專利名稱：制備殺蟲劑中間體的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及某些氰基甲基丙烷衍生物的制備方法以及這些化合物用于合成殺蟲劑和殺蟲劑的中間體。
2,3一二氰基丙酸乙酯首次由Higson和Thorpe得以制備與表征[參見J.Chem.Soc.89,1460(1906)]，作者用甲醛縮氰醇和氰基乙酸乙酯鈉鹽反應(yīng)，以好的收率(70-81％)制得上述產(chǎn)物。Dickinson[參見J.Am.Chem.Soc.82,6132(1960)]重復(fù)了上述操作。這一制備二氰基丙酸酯的方法存在一明顯不足即首先必須分離中間物甲醛縮氰醇。這種極易溶于水的甲醛縮氰醇要通過長時間的持續(xù)抽提才可制得，且其穩(wěn)定性有限，即在設(shè)定的蒸餾條件下易劇烈分解。此外，由于會生成二聚體副產(chǎn)物，因此反應(yīng)需操作仔細。Whiteley和Marianelli[參見Synthesis(1978),392]也描述了二氰基丙酸酯的制備，該法采用氰基乙酸酯、醛(選自C1～C3的烷基醛或苯甲醛)和KCN為原料，經(jīng)過3-取代-2,3-二氰基丙酸酯(并不分離)生成2,3-二取代的丁二腈(succinodi-nitrile)。然而，從選用異丁醛至乙醛，產(chǎn)物收率均會顯著降低。同上，Smith和Horwitz[參見J.AM.Chem.Soc.1949,71,3418]描述了選用酮為原料的同樣反應(yīng)，收率為70％。從而，現(xiàn)有技術(shù)告知增大鄰近羰基的基團大小，可提高產(chǎn)物收率。
一方面本發(fā)明旨在提供一種氰基甲基丙烷衍生物的制備方法，其應(yīng)滿足下述一種或更多種標(biāo)準(zhǔn)1)避免使用甲醛縮氰醇。2)避免二聚化副反應(yīng)。3)以高產(chǎn)率和高純度直接獲得目標(biāo)產(chǎn)物。
據(jù)此，本發(fā)明提供了式(Ⅰ)化合物的制備方法。
其中，R表示至多十八個碳原子的直鏈或支鏈烷基；或其相應(yīng)的鹽；該制備方法包括式(Ⅱ)的氰基乙酸酯與氰鹽和甲醛或可以提供甲醛原料間的反應(yīng)。
RO2C-CH2CN Ⅱ式Ⅱ中R定義同上。
R優(yōu)選為C1～C6的直鏈或支鏈烷基，R最優(yōu)選用乙基。
可選用的氰鹽包括金屬鹽和有機鹽(如四丁基氰化銨為實例的四烷基氰化銨)。優(yōu)選條件下，式(Ⅱ)的氰基乙酸酯與一種堿金屬或堿土金屬氰鹽反應(yīng)，堿金屬氰鹽尤其適用于本發(fā)明，并特別選用KCN或NaCN。在選用堿土金屬或堿金屬鹽的條件下，產(chǎn)物易于分離?；蛘?，反應(yīng)混合物以酸酸化，例如用諸如硫酸或鹽酸類的無機酸酸化，即得式(Ⅰ)的化合物。當(dāng)反應(yīng)后的混合物在不加水條件下進行酸化可獲得高產(chǎn)率的式(Ⅰ)類目標(biāo)產(chǎn)物(不是其鹽)。反應(yīng)中可直接使用甲醛，但是選用聚合形式的多聚甲醛[(CHCOH)n]更為方便，聚甲醛可直接購得(如從Aldrich Chemical Company獲得)。
反應(yīng)操作的一般投料比如下約1mol當(dāng)量的式(Ⅱ)化合物；約0.95～1.0mol當(dāng)量(molar equivalent)的氰鹽和約1mol當(dāng)量的甲醛化合物(以甲醛含量為基準(zhǔn))。
