или их смесях; общая методика; Схема 2; Таблица 1).

В реактор синтеза помещают соответствующий сульфонамид IIа-IIж (1,0-3,5 г, 3,9-18,2 ммоль), фенилкарбамат III (1,0-4,8 г, 3,9-18,2 ммоль) и циклический органический карбонат или смесь циклических органических карбонатов и к полученной суспензии или раствору при перемешивании добавляют органическое основание (0,6-2,8 г, 4,1-18,6 ммоль), поддерживая температуру 20-45°С (условия для каждого конкретного примера 1-14 приведены в Таблице 1). По окончании прибавления органического основания содержимое реактора выдерживают при этой температуре в течение 1-7 ч (ТСХ- или ВЭЖХ-контроль), после чего обрабатывают водой и кислотой до значения pH 2-3. Образовавшийся осадок продукта отфильтровывают, промывают на фильтре водой и высушивают. Получают сульфонилмочевину Iа-Iж (1,3-5,6 г) в виде белого или бежевого порошка с чистотой 95,0-98,0% (по данным ВЭЖХ) с выходом 72-88% (выход и чистота продуктов Iа-Iж для каждого конкретного примера 1-14 приведены в Таблице 1).

Таблица 1. Синтез сульфонилмочевин Iа-Iж из сульфонамидов IIа-IIж и фенилкарбамата III в этиленкарбонате (EC), пропиленкарбонате (PC) или их смесях № примера Загрузка
IIа-IIж, г/III, г/орг. осн., г
(ммоль/ммоль/ммоль) Цикл. орг. карбонат//к-та HA T, °С/t, ч Выход/чистота* продукта Iа-Iж,
г (%)/% 1 IIа, 3,5/4,8/DBU, 2,8
(18,2/18,2/18,6) EC//конц. HCl 40-45/1 Iа, 5,6 (85)/98,0 2 IIб, 2,0/2,2/DBN, 1,1
(8,5/8,5/8,7) PC//40%** H₂SO₄ 20-25/1,5 Iб, 2,8 (81)/97,0 3 IIв, 3,0/3,1/TEA, 1,2
(11,8/11,8/11,8) EC//50% H₃PO₄ 40-45/3 Iв, 3,9 (78)/98,0 4 IIг, 1,5/1,4/Pr₃N, 0,8
(5,3/5,3/5,7) PC//30% HCO₂H 20-25/4,5 Iг, 2,0 (82)/96,0 5 IIд, 2,5/3,0/TBA, 2,3
(11,6/11,6/12,2) EC/PC(50/50***)//70% AcOH 30-35/3 Iд, 3,5 (80)/97,0 6 IIе, 1,7/1,3/(C₅H₁₁)₃N, 1,1
(5,0/5,0/5,0) EC/PC(10/90)//EtCO₂H 20-25/7 Iе, 1,9 (75)/95,0 7 IIж, 3,5/4,1/DIPEA, 2,1
(15,8/15,8/16,3) EC/PC(20/80)//20% HCl 25-30/4 Iж, 5,4 (88)/98,0 8 IIа, 2,0/2,7/(изо-Bu)₃N, 2,0
(10,4/10,4/10,6) EC/PC(30/70)//70% H₂SO₄ 20-25/5 Iа, 3,2 (87)/98,0 9 IIб, 2,5/2,8/NMM, 1,1
(10,6/10,6/10,6) EC/PC(40/60)//20% H₃PO₄ 20-25/3,5 Iб, 3,2 (74)/97,0 10 IIв, 1,0/1,0/DBU, 0,6
(3,9/3,9/4,1) EC/PC(60/40)//50% HCO₂H 25-30/2,5 Iв, 1,3 (77)/95,0 11 IIг, 1,4/1,3/DBN, 0,7
(4,9/4,9/5,3) EC/PC(70/30)//AcOH 30-35/1,5 Iг, 1,8 (83)/98,0 12 IIд, 2,5/3,0/TEA, 1,2
(11,6/11,6/11,6) EC/PC(80/20)//50% EtCO₂H 20-25/4 Iд, 3,6 (81)/96,0 13 IIе, 2,0/1,5/TBA, 1,2
(5,9/5,9/6,4) EC/PC(90/10)//конц. HCl 35-40/5 Iе, 2,1 (72)/97,0 14 IIж, 1,5/1,8/DIPEA, 0,9
(6,8/6,8/7,0) PC//70% AcOH 20-25/3 Iж, 2,3 (87)/98,0

