2-[2-(4-氯苯基)乙基]-2-叔丁基环氧乙烷的合成工艺改进

陈兆梅，杜晓华



2-[2-(4-氯苯基)乙基]-2-叔丁基环氧乙烷的合成工艺改进

陈兆梅，杜晓华

（浙江工业大学 催化加氢研究中心，浙江省绿色农药清洁生产技术研究重点实验室，浙江省绿色农药协同创新中心，杭州 310014）

筛选难挥发甲基硫醚替代二甲基硫醚，用于戊唑醇中间体环氧化合物的合成，消除恶臭，提高收率。以1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮和对丙氧基苯甲硫醚为原料，先与硫酸二甲酯反应生成锍盐，然后在碱性条件下反应生成2-[2-(4-氯苯基)乙基]-2-叔丁基环氧乙烷。经优化，戊唑醇中间体环氧化合物收率达97.7%。该工艺清洁高效、操作简便，具有工业化应用前景。

对丙氧基苯甲硫醚；锍盐；硫叶立德；2-[2-(4-氯苯基)乙基]-2-叔丁基环氧乙烷

环氧化合物是重要的农药及医药中间体。如2-[2-(4-氯苯基)乙基]-2-叔丁基-环氧乙烷是杀菌剂戊唑醇的重要中间体[1]。戊唑醇自1988年上市后，很快超越了其他三唑类杀菌剂(如三唑酮、粉唑醇、三唑醇、腈菌唑、苯醚甲环唑等)品种的销售额。2010年，戊唑醇的全球销售额为3.95亿美元，占三唑类杀菌剂销售额的16.9%(仅次于氟环唑的4.15亿美元)[2]。我国目前是生产戊唑醇数量最多的国家，生产能力超过1.3万t，产量约在7 500~8 000 t，其中85~90%供出口，其余为国内使用，戊唑醇在我国具有很大的发展前景[3]。戊唑醇在全世界范围内用作种子处理剂和叶面喷雾，杀菌谱广，活性高，持效期长，主要用于防治小麦、花生、蔬菜、香蕉、苹果、梨等作物上的多种真菌病害[4-13]，其在全球50多个国家的60多种作物上取得登记并广泛应用。

本课题组[14]在戊唑醇中间体2-[2-(4-氯苯基)乙基]-2-(1,1-二甲基乙基)-环氧乙烷合成工艺的改进中通过用难挥发的正辛基甲基硫醚代替二甲基硫醚合成硫叶立德，并应用到环氧化反应当中，从源头上消除了操作过程中的恶臭气味，但产物收率只有90%左右，需要进一步改进。

本文以对丙氧基苯甲硫醚代替二甲基硫醚与硫酸二甲酯反应合成锍盐，然后与1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮在碱性条件下反应生成环氧化合物。通过对反应时间、反应温度、反应碱、锍盐与1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮投料摩尔比、反应碱与1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮投料摩尔比、溶剂等因素进行优化，得到高收率2-(4-氯苯基)-2-叔丁基环氧乙烷。

1 试验部分

1.1 主要仪器与试剂

85-1型磁力搅拌器(上海志威电器有限公司)，DF-101S集热式恒温磁力搅拌器(杭州惠创仪器设备有限公司)，RE-52AA旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)，JM.A10002电子天平，2XZ-4型旋片式真空泵(浙江黄岩黎明实业有限公司)，SHB-IIIA循环水式真空泵(上海豫康科教仪器设备有限公司)，DSOII气相色谱仪(Thermo Fisher Scientific)，LC-10AT高效液相色谱仪(日本岛津)，6890/5973 HP-5MS气质联用仪(Agilent)

硫酸二甲酯、1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮均为工业品，其他原料和试剂均为市售分析纯和化学纯。

1.2 对丙氧基苯甲硫醚的合成

取4-甲硫基苯酚21.0 g (0.15 mol)于100 mL三口烧瓶中，向其中加入溴丙烷18.5 g (0.15 mol)、四丁基溴化铵0.4 g、23%NaOH 18.0 g (0.45 mol)于60 ℃下反应2 h，逐渐升温至90 ℃反应4 h结束。反应液静置分液，水层用乙酸乙酯(50 mL×2)萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液经减压精馏得对丙氧基苯甲硫醚。

1.3 2-[2-(4-氯苯基)乙基]-2-叔丁基环氧乙烷的合成

称取对丙氧基苯甲硫醚27.3 g (0.15 mol)和硫酸二甲酯18.9 g (0.15 mol)置于250 mL三口烧瓶中，90 ℃下加热搅拌反应2 h。向其中加入甲苯120 g、1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮22.4 g (0.10 mol)、氢氧化钾33.6 g (0.60 mol)、PEG-300 1.4 g于50 ℃下搅拌反应4 h。反应结束后，向反应液中加入100 mL水，搅拌，分液，水层用甲苯(50 mL×3)萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液经减压精馏回收甲苯和对丙氧基苯甲硫醚，得淡黄色油状液体2-[2-(4-氯苯基)乙基]-2-叔丁基环氧乙烷。

图1 2-[2-(4-氯苯基)乙基]-2-叔丁基环氧乙烷的合成

2 结果与讨论

2.1 反应时间对收率的影响

在环氧化反应中，由于锍盐过量，随着反应进行，原料1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮会不断消耗直至反应完全，因此反应时间对收率会产生影响。按照1.3的方法考察反应时间1~6 h对收率的影响，结果见表1。

