DE602004004810T2

DE602004004810T2 - Herstellungsverfahren für optisch reine 2-(4-hydroxyphenoxy)-propionsäureverbindungen

Info

Publication number: DE602004004810T2
Application number: DE602004004810T
Authority: DE
Inventors: Ernest Stephen Huddersfield CLEUGH
Original assignee: Syngenta Ltd
Current assignee: Syngenta Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2024-08-17
Also published as: DK1670743T3; BRPI0414925B1; EP1670743A1; CA2535039C; TWI343911B; KR20060094954A; BRPI0414925A; WO2005042460A1; TW200512185A; CN1852884A; US20060270851A1; KR101102822B1; PL1670743T3; ZA200601145B; ATE353868T1; ES2282897T3; DE602004004810D1; CN100422129C; EP1670743B1; EA009241B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer optisch reinen R-Hydroxyphenoxypropansäure oder eines Salzes oder eines Esters davon und deren Verwendung bei der Herstellung herbizider Produkte in industriellem Maßstab.
Die optisch reine R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure (3) kann durch die Umsetzung von Hydrochinon (2) mit einer S-2-Halogenpropansäure (1), worin X Chlor oder Brom und bevorzugt Chlor ist, in Gegenwart einer Base hergestellt werden (siehe EP0192849 ).
Die mit der Herstellung optisch reiner R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure aus Hydrochinon und einer S-2-Halogenpropansäure verbundenen Probleme wurden erörtert und die relevante Technik wird in EP352168 dargelegt. Insbesondere sind die Überalkylierung von Hydrochinon zum Erhalt der Bissäure (4) und die Oxidation von Hydrochinon zum Erhalt von stark gefärbten Nebenprodukten zwei ernste Probleme. Die in EP352168 angebotene Lösung ist die Durchführung eines komplexen Reinigungsverfahrens.
In industriellem Maßstab ist ein einfaches Verfahren zur Herstellung von R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure wünschenswert, daß im wesentlichen keine Überalkylierungsprodukte aufweist, daß heißt, nicht mit stark gefärbten Nebenprodukten kontaminiert ist und daher keines komplexen oder teuren Reinigungsverfahrens bedarf. Die Anmelder haben überraschend herausgefunden, daß die Verwendung eines milden Reduktionsmittels bei der Herstellung von R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure zu einem isolierbaren Produkt führen kann, das die obigen Kriterien erfüllt.
Es wird daher ein Verfahren zur Herstellung von R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure durch Umsetzung von Hydrochinon oder einem Salz davon mit einer S-2-Halogenpropansäure oder einem Salz davon in Gegenwart eines milden Reduktionsmittels bereitgestellt.
Die S-2-Halogenpropansäure ist S-2-Brompropansäure oder S-2-Chlorpropansäure, bevorzugt S-2-Chlorpropansäure.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird überschüssiges Hydrochinon zur Wiederverwendung rückgewonnen.
Die Isolierung der R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure, hergestellt durch die Reaktion, wird vorzugsweise durch Ansäuerung, beispielsweise mit einer Mineralsäure, insbesondere Salzsäure, und Filtration durchgeführt.
Wenn notwendig oder nach Bedarf kann die R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure durch herkömmliche Techniken in ein Salz oder einen Ester davon umgewandelt werden.
Die bevorzugten Lösungsmittel für die Reaktion sind Wasser oder mit Wasser mischbare Lösungsmittel wie Methanol oder Ethanol allein oder in einem Gemisch mit Wasser.
Bevorzugte Basen sind Alkalimetallhydroxide, speziell Natriumhydroxid.
Bevorzugt wird die Reaktion bei einer Temperatur von 10–100 °C, stärker bevorzugt 30–70 °C durchgeführt.
Die Reaktion kann bei Atmosphärendruck oder bis zu einem 1 bar Überdrück durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise wird ein Mangel der S-2-Halogenpropansäure, als ihr Salz, bei der Umsetzung mit Hydrochinon, typischerweise 0,25–0,75 mol/mol und bevorzugt 0,3–0,6 mol/mol verwendet. Bevorzugte Salze sind Alkalimetallsalze, stärker bevorzugt das Natriumsalz.
