專利名稱：制備[1,4,5]－氧二氮雜衍生物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備[1，4，5]-氧二氮雜類的新方法及其作為制備四氫吡唑烷二酮類除草劑中的中間體的應(yīng)用。
按照WO 03/051853，可以通過使各種N，N′-二?；骂惻c例如2，2′-二氯二乙基醚在極性溶劑中反應(yīng)而生成4，5-二?；?[1，4，5]-氧二氮雜類且然后使用氫鹵酸除去兩個(gè)酰基來制備[1，4，5]-氧二氮雜類。
已經(jīng)令人意外地發(fā)現(xiàn)可以通過使用堿將4，5-二酰基-[1，4，5]-氧二氮雜類轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的[1，4，5]-氧二氮雜類進(jìn)一步改善[1，4，5]-氧二氮雜衍生物的制備。
本發(fā)明由此涉及制備[1，4，5]-氧二氮雜衍生物的新方法，通過使4，5-二酰基-[1，4，5]-氧二氮雜與堿在極性溶劑中和升高的溫度下反應(yīng)來進(jìn)行。
優(yōu)選的4，5-二酰基-[1，4，5]-氧二氮雜類對(duì)應(yīng)于式I 其中R1和R2彼此獨(dú)立為氫、C1-C5烷基、C1-C5鹵代烷基、C2-C5鏈烯基、C2-C5炔基、苯基、烷基苯基、鹵代苯基、烷氧基苯基、芐基、烷基芐基、鹵代芐基、烷氧基芐基、C1-C5烷氧基-C1-C5烷基或C3-C6環(huán)烷基，或R1和R2共同為C1-C4亞烷基、1，2-亞苯基或1，8-亞萘基，并且R3和R4彼此獨(dú)立為氫、C1-C5烷基、C1-C5烷氧基-C1-C5烷基、苯基、烷基苯基、鹵代芐基、烷氧基苯基或芐基。
優(yōu)選R1和R2彼此獨(dú)立為氫或C1-C5烷基，尤其是甲基。R3和R4優(yōu)選為氫。
本發(fā)明使用的式I的4，5-二酰基-[1，4，5]-氧二氮雜類作為原料是已知的并且可以按照本身公知的方式制備，例如WO 03/051853中所述的方式。例如，就N，N′-二?；骂惻c2，2′-二氯二乙基醚的反應(yīng)而言，可以通過使用堿金屬和堿土金屬的氫氧化物為堿并且通過在添加相轉(zhuǎn)移催化劑的條件下進(jìn)行反應(yīng)和/或通過從反應(yīng)混合物中連續(xù)蒸餾出在反應(yīng)過程中形成的水來改善這類原料的產(chǎn)率，所述的相轉(zhuǎn)移催化劑諸如，例如TBACl(氯化四丁銨)、TBABr(溴化四丁銨)、TMACl(氯化四甲銨)或TMABr(溴化四丁銨)或氯化芐基-三乙銨、溴化芐基-三乙銨或Aliquat。
可以通過下列步驟制備N，N′-二?；率紫仁闺滤衔锱c?；シ磻?yīng)而形成一?；虑胰缓笤诓粚?duì)一酰化肼進(jìn)行中間體分離的情況下將?；狒尤氲礁叨葷饪s的水-醇反應(yīng)混合物中。例如，可以通過蒸發(fā)濃縮從反應(yīng)混合物中完全除去溶劑，并且可以在不進(jìn)一步純化的情況下進(jìn)一步使用殘余物。
式I化合物取代基定義中的烷基含有1-5個(gè)碳原子，并且例如為甲基、乙基、丙基、丁基或戊基或其支鏈異構(gòu)體。烷氧基源于提及的烷基。鏈烯基和炔基各自帶有2-5個(gè)碳原子，并且例如為乙烯基、丙烯基、乙炔基和丙炔基及其支鏈異構(gòu)體，以及還有丁烯基、丁炔基、戊烯基、戊炔基，并且還有其支鏈和二-不飽和的異構(gòu)體。苯基還可以為被鹵素、烷基或烷氧基例如，它們各自帶有1-4個(gè)碳原子，單-或多-取代，優(yōu)選這些取代基占據(jù)鄰位或間位或鄰位和對(duì)位。鹵素優(yōu)選為氟、氯或溴。
本發(fā)明的反應(yīng)在極性溶劑中，優(yōu)選在水或醇類中進(jìn)行，所述的醇優(yōu)選具有高于100℃的沸點(diǎn)，諸如，例如正丁醇、正戊醇、環(huán)己醇、苯酚、芐醇，并且尤其是乙二醇、二甘醇、甘油；和C1-C4烷氧基-C1-C4醇類，諸如，甲氧基異丙醇和乙氧基乙醇，并且還有DMSO[(CH3)2SO]、環(huán)丁砜[(CH2)4SO2]、NMP[(CH2)3CONCH3]、DMA[CH3CON(CH3)2]或DMF[HCON(CH3)2]或其混合物，其中優(yōu)選NMP、DMSO，并且尤其是水。還能夠使用二相系統(tǒng)，所述系統(tǒng)含有，例如水和芳族溶劑，諸如甲苯、氯苯、二氯苯、二甲苯或茴香醚。