从表1可以看出，反应温度为40 ℃，PEG-300为催化剂，酮、锍盐、反应碱投料摩尔比为1.0︰1.5︰6.0，最优反应时间为4 h，收率为90.0%。

2.2 反应温度对收率的影响

按照1.3的方法，考察反应温度(－10～60 ℃)对收率的影响，结果见表2。

从表2可以看出，反应时间为4 h，PEG-300为催化剂，酮、锍盐、反应碱投料摩尔比为1.0︰1.5︰6.0，反应温度最优为50 ℃，收率为96.0%。

2.3 锍盐与酮不同投料摩尔比对环氧化反应的影响

在环氧化合物的合成时，在确定了反应时间和反应温度后，按照1.3的方法考察锍盐和1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮不同投料摩尔比对收率的影响，结果见表3。

从表3可以看出，反应温度为50 ℃，反应时间为4 h，反应碱为氢氧化钾，锍盐和酮最优投料摩尔比为1.5︰1.0，收率为96.0%。

2.4 反应碱与酮不同投料摩尔比对环氧化反应的影响

按照1.3的方法考察碱和1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮不同投料摩尔比对收率的影响(表4)。

表1 时间对环氧化反应的影响

表2 温度对环氧化反应的影响

表3 不同摩尔比锍盐与1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮对环氧化反应的影响

表4 不同摩尔比碱与1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮对环氧化反应的影响

从表4可以看出，反应温度为50 ℃，反应时间为4 h，PEG-300为催化剂，锍盐和酮投料比为1.5︰1.0，碱和酮最优投料摩尔比为6.0︰1.0，收率为96.0%。

2.5 催化剂种类对环氧化收率的影响

在反应时间和温度，以及锍盐、碱与1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮投料比确定的情况下，按照1.3的方法考察选用不同催化剂对环氧化收率的影响，结果见表5。

从表5可以看出，反应温度为50 ℃，反应时间为4 h，酮、锍盐、反应碱投料摩尔比为1.0︰1.5︰6.0，PEG-300为最优催化剂，收率为96.0%。

2.6 碱对环氧化收率的影响

碱的不同投料量对反应起到一定的影响作用，使用不同的碱同样是应该考虑的因素，按照1.3的方法考察不同碱对环氧化合物收率的影响，结果见表6。

从表6可以看出，反应温度50 ℃，反应4 h，PEG-300为催化剂，酮、锍盐、反应碱投料摩尔比为1.0︰1.5︰6.0，氢氧化钾为最优反应碱，收率为96.0%。

2.7 溶剂对环氧化收率的影响

溶剂对于化学反应具有一定程度的影响，按照1.3的方法考察溶剂对环氧化合物收率的影响，结果见表7。

从表7数据可以看出，反应温度50 ℃，反应4 h，PEG-300为催化剂，1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮、锍盐、碱投料摩尔比为1.0︰1.5︰6.0，甲苯为最优反应溶剂，收率为97.7%。

表5 催化剂种类对环氧化反应的影响

表6 碱对环氧化反应的影响

表7 溶剂对环氧化收率的影响

3 结 论

该环氧化反应中，通过对反应条件的优化，综合得出结论：反应温度50 ℃，反应时间4 h，PEG-300为催化剂，氢氧化钾为反应碱，1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮、锍盐、反应碱投料摩尔比为1.0︰1.5︰6.0，甲苯为反应溶剂，反应具有97.7%的收率。该合成工艺具有清洁高效的特点，可用于多种农药及医药中间体环氧乙烷衍生物的合成。

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An Improved Synthesis of 2-[2-(4-Chlorophenyl)ethyl]-2-tert-butyl-oxirane

CHEN Zhaomei, DU Xiaohua

(Catalytic Hydrogenation Research Center, Zhejiang University of Technology, Zhejiang Key Laboratory of Green Pesticides and Cleaner Production Technology, Zhejiang Green Pesticide Collaborative Innovation Center, Hangzhou 310014, China)

A synthesis method of tebuconazole intermediate epoxide compound the though select non-volatile sulfide to replace dimethyl sulfide, to eliminate the foul odor in the reaction process, and raise the yield. 1-(4-Chlorophenyl) -4,4-dimethyl-3-pentanone and 1-(methylthio)-4-propoxy-Benzene as a starting material reacted with dimethyl sulphate to give sulfonium salt, and then reacted under basic conditions to give the 2-[2-(4-chlorophenyl) ethyl]-2-tert-butyl-oxirane. Under the optimal conditions, the yield of tebuconazole intermediate epoxide compound reached 97.7%. The method has some advantages of clean and efficiency, being easy to operate, and the method is suitable for industrial application prospects.

1-(methylthio)-4-propoxy-benzene; sulfoniumbsalt; sulfur ylide; 2-[2-(4-chlorophenyl)ethyl]-2-tert-butyl-oxirane

10.16201/j.cnki.cn31-1827/tq.2018.02.05

TQ450

A

1009-6485(2018)02-0030-04

陈兆梅(1993—)，女，安徽人，在读硕士生。E-mail: zhaomeic_zjut@163.com。

杜晓华(1972—)，男，湖北人，研究员，从事农药绿色有机合成技术研究。E-mail: duxiaohua@zjut.edu.cn。

2018-01-19。