阅读说明：本技术 一种酶法合成噁唑酰草胺的方法 (Method for synthesizing metamifop by enzyme method ) 是由 田轮 王宇 周灿亮 胡志彬 刘林波 陈三龙 杨紫冬 许树涛 于 2019-12-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种酶法合成噁唑酰草胺的方法。该方法是以(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸衍生物与N-甲基-2-氟苯胺为原料,在溶剂中经生物酶催化反应,反应结束后与酶分离,除去溶剂后经纯化可得噁唑酰草胺。该方法反应条件温和、副产物少、操作简单、环境友好、生产成本低,具有较好的工业利用价值。(The invention discloses a method for synthesizing metamifop by an enzyme method. The method takes (R) -2- [4- (6-chloro-2-benzoxazolyl-oxy) phenoxy ] propionic acid derivatives and N-methyl-2-fluoroaniline as raw materials, the raw materials are subjected to biological enzyme catalytic reaction in a solvent, the raw materials are separated from the enzyme after the reaction is finished, and the metamifop can be obtained after the solvent is removed and the purification is carried out. The method has the advantages of mild reaction conditions, few byproducts, simple operation, environmental friendliness, low production cost and good industrial utilization value.)

一种酶法合成噁唑酰草胺的方法

技术领域

本发明涉及一种酶法合成噁唑酰草胺的方法，属于生物化工技术领域。

背景技术

噁唑酰草胺（Metamifop）是由韩国化工技术研究院开发的一种新型芳氧苯氧丙酸酯类除草剂，极好的防除大多数一年生禾本科杂草，与大多数此类除草剂不同的是，噁唑酰草胺对水稻安全，可有效防除水稻田主要杂草，如稗草、千金子、马唐和牛筋草，主要用于移栽和直播稻田除草。噁唑酰草胺低毒，对环境友好，有广泛的可混性，并有望用于其他作物和草坪除草，是一个很有发展前景的除草剂。其结构式为：

目前，噁唑酰草胺合成都是化学合成法，主要有以下几种方法：

（1）专利CN01823753.3以(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸和N-甲基-2-氟苯胺为原料，以三乙胺为催化剂，三苯基膦作为连接剂，在四氢呋喃中回流12h，经酸化、萃取、柱层析制得噁唑酰草胺，文献报道总收率为23%。该方法目标产物收率低，后处理较为困难，产生大量含磷废盐水，不适合应用于工业化生产。

（2）专利KR100314776B1以N-(2-氟苯基)-N-甲基-2-溴丙酰胺和对苯二酚为原料，在K₂CO₃存在下经S_N2亲核取代生成N-(2-氟苯基)-N-甲基-2-(4-羟基苯氧基)丙酰胺，再与2,6-二氯苯并噁唑反应生成噁唑酰草胺，文献报道总收率为68%。该方法中原料N-(2-氟苯基)-N-甲基-2-溴丙酰胺是由光学活性的2-溴丙酸和N-甲基-2-氟苯胺制得，第一步S_N2亲核取代存在构型的翻转，并且有较多的副产物生成，成本较高，不适合应用于工业化生产。

（3）专利KR100419853B1以2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)-苯氧基]丙酸-N-(2-氟苯基)酰胺和碘甲烷为原料，无水四氢呋喃为溶剂，氢化钠作用下合成噁唑酰草胺，文献报道总收率为70.8%。该方法原料来源困难，碘甲烷原子经济性较低，后处理繁琐，三废多，不适合应用于工业化生产。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种酶法合成噁唑酰草胺的方法，本发明方法反应条件温和、副反应少、后处理操作简单、反应时间短、环境友好、生产成本低，具有较好的工业利用价值。

为了实现上述技术目的，本发明提供一种酶法合成噁唑酰草胺的方法，该方法是以(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸衍生物与N-甲基-2-氟苯胺为原料，一定条件下在溶剂中经酶催化反应一定时间，反应结束后与酶分离，除去溶剂后经纯化可得噁唑酰草胺。其反应如下：

