一种制备高纯度3-异噁唑烷酮化合物晶体的方法及其晶型和应用技术

本发明专利技术公开了一种制备高纯度3‑异噁唑烷酮化合物晶体的方法及其晶型和应用。该方法包括下述步骤：4,4‑二甲基‑3‑异噁唑酮在碱作用下在非质子极性溶剂中脱水成盐后与2,4‑二氯苄氯反应，产物在质子性溶剂中低温结晶得高纯度2‑(2,4‑二氯苯基)甲基‑4,4‑二甲基‑3‑异噁唑烷酮晶体化合物；该晶体具有以下特性：单斜晶，空间群为P21/c，晶胞参数为

A METHOD FOR PREPARATION OF HIGH PURITY CRYSTALS OF 3-ISOXIDAZOLONE COMPOUNDS AND ITS CRYSTAL FORM AND APPLICATION

The invention discloses a method for preparing high purity crystals of 3 The method includes the following steps: 4,4_dimethyl_3_isoxazolone is dehydrated to salt in non-proton polar solvent under the action of alkali and reacts with 2,4_dichlorobenzyl chloride. The product is crystallized at low temperature in proton solvent to obtain high purity 2(2,4_dichlorophenyl) methyl_4,4_dimethyl_3_isoxazolone crystal compound; The crystal has the following characteristics: monoclinic crystal, space group is P21/c. The cell parameters are

【技术实现步骤摘要】
一种制备高纯度3-异噁唑烷酮化合物晶体的方法及其晶型和应用
本专利技术涉及农化领域，具体涉及一种制备高纯度2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮晶体化合物的方法及其晶型和应用。
技术介绍
2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮是一种具有异噁唑啉酮杂环结构的除草剂。2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮化合物早在1981年就已被公开(FR2483406)，但其在农业上的应用因其与其它3-异噁唑烷酮化合物如异噁草松相比具有较弱的挥发性能，因而减轻由挥发性导致的漂移药害，最近才被重视(WO2018172325、WO2018172442)。例如，专利WO2012148689保护了2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮在草类单子叶或芸苔属作物中选择性控制杂草的方法。WO2015127259公布了其在小麦、甜菜、谷类上控制杂草的应用。CN107920511公开了2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮作为叶面除草剂的用途，主要用于水稻、玉米、高粱、甘蔗等单子叶作物上的选择性除草剂。关于2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮合成，US4405357公开了一个以2,4-二氯苯甲醛为原料的制备方法(方法一)。2,4-二氯苯甲醛经过与羟氨缩合成肟、氰基硼氢化钠(NaBH3CN)还原、再与酰氯缩合、最后碱性条件下成环得到2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮化合物(式I)，该专利公开的方法获得2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮通过元素分析表征(计算值C12H13Cl2NO2:C52.55；H4.78；N5.14；实测值:C52.56；H4.80；N5.01)，物理形态为油状物。用反应式表示如下：该制备方法步骤长，使用还原剂氰基硼氢化钠不仅价格贵，而且毒性高。此外，该制备方法总收率低(其中环合步骤产率只有68％)，不适于工业化生产。根据US4405357的报道，2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮(式I)为液体油状化合物。专利US4405357同时报道了另一种制备2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮结构类似物(式II)的方法(方法二)。该方法最后一步是将4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮，2-氯-4-氟苄溴和碳酸钾同时加在DMF溶剂中反应。反应混合物室温搅拌18小时后，减压蒸除DMF溶剂，二氯甲烷萃取残渣，过滤、硫酸镁干燥、再过滤、滤液经减压浓缩得油状残液。得到的油状残液再用温热的正己烷打浆，过滤除去不溶物、减压浓缩得到2-(2-氯-4-氟苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮。用反应式表示如下：该制备方法虽然避开了氰基硼氢化钠(NaBH3CN)价格贵，毒性高的问题，但其提纯工序繁琐，最后一步N-苄基化反应收率低(只有31.7％)，不适合商业化生产。该专利报道的2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮类似物(式II)同样为液体油状化合物。专利US4742176报道了又一种制备2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮结构类似物(式III)的方法(方法三)。该方法在最后一步N-苄基化反应中以水做溶剂，Na2CO3做碱，三辛基甲基氯化铵做相转移催化剂，在85℃下进行反应。虽然主反应与上述方法二相比收率有一定程度提高，但遗憾的是同时产生的大量副产物IV和V(Ⅲ：IV：V＝85：10：5)需要经过额外繁琐的后续转化处理。值得指出的是，产物中残留的苄卤是一类对眼睛有刺激、有害的物质，需要在产品中最大限度的去除。另外，苄卤在碱和水的存在下易水解生成苄醇，苄醇又可以与苄卤反应成高沸点的二苄醚。由于报道的2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮(式III)是液体油状化合物，在它里面借精馏去除高沸点的残留苄卤、苄醇、二苄醚将是一大工程难题。3-异噁唑烷酮类化合物，由于环内N-O杂原子键的存在，是一种高能量的物质，大量高温精馏存在安全风险。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术难题，提供了一种特制的解决方法。本专利技术提供的一种制备高纯度2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮晶体化合物(式I)的方法及其晶型和应用，包括下述步骤：步骤一：4,4-二甲基-3-异噁唑酮在碱作用下，在非质子极性溶剂中脱溶除去体系中水分；产生的盐与2,4-二氯氯苄反应，生成2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮(式I)，用反应式表示如下：其中，M为碱金属；步骤二：将步骤一所得化合物I溶解在质子性溶剂中，低温结晶得到高纯度的2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮固体晶体化合物。按照本专利技术所述方法，步骤一中所用非质子极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中一种或多种，优选为N，N-二甲基甲酰胺；所用碱为碱金属氢氧化物或碳酸化合物中的一种或两种；所用碱用量与4,4-二甲基-3-异噁唑酮投料摩尔比为1～2:1；2,4-二氯氯苄用量与4,4-二甲基-3-异噁唑酮投料摩尔比为0.9～1:1；脱溶带水后反应体系水分低于0.1％；脱水温度为60～150℃，优选80～90℃；苄基化反应温度为20～100℃，优选为40～80℃。步骤二中所用质子性溶剂为醇或水中一种或多种，优选异丙醇；所述结晶温度为-20～10℃，优选-15～0℃；该技术方案所发现的2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮晶体化合物(式I)具有以下特征：i.)熔点在44～47℃；ii.)表1显示了使用英国牛津(瓦里安)公司，型号GeminiAUltra单晶衍射仪对晶体进行检测得到的晶胞参数：表1所述参数具有以下含义：a、b、c＝晶胞的边长α、β、γ＝晶胞的角Z＝晶胞中分子的数目iii.)使用荷兰PNAlytical公司的X-射线粉末衍射检测仪(X’PertPRO)进行检测，具体采集信息如下：Cu阳极(40kV，150mA)，2θ扫描范围3～45°，扫描速度8°/min，步长0.02°,DS发射狭缝1°，SS防散射狭缝1°，RS接收狭缝为0.15mm。其特征峰以2θ(±0.2°θ)列示如下：(1)2θ＝8.74±0.2°(2)2θ＝11.85±0.2°(3)2θ＝14.96±0.2°(4)2θ＝16.96±0.2°(5)2θ＝17.51±0.2°(6)2θ＝19.06±0.2°(7)2θ＝19.88±0.2°(8)2θ＝23.78±0.2°(9)2θ＝24.28±0.2°(10)2θ＝24.96±0.2°(11)2θ＝26.40±0.2°(12)2θ＝31.65±0.2°(13)2θ＝35.46±0.2°；按照本专利技术，图1显示晶体2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮的X-射线粉末衍射图。如图所见，晶型的X射线粉末衍射谱图中，所述晶型的X-射线粉末衍射2θ至少满足上述5个数据，优选为至少满足上述8个数据。该晶体化合物可用于制备除草剂组合物，包含有效量的2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备高纯度2‑(2,4‑二氯苯基)甲基‑4,4‑二甲基‑3‑异噁唑烷酮晶体化合物(式I)的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：步骤一：4,4‑二甲基‑3‑异噁唑酮在碱作用下，在非质子极性溶剂中除去体系中水分；产生的盐与2,4‑二氯苄氯反应，生成2‑(2,4‑二氯苯基)甲基‑4,4‑二甲基‑3‑异噁唑烷酮(式I)，反应式如下：