Geeigneterweise wird ein Überschuß einer stöchiometrischen Menge der Base in bezug auf das Hydrochinon verwendet. Bevorzugt wird die Base bei zwischen 1,5 und 2,5 mol/mol Hydrochinon und stärker bevorzugt bei 1,6–2,0 mol/mol verwendet.
Das milde Reduktionsmittel ist bevorzugt über das gesamte Verfahren hinweg vorhanden. Es kann dem Verfahren als ein Feststoff oder als eine Lösung zugegeben werden. Während des Verfahrens können steigende Zugaben erfolgen.
Das milde Reduktionsmittel ist eine neutrale oder eine geladene Schwefelspezies mit niedriger Oxidationszahl, wie Schwefeldioxid, ein Sulfit, ein Bisulfit, ein Hydrosulfit, ein Metabisulfit, eine Sulfensäure, eine Sulfinsäure, beispielsweise Formamidinsulfinsäure, oder eine Phosphorspezies mit niedriger Oxidationszahl wie ein Phosphit oder Hypophosphit, oder Hydrazin, ein Hydrazinderivat oder Ascorbinsäure.
Bevorzugte milde Reduktionsmittel sind Alkalimetallsulfit- oder -bisulfitsalze wie Natriumsulfit, Natriumbisulfit, Kaliumsulfit oder Kaliumbisulfit.
Ein bevorzugtes mildes Reduktionsmittel ist Natriumbisulfit.
Die Menge des milden Reduktionsmittels, die verwendet wird, liegt zwischen 0,01 Gew.-% und 10 Gew.-% in bezug auf die Menge an Hydrochinon und liegt bevorzugt zwischen 0,1 % und 5 % und stärker bevorzugt zwischen 0,5 % und 2 %.
Das Verfahren wird bevorzugt im wesentlichen ohne Sauerstoff durch die Verwendung einer Inertgasabdeckung, beispielsweise Stickstoff, durchgeführt.
Je nach Bedarf kann das Verfahren für die Herstellung von 5-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure anstelle einer R-2-Halogenpropansäure von S-2-Halogenpropansäure als ein Ausgangsmaterial angepaßt werden.
R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure wird bei der Herstellung vieler kommerzieller Herbizide wie Quizalofop-P-ethyl, Haloxyfop-P-methyl, Fluazifop-P-butyl, Clodinafop, Cyhalofopbutyl und Fenoxaprop-P-ethyl verwendet.
Daher wird in einem anderen Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Quizalofop-P-ethyl, Haloxyfop-P-methyl, Fluazifop-P-butyl, Clodinafop, Cyhalofop-butyl oder Fenoxaprop-P-ethyl durch a) Herstellen von R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure durch Umsetzung von Hydrochinon oder einem Salz davon mit einer S-2-Halogenpropansäure oder einem Salz davon in Gegenwart eines milden Reduktionsmittels, b) Umsetzen der R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure mit der entsprechenden Halogen-aryl- oder Halogenheteroaryleinheit, um eine R-2-((4-Aryloxy- oder -heteroaryloxy)phenoxy)propansäure zu erhalten, und c) Veresterung der Säure aus Schritt b), um Quizalofop-P-ethyl, Haloxyfop-P-methyl, Fluazifop-P-butyl, Clodinafop, Cyhalofop-butyl oder Fenoxaprop-P-ethyl zu erhalten, bereitgestellt.
Das milde Reduktionsmittel ist eine neutrale oder eine geladene Schwefelspezies mit niedriger Oxidationszahl, wie Schwefeldioxid, ein Sulfit, ein Bisulfit, ein Hydrosulfit, ein Metabisulfit, eine Sulfensäure, eine Sulfinsäure, beispielsweise Formamidinsulfinsäure oder eine Phosphorspezies mit niedriger Oxidationszahl wie ein Phosphit oder Hypophosphit, oder Hydrazin, ein Hydrazinderivat oder Ascorbinsäure.
