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 4,6-диметоксипиримидин-2-ильный заместитель, среди которых можно выделить такие важные и широко используемые в сельском хозяйстве гербициды как никосульфурон Iа (рег. номер CAS [111991-09-4]), римсульфурон Iб (рег. номер CAS [122931-48-0]), флазасульфурон Iв (рег. номер CAS [104040-78-0]), трифлоксисульфурон Iг (рег. номер CAS [145099-21-4]), флупирсульфурон-метил Iд (рег. номер CAS [144740-53-4]), пиразосульфурон-этил Iе (рег. номер CAS [93697-74-6]), галосульфурон-метил Iж (рег. номер CAS [100784-20-1]), азимсульфурон Iз (рег. номер CAS [120162-55-2]), сульфосульфурон Iи (рег. номер CAS [141776-32-1]), имазосульфурон Iк (рег. номер CAS [122548-33-8]), пропирисульфурон Iл (рег. номер CAS [570415-88-2]), форамсульфурон Iм (рег. номер CAS [173159-57-4]), мезосульфурон-метил Iн (рег. номер CAS [208465-21-8]) и бенсульфурон-метил Iо (рег. номер CAS [83055-99-6]) [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. 55-95].
Один из эффективных бесфосгенных способов получения сульфонилмочевин Iа-Iо основан на реакции 2-(феноксикарбонил)амино-4,6-диметоксипиримидина (далее по тексту - фенилкарбамат III), доступного из 2-амино-4,6-диметоксипиримидина и фенилхлорформиата или дифенилкарбоната или 2-изоцианато-4,6-диметоксипиримидина и фенола, с одним из соответствующих сульфонамидов IIа-IIо (Схема 1). При использовании в промышленной практике этот универсальный одностадийный подход к указанным соединениям Iа-Iо 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, дифосген, оксалилхлорид, бутилизоцианат, сульфонилизоцианаты, низшие хлорформиаты, карбамоилхлориды и др.
Как правило, это взаимодействие проводят при температуре 20-100°С в течение 0,5-24 ч в присутствии сильных органических (амидины (DBU, DBN) или третичные амины (триэтиламин (TEA), трибутиламин (TBA), диизопропилэтиламин (DIPEA) и др.) или неорганических (алкоголяты, гидриды, амиды, гидроксиды, карбонаты, фосфаты и др. щелочных или щелочно-земельных металлов) оснований в типичных низкомолекулярных органических растворителях различной природы или в их смесях с водой, среди которых наибольшее распространение получили нитрилы (ацетонитрил (MeCN), пропионитрил (EtCN)), циклические или ациклические простые эфиры (1,4-диоксан, тетрагидрофуран (ТГФ), 1,2-диметоксиэтан (ДМЭ)), сложные эфиры (этилацетат (ЭА), бутилацетат (БА)), хлорированные углеводороды (дихлорметан (ДХМ), 1,2-дихлорэтан (ДХЭ), хлорбензол (ХБ)), одно- и многоатомные спирты (метанол, этанол, этиленгликоль и др.), кетоны (ацетон, метилэтилкетон), амиды (N,N-диметилформамид (ДМФА), N,N-диметилацетамид (ДМАА) и др.), сульфоксиды (диметилсульфоксид (ДМСО), диэтилсульфоксид) или мочевины (N,N,N',N'-тетраметилмочевина, N,N'-диметилэтиленмочевина и др.) (Схема 1). В результате получают целевые сульфонилмочевины Iа-Iо с выходом до 99% (см., напр., патенты WO №1990005728А1, WO №1989010694A1, WO №1992016522A1, WO №2017092478A1, WO №2003061388A1, WO №2001042226A1, WO №2017092477A1, CN №115850239A, CN №111646976A, CN №110028492A, CN №114933587A, CN №105384725A, CN №101362755A, CN №105399687A, CN №113999178A, CN №103333120A, CN №106243046A, CN №109879817A, CN №109897006A, EP №0232067A2, EP №0184385A2, EP №2450353A1, EP №0502740A1, US №5008393А, US №4786311A, US №4746353A, US №5648315A, US №20020062029A1, RU №2807708C1, GB №2503522A, JPH №059102A, DE №4415049A1, патент Индии №432394; заявки на патенты РФ №2024103638, №2024108623; X. Lu et al., Xiandai Nongyao, 2007, 6(3), 13-15; Zh. Zhuang et al., Org. Lett., 2024, 26(3), 713-718; R. Gilbile et al., Asian J. Chem., 2017, 29(7), 1477-1481; K. Morimoto et al., J. Heterocycl. Chem., 1997, 34(2), 537-540; Y. Zhou et al., Nongyao, 2012, 51(10), 717-719; Sh. Itoh et al., Nippon Noyaku Gakkaishi (J. Pesticide Sci.), 2001, 26(2), 162-164; Y. Ishida et al., Nippon Noyaku Gakkaishi (J. Pesticide Sci.), 1993, 18(2), 175-182; W. Cao et al., Nongyao, 2014, 53(1), 73-75; Q. Liu et al., Xiandai Nongyao, 2012, 11(4), 19-22, 27; Ch. Ma et al., Jingxi Huagong, 2013, 30(3), 353-356; A. Liu et al., Wuhan Gongcheng Daxue Xuebao, 2011, 33(10), 1-3).
Схема 1
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-Iо, одним из ее минусов с позиции принципов «зеленой химии» является использование в ней больших количеств типовых низкомолекулярных органических растворителей (MeCN, ТГФ, ДМЭ, ЭА, ДХМ, метанол, этиленгликоль, ацетон, ДМФА и др.), 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 (напр., MeCN, EtCN, ТГФ, ацетон) 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-Iо (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-Iо 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-Iо за счет усовершенствования в соответствии с принципами «зеленой химии» процесса их синтеза исходя из 2-(феноксикарбонил)амино-4,6-диметоксипиримидина и соответствующих сульфонамидов IIа-IIо.
Техническим результатом является улучшение технико-экономических и экологических показателей процесса получения сульфонилмочевин Iа-Iо 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 4,6-диметоксипиримидин-2-ильный заместитель, общей формулы I
включающего взаимодействие 2-(феноксикарбонил)амино-4,6-диметоксипиримидина 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 никосульфурона, римсульфурона, флазасульфурона, трифлоксисульфурона, флупирсульфурон-метила, пиразосульфурон-этила, галосульфурон-метила, азимсульфурона, сульфосульфурона, имазосульфурона, пропирисульфурона, форамсульфурона, мезосульфурон-метила или бенсульфурон-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-Iо из сульфонамидов IIа-IIо и фенилкарбамата III в EC, PC или их смесях; общая методика; Схема 2; Таблица 1).
В реактор синтеза помещают соответствующий сульфонамид IIа-IIо (3,0-25,0 г, 10,6-109,0 ммоль), фенилкарбамат III (2,9-30,0 г, 10,6-109,0 ммоль) и циклический органический карбонат (EC или PC) или их смесь (EC + PC) и к полученной суспензии или раствору при перемешивании добавляют органическое основание (1,9-17,4 г, 10,8-114,3 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-Iо (4,0-40,3 г) в виде белого или бежевого порошка с чистотой 95,0-98,5% (по данным ВЭЖХ) с выходом 71-93% (выход и чистота продуктов Iа-Iо для каждого конкретного примера 1-14 приведены в Таблице 1).
IIа-IIо, г/III, г/орг. осн., г
г (%)/%
*По данным ВЭЖХ; **водный раствор, масс.%; ***объемное соотношение компонентов смеси.
