專利名稱：純化氟鎖草醚的方法
技術領域：
本發明涉及純化氟鎖草醚(Acifluorfen)以得到更高純度和產率的方法。本發明還涉及如此制備的產物。
氟鎖草醚是在各種農業應用中廣泛使用的已知除草劑。其化學名稱為5-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)-2-硝基苯甲酸，通常可從BASF公司以商標BLAZER得到它。美國專利4,350,522、RE31,455和RE31,731均涉及氟鎖草醚及其相關鹽的制備。
用于制備氟鎖草醚的合成路線說明如下。該合成中的初始步驟是在氫氧化鉀(KOH)和二甲亞砜(DMSO)存在下3-羥基苯甲酸(mHBA)與3，4-二氯芐基三氟化物(3，4-DCBTF)反應，生成3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸，其中帶有少量3-(2-氯-5-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸。然后將該產物在HNO3/H2SO4/乙酸/乙酸酐混合物中硝化，加入水進行沉淀并過濾，得到粗的氟鎖草醚 遺憾的是，合成制備的氟鎖草醚常常含有很高比例的異構體雜質。可以想見氟鎖草醚可以用作合成其他化合物的中間體，因此，從化學角度看，非常重要的是具有很純的氟鎖草醚起始產物，以便制備高最終產率的其他化學產品。
尤其是三個化合物應當從生產的氟鎖草醚產品中分離出來。3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸(未硝化的中間體)的硝化除了生成氟鎖草醚外，還生成3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)-2-硝基苯甲酸(下文稱作2′-NO2異構體)。在該合成中還生成3-(2-氯-4-(三氟甲基)苯氧基)-4-硝基苯甲酸(下文稱作6′-NO2異構體)。在合成路線中作為副產物存在的3-(2-氯-5-(三氟甲基)苯氧基)苯甲酸的硝化生成5-(2-氯-5-(三氟甲基)苯氧基)-2-硝基苯甲酸(下文稱作5-CF3異構體) 通常，按折干計算粗氟鎖草醚含有約80-85％氟鎖草醚，910％2′-NO2異構體，3-4％6′-NO2異構體，4-5％5-CF3異構體，和小于1％的未硝化中間體。當然這些百分比可以隨著本領域技術人員所使用的特定反應組分和參數而變化。在任何情況下都存在的一個問題是，大量上述雜質存在于生產的氟鎖草醚中。
許多化學純化方法包括將優選化合物及其雜質在溶劑中溶解，然后使所需化合物重結晶。一般地，經過純化途徑所需化合物的最終產率較低。基于這種原因，必須小心以不致于為純度而損失了產率。
美國專利4,594,440公開了使苯氧基苯甲酸衍生物與惰性溶劑接觸，然后將其從不需要的異構體副產物的溶液中分離出來的方法。
本領域目前需要純化氟鎖草醚以便分出不需要的異構體。同時還需要基本上保持純化的氟鎖草醚產物的高的最終產率。
因此，本發明的目的是提供純化氟鎖草醚的方法。
本發明的另一目的是得到高產率的純化的氟鎖草醚。
另一目的是提供適用于各種農業和化學應用的純化的氟鎖草醚。
再一目的是得到高度純化的氟鎖草醚，它可以被反過來用于其他最終應用產物的化學合成中。
另一目的是提供符合環境保護機構(EPA)注冊標準的氟鎖草醚。
本發明的這些和其他目的的實現是通過提供純化氟鎖草醚的方法以達到大于約85％wt的純度。該方法包括加熱溶解氟鎖草醚粗濕餅和至少一種溶劑1，2-二氯苯、一氯苯、鄰二甲苯和對二甲苯及有或沒有水的混合物。該溶液含有約10％至約30％wt氟鎖草醚粗濕餅。溶液的其余部分是一種或多種上述溶劑。溶解后，使氟鎖草醚粗濕餅的混合物冷卻直到純化的氟鎖草醚晶體形成。然后在約0°至約30℃范圍內的溫度下將這些結晶物過濾。一經過濾則回收得到了純化的氟鎖草醚晶體。