Die entsprechenden Halogen-aryl- oder Halogen-heteroaryleinheiten sind 2-Halogen-6-chlorchinoxalin für Quizalofop-P-ethyl; 2-Halogen-3-chlor-5-trifluormethylpyridin für Haloxyfop-P-methyl; 2-Halogen-5-trifluormethylpyridin für Fluazifop-P-butyl; 2-Halogen-5-chlor-3-fluorpyridin für Clodinafop; 4-Halogen-3-fluorbenzonitril für Cyhalofop-butyl und 2-Halogen-6-chlor-benzoxazol für Fenoxaprop-P-ethyl, wobei Halogen Chlor oder Brom ist.
Die Umwandlung der R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure zu den Säuren von Schritt b) und Estern von Schritt c) ist einem Fachmann allgemein bekannt, z. B. aus Advanced Organic Chemistry, Jerry March, John Wiley & Sons, 1992, S. 393.
Die Erfindung wird nun anhand des folgenden Beispiels ausführlich beschrieben.
Die Produktqualität wurde durch HPLC bestimmt und die Farbe wurde wie folgt bestimmt. Etwa 10 g R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure wurden in 10 ml Wasser suspendiert und mit Kaliumhydroxidlösung auf einen pH von 7 eingestellt, bevor alles mit mehr Wasser auf 100 ml aufgefüllt wurde. Die Absorptionsvermögen der Lösung wurden bei 420 und 650 nm gemessen und als Extinktionskoeffizienten (ε, Absorptionsvermögen für eine 1-molar-Lösung und eine Weglänge von 1 cm) ausgedrückt.
Beispiel 1
Herstellung von R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure in Gegenwart von Natriumbisulfit unter Rückführung von Hydrochinon
Schritt 1
Hydrochinon (574 g, 5,22 mol) wurde in einen Reaktionskolben geladen, gefolgt von Natriumbisulfit (5,74 g) und Wasser (1014 g) und eine Stickstoffabdeckung wurde erzeugt. Das Gemisch wurde gerührt und auf 50 °C erhitzt und eine 47%ige Lösung aus Natriumhydroxid (799,5 g, 9,39 mol) wurde zugegeben. Die Lösung wurde auf 65 °C erhitzt und eine wässerige Lösung aus S-2-Chlorpropansäurenatriumsalz (544,4 g, 32,5 % als die freie Säure, 1,63 mol) wurde zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 4 Stunden bei 65 °C gehalten. Nach diesem Zeitraum wog die gesamte Reaktionsmasse 2937,6 g und hatte einen Gehalt an R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure von 8,60 %, was 252,54 g Produkt oder einer 85%igen Ausbeute entspricht. 700 g Wasser wurden zugegeben und die Temperatur auf unter 45 °C eingestellt. Zur Einstellung des pH auf etwa 11 wurde Phosphorsäure (120 g) und dann 98%ige Schwefelsäure (250 g) zugegeben, um den pH auf 6,5–7,5 zu verringern, wobei die Temperatur während dieser Zugaben bei 55 °C kontrolliert wurde. Die Lösung wurde dann mit vier aufeinanderfolgenden 638-ml-Anteilen Methylisobutylketon (MiBK) unter Erhalt einer Lösung aus Hydrochinon in MiBK zur Verwendung im nächsten Zyklus extrahiert.
Schritt 2
Die MiBK-Extrakte von Hydrochinon wurden dann mit einer Lösung aus Natriumhydroxid (687 g, 47 % Lösung), Natriumbisulfit (4,02 g) und Wasser (1013 g) extrahiert, während eine inerte Atmosphäre (Stickstoff) aufrechterhalten wurde. Der wässerige Extrakt von Hydrochinon wurde in einen Reaktionskolben geladen, gefolgt von frischem Hydrochinon (172,2 g), 47 % Natriumhydroxidlösung (111,9 g) und Natriumbisulfit (1,72 g), alles unter einer Stickstoffabdeckung. Die Lösung wurde auf 65 °C erhitzt und eine wässerige Lösung aus S-2-Chlorpropansäurenatriumsalz (544,4 g, 32,5 % als die freie Säure, 1,63 mol) wurde bei dieser Temperatur zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 4 Stunden bei 65 °C gehalten. 700 g Wasser wurden zugegeben und die Temperatur auf unter 45 °C eingestellt. Zur Einstel lung des pH auf etwa 11 wurde Phosphorsäure (120 g) zugegeben und dann wurde 98%ige Schwefelsäure (250 g) zugegeben, um den pH auf 6,5–7,5 einzustellen, wobei die Temperatur während dieser Zugaben bei 55 °C kontrolliert wurde.
