Способ получения высших алкиловых эфиров (4-амино-3,5-дихлор-6-фтор-2-пиридинилокси)уксусной кислоты Советский патент 1993 года по МПК C07D213/16 C07C69/14 

OR

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

МНг

civWci Q

F OCHzct(

где R - Сб-С12-алкил.

Эти соединения находят применение в сельском хозяйстве в качестве гербицидов.

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

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-пиридинилокси- уксусных кислот, включая (4-амино-3,5- дихлор-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-пиридинилокси- алкановых кислот получаются с высоким выходом и высокой чистотой, когда метилоСП

с

00

со

О GO 4 00

cj

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

Предлагаемый способ включает в себя процесс получения эфира (4-амино-3,5-дих- лор-6-фтор-2-пиридинилокси)уксусной кислоты и алифатического спирта, имеющего 6-12 атомов углерода; упомянутый процесс отличается получением промежуточного продукта, т.е. метил- или этил(4-амино-3,5- дихлор 6-фтор-2-пиридинилокси)ацетата, путем алкилирования щелочно-металличе- ской соли 4-амино-3,5-дихлор-б-фтор-2-пири- динола с применением метил- или этилхлорацетата или -бромацетата в дипо- ярном апротонном растворителе, содержащем среду, извлекающую промежуточный 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-Сб-алкокси)этиловые, и (Сз-Сб-алкокси)пропиловые сложные эфиры являются предпочтительными.

Особенно предпочтительными являются 1-метилгептиловые сложные эфиры. Ме- тил)4-амино-3,5-дихлор-б-фтор-2-пиридини- локси)ацетат является желательным в.качестве промежуточного продукта, М-Метил-2- пиррилидинон и N, W-диметилформамид являются предпочтительными диполярны- ми апротонными 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 галогеналкано- вых кислот, например метилхлорацетата и метил бромацетата.

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

NH,

N ОМ

NH,

° ЖС1

ftXCH,CO,,CO,R

(алкилирование)

+ МХ

NHj

. Ci X,d F-N OeH2COjR

+ ROH (трансэтерификация)

Этот способ позволяет получать заданный высший эфир при общем выходе, по меньшей мере, 90% от расчетного и без дополнительной очистки продукта, по меньшей мере, 97-пррцентной чистоты.

Реакция алкилирования (алкилирование щелочно-металлической соли 4-амино- 3,5-дихлор-6-фтор-2-пиридинола метил- или этилхлорацетата или -бромацетатом), как

правило, проводится в диполярном апротонном растворителе, например N, М-диме- тилформамиде, Г -метил-2-пирролидиноне, ,М-диметилацетамиде. 1,3-диметилимида- золидиноне, 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-амино- 3,5-дихлор-6-фтор-2-пиридинйлокси)уксус- ной 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-ди ме- тилформамид, К|-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-дих- лор-6-фтор-2-пиридинола. Систему обычно высушивают до влажности менее 4% и предпочтительно до влажности менее 3% перед

реакцией путем отгонки воды. Реакцию, как правило, проводят путем контактирования щелочно-металлической соли 4-амино-3,5- дихлор-6-фтор-2-пиридинола с метил- или этилхлорацетатом или -бромацетатом в

растворителе и нагрева с одновременным помешиванием. Калиевая соль 4-амино-3,5- дихлор-6-фтор-2-пиридинола часто является предпочтительной солью щелочного металла, а метилхлорацетат - предпочтительным эфиром галогенацетата.

Создаются благоприятные условия для реакции алкилирования. Эфир галогенаце- тата 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 другие способы извлечения, например выпаривание растворителя.

Метил- или этил(4-амино-3,5-дихлор-6- фтор-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-6-фтор-2-пиридинола имеет чистоту свыше 99%. Когда применяется щелочно-металлическая соль 4-амино- 3,5-дихлор-6-фтор-2-пиридинола более

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

0 проведением реакции трансэтерификации. Это может быть осуществлено известным способом, например путем перекристаллизации из растворителя, например метанола, этанола, смеси воды и М-метил-2-пирроли5 динона и смесей толуола и гексана.

Реакция трансэтерификации представляет собой трансэтерификацию метил- или этил(4-амино-3,5-дихлор-6-фтор-2-пириди- нилокси)ацетата алифатическим спиртом,

0 имеющим 6-12 атомов углерода. Октило- вые (Се) спирты, включая 1-метилгептанол (2-октанол), 2-этилгексанол и смешанные ок- танолы, (С4-Сб-алкокси)этанолы, (Сз-Сб-ал- кокси)пропэнолы, включая 2-бутоксиэтанол,

5 1-пропокси-2-пропанол и 2-бутокси-1-про- панол, являются предпочтительными, особенно 1-метилгептанол и 2-этилгексанол.

