麦草畏及其中间体的合成评述

第10卷第5期现代农药Vol.10 No.5

专论与综述

麦草畏及其中间体的合成评述

田 琳，谭海军

（江苏龙灯化学有限公司，江苏昆山 215300）

摘要：对麦草畏及其中间体的合成方法进行了简要介绍，并通过比较确定了麦草畏原药工业生产的较优合成路线，即以2,5-二氯苯胺为原料，在高温条件下快速进行部分重氮化，快速高温水解，与水共沸得到2,5-二氯苯酚；后经成盐脱水、以碳酸钾和三乙胺的混合物(摩尔比1∶1.6) 为催化剂通CO2羧化、酸化合成3,6-二氯水杨酸，再溶入有机溶剂中，用硫酸二甲酯进行O-烷基化反应，水解、酸化得到成品，其总收率为66.7%。

关键词：麦草畏；合成；3,6-二氯水杨酸；2,5-二氯苯酚；2,5-二氯苯胺

中图分类号：TQ 457.2＋7 文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1671-5284.2011.05.003

Synthetic Reviews on Dicamba and Its Intermediates

TIAN Lin, TAN Hai-jun

(Jiangsu Rotam Chemistry Co., Ltd., Jiangsu Kunshan 215300, China)

Abstract: A recent review on the synthesis of dicamba and its key intermediates was introduced. Through analysis and comparison of different routes referred, a better route was identified to synthesize dicamba technical with its theoretical yield of 66.7%: starting from diazotization-hydrolyzation of 2,5-dichloroaniline with nitrite in sulfuric acid, and then salifying, feeding CO2 to initiate Kolbe-Schmidt carboxylation in the present of potassium carbonate/triethylamine(molar ratio=1:1.6), etherifing with dimethyl sulfate in the organic solvent and finally acidizing to get this technical product.

Key words: dicamba; synthesis; 2-methoxy-3,6-dichlorobenzoic acid; 2,5-dichlorophenol; 2,5-dichloroaniline

麦草畏 (dicamba)，商品名百草敌、百草威，化学名3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酸，纯品为白色结晶，熔点为114～116℃，约200℃时分解，在室温条件下具有抗氧化和抗水解能力；属高效低毒、具有内吸传导作用的安息香酸系除草剂，由美国维尔斯科尔化学公司 (Velsicol Chemical Corporation) 于1961年创制[1]，后来由瑞士诺华公司 (Novartis，现并入Syngenta公司) 开发出其制剂。该除草剂对禾本科作物比较安全，对一年生和多年生阔叶杂草有显著防除效果，广泛用于谷物、玉米、高粱、甘蔗、果园和草坪等苗后除草。随着抗麦草畏生物技术和麦草畏混合除草剂研究的不断深入，其市场前景看好。

当前有关麦草畏及其中间体合成的不同路线报道较多，但还鲜见麦草畏较优工艺路线的文献报道，尤其是通过对相关合成路线进行深入的分析比较。1 麦草畏的合成

对于麦草畏原药(1) 的合成，如图1所示。文献报道主要涉及4种不同路线的研究探讨：① 3,6-二氯水杨酸(2) 的醚化 (Velsicol Chemical Corpo- ration报道)[1]；② 2,3,6-三氯苯甲酸(3) 的甲氧基化(Hooker Chemical Corporation报道)[2]；③ 2-羟甲基-3,6-二氯苯甲醚(4) 的氧化 (Celamerck Gmbh & Co Kg报道，氧化试剂是热的碱性高锰酸钾溶液过氧化镍或利用钯催化通氧气氧化)[3-5]；④ 2-丙烯基-3,6-二氯苯甲醚(5) 的氧化[6]。其中，路线②的原料不易得，反应需要高温高压条件下实施，收率低；路线③需要用到成本较高的氧化剂，原料2-羟甲基-3,6-二氯苯甲醚可用2-羟基-5-溴-3,6-二氯苄醇脱溴氧化(或氧化脱溴) 来合成，但步骤长，成本高；

收稿日期：2011–03–11；修回日期：2011–04–28

作者简介：田琳 (1967—)，男，河南省开封市人，工程师，主要从事农药合成、开发和供应研究工作。Tel：0512–57725832；E–mail：lintian@e5943e0b03d8ce2f00662323

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路线④中钒酸铵的使用增加了生产成本，虽然其原料可通过引入丙烯基保护来避免高压反应；路线①以合成路线短、成本低和收率高等优点成为工业生产的首选方法，有不少关于该种合成方法的工艺改进及关键中间体合成的研究报道。