本文中術語“氟鎖草醚粗濕餅”是指未純化的合成生產的氟鎖草醚物料，它含有大約60份氟鎖草醚，總共約20份異構體2′-NO2、6′-NO2和5-CF3，和約20份水。按折干計算將其轉換為約80-85％氟鎖草醚，9-10％2′-NO2異構體，3-4％6′-NO2異構體，和4-5％5-CF3異構體。本領域技術人員將意識到可以調配未純化氟鎖草醚的其他濕餅，其中氟鎖草醚、異構體和水的相對重量百分比可以不同于上述范圍。在純化之前未純化的氟鎖草醚不必是固體濕餅形式，這也在本發明范圍之內。這樣，可以預想本發明的純化方法將適用于含有大于最少(deminimis)量的不需要的異構體的任何未純化的氟鎖草醚。
作為本發明的一部分還提供了純化氟鎖草醚的方法以達到至少約90％的純度以及大于或等于80％wt的產率，該方法也包括加熱溶解氟鎖草醚粗濕餅和至少一種溶劑1，2-二氯苯、一氯苯、鄰二甲苯和對二甲苯的溶液。溶液含有約10％至約30％wt氟鎖草醚粗濕餅。溶液的其余部分是一種或多種上述溶劑。溶解后，使氟鎖草醚粗濕餅溶液冷卻，然后在約0°至約30℃范圍內的溫度下將產生的純化氟鎖草醚晶體過濾，回收該晶體。
在本發明的另一實施方案中，用1，2-二氯苯作為溶劑純化氟鎖草醚。達到至少約92％的純度和至少約80％的產率。氟鎖草醚與2′-NO2異構體的最終干重比也為至少約23∶1。該方法用1，2-二氯苯溶劑，將粗氟鎖草醚濕餅溶解于其中。粗濕餅占溶液重量的約10％至約25％wt。將溶液加熱至溶解然后冷卻。在約10℃至約20℃的溫度下濾出形成的純化的氟鎖草醚晶體，并收集。
本發明還提供了按照本文所述的一種或多種方法實施方案純化的氟鎖草醚。
除非特別指出，本文中以百分比示出的所有數量均按重量表示。
通過使用本文中提出的方法，可以將氟鎖草醚純化至大于約85％(接折干重量計)，較優選大于約87％，更優選大于約90％、92％、94％、96％或98％。在某些實施方案中，本發明方法還將導致氟鎖草醚最終產率大于約80或82％wt，較優選大于約84％wt或更大。特別理想的是具有高最終產率和純度的氟鎖草醚。優選地，純化的氟鎖草醚與2′-NO2異構體的比例超過約23∶1。同時，特別理想的是氟鎖草醚含有最少量的其他不需要的異構體。
為了純化氟鎖草醚，首先制備或得到氟鎖草醚粗濕餅。粗濕餅可以按照迄今為止提出的氟鎖草醚的已知制備方法來制備。簡單地說，將粗產物在乙酸混合物中硝化后，加入水，使產物沉淀。接著將該產物過濾，所得物質就是所謂的粗濕餅。
盡管粗濕餅的重量可以按照使用者的要求而改變，在實驗室規模待純化的一般的氟鎖草醚濕餅重約25g至1000g，優選約100g至約500g，較優選約100g至約300g。
盡管各個成分的百分比可以變化，但通常預期在粗濕餅中氟鎖草醚的重量百分比范圍為約55％至約65％，優選約60％至約65％，較優選約62％至約65％。(最好是在粗濕餅中含有盡可能多的氟鎖草醚)。2′-NO2異構體的存在量為約5％至約7％，優選約5％至約6％，較優選約5％至約5.5％。6′-NO2異構體通常占總的粗濕餅組合物的約3％至約5％，優選約3％至約4％，較優選約3％至約3.5％。5-CF3異構體的重量百分比范圍如下約2％至約3.5％，優選約2％至約3％，較優選約2％至約2.5％。在所有例子中，水構成了粗濕餅的其余部分。一般地水占粗濕餅的約15％至約25％。
然后將粗濕餅溶于含有至少一種溶劑選自1，2-二氯苯、一氯苯、鄰二甲苯和對二甲苯的溶液中。其中優選一氯苯和1，2-二氯苯。特別優選1，2-二氯苯。