表述″升高的溫度″優(yōu)選表示50-150℃的溫度范圍。尤其有利的是使用80-100℃的范圍。
該反應(yīng)還可以在壓力下進(jìn)行，優(yōu)選使用達(dá)10巴的壓力。
通過添加相轉(zhuǎn)移催化劑，諸如，例如TBACl(氯化四丁銨)、TBABr(溴化四丁銨)、TMACl(氯化四甲銨)或TMABr(溴化四丁銨)或氯化芐基-三乙銨、溴化芐基-三乙銨或Aliquat，該反應(yīng)的產(chǎn)率可以得到進(jìn)一步改善。
適合于本發(fā)明反應(yīng)的堿優(yōu)選堿金屬和堿土金屬氫氧化物、碳酸鹽和醇化物，優(yōu)選堿金屬氫氧化物。氫氧化鉀尤其是合適的。優(yōu)選每個(gè)欲除去?；褂?-2當(dāng)量，尤其是1-1.3當(dāng)量的堿?？梢砸怨腆w形式或可以以在提及極性溶劑，例如水中的濃度為10-70％，優(yōu)選40-65％溶液的形式使用堿。
分離的[1，4，5]-氧二氮雜的產(chǎn)率一般為60-95％。[1，4，5]-氧二氮雜的純度通常約為90％。
在合成[1，4，5]-氧二氮雜衍生物的過程中，通常的操作步驟為將4，5-二酰基-[1，4，5]-氧二氮雜引入極性溶劑并且加熱該混合物。然后加入化學(xué)計(jì)算量或適當(dāng)過量的堿并且將該反應(yīng)混合物維持在所選擇的溫度下約1-10小時(shí)，優(yōu)選2-6小時(shí)。在20-100℃，優(yōu)選在60-80℃的溫度下，使用與反應(yīng)介質(zhì)溶混性差的芳族溶劑，諸如氯苯萃取反應(yīng)混合物，由此得到含有[1，4，5]-氧二氮雜的溶液，按照常規(guī)方式，例如通過蒸餾出芳香族溶劑可以從其中分離出后者?？梢酝ㄟ^分批或連續(xù)的方式進(jìn)行萃取。
然而，一般而言，還能夠計(jì)量4，5-二酰基-[1，4，5]-氧二氮雜而不是堿，或計(jì)量?jī)煞N成分堿和4，5-二酰基-[1，4，5]-氧二氮雜。
為了便于分離產(chǎn)物，可以向其中加入對(duì)反應(yīng)混合物而言為惰性的并且可溶于其中的鹽。用于該目的的鹽優(yōu)選為與除去?；@得的相同的鹽，即乙酸鹽，例如乙酸鉀。在合適的鹽濃度下，可以按照該方式實(shí)現(xiàn)[1，4，5]-氧二氮雜的直接分離。
本發(fā)明的方法可以連續(xù)或間歇(不連續(xù)地，分批)進(jìn)行，其中優(yōu)選分批操作步驟。反應(yīng)時(shí)間一般為1-10小時(shí)。分批反應(yīng)過程優(yōu)選在攪拌的容器中進(jìn)行，并且連續(xù)的反應(yīng)過程例如在攪拌的串聯(lián)容器中進(jìn)行。
與使用氫鹵酸除去?；囊阎椒ㄏ啾?，本發(fā)明的方法具有下列優(yōu)點(diǎn)-可以獲得較高的體積產(chǎn)率，因?yàn)樵谑褂脷潲u酸反應(yīng)的情況中，形成包含所述的[1，4，5]-氧二氮雜氫鹵酸鹽的粘性晶體溶液，其在一定濃度和高于該濃度下嚴(yán)重影響反應(yīng)物質(zhì)的可攪拌性；-通過調(diào)節(jié)堿和/或4，5-二乙?；?[1，4，5]-氧二氮雜的量，可以按照簡(jiǎn)單的方式控制反應(yīng)；
-添加易溶性鹽使得能夠充分萃取形成的[1，4，5]-氧二氮雜；-方法的可靠性得到改善，因?yàn)閇1，4，5]-氧二氮雜衍生物的熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于相應(yīng)的氫鹵酸鹽的熱穩(wěn)定性；-通過萃取分離[1，4，5]-氧二氮雜類與分離相應(yīng)的氫鹵酸鹽相比要簡(jiǎn)單得多；-周期明顯更短。
本發(fā)明制備的[1，4，5]-氧二氮雜衍生物尤其用作制備例如WO99/47525中所述的四氫吡唑烷二酮類除草劑的中間體。
下列實(shí)施例進(jìn)一步解釋說明本發(fā)明。
實(shí)施例1[1，4，5]-氧二氮雜的制備在75-80℃下，將96.6g 4，5-二乙?；?[1，4，5]-氧二氮雜(含量96.5％)引入67.2g水和100g乙酸鉀的溶液中。然后在相同溫度下，在30分鐘過程中滴加134.4g 50％氫氧化鉀水溶液。然后將該反應(yīng)混合物維持在90-100℃下4小時(shí)。在冷卻至50-75℃后，使用氯苯進(jìn)行萃取(1×200g，2×100g)。合并的氯苯萃取物含有33.4g[1，4，5]-氧二氮雜，它相當(dāng)于65％的產(chǎn)率。