В результате использования предлагаемого способа получения сульфонилмочевин Iа-Iо 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.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Способ получения сульфонилмочевинных гербицидов, содержащих 4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ильный заместитель | 2024 |
|
RU2833677C1 |
| Способ получения сульфонилмочевинных гербицидов, содержащих фрагмент 4-метокси-6-метил-1,3,5-триазина | 2023 |
|
RU2815938C1 |
| Способ получения R-N-[[3-[(диметиламино)карбонил]пиридин-2-ил]сульфонил]карбаматов, в которых заместителем R является метил или этил | 2023 |
|
RU2816572C1 |
| Способ получения пиразосульфурон-этила | 2024 |
|
RU2828085C1 |
| Способ получения бенсульфурон-метила | 2024 |
|
RU2826376C1 |
| Способ получения никосульфурона | 2023 |
|
RU2807708C1 |
| Способ получения тифенсульфурон-метила | 2023 |
|
RU2802004C1 |
| Способ получения сульфометурон-метила | 2023 |
|
RU2805743C1 |
| Способ получения моносульфурон-метила | 2024 |
|
RU2834839C1 |
| Способ получения моносульфурона | 2024 |
|
RU2834000C1 |
Изобретение относится к области синтеза действующих веществ пестицидов, в частности гербицидов из класса сульфонилмочевин. Способ получения гербицидов из класса сульфонилмочевин никосульфурона, римсульфурона, флазасульфурона, трифлоксисульфурона, флупирсульфурон-метила, пиразосульфурон-этила, галосульфурон-метила, азимсульфурона, сульфосульфурона, имазосульфурона, пропирисульфурона, форамсульфурона, мезосульфурон-метила или бенсульфурон-метила, содержащих 4,6-диметоксипиримидин-2-ильный заместитель, общей формулы I
включает взаимодействие 2-(феноксикарбонил)амино-4,6-диметоксипиримидина с сульфонамидом общей формулы II
в среде циклического органического карбоната 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, его выделение и очистку. 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. В качестве кислоты используют соляную, серную, фосфорную, муравьиную, уксусную или пропионовую кислоту. Предлагаемый способ получения гербицидов из класса сульфонилмочевин, содержащих 4,6-диметоксипиримидин-2-ильный заместитель, обеспечивает улучшение технико-экономических показателей процесса получения гербицидов класса сульфонилмочевин за счет использования циклических органических карбонатов, повышение безопасности, уменьшение количества токсичных отходов процесса без ухудшения качества и снижения выхода целевого продукта. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 14 пр.
1. Способ получения гербицидов из класса сульфонилмочевин, содержащих 4,6-диметоксипиримидин-2-ильный заместитель, общей формулы I
включающий взаимодействие 2-(феноксикарбонил)амино-4,6-диметоксипиримидина 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 никосульфурона, римсульфурона, флазасульфурона, трифлоксисульфурона, флупирсульфурон-метила, пиразосульфурон-этила, галосульфурон-метила, азимсульфурона, сульфосульфурона, имазосульфурона, пропирисульфурона, форамсульфурона, мезосульфурон-метила или бенсульфурон-метила, его выделением и очисткой.
2. 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.
| ЗАМЕЩЕННЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ПИРИДИНСУЛЬФОНАМИДА, ГЕРБИЦИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, ПРОИЗВОДНЫЕ ПИРИДИНСУЛЬФОНАМИДА | 1992 |
|
RU2054427C1 |
| Способ получения 1-(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)мочевины | 2023 |
|
RU2799636C1 |
| ПИРИДИНСУЛЬФОНАМИД И ЕГО ПРИГОДНЫЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ СОЛИ, ГИДРАТЫ ИЛИ КОМПЛЕКСЫ СО СПИРТАМИ C - C, ГЕРБИЦИДНЫЕ КОМПОЗИЦИИ, СПОСОБ БОРЬБЫ С НЕЖЕЛАТЕЛЬНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ, СПОСОБ БОРЬБЫ С ЛИСОХВОСТОМ, ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ПРОДУКТ ДЛЯ ЕГО СИНТЕЗА | 1993 |
|
RU2117666C1 |
| ЗАМЕЩЕННЫЕ СУЛЬФОНИЛАМИНОМЕТИЛБЕНЗОЙНЫЕ КИСЛОТЫ (ПРОИЗВОДНЫЕ) И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2001 |
|
RU2293080C2 |
| WO 1991006546 A, 16.05.1991 | |||
| WO 1988004297 A, 16.06.1988. | |||
