Способ получения производных 2-(хлорфенокси)-пропионовой кислоты

Способ получения производных 2-(хлорфенокси)-пропионовой кислоты

Реферат

Изобретение относится к органической химии, конкретно к способу получения производных 2-(хлорфенокси)-пропионовой кислоты (I) формулы:

проявляющих выраженную гербицидную активность [Кузнецов В.М. Химико-технологические основы разработки и совершенствования гербицидных препаративных форм. - М.: Химия, 2006. - 320 с.], которые могут найти применение в сельском хозяйстве.

В литературе описаны способы получения указанных соединений конденсацией солей 2-хлорпропионовой кислоты и производных фенола [Мельников Н.Н. Химия и технология пестицидов. - М.: Химия, 1974. - 768 с.], а также хлорированием 2-метилфеноксипропионовой кислоты хлором [Мельников Н.Н. Химия и технология пестицидов. - М.: Химия, 1974. - 768 с.].

Недостатком данных способов является трудоемкость проведения синтеза, заключающаяся в использовании аппарата для хлорирования пропионовой кислоты, многостадийности процесса получения натриевых солей хлорфенолов и пропионовой кислоты и использовании труднодоступной пропионовой кислоты.

Известен способ получения (I) с использованием уксусного альдегида через стадию конденсации производных 2-(хлорфенокси)-пропионовой кислоты с синильной кислотой в присутствии NaOH [Мельников Н.Н., Баскаков Ю.А. Химия гербицидов и регуляторов роста растений. - М.: Госхимиздат, 1962. - 724 с.]. Полученный ацетонитрил подвергают взаимодействию с бензолсульфохолоридом с последующей обработкой хлорфенолятом натрия и NaOH и НСl с получением конечного продукта. Выход целевого продукта составляет 89%.

Недостатком данного способа является трудоемкость синтеза, заключающаяся в многостадийности и применении дорогостоящих компонентов для осуществления процесса.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в упрощении способа получения производных 2-(хлорфенокси)-пропионовой кислоты путем снижения числа стадий и применения доступных и дешевых компонентов.

В заявленном техническом решении предложен способ получения производных 2-(хлорфенокси)-пропионовой кислоты - известных гербицидов 2,4-ДП (2-(2,4-дихлорфенокси)-пропионовая кислота), 2М-4ХП (2-(4-хлор-2-метилфенокси)-пропионовая кислота) и их аналогов синтезом хлорированных O-(1-метил-2-бутенил)фенолов и их дальнейшим озонолитическим превращением.

На первой стадии O-(1-метил-2-бутенил)-хлорфенолы 1-4 получают кипячением в ацетоне 4-хлорпентена-2 с соответствующим хлорфенолом при мольном соотношении реагентов 1:1 в присутствии 0.1 экв тетрабутиламмония иодистого и 2 экв углекислого калия. Выбор 4-хлорпентена-2 обусловлен его доступностью, так как он легко получается из пиперилена, являющегося многотоннажным побочным продуктом производства изопрена.

На второй стадии проводят озонирование O-(1-метил-2-бутенил)-хлорфенолов 1-4 в смеси метилена хлористого и уксусной кислоты при соотношении компонентов смеси 1:0.03 (v/v) при 0°С с последующим окислением семикарбазидом солянокислым. В результате получают соответствующие производные 2-(хлорфенокси)-пропионовой кислоты 5-8.

Таким образом, преимуществами предлагаемого способа получения соединения (I) по сравнению с аналогами являются простота, меньшая трудоемкость и экономичность за счет использования доступных реагентов.

Сущность технического решения поясняется следующими примерами.

Пример 1. Синтез 2-(2,4,6-трихлорфенокси)-пропионовой кислоты (5)

К смеси 2.0 г (14 ммоль) 2,4,6-трихлорфенола и 0.5 г (1.4 ммоль) тетрабутиламмония иодистого в ацетоне добавляли 1.5 г (14 ммоль) 4-хлорпентен-2 и 3.9 г (28 ммоль) углекислого калия. Реакционную смесь кипятили с обратным холодильником. По окончании реакции (контроль по ТСХ) реакционную смесь охлаждали, выпавший осадок отфильтровывали. Фильтрат упаривали, полученный остаток хроматографировали на колонке с Аl₂О₃, элюент-петролейный эфир.

Через раствор 0.1 г (0.4 ммоль) О-(1-метил-2-бутенил)-2,4,6-трихлорфенола в смеси 10 мл метилена хлористого и 0.3 мл уксусной кислоты при 0°С барботировали озоно-кислородную смесь из расчета 1 моль О₃ на 1 моль двойной связи. Реакционную смесь продували аргоном и при перемешивании прибавляли при той же температуре 0.2 г (1.4 ммоль) семикарбазид солянокислый, размешивали при комнатной температуре до исчезновения перекисей (контроль - йод-крахмальная проба). Затем к реакционной массе добавили 30 мл метилена хлористого, промывали водой (3×15 мл), сушили сульфатом магния и упаривали. Остаток хроматографировали на SiО₂ (петролейный эфир - ЕtOАс, 3:1).