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图1 麦草畏的4种合成方法

以3,6-二氯水杨酸(2) 为关键中间体合成麦草畏原药，即路线①，Velsicol Chemical Corporation 报道了两种不同的合成方法：一种[7-10]是在低温下将硫酸二甲酯分批加至3,6-二氯水杨酸的氢氧化钠水溶液中，至反应完全后再酸化，乙醚萃取，戊烷重结晶，收率为65%；另一种[11]是将一氯代烷通入3,6-二氯水杨酸的氢氧化钠水溶液中至反应完全后，再酸化生成。从生产成本和收率等因素考虑，第一种合成方法比较容易实现工业生产，后续对该工艺的改进报道较多。

有人对后处理进行了工艺改进，即在投料完后加入氯化钙(或氯化钡) 与NaCl水溶液至反应完全，再酸化处理并回收原料，但收率只有64%。江苏生花农药有限公司也进行了工艺创新并申请了国家专利[11]，他们将3,6-二氯水杨酸溶于有机溶剂中(如甲苯、丙酮、甲醇等)，滴加硫酸二甲酯，于100℃或100℃以下的温度中反应4～6 h，蒸除溶剂后的中间体再加入氢氧化钠溶液，获得麦草畏钠盐，3,6-二氯水杨酸与硫酸二甲酯、氢氧化钠的摩尔配比为1∶(2.0～2.2)∶(2.0～2.2)。该工艺实现了生产清洁化，无需在100℃以上的温度下操作，生产条件更宽松，易控制，收率可达85%以上。

2 3,6-二氯水杨酸的合成

Sidney B R等人[1, 12]首先报道了用Kolbe- Schmidt羧基化反应制备该中间体的路线：将2,5-二氯苯酚(6)的氢氧化钾水溶液投至二甲苯中共沸脱水得酚钾盐溶液，然后转至高压釜中通二氧化碳气体加热反应，反应结束后将盐分离，溶入热水中，经过滤酸化，干燥得产品，收率仅为42%。值得注意的是，从2,5-二氯苯酚钾到3,6-二氯水杨酸的收率很低，仅为29%，Manfred B等人[13]进行了大量的改进工作后发现，在通二氧化碳气体操作时，加入一定量的无水碳酸钾，可明显提高该反应收率。

国内严招春[14]认为共沸脱水对提高反应收率和质量有利，用水蒸气蒸馏法进行后处理，3,6-二氯水杨酸的最高收率可达到78.7%，HPLC测试纯度在99.4%以上。张咏等[15]通过工艺改进和催化剂JSY–1的使用，将羧化反应的收率由40%左右提升到66.4%。孟明扬等的研究[16]表明，2,5-二氯苯酚钾盐和二氧化碳气体的充分干燥对该步合成的影响显著，同时他们以2,5-二氯苯酚为原料，通过工艺优化得到了含量98%的3,6-二氯水杨酸，收率达到75%。姜东军等人[17]使用新的羧化催化剂BKC–3 (碳酸钾和三乙胺按摩尔比1∶1.6的混合物)，使反应收率再次由原来的65%提升到87%。

另一方面，Dong W K等人[18]以3-氨基-2,5-二氯苯甲酸工业生产的副产物2-氨基-3,6-二氯苯甲酸(7) 为起始原料，先制成相应的重氮盐，再进一步水解或醇解得到3,6-二氯水杨酸。如反应中控制亚硝酸过量1倍，反应温度-20～5℃，反应时间10 min 至1 h，则可使该重氮化反应得以有效进行，然而，2-氨基-3,6-二氯苯甲酸原料不易得，收率低，不适合工业化生产。

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图2 3,6-二氯水杨酸的2种合成方法

3 2,5-二氯苯酚的合成

对于2,5-二氯苯酚的合成，如图3所示，主要有5种合成方法：① 1,2,4-三氯苯[19]或2,5-二氯苯基溴[20]等多卤代苯(8) 的水(醇) 解，其反应条件苛刻，原料不易得或易发生副反应，产生难以分离的异构体；② 2,5-二氯苯甲醚(9) 的醇解[21]，其原料

14 现 代 农 药 第10卷 第5期

不易得到，反应条件苛刻；③ 2,4-二氯苯酚 (10) 的异构化 (气相催化) [22]，其反应条件苛刻且催化剂不易得到；④ 2,5-二氯-4-羟基苯磺酸 (11) 去磺酸基[23]，其原料合成路线长，生产成本高；⑤ 2,5-二氯苯胺 (12) 的重氮化、水解[24]，收率88.3%，其原料易得，实验条件温和，产品纯度好，收率较高，是一条比较经济实用的合成路线。