* По данным ВЭЖХ; ** водный раствор, масс.%; *** объемное соотношение компонентов смеси.

В результате использования предлагаемого способа получения сульфонилмочевин Iа-Iж удается улучшить технико-экономические и экологические показатели процесса их получения за счет отказа от использования в нем известных общепринятых опасных и токсичных органических растворителей, одновременно являющихся ЛВЖ и ЛОС, с их успешной заменой на экологичные циклические органические карбонаты, приводящего к а) повышению безопасности и экологичности процесса и б) уменьшению количества токсичных отходов процесса без ухудшения качества и снижения выхода целевых продуктов.

Изобретение относится к области синтеза органических соединений, в частности к получению гербицидов из класса сульфонилмочевин. Способ получения гербицидов из класса сульфонилмочевин, содержащих 4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ильный заместитель, общей формулы I

включает взаимодействие 2-(феноксикарбонил)амино-4-метокси-6-метил-1,3,5-триазина с сульфонамидом общей формулы II

в среде этиленкарбоната (EC), пропиленкарбоната (PC) или их смеси в присутствии органического основания при температуре 20-45°С в течение 1-7 ч. Далее осуществляют обработку полученной реакционной массы водой и кислотой с получением хлорсульфурона, триасульфурона, просульфурона, иофенсульфурона, метсульфурон-метила, йодосульфурон-метила или тифенсульфурон-метил, выделение и очистку. В качестве органического основания используют 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен (DBU), 1,5-диазабицикло[4.3.0]нон-5-ен (DBN), триэтиламин (TEA), трипропиламин (Pr₃N), трибутиламин (TBA), трипентиламин ((C₅H₁₁)₃N), диизопропилэтиламин (DIPEA), триизобутиламин ((изо-Bu)₃N) или N-метилморфолин (NMM). В качестве кислоты используют соляную, серную, фосфорную, муравьиную, уксусную или пропионовую кислоту. Предлагаемый способ получения гербицидов из класса сульфонилмочевин, содержащих 4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ильный заместитель, имеет улучшенные технико-экономические и экологические показатели процесса получения сульфонилмочевин за счет отказа от использования в нем опасных и токсичных органических растворителей, приводящих к уменьшению количества токсичных отходов без ухудшения качества и снижения выхода целевых продуктов. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 14 пр.

1. Способ получения гербицидов из класса сульфонилмочевин, содержащих 4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ильный заместитель, общей формулы I

включающий взаимодействие 2-(феноксикарбонил)амино-4-метокси-6-метил-1,3,5-триазина с сульфонамидом общей формулы II

в среде циклического органического карбоната, выбранного из этиленкарбоната, пропиленкарбоната или их смеси, в присутствии органического основания при температуре 20-45°С в течение 1-7 ч с последующей обработкой полученной реакционной массы водой и кислотой с получением целевого продукта, выбранного из хлорсульфурона, триасульфурона, просульфурона, иофенсульфурона, метсульфурон-метила, йодосульфурон-метила или тифенсульфурон-метила, его выделением и очисткой.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве органического основания используют 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен, 1,5-диазабицикло[4.3.0]нон-5-ен, триэтиламин, трипропиламин, трибутиламин, трипентиламин, диизопропилэтиламин, триизобутиламин или N-метилморфолин.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве кислоты используют соляную, серную, фосфорную, муравьиную, уксусную или пропионовую кислоту.