Выход 2-(2,4,6-трихлорфенокси)-пропионовой кислоты 0.056 г (56%). Желтые кристаллы, т.пл. 179-180°С. R_ƒ 0.24 (петролейный эфир - ЕtOАс, 2:1). ИК спектр (тонкий слой) (ν, см^-1): 579, 732, 856, 1256, 1471, 1569, 1717, 3081, 3518. Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.): 1.63 (3Н, д, ³J=6.9, Н-3'); 4.92 (1Н, кв, ³J=6.9, Н-2'); 7.27 (2Н, с, Н-3, Н-5). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д.): 17.96 (С-3'); 77.48 (С-2'); 121.61 (С-2, С-6); 121.31 (С-4); 128.08 (С-3; С-5); 146.92 (С-1); 175.07 (С=O). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 270.5 [М+Н]⁺. Найдено, %: С 40.14, Н 2.65. С₉Н₇Сl₃O₃. Вычислено, %: С 40.11, Н 2.62. М 269.5082.

Пример 2. Синтез 2-(4-хлор-2-метилфенокси)-пропионовой кислоты (6) проводили по метидике примера 1. Выход 0.039 г (39%). Светло-коричневые кристаллы, т.пл. 93-94°С. R_ƒ 0,21 (петролейный эфир - ЕtOАс, 2:1). ИК спектр (тонкий слой) (ν, см^-1): 792, 1245, 1493, 1705, 2946, 3508. Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, δ, м.д.): 1.67 (3Н, д, ³J=6.8, Н-3'); 2.25 (3Н, с, СН₃); 4.74 (1H, кв, ³J=6.8, Н-2'); 6.64 (1H, д, ³J=8.7, Н-6); 7.07 (1H, д.д., ³J=8.7, ⁴J=2.4, Н-5); 7.13 (1Н, д, ⁴J=2.4, Н-3). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д.): 16.15 (СН₃); 18.45 (С-3'); 72.65 (С-2'); 113.14 (С-6); 126.37 (С-4); 126.37 (С-5); 129.54 (С-2); 130.91 (С-3); 154.14 (С-1); 176.85 (С=O). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 215.6 [М+Н]⁺. Найдено, %: С 55.98, Н 5.20. С₁₀Н₁₁СlO₃. Вычислено, %: С 55.96, H 5.17. М 214.6452.

Пример 3. Синтез 2-(2,4-дихлорфенокси)-пропионовой кислоты (7) проводили по методике примера 1. Выход 0.044 г (44%). Светло-желтые кристаллы, т.пл. 116-117°С. R_ƒ 0.24 (петролейный эфир - ЕtOАс, 2:1). ИК спектр (тонкий слой) (ν, см^-1): 798, 1243, 1458, 1713, 2955. Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.): 1.72 (3Н, д, ³J=6.8, Н-3'); 4.78 (1H, кв, ³J=6.8, Н-2'); 6.84 (1Н, д, ³J=8.8, Н-6); 7.17 (1Н, д.д., ³J=8.8, ⁴J=2.5, Н-5); 7.40 (1Н, д, ⁴J=2.5, Н-3). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д.): 18.23 (С-3'); 74.01 (С-2'); 116.50 (С-6); 124.98 (С-2); 127.66 (С-5); 127.67 (С-4); 130.43 (С-3); 151.80 (С-1); 175.83 (С=O). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 236.1 [М+Н]⁺. Найдено, %: С 46.01, Н 3.46. С₉Н₈Сl₂O₃. Вычислено, %: С 45.99, Н 3.43. М 235.0634.

Пример 4. Синтез 2-(3,5-дихлорфенокси)-пропионовой кислоты (8) проводили по методике примера 1. Выход 0.086 г (86%). Темно-желтые кристаллы, т.пл. 184-185°С. R_ƒ 0.26 (петролейный эфир - ЕtOАс, 2:1). ИК спектр (тонкий слой) (ν, см^-1): 670, 802, 1093, 1257, 1442, 1574, 1724, 2991, 3520. Спектр ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.): 1.67 (3Н, д, ³J=6.8, Н-3'); 4.77 (1Н, кв, ³J=6.8, Н-2'); 6.80 (2Н, д, ⁴J=1.6, Н-2, Н-6); 7.01 (1H, т, ⁴J=1.6, Н-4). Спектр ЯМР ¹³С (CDCl₃, δ, м.д.): 18.26 (С-3'); 72.35 (С-2'); 114.24 (С-2, С-6); 122.27 (С-4); 135.60 (С-3, С-5); 158.28 (С-1); 176.47 (С=O). Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 236.1 [М+Н]⁺. Найдено, %: С 46.03, Н 3.43. С₉Н₈Сl₂О₃. Вычислено, %: С 45.99, Н 3.43. М 235.0634.

Способ получения производных 2-(хлорфенокси)-пропионовой кислоты, заключающийся в кипячении в ацетоне 4-хлорпентена-2 с соответствующим хлорфенолом при мольном соотношении реагентов 1:1 в присутствии 0.1 экв тетрабутиламмония йодистого и 2 экв углекислого калия, озонировании образующегося соответствующего O-(1-метил-2-бутенил)-хлорфенола из расчета 1 моль О₃ на 1 моль двойной связи в смеси метилена хлористого и уксусной кислоты при соотношении компонентов смеси 1:0.03 (v/v) при 0°С, продувке реакционной смеси аргоном и последующем перемешивании с солянокислым семикарбазидом при комнатной температуре.