反應(yīng)在溶劑存在下進行。優(yōu)選條件下，反應(yīng)可在下述之一的溶劑介質(zhì)中進行，它們常是醇介質(zhì)或二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二噁烷、四氫呋喃(THF)或二甲氧基乙烷。進一步優(yōu)選反應(yīng)溶劑為以甲醇為實例的C1～C6醇，最優(yōu)選用無水乙醇。雖然對反應(yīng)溫度的要求并不嚴(yán)格，但一般地，反應(yīng)均在介于約0～約120℃或溶劑的回流溫度下進行。通常在其它的反應(yīng)物混合之后再加入甲醛原料，可得到最佳的反應(yīng)效果。
通常反應(yīng)最好在大致無水條件下進行(可理解為反應(yīng)進行過程中要生成一當(dāng)量的水)，根據(jù)在于反應(yīng)混合物長時間置于水中，將可能導(dǎo)致式(Ⅰ)化合物酯基水解(因反應(yīng)進行過程中提高了反應(yīng)介質(zhì)的堿性)而生成相應(yīng)式(Ⅰ)酸(其中R為H代替)，這種酸再進一步脫羧，則生成了1,2-二氰基乙烷。
式(Ⅰ)類化合物可用于制備有殺蟲活性的化合物，參見如下實例歐洲專利公開號0295117,0234119以及WO93/06089。
尤其是，本發(fā)明方法可構(gòu)成另一類殺蟲劑中間體的現(xiàn)場制備部分，進一步而言，本發(fā)明提供了式(Ⅲ)化合物的制備方法。
其中，R1為氰基；W為N或-CR4；R2和R4分別為鹵原子；R3選自鹵原子、鹵代烷基(優(yōu)選三氟甲基)、鹵代烷氧基(優(yōu)選三氟甲氧基)或-SFs，制備方法包括(a)將上述定義的式(Ⅱ)氰基乙酸酯與氰鹽、甲醛或可供給甲醛的其它原料反應(yīng)，得到上述定義的式(Ⅰ)化合物。
(b)將所得的式(Ⅰ)化合物與式(Ⅳ)化合物的重氮鹽反應(yīng)
式(Ⅳ)中W,R2和R3的定義同上，而得式(Ⅴ)化合物
式(Ⅴ)中W、R、R1、R2和R3定義同上，隨后式(Ⅴ)化合物可進一步成環(huán)。
上述式(Ⅴ)化合物具有一個可產(chǎn)生不同對映體的手性中心，因此，它可以以不同的幾何異構(gòu)體或其混合物形式存在。上述所有形式都包括于本發(fā)明內(nèi)容中。在其制備方法中，反應(yīng)步驟(a)的產(chǎn)物通常用無機酸的醇溶液酸化，優(yōu)選鹽酸的乙醇溶液。這也可確保反應(yīng)步驟(a)產(chǎn)生的酸式副產(chǎn)物[產(chǎn)生相應(yīng)的R為H所取代的式(Ⅰ)化合物]再重新酯化。因此，優(yōu)選地，在本制備方法中，反應(yīng)步驟(a)應(yīng)大致在無水條件下進行。
反應(yīng)步驟(b)通常在惰性溶劑中進行，例如水、乙腈、二氯甲烷或DMF，或進一步優(yōu)選為醇溶劑(例如甲醇或乙醇)，反應(yīng)步驟(b)任選在緩沖條件下進行(如用乙酸鈉)。式(Ⅳ)重氮鹽化合物可通過使用文獻公知的重氮化劑而制得，詳細制法如下1mol當(dāng)量的NaNO2和無機酸(例如鹽酸或硫酸)，在約-10℃～約50℃的溫度下反應(yīng)，更優(yōu)選的溫度范圍為約0℃～約5℃。式(Ⅳ)的化合物重氮鹽通常在現(xiàn)場制備，因為如醇類的溶劑趨于迅速還原重氮鹽。在本反應(yīng)中，由式(Ⅳ)化合物的重氮鹽生成上述式(Ⅴ)化合物的反應(yīng)速度通常比重氮鹽的還原速度要快。
隨后需要水解，(可優(yōu)選在溫和的堿性條件進行，例如氫氧化鈉、碳酸鈉或氨的水溶液)，以確保式(Ⅴ)化合物的成環(huán)生成式(Ⅲ)化合物。
式(Ⅱ)式(Ⅳ)化合物的摩爾比一般約為1.5∶1～約1∶4，優(yōu)選約為1.3∶1～約1∶1，更優(yōu)選為約1∶1。