Трансэтерификация может быть осуществлена любым из известных высоко0 производительных способов. Как правило, применяется катализатор. В качестве катализатора пригодны сильные кислоты, например серная, п-толуолсульфокислота, фосфорная тетраалкилтитанаты, например

5 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)тита0 наты титановые (IV) С1 С12-алкоксилы являются предпочтительными катализаторами, особенно тетрабутил-, тетрапропил- и тетраизопропилтитанаты. выпускаемые промышленностью.

5 При выполнении трансэтерификации метиловый или этиловый эфир первоначально, как правило, высушивается путем нагрева твердого вещества, растворения влажного твердого вещества в инертном

0 растворителе и удаления воды путем азеот- ропной или простой дистилляции или путем объединения мокрого твердого вещества со спиртом, применяемым в трансэтерификации и отгонке воды. Наилучшие результаты

5 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, небольшое 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 нагреву при одновременном помешивании и удалении метанола или этанола - побочного продукта - путем дистилляции по мере его образования.

Создаются условия, благоприятные для реакции. Как правило, для трансэтерифика- ции добавляется избыточное количество соответствующего спирта. Типичное соотношение спирта и эфира составляет 2:1 - 5:1. Используется каталитически эффективное количество катализатора. В случае тетраалкилтитанатов каталитически эффективное количество составляет 0,01-0,5% от общей смеси. Реакция, как правило, осуществляется при повышенной температуре, обычно 80 - 200°С. Эта 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 заданный 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, остается небольшое количество высшего спирта. Большая часть этого спирта при желании может быть удалена путем десорби- рования паром. Смесь после реакции, полученная после удаления метанола или этанола, может быть использована, как она есть. Катализатор или побочный продукт катализатора может быть удален путем фильтрации или центрифугирования, или .экстрагирования с водой до или после извлечения продукта. Они могут быть и оставлены в продукте. Если применялся сильный кислотный катализатор и он остается в продукте, его при необходимости можно нейтрализовать 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.

П р и м е р 1. Получение метил(4-амино- 3,5-дихлор-6-фтор-2-пиридинилокси)ацета- та в среде М,М-диметилформамида.

Раствор 323 г (1,374 моль) 4-амино-3,5дихлор-6-фтор-2-пиридината калия в N,N- диметилформамиде, общий вес которого составлял 967 г, содержащий менее 1 % воды, нагревают до 65°С и добавляют 170.9 г ( моль) метилхлорацетата в течение 30

0 мин при одновременном помешивании. Когда смесь нагрели при помешивании до 65°С, ее оставляют на ночь в таком состоянии и затем профильтровывают при температуре 55°С для удаления образовавшихся не5 растворимых солей. Соли экстрагируют с помощью дополнительных 450 мл N.N-ди метилформамида и экстракт объединяют с отфильтрованной реакционной смесью для получения раствора общим весом 1412 г.

0 который не содержит 4-амино-3,5-дихлор-6- фтор-2-пиридината калия. Этот раствор охлаждают до 0°С, после чего добавляют 1050 г воды, которая была охлаждена до 5°С, при одновременном помешивании и

5 охлаждении в течение свыше 30 мин. Смесь

затем охлаждают до 0°С и отфильтровыва- ют. Оставшийся нерастворимый материал

экстрагируют 600 г холодной воды. Затем

его высушивают в печи при пониженном

0 давлении и получают 361,8 г 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.

5 Фильтрат соединяют с экстрагирующей водой и летучие вещества удаляют путем дистилляции при пониженном давлении. Получают осадок весом 72,2 г. В результате анализа установлено, что он содержит

0 13.0% упомянутого соединения, что соответствует 0.035 моль, 2,6% от расчетной. Незначительное количество продукта присутствует в солях и дистиллятах.

П р и м е р 2. Получение метил(4-амино5 Зд5-дихлор-6-фтор-2-пиридинилокси)ацета- та в среде М-метил-2-пирролидинона.