Das nicht umgesetzte Hydrochinon wurde durch Extraktion mit MiBK wie oben entfernt und die verbliebene wässerige Phase wurde dann unter Verwendung von 98%iger Schwefelsäure auf einen pH von 2 ± 0,2 eingestellt und mit zwei 250-ml-Anteilen MiBK zur Extraktion der R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure extrahiert. Die beiden Extrakte wurden mit einer Lösung aus Kaliumhydroxid (155,5 g eines zu 85 % festen Materials) und Natriumbisulfit (2,15 g) in Wasser (280 g) vereinigt und gewaschen.
Die wässerige Lösung aus R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäurekaliumsalz wurde mit 32%iger Salzsäure auf einen pH von 1 angesäuert und die Temperatur auf 20 °C eingestellt. Die Aufschlämmung wurde dann filtriert und das Feststoffprodukt mit Wasser gewaschen (eine Wäsche 260 g und dann zwei Wäschen bei 230 g). Nach dem Waschen wurde das Produkt getrocknet, bevor es gewogen und analysiert wurde.
Gewicht 188 g
Festigkeit 99,4 %
Bissäure 0,3 %
Ausbeute 63 %
Farbabsorptionsvermögen bei 650 nm 0,023, bei 420 nm 0,197
Die nachstehende Tabelle gibt die Daten für das Absorptionsvermögen des Produktes, das durch das Verfahren der Erfindung und dasselbe Verfahren, jedoch ohne Verwendung von Natriumbisulfat, erhalten wurde, an.

Claims

Verfahren zur Herstellung von R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure oder einem Salz davon durch Umsetzung von Hydrochinon oder einem Salz davon mit einer S-2-Halogenpropansäure oder einem Salz davon in Gegenwart eines milden Reduktionsmittels, wobei das milde Reduktionsmittel eine neutrale oder eine geladene Schwefelspezies mit niedriger Oxidationszahl oder eine Phosphorspezies mit niedriger Oxidationszahl oder Hydrazin, ein Hydrazinderivat oder Ascorbinsäure ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die S-2-Halogenpropansäure S-2-Chlorpropansäure ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das überschüssige Hydrochinon zur Rückführung rückgewonnen wird.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das milde Reduktionsmittel Schwefeldioxid, ein Sulfit, ein Bisulfit, ein Hydrosulfit, ein Metabisulfit, eine Sulfensäure, eine Sulfensäure, ein Phosphit, Hypophosphit, Hydrazin, ein Hydrazinderivat oder Ascorbinsäure ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das milde Reduktionsmittel ein Alkalimetallsulfit oder -bisulfit ist.
Verfahren zur Herstellung von Quizalofop-P-ethyl, Haloxyfop-P-methyl, Fluazifop-P-butyl, Clodinafop, Cyhalofop-butyl oder Fenoxaprop-P-ethyl durch a) Herstellen von R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure durch Umsetzung von Hydrochinon oder einem Salz davon mit S-2-Halogenpropansäure oder einem Salz davon in Gegenwart eines milden Reduktionsmittels nach Anspruch 1, b) Umsetzen der R-2-(4-Hydroxyphenoxy)propansäure mit der entsprechenden Halogen-aryl- oder Halogenheteroaryleinheit, um eine R-2-((4-Aryloxy- oder -heteroaryloxy)phenoxy)propansäure zu erhalten, und c) Veresterung der Säure aus Schritt b), um Quizalofop-P-ethyl, Haloxyfop-P-methyl, Fluazifop-P-butyl, Clodinafop, Cyhalofop-butyl oder Fenoxaprop-P-ethyl zu erhalten.