[发明专利]一种合成5-溴-3-仲丁基-6-甲基脲嘧啶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成5-溴-3-仲丁基-6-甲基脲嘧啶的方法，属于化学技术领域。

背景技术

5-溴-3-仲丁基-6-甲基脲嘧啶，商品名除草定(Bromacil)，主要被根吸收，内导，也有接触茎叶杀草作用，对禾本科和阔叶杂草以及深根茎杂草都有效。除草定作为含氮杂环化合物的脲嘧啶类除草剂，其活性在于其5位的的氢原子被溴取代，因此它具有高活性、低毒性的特点。传统的合成工艺，主要是采用杜邦公司(US3352862)所报道的方法，此工艺存在以下三个问题：(1)所用的原料仲丁胺、固体光气都属于刺激性较强的物质，环保问题突出，尤其固体光气极易潮解，且在反应中容易残留，导致副反应的发生，使产品的纯度降低；(2)环化反应中，所选用的醇钠环化催化剂，难以排除四元环的竞争反应，影响产品的纯度和产率；(3)溴代反应中，采用的是在极性溶剂中滴加溴素，反应的选择性差，导致产生二溴代的副产物，因此需要用柱色谱分离，致使产品的收率较低，仅为35％.为优化此产品的合成工艺，有许多文献报道提出了新的合成路线和方法，如范晓泉等在《精细化工与专用化学品》2007，(15)1介绍的改进方案，以及以本发明人为第一作者，曾介绍过其反应的新路线和途径(《山东大学学报》2007，7)。

本发明人的原有工艺是：以2-溴丁烷为原料，先和尿素反应，得到仲丁基脲，然后仲丁基脲再和乙酰乙酸乙酯反应得到中间体(II)，在新型环化催化剂氢化钠的催化下，直接环化得到脲嘧啶，最后在乙酸和三氯甲烷作混合溶剂的条件下，用络合的溴选择性取代试剂Pyr-HBr-Br₂取代得到产品-除草定。具体合成路线见式1：

上述工艺路线的优点是原料易得，且相较于传统工艺较环保。但产物I及产物II都是采用的传统的有机溶剂溶解法，通过将原料2-溴丁烷和尿素按一定的比例混合于有机溶剂中，然后在酸性催化剂的作用下，加热反应10小时，通过HBr的气体的不断释放，反应向正方向进行，然后蒸出溶剂，得到产物I，再以产物I为原料与乙酰乙酸乙酯反应，通过环化反应得到中间体III。这种合成方法存在尿素和产物II都既不溶于有机溶剂也不溶于乙酰乙酸乙酯的弊端，故这两步反应均为固-液非均相反应，是整个反应的控制步骤，直接影响反应的收率及反应时间。在由产物III通过溴的取代反应，得到最终产品5-溴-3-仲丁基-6-甲基脲嘧啶时，本发明人的溴代反应虽然采用络合溴参与反应，但采用的吡啶氢溴酸盐过溴化物络合试剂，因吡啶及氢溴酸都是具有挥发性的有机化合物，对环境的副影响较大。

为进一步的优化和改进其合成方法，本发明人不断对该化合物的合成路线的合成工艺进行进一步的改进，提高了其产品的收率，并使该工艺更环保，更具竞争力。

发明内容

本发明的目的在于解决现有合成5-溴-3-仲丁基-6-甲基脲嘧啶的方法的不足，通过改进反应方法，提高反应的收率和产品的质量。

本发明的技术方案如下：

通过研究相转移催化剂(PTC)对反应的影响，筛选相转移催化剂，使上述合成路线式1中反应步骤(1)和(2)的反应方式由原来的非均相反应通过相转移改变为均相反应。

具体合成路线见式2：

在由产物III通过溴的取代反应，得到最终产品5-溴-3-仲丁基-6-甲基脲嘧啶时，本发明在根据产品的结构的基础上，选择用对环境友好的无水乙醇和四溴环酮复合作为络合试剂，然后在反应中用对甲苯磺酸作为催化剂，可使产品的收率及反应条件有明显的改善，并通过优化工艺得到反应的最佳反应条件。

具体合成路线见式3：

本发明合成5-溴-3-仲丁基-6-甲基脲嘧啶的方法包括如下步骤：

1、仲丁基脲(I)的合成方法

将0.1-0.3mol2-溴丁烷、80-150ml的聚乙二醇-400(PTC)，0.1-0.4mol的尿素加入装有温度计、回流冷凝管、电动搅拌的250ml三口反应瓶中，在搅拌下，回流反应6-7h，TLC薄层色谱检测其反应完成；冷却至室温，抽滤，将液体用饱和食盐水洗涤两次，然后用无水硫酸钠干燥1-1.5h，抽滤得到的滤液，用旋转蒸发仪减压蒸馏得到固体，用乙醇重结晶得到白色产品-仲丁基脲，收率大于94％。

2、3-仲丁基-6-甲基-脲嘧啶(III)的合成方法