上述式(Ⅲ)和式(Ⅳ)化合物的描述可參見諸如EP-A1-0295117文獻中。上述式(Ⅴ)化合物為新化合物，因此又成為本發(fā)明進一步的特征。
下述非限制性的實施例可說明本發(fā)明實施例12,3-二氰基乙酸乙酯的制備氰化鉀(13.0g,0.2M)于無水乙醇中攪拌氰基乙酸乙酯(22.6g,0.2M)，多聚甲醛(6.0g,0.2M)于室溫下加入。5分鐘后白色懸浮液在回流下加熱12分鐘，橙黃色溶液在低于25℃下真空蒸發(fā)并干燥，得一米色固體。固體物(鉀鹽)溶于水(400ml)，用2M HCl溶液酸化至pH為5，得一紅色油狀物?；旌衔镉枚燃淄槌樘?，抽提物干燥并真空下蒸干，得一紅色油狀的標(biāo)題產(chǎn)物(23.5g),1HNMR(CDCl3)d 4.3(2H,q),3.95(1H,t),3.0(2H,d),1.35(3H,t)；同真實樣品。蒸餾物在0.5mmHg下b.p為132～136℃。收率77％。根據(jù)化學(xué)會雜志(J.Chem.Soc.)89,1460(1906)的對比實施例于惰性氣下，攪拌乙醇鈉溶液[由鈉(25.2g,1.15M)和650ml無水乙醇制得]并用氰基乙酸乙酯(127.7ml,1.2M)處理20min。溶液冷至低于10℃，再緩慢加入甲醛縮氰醇(新制70g,0.2M)與200ml無水乙醇配制的溶液，控制溫度5℃，加入時間55分鐘。維持過夜后，混合物傾入1L冰水并用濃鹽酸酸化至pH1～2，再于二氯甲烷中提取，提取液用無水硫酸鎂干燥后再蒸發(fā)去溶劑，即得一橙黑色油狀物150.6g。再真空蒸餾收集b.p.144～148℃/1mbar餾份作為標(biāo)題物，為無色油狀液體，收率40％。
據(jù)此，本發(fā)明方法較之已有現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點可得以清楚說明。實施例25-氨基-3-氰基-1(2,6-二氯-4-三氟甲基-苯基)吡唑的制備方法氰化鈉(20g,0.408M)和氰基乙酸乙酯(46g,0.408M)于惰性氣存在下溶于300ml無水乙醇。加入12.2g(0.408M)的多聚甲醛，產(chǎn)生放熱，并維持溫度50℃以下。然后將反應(yīng)混合物再于室溫下攪拌5～7小時，冷至0～5℃，再加入含氯化氫(0.45M)的乙醇液并維持溫度在5℃以下。反應(yīng)混合物放置過夜，再于上述懸浮液中于約5℃下加入111ml的鹽酸(0.73M)的乙醇溶液。在此溫度下，加入2,6-二氮-4-三氟甲基苯胺(84.44g,0.367M)，隨后加入NaNO2(35.84g,0.514M)，結(jié)果制得2,3-二氰基-2-[2,6-二氯-4-三氟甲基苯基)偶氮基]丙酸乙酯，產(chǎn)物可由柱色譜分離，用戊烷/乙醚溶液洗脫；和/或者通過乙腈-水溶液反相色譜洗脫分離；或者通過蒸餾除去乙醇后，再將反應(yīng)混合物溶于甲苯，用水洗甲苯液，再蒸干甲苯得以純化。1HNMR(CDCl3)1.37(t,3H),3.55(s,2H),4.43(q,2H),7.65(s,2H)。
于0℃下，氨氣(9.6g 0.56M)通入反應(yīng)混合物。并從反應(yīng)混合物中減壓蒸去乙醇，濃縮液溶入甲苯和乙酸乙酯得混合液。用水洗滌該溶液，并于80℃將甲苯相濃縮后，溶液冷卻得晶狀固體狀標(biāo)題物，母液再濃縮，冷卻，析出重結(jié)晶的第二批產(chǎn)物，m.p.141～142℃，(標(biāo)題物總重87.54g，以起始原料苯胺計算，收率78％)。
權(quán)利要求
1．式(Ⅰ)化合物的制備方法
