三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的合成研究

王 俊，谢 欣，万宏剑，王洪雷

（江苏省农药研究所股份有限公司，南京 210046）

◆研究与开发◆

三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的合成研究

王 俊，谢 欣，万宏剑，王洪雷

（江苏省农药研究所股份有限公司，南京 210046）

综述了三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯的主要合成途径，并选择了以三氯吡啶醇钠为主要原料，经与氯乙酸甲酯合成2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯，再与乙二醇单丁醚进行酯交换反应合成目标产物的工艺路线。该合成工艺以三氯乙酰氯计，5步反应总收率大于72%，产品色泽淡黄，质量分数在98.0%以上。该工艺具有三废量较少和成本较低的特点，适合大规模工业化生产。

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；酯交换

三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯（triclopyr-butotyl）是内吸性除草剂三氯吡氧乙酸的丁氧基乙基酯衍生物，广泛用于防除禾本科作物田中的阔叶杂草，并用于非耕地和森林防除阔叶杂草、灌木和木本植物，尤其对木苓属、栎属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叶和根吸收，在植物体内传导并作用于核酸代谢[1]。

三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯化学名称：[(3,5,6-三氯吡啶-2-基)氧]乙酸-2-丁氧基乙酯；分子式：C13H16Cl3NO4；相对分子质量：356.63。其结构式如下。

1 合成路线

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，该原料主要合成方法有四氯吡啶法和三氯吡啶醇钠法。三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯主要合成方法有以下3种[2-3]。

方法1：三氯吡氧乙酸和乙二醇单丁醚脱水酯化。

方法2：三氯吡氧乙酸甲酯与乙二醇单丁醚酯交换。

方法3：三氯吡啶醇钠和氯乙酸-2-丁氧基乙酯醚化。

方法1是目前企业常用的生产方法。使用氯乙酸甲酯和三氯吡啶醇钠反应生成2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯，然后经过水解和中和反应得到三氯吡氧乙酸。此过程会产生大量高盐分的酸性废水，环保压力大，处理费用高。

方法3先用氯乙酰氯和乙二醇丁醚反应生成氯乙酸-2-丁氧基乙酯后，再与三氯吡啶醇钠反应生成三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯。该反应由于空间位阻较大，易产生异构体，反应收率偏低，并导致最终产品含量偏低。

本文采用的合成方法在方法2基础上进行，以三氯吡啶醇钠为主要原料，先与氯乙酸甲酯缩合制得2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯，再与乙二醇单丁醚进行酯交换反应。该方法省去水解反应和酸化中和过程，反应步骤减少；所得产品为淡黄色液体，质量分数在98.0%以上；5步合成总收率在72%以上（以三氯乙酰氯计）。

反应方程式如下。

2 实验部分

2.1 主要试剂及来源

三氯乙酰氯（99.5%）、四丁基溴化铵（99.0%），上海紫一试剂厂；丙烯腈（99.5%）、氯乙酸甲酯（98.0%）、二氯乙烷、氯苯，分析纯；乙二醇单丁醚（99.5%）、碳酸钠（99.0%），百灵威科技有限公司；氢氧化钠（96.0%）、碳酸氢钠（99.0%），山东国邦药业股份有限公司；季铵盐类催化剂，江苏省农药研究所股份有限公司制。

2.2 合成方法

2.2.1 三氯吡啶醇钠的合成

[4-5]中“一锅法”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）和氯化亚铜0.5 g（0.005 mol），缓慢升温至回流，反应15 h。GC跟踪反应情况，三氯乙酰氯质量分数＜5.0%，反应即为合格。反应液降至室温，在-0.095 MPa、60℃下减压脱溶除去轻馏分，最后得加成物90.8 g。

在氮气保护下，向上述90.8 g加成物中依次加入自制催化剂（季铵盐类）0.6 g、氯苯100.0 g，缓慢升温至回流。回流反应6.0 h后取样，GC跟踪反应情况，加成物质量分数≤2.0%，反应即为合格，得环合物。

向上述所得的环合物反应液（185.6 g）中室温滴入10%氢氧化钠水溶液200 g。滴加过程中体系缓慢放热，2.0～3.0 h滴完。自然升温至55～60℃，再加热升温至回流。回流过程中注意pH值变化（注意保持体系呈碱性），6.0 h反应完成。降温至0～5℃，抽滤，滤饼烘干后得三氯吡啶醇钠160.0 g，质量分数92.5%，收率81.5%（以三氯乙酰氯计）。

2.2.2 2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯的合成

参考文献[6]，向250 mL四口反应瓶内依次加入氯乙酸甲酯96.5 g（0.87 mol）、四丁基溴化铵5.7 g（0.018 mol）、碳酸钠4.0 g（0.038 mol）、碳酸氢钠3.0 g（0.036 mol），反应体系升温至70℃，向四口瓶中加入质量分数为92.5%的三氯吡啶醇钠162.0 g（0.68 mol），加料完毕后保温反应3.0 h，HPLC跟踪至三氯吡啶醇钠质量分数＜0.5%，结束反应。向反应液中加入250 g水（70℃热水），搅拌10 min后抽滤，得粗品196.7 g，质量分数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干燥四口反应瓶内加入2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯80.87 g（0.29 mol）、乙二醇单丁醚104.92 g（0.88 mol）、自制催化剂10.07 g（0.03 mol），加料完毕后升温至回流，反应2.0 h后取样，GC跟踪反应进度，2-(3,5,6-三氯-2-吡啶氧基)乙酸甲酯质量分数＜0.5%即为合格。反应完毕后，在50～55℃加入200 g水洗涤反应液，静置、分层，有机相脱溶得目标物淡黄色液体103.34 g，质量分数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 结果与讨论

本文在查阅国内外文献基础上，选择以三氯吡啶醇钠为关键中间体，先与氯乙酸甲酯缩合，再与乙二醇单丁醚进行酯交换的合成方法。

三氯吡啶醇钠采用常压“一锅法”合成，后处理也极为简单易行。工艺条件温和，工艺流程较短，生产成本也大大降低。因此选择三氯吡啶醇钠做为反应关键中间体合成三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯切实可行。

文献[6]中以三氯吡啶醇钠为主要原料，经过醚化、水解、酯化得到三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯。该反应路线较长，反应总收率低，同时在水解、中和过程中会产生大量高盐分酸水，环保压力大，三废处理费用高，企业成本增加。而本文所涉及的反应路线更简捷，反应总收率更高，更适合工业化生产。

4 结论

本文通过查阅文献对三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯3种合成路线进行比较，选择更适用于工业化生产的合成路线。该路线反应步骤短，操作简便，三废量少，反应收率高，原料综合成本低。在当前严峻的环保形势下，该路线更适合工业化生产。

参考文献

[1]王险峰.进口农药手册 [M].北京:中国农业出版社,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]金炼铁.三氯吡啶酚的合成述评[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.

（责任编辑：顾林玲）

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，安徽省全椒县人，理学硕士，主要从事新农药研发及工艺优化。E-mail：jwang100724@163.com