【技术特征摘要】
1.一种制备高纯度2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮晶体化合物(式I)的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：步骤一：4,4-二甲基-3-异噁唑酮在碱作用下，在非质子极性溶剂中除去体系中水分；产生的盐与2,4-二氯苄氯反应，生成2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮(式I)，反应式如下：其中，M为碱金属；步骤二：将步骤一所得化合物I溶解在质子性溶剂中，低温结晶得到高纯度的2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮晶体化合物(式I)。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤一中所用非质子极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中一种或多种；所用碱为碱金属氢氧化物或碳酸化合物中的一种或多种；步骤二中所用质子性溶剂为醇或水中一种或多种。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，步骤一中所用非质子极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，步骤二中质子性溶剂为异丙醇和水。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤一中所用碱用量与4,4-二甲基-3-异噁唑酮投料摩尔比为1～2:1；2,4-二氯苄氯用量与4,4-二甲基-3-异噁唑酮投料摩尔比为0.9～1:1。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤一中脱水反应温度为60～150℃，苄基化反应温度为20～100℃；步骤二中结晶温度为-20～10℃。6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，步骤一中脱水反应温度为80～90℃，苄基化反应温度为40～80℃；步骤二中结晶温度为-15～0℃。7.一种2-(2,4-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑烷酮晶体化合物(式I)的晶型，其特征在于：所述的晶型为单斜晶，空间群为P21/c，晶胞参数为α＝90°,β＝92.825°(1),γ＝90°。8.根据权利要求7所述的晶型，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈邦池，盛秋菊，张洪伟，关保川，许仙波，章永林，张佳星，刘晨光，郑璐莹，
申请(专利权)人：浙江省诸暨合力化学对外贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33