其中，R表示C1～C18的直鏈或支鏈烷基，或它的鹽，該制備方法包括式(Ⅱ)氰基乙酸酯RO2C-CH2CN(Ⅱ)式(Ⅱ)中R定義同上，與氰鹽和甲醛或可提供甲醛的其它原料間的反應(yīng)。
2．權(quán)利要求1的制備方法，其中的氰鹽為堿金屬或堿土金屬鹽。
3．權(quán)利要求2的制備方法，其中的氰鹽為NaCN或KCN。
4．權(quán)利要求1,2或3中的制備方法，其中R表示C1～C6的直鏈或支鏈烷基。
5．權(quán)利要求1～4任一的制備方法，其中的式(Ⅱ)化合物是氰基乙酸乙酯。
6．權(quán)利要求1～5中之任一的制備方法，其中的甲醛原料是多聚甲醛。
7．權(quán)利要求1～6中之任一的制備方法，其中的反應(yīng)在醇介質(zhì)的溶劑存在下進行。
8．上述權(quán)利要求中之任一的制備方法，其中的反應(yīng)約在約0℃～約120℃的溫度下進行。
9．上述權(quán)利要求中之任一的制備方法，其中的反應(yīng)于如下投料比下進行，約1mol當(dāng)量的式(Ⅱ)化合物；約0.95～1.0mol當(dāng)量的氰鹽；約1mol當(dāng)量的甲醛化合物。
10．上述權(quán)利要求中之任一的制備方法，其中在式(Ⅱ)氰基乙酸酯與氰鹽和甲醛反應(yīng)后，反應(yīng)混合物進行酸化。
11．上述權(quán)利要求中之任一的制備方法，其中的反應(yīng)在大致無水條件下進行。
12．式(Ⅲ)化合物的制備方法
其中R1為氰基；W為N或-CR4；R2和R4分別為鹵原子；R3分別選自鹵素，鹵代烷基，鹵代烷氧基或SF5；制備步驟包括(a)式(Ⅱ)的氰基乙酸酯與氰鹽和甲醛或一種可提供甲醛的原料反應(yīng)，以制得權(quán)利要求1定義的式(Ⅰ)化合物。RO2C-CH2CN(Ⅱ)式(Ⅱ)中，R表示C1～C18的直鏈或支鏈烷基。(b)上述所得式(Ⅰ)的化合物和式(Ⅳ)的重氮鹽化合物反應(yīng)
其中的W、R2和R3定義同上；反應(yīng)后得式(Ⅳ)化合物。
其中，W、R、R1、R2和R3的定義同上，隨后為式(Ⅴ)化合物的成環(huán)。
13．權(quán)利要求12的制備方法，其中反應(yīng)步驟(a)的產(chǎn)物用一種酸，優(yōu)選無機酸的醇溶液處理。
14．權(quán)利要求12或13的制備方法，其中式(Ⅱ)式(Ⅳ)化合物的摩爾比約為1.5∶1～1∶4，優(yōu)選約1.3∶1～1∶1。
15．權(quán)利要求12、13或14中的制備方法，其中的反應(yīng)步驟(a)在大致無水條件下進行。
16．權(quán)利要求12～15中任一的制備方法，其中的成環(huán)可通過式(Ⅴ)化合物的水解實現(xiàn)。
17．式(Ⅴ)的化合物
式(Ⅴ)中，R1為氰基；W為N或-CR4；R2和R4分別表示鹵原子；R3表示鹵原子、鹵代烷基、鹵代烷氧基或SF5。
18．2,3-二氰基-2-[(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基)偶氮基]丙酸乙酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及通式(Ⅰ)化合物的制備方法,這類化合物可作為合成殺蟲活性化合物的中間體。
文檔編號C07D213/77GK1213366SQ97192867
公開日1999年4月7日 申請日期1997年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月5日
發(fā)明者戴維·W·霍金斯, 戴維·A·羅伯茨, 約翰·H·威爾金森, 讓－路易斯·克拉維爾 申請人:羅納-普朗克農(nóng)業(yè)公司