3－氨基－4，4，4－三氟丁烯酸乙酯的清潔合成新技術(shù)

陸 陽，陶京朝，周志蓮，張志榮

（1.信陽農(nóng)林學(xué)院有機化學(xué)教研室，河南信陽 464000；2.鄭州大學(xué)化學(xué)系，鄭州 450001；

3.河南科易集團(tuán)新藥研究開發(fā)中心，河南信陽 464000；4.河南富邦農(nóng)藥化工公司，河南信陽 464000）

3－氨基－4，4，4－三氟丁烯酸乙酯的清潔合成新技術(shù)

陸 陽1，陶京朝2，周志蓮3，張志榮4

（1.信陽農(nóng)林學(xué)院有機化學(xué)教研室，河南信陽 464000；2.鄭州大學(xué)化學(xué)系，鄭州 450001；

3.河南科易集團(tuán)新藥研究開發(fā)中心，河南信陽 464000；4.河南富邦農(nóng)藥化工公司，河南信陽 464000）

旨在優(yōu)化3－氨基－4，4，4－三氟丁烯酸乙酯的合成，并尋找一條適用于工業(yè)化的工藝路線。以三氟乙酸、正丁醇、乙酸乙酯、硫酸銨等為原料，通過酯化、縮合、胺化反應(yīng)一鍋煮法合成了3－氨基－4，4，4－三氟丁烯酸乙酯。反應(yīng)總收率為71%，產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.6%。該路線條件溫和，操作簡便，收率較高。

三氟乙酸；正丁醇；除草劑

苯嘧磺草胺是由巴斯夫公司研發(fā)的脲嘧啶類新型除草劑，3－氨基－4，4，4－三氟丁烯酸乙酯是合成苯嘧磺草胺的重要中間體。當(dāng)前，面對資源的短缺，能源消耗和環(huán)境的惡化，我國迫切需要發(fā)展綠色和可持續(xù)的制造生產(chǎn)方式［1～5］。與各個行業(yè)相同，農(nóng)藥制造業(yè)必須走文明制造的科技發(fā)展道路——以掌握核心技術(shù)為目標(biāo)，實現(xiàn)先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)和轉(zhuǎn)讓。在生產(chǎn)過程中，要高度重視環(huán)境保護(hù)工作，減少廢渣、廢水和廢氣，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實現(xiàn)無害化。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)創(chuàng)新迎來了重要的戰(zhàn)略發(fā)展機遇期。聯(lián)合國內(nèi)科研、設(shè)計、制造企業(yè)，課題組從2007年開始研究綠色低碳的3－氨基－4，4，4－三氟丁烯酸乙酯的合成工藝［4～10］，開發(fā)了“一鍋煮”法合成工藝。該工藝能夠避免中間體的分離純化，簡化操作過程，提高反應(yīng)收率，并且降低了生產(chǎn)能耗，也減少了廢棄物的排放。該工藝的合成路線見圖1所示。

1 實驗部分

1.1 主要試劑與儀器

三氟乙酸（99%），正丁醇（99.6%），對甲基苯磺酸（98%），乙酸乙酯（99.5%），正丁醇鉀98.6%），硫酸銨（99%），硫酸（98%）。

圖1 3－氨基－4，4，4－三氟丁烯酸乙酯的合成工藝路線圖Fig.1 synthesis of Ethyl3－am ino－4，4，4，－trifluorocronate

FT－8000紅外光譜儀（KBr壓片）；PE－2400型元素自動分析儀，Bruker Avance 500DMX核磁共振儀（TMS為內(nèi)標(biāo)，溶劑用CDCl3）；日本島津公司LC－9A高效液相色譜儀。

1.2 合成方法

在裝有溫度計、滴液漏斗、回流冷凝管和攪拌器的四口燒瓶中，加入65.6 g三氟乙酸（0.57mol）、0.053 g對甲基苯磺酸（0.000 31mol），滴加199.1 g正丁醇（2.68mol），加熱回流反應(yīng)，并分出生成的水。加熱回流至無水生成為止，降溫冷卻至室溫。加入70.4 g正丁醇鉀（0.62mol），滴入231.9 g乙酸乙酯（2.622 mol）。滴畢，攪拌升溫到800℃，反應(yīng)4～5 h；降溫至300℃。加入83.6 g硫酸銨（0.627mol）、22.8 g硫酸（0.228mol），攪拌1 h；升溫至800℃，反應(yīng)4.5 h；冷卻至室溫。過濾，濾液中加人水，靜置，分液；有機層旋干溶劑后，精餾收集800℃／0.3 kPa組分得到73.5 g 3－氨基－4，4，4－三氟丁烯酸乙酯（0.4mol）。

2 結(jié)果與討論

2.1 酯化反應(yīng)

2.1.1 物料比對收率的影響

三氟乙酸（n1）和正丁醇（n2）的酯化反應(yīng)，物料比對收率的影響見表1。

表1 物料比對酯化反應(yīng)收率的影響Tab.1 Effect of material ratio on the yield of esterification