粗濕餅占溶液重量的約10％至約30％。例如，30％粗濕餅溶液含有30g粗濕餅和70g溶劑。在優選方案中，溶液含有約15％至約25％wt，較優選約15％至約21％wt粗濕餅。在某些實施方案中，當1，2-二氯苯為溶劑時，可以使用在溶液中約10％至約20％wt，較優選約15％至約21％wt的粗濕餅。
在實驗室規模為了溶解粗濕餅和溶劑，優選使用帶有磁性攪拌器的Erlenmeyer燒瓶。將燒瓶裝配克萊森接管、迪安-斯達克榻分水器、冷水冷凝器，以及其他實驗室裝置。
然后將溶液加熱直到溶解，保持該溫度一段時間，優選約10至約50分鐘，較優選約20至約40分鐘，更優選約30分鐘。技術人員可能發現加熱時間可以不同于上述時間。在溶解期間，優選將水從粗濕餅中分離出來，最好是用迪安-斯達克榻分水器來進行該分離。在溶解期間不分離水也在本發明范圍之內。
然后以每小時約20°至約25℃的速度將溶液冷卻。本領域技術人員認識到，上述冷卻速度會促進結晶，但是冷卻速度并非關鍵，它可以根據要求而變化。當溶液的溫度達到約60℃時，本領域技術人員可以用“純”氟鎖草醚晶體引發“接種”溶液的任選步驟。這些晶體可以自本領域已知的來源得到，例如，得自用甲苯對粗濕餅的兩次重結晶。一經接種，純氟鎖草醚晶體便開始形成。
當冷卻到本文進一步提出的所需溫度時，純化的氟鎖草醚的結晶將繼續。對于過濾步驟，應當將溶液冷卻到約0°至約30℃范圍內的溫度。過濾溫度優選應當在約10°至約30℃，較優選約15°至約30℃范圍內的溫度。當用1，2-二氯苯作溶劑時，本領域技術人員可能發現，就最終純度和產率而論，約10°至約20℃的溫度能得到良好的結果。可以用本領域已知的實驗室和工業儀器來進行過濾。
產生的晶體一旦形成，優選在上述范圍內的溫度下過濾。如果需要，還可以用冷(～5℃)的新鮮溶劑洗滌晶體。
然后通過高壓液相色譜分析濾出的晶體，以測定雜質殘留量和氟鎖草醚的最終產率。一般將外標法用于定量分析。例如，得到具有下列組成(酸型干重百分比)的操作標準物81.3％氟鎖草醚，8.21％2′-NO2異構體，3.66％6′-NO2異構體和4.38％5-CF3異構體，對各種化合物的檢測限量為約0.1％。
以例舉方式進一步提供下列實施例，不應當將其認作是對本發明范圍的限制。實施例1以對比方式提供實施例1，表明不是所有溶劑都可以用于本發明各種實施方案的方法中。
為該實驗，由BASF公司得到200g粗氟鎖草醚濕餅。該物質具有下列組成(酸的重量百分比)生產現場 BASF公司檢測分析研究機構分析H2O 21.4 未檢測5-CF32.5 2.8氟鎖草醚 61.3 61.42′-NO26.2 6.56′-NO23.7 3.5對于每一實驗，使用裝有克萊森接管，迪安-斯達克榻分水器和冷水冷凝器的500ml Erlenmeyer燒瓶。用布氏漏斗和What man50濾紙進行過濾。
在磁性攪拌下將氟鎖草醚粗濕餅和溶劑的15％溶液加熱回流，并保持回流30分鐘。通過迪安-斯達克榻分水器從粗濕餅中除去水。然后以每小時20-25℃的速度將溶液冷卻，直至溫度達到60℃。在該溫度下用“純”氟鎖草醚晶體給溶液晶種。“純”氟鎖草醚是通過粗濕餅用甲苯的兩次重結晶而得到的。進一步冷卻到30℃(以上面的速度)后，將混合物過濾。固體用10ml新鮮溶劑在室溫下洗滌，并通過HPLC分析。所使用的每一特定溶劑的結果示于下表1表115％粗濕餅
ND＝未檢出***＝沒有2′-NO2異構體被檢出設計實施例1實驗，通過測試18種不同溶劑盡快得到初始篩選結果。未出現在表1中的七種溶劑(N-甲基吡咯烷酮、乙腈、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、甲基乙基酮、甲基戊基酮和2-甲氧基乙醚)立即不再考慮其作為合適的溶劑，因為氟鎖草醚粗濕餅在室溫下完全溶于其中，甚至在室溫下以30％濃度溶解，這會導致相當低的氟鎖草醚的重結晶回收率。