图3 2,5-二氯苯酚的5种合成方法

值得注意的是，国内外都曾以1,2,4-三氯苯为原料来生产2,5-二氯苯酚 (方法①)，主要有常压法和加压法两种不同的方法[19]。但常压法因乙二醇用量大、难回收，产品质量不稳定而被舍弃，加压法成为通常使用的工艺。其工艺为：以三氯苯、固碱和甲醇为原料，高温 (190℃) 高压 (4.3 MPa) 水解4 h

，经过滤、酸化、萃取、精馏，得到含量96%以上

的2,5-二氯苯酚粗品，收率

90%～93%。严招春[14]通过加入尿素进行分步析晶，分离反应后的

2,5-二氯苯酚、2,4-二氯苯酚的混合物 (反应条件：175℃、2.25 MPa)，得到2,5-二氯苯酚的尿素加成物，再水解即得到2,5-二氯苯酚。

如图4所示，工业上1,2,4-三氯苯主要是通过六六六无毒体 (13) 高压石灰水水解得到的。但随着六六六的禁用，1,2,4-三氯苯的供应受到了限制。江苏扬农化工集团有限公司通过技术深开发，从生产二氯苯的“三废”中分离出1,2,4-三氯苯。但更多的是采用2,5-二氯苯胺来生产2,5-二氯苯酚 (方法⑤)，由于该路线具有成本低等优点，成为有效的替代工艺。

图4 2,5-二氯苯酚曾采用的工业生产方法

江苏生花农药有限公司[25]用浓硫酸替代稀硫酸

与2,5-二氯苯胺在常温下反应，产物直接溶于浓硫酸，再与后续投料的亚硝酸钠充分反应，反应收率达到85%～90%，同时简化操作并降低了能耗。浙江工业大学的陆志勋[26]等人用2,5-二氯苯胺与60%硫酸在120℃反应15 min ，形成2,5-二氯苯胺硫酸盐，0～5℃将亚硝酸水溶液滴加到铵盐中，0.5 h 加完，n (NaNO 2)∶n

(C 6H 5Cl

2N)＝1.02∶1.00，

用泵输送到有一定长度、预热至60℃带夹套的管道中，使反应液

中未反应的2,5-二氯苯胺快速反应，同时泵入尿素水溶液，与尿素混合去除多余亚硝酸，重氮盐快速放入加热到160℃的70%硫酸水溶液中高温水解，粗产品通过与水共沸蒸出，反应收率可达到90.2%。章小波等人[27]还对重氮化过程中的硫酸进行了回收利用，回用率达到80%，既降低了成本又减少了环境污染。如图5所示，2,5-二氯苯胺可通过1,4-二氯苯 (15) 硝化、还原得到，国标GBT 23667–2009对2,5-二氯苯胺产品质量控制等进行了规范。

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图5 2,5-二氯苯胺的工业生产方法

4 小结

综合原材料、反应条件、收率和成本等因素，可以确定麦草畏的较优合成路线，如图6所示：以2,5-二氯苯胺 (12) 为起始原料，经重氮化、水解反应 (部分重氮化反应在高温下快速进行，与尿素混合后除去残余的亚硝酸，连续泵入水解釜，最后产品通过与水共沸蒸出) 得到2,5-二氯苯酚 (6)，酚投入二甲苯溶液中，与氢氧化钾反应成盐后升温脱水，用碳酸钾和三乙胺的混合物 (摩尔比1∶1.6)为催化剂，通二氧化碳气体进行Kolbe-Schmidt 羧基化反应得3,6-二氯水杨酸 (2)，酸溶于有机溶剂中，滴加硫酸二甲酯进行O -烷基化反应，经水解、酸化、提纯、干燥得麦草畏原药，总收率66.7%。

以2,5二氯苯胺计，三大步的工业化理论总收率为66.7%。理论消耗定额 (t/t ，估算) 为：2,5-二氯苯胺 (100%计) 1.06，亚硝酸钠 (100%计) 0.46，浓硫酸2.5 L ，二甲苯34.5 L ，硫酸二甲酯 (100%计) 2.864，氢氧化钠 (100%计) 17.38。粗品 (预计含量在95%以上) 经溶剂重结晶，可得到98%以上的精麦草畏原药。该路线所用原材料2,5-二氯苯胺、盐酸、硫酸二

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甲酯、硫酸和烧碱等均可通过市场采购。麦草畏生产过程有“三废”产生，应注意废水、盐、溶剂、酸、胺、酚等的回收及利用，最大限度减少“三废”排放量，对排出的“三废”采取相应的治理措施。

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图6 麦草畏的较优工艺路线

然而，如何进一步改进并应用新的工艺，以节约成本并实现安全环保生产，同时更好地提高产品质量并实现杂质控制，还需要不断关注和努力。

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