三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的合成研究

王 俊，謝 欣，萬宏劍，王洪雷

（江蘇省農藥研究所股份有限公司，南京 210046）

◆研究與開發(fā)◆

三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的合成研究

王 俊，謝 欣，萬宏劍，王洪雷

（江蘇省農藥研究所股份有限公司，南京 210046）

綜述了三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的主要合成途徑，并選擇了以三氯吡啶醇鈉為主要原料，經與氯乙酸甲酯合成2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯，再與乙二醇單丁醚進行酯交換反應合成目標產物的工藝路線。該合成工藝以三氯乙酰氯計，5步反應總收率大于72%，產品色澤淡黃，質量分數(shù)在98.0%以上。該工藝具有三廢量較少和成本較低的特點，適合大規(guī)模工業(yè)化生產。

三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯；合成；2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯；酯交換

三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯（triclopyr-butotyl）是內吸性除草劑三氯吡氧乙酸的丁氧基乙基酯衍生物，廣泛用于防除禾本科作物田中的闊葉雜草，并用于非耕地和森林防除闊葉雜草、灌木和木本植物，尤其對木苓屬、櫟屬及其它萌芽的木本科植物的防除具有特效。三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯能迅速被葉和根吸收，在植物體內傳導并作用于核酸代謝[1]。

三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯化學名稱：[(3,5,6-三氯吡啶-2-基)氧]乙酸-2-丁氧基乙酯；分子式：C13H16Cl3NO4；相對分子質量：356.63。其結構式如下。

1 合成路線

三氯吡氧乙酸（或甲酯）是合成三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的主要原料，該原料主要合成方法有四氯吡啶法和三氯吡啶醇鈉法。三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯主要合成方法有以下3種[2-3]。

方法1：三氯吡氧乙酸和乙二醇單丁醚脫水酯化。

方法2：三氯吡氧乙酸甲酯與乙二醇單丁醚酯交換。

方法3：三氯吡啶醇鈉和氯乙酸-2-丁氧基乙酯醚化。

方法1是目前企業(yè)常用的生產方法。使用氯乙酸甲酯和三氯吡啶醇鈉反應生成2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯，然后經過水解和中和反應得到三氯吡氧乙酸。此過程會產生大量高鹽分的酸性廢水，環(huán)保壓力大，處理費用高。

方法3先用氯乙酰氯和乙二醇丁醚反應生成氯乙酸-2-丁氧基乙酯后，再與三氯吡啶醇鈉反應生成三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯。該反應由于空間位阻較大，易產生異構體，反應收率偏低，并導致最終產品含量偏低。

本文采用的合成方法在方法2基礎上進行，以三氯吡啶醇鈉為主要原料，先與氯乙酸甲酯縮合制得2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯，再與乙二醇單丁醚進行酯交換反應。該方法省去水解反應和酸化中和過程，反應步驟減少；所得產品為淡黃色液體，質量分數(shù)在98.0%以上；5步合成總收率在72%以上（以三氯乙酰氯計）。

反應方程式如下。

2 實驗部分

2.1 主要試劑及來源

三氯乙酰氯（99.5%）、四丁基溴化銨（99.0%），上海紫一試劑廠；丙烯腈（99.5%）、氯乙酸甲酯（98.0%）、二氯乙烷、氯苯，分析純；乙二醇單丁醚（99.5%）、碳酸鈉（99.0%），百靈威科技有限公司；氫氧化鈉（96.0%）、碳酸氫鈉（99.0%），山東國邦藥業(yè)股份有限公司；季銨鹽類催化劑，江蘇省農藥研究所股份有限公司制。

2.2 合成方法

2.2.1 三氯吡啶醇鈉的合成

[4-5]中“一鍋法”合成方法。在500 mL四口瓶中依次投入三氯乙酰氯152.5 g（0.834 mol）、丙烯腈68.3 g（1.282 mol）和氯化亞銅0.5 g（0.005 mol），緩慢升溫至回流，反應15 h。GC跟蹤反應情況，三氯乙酰氯質量分數(shù)＜5.0%，反應即為合格。反應液降至室溫，在-0.095 MPa、60℃下減壓脫溶除去輕餾分，最后得加成物90.8 g。

在氮氣保護下，向上述90.8 g加成物中依次加入自制催化劑（季銨鹽類）0.6 g、氯苯100.0 g，緩慢升溫至回流。回流反應6.0 h后取樣，GC跟蹤反應情況，加成物質量分數(shù)≤2.0%，反應即為合格，得環(huán)合物。

向上述所得的環(huán)合物反應液（185.6 g）中室溫滴入10%氫氧化鈉水溶液200 g。滴加過程中體系緩慢放熱，2.0～3.0 h滴完。自然升溫至55～60℃，再加熱升溫至回流。回流過程中注意pH值變化（注意保持體系呈堿性），6.0 h反應完成。降溫至0～5℃，抽濾，濾餅烘干后得三氯吡啶醇鈉160.0 g，質量分數(shù)92.5%，收率81.5%（以三氯乙酰氯計）。