1007,8 г раствора 4-амино-3.5-дихлор-6- фтор-2-пиридината калия в М-метил-2-пир- ролидиноне, содержащем 20 г воды,

0 разбавляют 854 г дополнительного М-метил- 2-пирролидинона в реакционном сосуде, оборудованном дистилляционной головкой, мешалкой, регулятором температуры и загрузочной воронкой. Смесь подогревают

5 при помешивании. 39,5 г вещества удаляются путем дистилляции и получают 968,3 г раствора, содержащего 19,7% 4-амино-3,5- дихлор-6-фтор-2-пиридината калия (0,812 моль). Этот раствор выдерживают при температуре 40-45°С при одновременном

помешивании и добавляют 105,6 г (0,973 моль) метилхлорацетата и дополнительные 137 г М-метил-2-пирролидинона. Смесь находится в состоянии реакции в течение 16 ч. Присутствовавшие избыточные ме- тилхлорацетат 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 г материала, содержащего 90.1% упомянутого соединения, 0,3% М-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-метилгеп- тил(4-амино-3,5-дихлор-6-фтор-2-пиридин- илокси)ацетата.

1375 г метил(4-амино-3,5-дихлор-6- фтор-2-пиридинилокси)ацетата (5,02 моль) 98,0%-ной чистоты смешивают с 1901 г (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-метилгеп- танол удаляют путем дистилляции вместе с другими летучими. Осадок весом до 1857 г- заданное 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-метилгеп- тил(4-амино-3,5-дихлор-6-фтор-2-пиридин- илокси)ацетата.

В смесь 50,0 г (0.18 моль) метил(4-ами- но-3,5-дихлор-6-фтор-2-пиридинилокси) ацетата и 5,0 г воды добавляют 109 г (0,84 моль) 1-метилгептанола в 250- миллилитро- вом стакане, оснащенном термопарой, ме- .шалкой с воздушным приводом и колонкой 1x20 см Virgeaux с дистилляционной головкой и источником вакуума. Полученную смесь выдерживают при одновременном помешивании при температуре тигля порядка 62-123°С поддавлением порядка 12- 17 кПа и летучие (главным образом влагу) удаляют путем дистилляции до тех пор, пока температура головки не достигает 113°С, для получения сухой смеси. Наблюдается

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

метанолам 1-метилгептанола, 70% которой составляет метанол. Преобразование в 1- метилгептиловый эфир составляет порядка 98% (газожидкостная хроматография). Температуру поддерх ивают на уровне 150°С

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 г и, 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-амино-3,5-дихлор-6-фтор-2-пири- динилокси)уксусной кислоты общей формулыNH

C1WC1 FVOCH

где R - Сб-С12-алкил.

алкилированием4-амино-3,5дихлор-6-фтор- 2-пиридината щелочного металла алкилб- ром- или алкилхлорацетатом в среде диполярного апротонного растворителя, о тличающийся тем, что в качестве алкилбром- или алкилхлорацетата используют метил- или этилбромацетат или -хлора- цетат, образующийся метил- или этил(4-амино-3,5-дихлор-6-фтор-2-пиридинилокси)ацетат выделяют и подвергают его трансэтерификации алифатическим спиртом, содержащим 6-12 атомов углерода, в присутствии катализатора - тетра(С1- С12)алкилтитаната.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я

тем, что алкилирование ведут метил-или этилхлорацетатом.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве 4-амино-3,5-дихлор-6фтор-2-пиридината щелочного металла используют 4-амино-3,5-дихлор-6-фтор- 2-пиридинат калия.

4.Способ по п. 1,отличэющи и с я тем, что в качестве диполярного апротонного растворителя используют Г Ьметил-2-пир

ролидинон, N.N-диметилформамид или ди-та использую т октанол или смесь октэнометилсульфоксид.лов.

5.Способ поп, 1, о т л и ч а ю щ и и с я8. Способ по пп. 1и7, отличзющий- тем, что алкилирование проводят при 30-с я тем, что в качестве октанола используют 100°С,5 1-метилгептанол или 2-этилгексанол.

6.Способ по п. 1,отличающийся 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что метил- или этил(4-амино-3,5-дих-тем, что в качестве катализатора использу- лор-6-фтор-2-пиридинилокси)ацетат выде-ют тетрабутилтитанат, тетрапропилтитанат ляют путем добавления в реакционнуюили тетраизопропилтитанат.

смесь воды при 50-95°С и извлечения осад-10 10. Способ по п. 1,отличающийся

кз фильтрацией или центрифугированием.тем, что трансэтерификацию проводят при

7.Способ по п. 1,отличающийся80-200°С, причем перед добавлением кзтэли- тем, что в качестве алифатического спир-затора из реакционной смеси удаляют воду.

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-