由這些結果還可以看出，除鄰二甲苯、對二甲苯、一氯苯和1，2-二氯苯外的所有溶劑均能導致使人不能接受的低純度或產率，或具有小的或很小的氟鎖草醚與2′-NO2異構體比(低于約23∶1的特別理想的比例)。實施例2設計實施例2實驗，以使15、22.5和30％的氟鎖草醚粗濕餅溶液在0℃、15℃和30℃下，用四種選擇的溶劑鄰二甲苯、對二甲苯、一氯苯和1，2-二氯苯中的每一種過濾。實施例2實驗步驟與實施例1相同，不同的是過濾的固體用10ml冷的新鮮溶劑洗滌，在分析前將固體在60℃下真空干燥。結果列于表2中
表2 在本發明的特別優選的實施方案中，能夠得到氟鎖草醚純度大于95％，產率大于約80％，并且當用1，2-二氯苯作溶劑時產率高達約89％，最好是最終純化的氟鎖草醚與2-′NO2的比例為至少約23∶1。特別理想的實施方案是經分析未檢測出2′-NO2。在某些實施方案中，6′-NO2和5-CF3異構體的干重百分比可以各自小于或等于約2％，優選小于或等于約1％。對于每一異構體也可能達到小于分析檢測限的濃度。
下表3示出對于具有不同粗濕餅百分比以及過濾溫度的溶液的結果。實施例2中提出的實驗方法得到表3的結果表3氟鎖草醚用ODCB重結晶<
>如果產率差大于0.5％便具有統計學意義根據本發明的各種實施方案純化的氟鎖草醚在各種農業應用中具有廣泛的用途。按照本領域已知的方法，氟鎖草醚可以用作作物生長物的除草劑。純化的氟鎖草醚產物也可以用在其他化學方法中，例如在其他化學產物的制備中用作有效的中間體。
還應當注意到，本發明各種實施方案的方法將適于純化其初始純度小于或大于80-85％的粗氟鎖草醚。
盡管本發明已經被描述于其各種實施方案的每一種中，但是在不背離本發明精神和說明書中所描述的并在附屬權利要求中提出的范圍的前提下，預期本領域技術人員可以對其作某些變化。
權利要求
1.一種用1，2-二氯苯溶劑純化氟鎖草醚以達到至少約92％的純度和大于約80％的產率以及氟鎖草醚與2′-NO2比例至少約23∶1的方法，包括加熱溶解氟鎖草醚粗濕餅和所述溶劑的溶液，所述溶液包含約10％至約25％wt氟鎖草醚粗濕餅；冷卻所述溶液直到形成所述氟鎖草醚晶體；在約10℃至約20℃范圍內的溫度下過濾所述晶體；回收所述氟鎖草醚晶體。
2.根據權利要求1的方法，其中所述純度為至少約94％，所述產率大于約82％，所述溶液包含約15％至約21％氟鎖草醚粗濕餅，所述過濾溫度為約10℃至約20℃。
3.根據權利要求2的方法，其中所述純度為至少約98％。所述產率大于約84％，所述溶液包含約15％至約21％氟鎖草醚粗濕餅，所述過濾溫度為約10℃至約20℃。
4.根據權利要求3的方法，其中所述純度為至少約99％，所述產率大于約84％，所述溶液包含約15％氟鎖草醚粗濕餅，所述過濾溫度為約10℃。
5.根據權利要求4的方法，其中所述氟鎖草醚與2′-NO2比例為至少約25∶1。
全文摘要
本發明公開了純化氟鎖草醚以達到大于約92％wt純度的方法，該方法包括加熱溶解氟鎖草醚粗濕餅和1，2-二氯苯的溶液，該溶液含有約10％至約30％wt的氟鎖草醚粗濕餅。然后將溶液冷卻直到形成純化的氟鎖草醚晶體。在約0℃至約30℃范圍內的溫度下將晶體過濾。然后回收濾出的晶體。
文檔編號C07C43/257GK1120529SQ9411280
公開日1996年4月17日 申請日期1994年10月8日 優先權日1994年10月4日
發明者M·D·桑迪森, L·E·詹姆斯, R·R·伊娃 申請人:美國Basf公司