所述一种酶法合成噁唑酰草胺的方法，其特征在于：所述(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸衍生物其结构式为：

其中R为-CH₃或-CH₂CH₃；

所述一种酶法合成噁唑酰草胺的方法，其特征在于：所述生物酶为Novozym 435；

所述一种酶法合成噁唑酰草胺的方法，其特征在于：所述反应溶剂为甲醇、乙醇、正己烷、叔丁醇或甲基异丁基酮的一种，其总用量为每摩尔(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸衍生物加入1.33L；

所述一种酶法合成噁唑酰草胺的方法，其特征在于：所述(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸衍生物与N-甲基-2-氟苯胺摩尔比为1:1~1:1.3；

所述一种酶法合成噁唑酰草胺的方法，其特征在于：所述酶用量为每摩尔(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸衍生物加入6000~10000U；

所述一种酶法合成噁唑酰草胺的方法，其特征在于：所述反应温度为30~70℃；

所述一种酶法合成噁唑酰草胺的方法，其特征在于：所述(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸衍生物为缓慢滴入反应体系，所述滴加时间为2h，反应时间为4~5h；

所述一种酶法合成噁唑酰草胺的方法，其特征在于：所述纯化方法为用乙醇溶解粗品后，降温加水溶析结晶，过滤后干燥可得噁唑酰草胺；

所述纯化方法，其特征在于：所述乙醇体积为每摩尔(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸衍生物加入1.67L，所述乙醇与水体积比为1:1~1:4，所述结晶温度为0~10℃。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

采用生物酶催化剂来催化 (R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸衍生物与N-甲基-2-氟苯胺合成噁唑酰草胺，催化效率高，反应时间短；酶催化反应专一，目标产物产率高、副反应少；反应过程操作简单，反应杂质简单易纯化，产品纯度高；生物酶可反复使用，生产成本低；反应条件温和，三废较少，环境友好。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1

取3.8g(0.03mol) N-甲基-2-氟苯胺于250ml三口烧瓶中，加入20ml甲醇完全溶解后，再加入180U的Novozym 435，另取10.4g（0.03mol）(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸甲酯溶于20ml甲醇中，缓慢滴加入反应瓶内，滴加时间2h，30℃反应5h取样分析(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸甲酯浓度<0.5mg/ml，反应停止，过滤使酶与反应母液分离，并用10ml甲醇洗涤酶一次，洗涤液与母液混合，减压浓缩除去甲醇后，加入50ml乙醇溶解，0℃加入50ml水结晶，过滤后干燥得噁唑酰草胺9.5g；检测分析含量98.81%，ee值99.4%，摩尔收率71.0%。

实施例2

取3.8g(0.03mol) N-甲基-2-氟苯胺于250ml三口烧瓶中，加入20ml甲醇完全溶解后，再加入250U的Novozym 435，另取10.4g（0.03mol）(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸甲酯溶于20ml甲醇中，缓慢滴加入反应瓶内，滴加时间2h，50℃反应5h取样分析(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸甲酯浓度<0.5mg/ml，反应停止，过滤使酶与反应母液分离，并用10ml甲醇洗涤酶一次，洗涤液与母液混合，减压浓缩除去甲醇后，加入50ml乙醇溶解，5℃加入50ml水结晶，过滤后干燥得噁唑酰草胺9.3g；检测分析含量98.80%，ee值99.5%，摩尔收率69.5%。

实施例3

取4.9g(0.039mol) N-甲基-2-氟苯胺于250ml三口烧瓶中，加入20ml乙醇完全溶解后，再加入300U的Novozym 435，另取10.9g（0.03mol）(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯溶于20ml乙醇中，缓慢滴加入反应瓶内，滴加时间2h，70℃反应4h取样分析(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯浓度<0.5mg/ml，反应停止，过滤使酶与反应母液分离，并用10ml乙醇洗涤酶一次，洗涤液与母液混合后，10℃加入50ml水结晶，过滤后干燥得噁唑酰草胺10.2g；检测分析含量98.77%，ee值99.6%，摩尔收率76.2%。