2.2.2 2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯的合成

參考文獻[6]，向250 mL四口反應瓶內依次加入氯乙酸甲酯96.5 g（0.87 mol）、四丁基溴化銨5.7 g（0.018 mol）、碳酸鈉4.0 g（0.038 mol）、碳酸氫鈉3.0 g（0.036 mol），反應體系升溫至70℃，向四口瓶中加入質量分數(shù)為92.5%的三氯吡啶醇鈉162.0 g（0.68 mol），加料完畢后保溫反應3.0 h，HPLC跟蹤至三氯吡啶醇鈉質量分數(shù)＜0.5%，結束反應。向反應液中加入250 g水（70℃熱水），攪拌10 min后抽濾，得粗品196.7 g，質量分數(shù)90.1%，收率92.1%。

2.2.3 三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的合成

依次向500 mL干燥四口反應瓶內加入2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯80.87 g（0.29 mol）、乙二醇單丁醚104.92 g（0.88 mol）、自制催化劑10.07 g（0.03 mol），加料完畢后升溫至回流，反應2.0 h后取樣，GC跟蹤反應進度，2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯質量分數(shù)＜0.5%即為合格。反應完畢后，在50～55℃加入200 g水洗滌反應液，靜置、分層，有機相脫溶得目標物淡黃色液體103.34 g，質量分數(shù)98.2%，收率97.1%。

1H NMR（300 Hz,CDCl3）δ：8.52(s,1H,CH),4.96(s,2H, CH2),4.20 (t,2H,CH2),3.65 (t,2H,CH2),3.37 (t,2H,CH2), 1.51-1.45(m,4H,CH2),0.90(t,3H,CH3)。

3 結果與討論

本文在查閱國內外文獻基礎上，選擇以三氯吡啶醇鈉為關鍵中間體，先與氯乙酸甲酯縮合，再與乙二醇單丁醚進行酯交換的合成方法。

三氯吡啶醇鈉采用常壓“一鍋法”合成，后處理也極為簡單易行。工藝條件溫和，工藝流程較短，生產成本也大大降低。因此選擇三氯吡啶醇鈉做為反應關鍵中間體合成三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯切實可行。

文獻[6]中以三氯吡啶醇鈉為主要原料，經過醚化、水解、酯化得到三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯。該反應路線較長，反應總收率低，同時在水解、中和過程中會產生大量高鹽分酸水，環(huán)保壓力大，三廢處理費用高，企業(yè)成本增加。而本文所涉及的反應路線更簡捷，反應總收率更高，更適合工業(yè)化生產。

4 結論

本文通過查閱文獻對三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯3種合成路線進行比較，選擇更適用于工業(yè)化生產的合成路線。該路線反應步驟短，操作簡便，三廢量少，反應收率高，原料綜合成本低。在當前嚴峻的環(huán)保形勢下，該路線更適合工業(yè)化生產。

參考文獻

[1]王險峰.進口農藥手冊 [M].北京:中國農業(yè)出版社,2000: 331-334.

[2]Markley D.Method for Preparing 3.5.6-Trichloro-2-pyridyloxy Acetic Acid:US,3862952[P].1975-01-28.

[3]Shroff D K,Shroff A C,Dave S D,et al.Preparation of Triclopyr,Its Intermediate and Butoxyethyl Ester:WO,2010023679[P]. 2010-03-04.

[4]Pews R G,Gall J A.Use of Chloride Ion as a Catalyst for Dehydrochlorination Reactions:The Synthesis of 3,5,6-Trichloropyridin-2-ol[J].J Org Chem,1994,59(22):6783-6785.

[5]金煉鐵.三氯吡啶酚的合成述評[J].湖北化工,1982(2):1-3.

[6]Adaway J.Catalyzed Alkylation of Halopyridinates in the Absence of Added Organic Solvents:US,4701531[P].1987-10-20.

（責任編輯：顧林玲）

Study on the Synthesis of Triclopyr-butotyl

WANG Jun,XIE Xin,WAN Hong-jian,WANG Hong-lei
(Jiangsu Pesticide Research Institute Co.,Ltd.,Nanjing 210046,China)

The main synthetic routes of triclopyr-butotyl were summarized in this paper.The title compound was synthesized from sodium 3,5,6-trichloro-2-pyridinolate via condensation and transesterification.The total yield of the five steps was above 72%,the purity of the product reached 98%.The process had less pollutant and lower costs.It was suitable for industrial production.

triclopyr-butotyl;synthesis;methyl[(3,5,6-trichloro-2-pyridinyl)oxy]acetate;transesterification

TQ 457.2＋9

A

10.3969/j.issn.1671-5284.2017.04.006

2017-02-10

王俊（1981—），男，安徽省全椒縣人，理學碩士，主要從事新農藥研發(fā)及工藝優(yōu)化。E-mail：jwang100724@163.com