從表1看出，當(dāng)三氟乙酸和正丁醇反應(yīng)時，最佳物料比為1∶4.7。

2.1.2 催化劑用量對收率的影響

催化劑用量對收率的影響見表2所示。

表2 催化劑用量對酯化反應(yīng)收率的影響Tab.2 Effect of catalyst dosage on the yield of esterification

由表2看出，對甲基苯磺酸作為催化劑時，催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%時，酯化反應(yīng)收率最佳。

2.1.3 不同醇參加酯化反應(yīng)時對收率的影響

在三氟乙酸和正丁醇的酯化反應(yīng)時，考察不同醇參與反應(yīng)時對收率的影響，見表3。

表3 不同醇參與反應(yīng)時對酯化反應(yīng)收率的影響Tab.3 Effects of different alcohol reaction time on the yield of esterification reaction

由表3看出，正丁醇作為酯化反應(yīng)的原料時，三氟乙酸和醇的酯化反應(yīng)收率最高。

2.2 縮合反應(yīng)

三氟乙酸和正丁醇發(fā)生酯化反應(yīng)后，中間體不需分離，直接和乙酸乙酯進(jìn)行縮合反應(yīng)，考察不同物料比對收率的影響。

2.2.1 物料比對收率的影響

物料比對縮合反應(yīng)收率的影響見表4。

表4 物料比對縮合反應(yīng)收率的影響Tab.4 Effect of material ratio on the yield of condensation reaction

實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)乙酸乙酯用量少時，反應(yīng)不完全；隨著用量的增大，收率也增加；當(dāng)過度時，會導(dǎo)致自身縮合，產(chǎn)生副產(chǎn)物。因此，選擇最佳物料比為1∶4.6。

2.2.2 催化劑用量對收率的影響

催化劑用量對縮合反應(yīng)收率的影響見表5。

表5 催化劑用量對縮合反應(yīng)收率的影響Tab.5 Effect of catalyst dosage on the yield of condensation reaction

由表5看出，當(dāng)三氟乙酸丁酯和乙酸乙酯發(fā)生縮合反應(yīng)時，生成三氟乙酰乙酸乙酯烯醇鉀，在催化劑正丁醇鉀的用量為0.62mol時，收率最高。

2.2.3 不同催化劑對收率的影響

不同堿催化對縮合反應(yīng)收率的影響見表6。

表6 不同堿催化對縮合反應(yīng)收率的影響Tab.6 Effects of different base catalysis on the yield of condensation reaction

由表6看出，在同一批反應(yīng)液中，正丁醇鉀作為縮合反應(yīng)的堿催化劑時，收率最高。

2.3胺化反應(yīng)

在三氟乙酸丁酯和乙酸乙酯，正丁醇鉀進(jìn)行縮合反應(yīng)后，生成的三氟乙酰乙酸乙酯鉀中間體和硫酸銨進(jìn)行胺化反應(yīng)。不同物料比對胺化反應(yīng)收率的影響見表7。

表7 物料比對胺化反應(yīng)收率的影響Tab.7 Effect of material ratio on the yield of amination reaction

由表7看出，在相同條件下，當(dāng)物料比為1∶1.1時，收率最高。

3 結(jié)論

1）以三氟乙酸、正丁醇、乙酸乙酯、硫酸銨為原料，通過酯化、縮合、胺化反應(yīng)即“一鍋煮”合成工藝，可以合成目標(biāo)化合物。

2）該反應(yīng)條件較為溫和，總收率較高；合成路徑高效、可靠；合成所用的全部原料均無毒易得。綜合考慮水資源、生態(tài)、環(huán)境、資金、技術(shù)，該方法的確能夠推進(jìn)資源的循環(huán)利用和清潔生產(chǎn)。因此，該工藝具有很好的工業(yè)推廣應(yīng)用價值

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The New Technology On Clear Synthesis of Ethyl 3－am ino－4，4，4，－trifluorocronate

LU Yang1，TAO Jing－zhao2，ZHOU Zhi－lian3，ZHANG Zhi－rong4

（1.Office of Organic Chemistry，Xinyang Agriculture College，Xinyang 464000，China；
2.Chemistry Department of ZhengZhou University，Zhengzhou 450001，China，
3.New Drug Research and Development Center Henan KeyiGroup，Xinyang 464000，China 4.Henan Province FuBang Pesticides Chemical Engineering Company Manager，Xinyang 464000，China）

This article aims to obtain a reasonable route of ethyl3－amino－4，4，4，－trifluorocronate on industrial scale.The target productwas prepared by the one－potmethod of esterification，condensation，ammoniation using trifluoroacetic acid，n－butanol，ethylacetate and ammonium sulfate as the raw materials. The total yield was71%.The puritywas99.6%.The route has advantages ofmild conditions，simple operation，easily available raw materials and high yield.

trifluoroacetic acid；n－butanol；herbicide

TQ 460.3

A

1004-275X（2015）06-0016-03

收稿：2015-06-04

陸陽（1969－），碩士，講師，主要從事農(nóng)藥研發(fā)、有機教學(xué)和實驗工作。

10.3969／j.issn.1004-275X.2015.06.004