实施例4

取4.5g(0.036mol) N-甲基-2-氟苯胺于250ml三口烧瓶中，加入20ml正己烷完全溶解后，再加入250U的Novozym 435，另取10.9g（0.03mol）(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯溶于20ml正己烷中，缓慢滴加入反应瓶内，滴加时间2h，40℃反应4.5h取样分析(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯浓度<0.5mg/ml，反应停止，过滤使酶与反应母液分离，并用10ml正己烷洗涤酶一次，洗涤液与母液混合，减压浓缩除去正己烷后，加入50ml乙醇溶解，5℃加入50ml水结晶，过滤后干燥得噁唑酰草胺11.4g；检测分析含量98.86%，ee值99.3%，摩尔收率85.2%。

实施例5

取4.5g(0.036mol) N-甲基-2-氟苯胺于250ml三口烧瓶中，加入20ml甲基异丁基酮完全溶解后，再加入300U的Novozym 435，另取10.9g（0.03mol）(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯溶于20ml甲基异丁基酮中，缓慢滴加入反应瓶内，滴加时间2h，60℃反应4h取样分析(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯浓度<0.5mg/ml，反应停止，过滤使酶与反应母液分离，并用10ml甲基异丁基酮洗涤酶一次，洗涤液与母液混合，减压浓缩除去甲基异丁基酮后，加入50ml乙醇溶解，10℃加入100ml水结晶，过滤后干燥得噁唑酰草胺11.3g；检测分析含量98.45%，ee值99.4%，摩尔收率84.1%。

实施例6

取4.1g(0.033mol) N-甲基-2-氟苯胺于250ml三口烧瓶中，加入20ml正己烷完全溶解后，再加入300U的Novozym 435，另取10.9g（0.03mol）(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯溶于20ml正己烷中，缓慢滴加入反应瓶内，滴加时间2h，50℃反应4.5h取样分析(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯浓度<0.5mg/ml，反应停止，过滤使酶与反应母液分离，并用10ml正己烷洗涤酶一次，洗涤液与母液混合，减压浓缩除去正己烷后，加入50ml乙醇溶解，0℃加入200ml水结晶，过滤后干燥得噁唑酰草胺11.6g；检测分析含量98.05%，ee值99.5%，摩尔收率86.0%。

实施例7

取4.5g(0.036mol) N-甲基-2-氟苯胺于250ml三口烧瓶中，加入20ml叔丁醇完全溶解后，再加入300U的Novozym 435，另取10.9g（0.03mol）(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯溶于20ml叔丁醇中，缓慢滴加入反应瓶内，滴加时间2h，50℃反应4.5h取样分析(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯浓度<0.5mg/ml，反应停止，过滤使酶与反应母液分离，并用10ml叔丁醇洗涤酶一次，洗涤液与母液混合，减压浓缩除去叔丁醇后，加入50ml乙醇溶解，10℃加入50ml水结晶，过滤后干燥得噁唑酰草胺10.2g；检测分析含量98.77%，ee值99.6%，摩尔收率76.2%。

实施例8

取4.1g(0.033mol) N-甲基-2-氟苯胺于250ml三口烧瓶中，加入20ml甲基异丁基酮完全溶解后，再加入300U的Novozym 435，另取10.9g（0.03mol）(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯溶于20ml甲基异丁基酮中，缓慢滴加入反应瓶内，滴加时间2h，50℃反应4.5h取样分析(R)-2-[4-(6-氯-2-苯并噁唑氧基)苯氧基]丙酸乙酯浓度<0.5mg/ml，反应停止，过滤使酶与反应母液分离，并用10ml甲基异丁基酮洗涤酶一次，洗涤液与母液混合，减压浓缩除去甲基异丁基酮后，加入50ml乙醇溶解，10℃加入50ml水结晶，过滤后干燥得噁唑酰草胺11.3g；检测分析含量98.45%，ee值99.4%，摩尔收率84.1%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。