實(shí)施例2[1，4，5]-氧二氮雜的制備在80-85℃下，將96.6g 4，5-二乙酰基-[1，4，5]-氧二氮雜(含量96.5％)引入10.8g水、100g乙酸鉀和123.2g的50％氫氧化鉀溶液的溶液中，歷時(shí)15分鐘。然后將該反應(yīng)混合物維持在90-100℃下4小時(shí)。在冷卻至50-75℃后，使用氯苯進(jìn)行萃取(1×200g，2×100g)。合并的氯苯萃取物含有41.3g[1，4，5]-氧二氮雜，它相當(dāng)于80.9％的產(chǎn)率。
實(shí)施例3[1，4，5]-氧二氮雜的制備批量1在90-95℃下，制備由47.2g水、110g 98％乙酸鉀和111.0g 4，5-二乙?；?[1，4，5]-氧二氮雜(含量92.1％)組成的混合物，并且在1小時(shí)過程中，滴加已經(jīng)加熱至75-80℃的118.2g的60％氫氧化鉀水溶液。然后，將該反應(yīng)混合物維持在95-100℃下4小時(shí)。在冷卻至70-75℃后，使用氯苯進(jìn)行萃取(第一次萃取1×225g，第二次和第三次萃取各112g)。產(chǎn)率萃取物中48.5g[1，4，5]-氧二氮雜，相當(dāng)于86.4％的理論值。
批量2使用來自批量1的三重萃取的水相(含有1.05g標(biāo)題化合物)的一半作為起始加載量，在90-95℃下，加入114.0g 4，5-二乙?；?[1，4，5]-氧二氮雜(含量89.5％)，并在1小時(shí)過程中滴加已經(jīng)加熱至75-80℃的118.2g的60％氫氧化鉀水溶液。然后將該反應(yīng)混合物維持在95-100℃下4小時(shí)。在冷卻至70-75℃后，進(jìn)行萃取。第一次萃取來自批量1的合并的二次和三次氯苯萃取物(含有9.3g標(biāo)題化合物)；第二次和第三次萃取各自使用112g新鮮的氯苯。產(chǎn)率在萃取物中52.7g[1，4，5]-氧二氮雜，相當(dāng)于94.1％的理論值。
實(shí)施例4[1，4，5]-氧二氮雜的制備將35.2g水、205g氯苯、100g乙酸鉀和96.6g 4，5-二乙?；?[1，4，5]-氧二氮雜(96.5％含量)的混合物加熱至90-95℃。在此溫度下，在10分鐘過程中滴加已經(jīng)加熱至75-80℃的107g的60％氫氧化鉀水溶液。然后將該反應(yīng)混合物維持在90-100℃下4小時(shí)。在冷卻至70-75℃后，分相，然后使用氯苯將水相萃取兩次，每次100g。產(chǎn)率萃取物中42.8g[1，4，5]-氧二氮雜，相當(dāng)于83.8％的理論值。
實(shí)施例54，5-二乙酰基-[1，4，5]-氧二氮雜的制備在80-85℃下，制備由792g二甲亞砜、140g N，N′-二乙?；?含量99.5％)、33g碳酸鉀、142g氫氧化鉀(含量95％)和6.6g氯化四甲銨組成的混合物并且將其抽真空至20-40mbar。在該真空條件和相同溫度下，在2小時(shí)過程中滴加258g 2，2′-二氯二乙基醚，然后將該混合物維持在那些條件下3小時(shí)。在滴加和維持期間，通過蒸餾除去在該反應(yīng)條件下形成的水。在冷卻至20-25℃后，過濾出無機(jī)鹽，通過蒸發(fā)濃縮濾液并且使殘余物從1-戊醇中結(jié)晶。獲得了具有93％含量的125.6g 4，5-二乙?；?[1，4，5]-氧二氮雜，相當(dāng)于52.3％的產(chǎn)率。
實(shí)施例6N，N′-二乙?；碌闹苽湓?小時(shí)過程中和40-45℃下，將191g乙酐計(jì)量加入279g的133.4g一乙酰基肼、3.8％N，N′-二乙?；隆?8％水，余量為乙醇/乙酸乙酯的溶液中且然后將該反應(yīng)混合物維持在相同溫度下1小時(shí)。然后，通過將溫度從165逐步增加至170℃和同時(shí)將壓力減至10-20mbar的條件下，蒸餾出所有溶劑。208g殘余物，含有＞98％的N，N′-二乙?；?，相當(dāng)于＞98％的產(chǎn)率。
實(shí)施例7[1，4，5]-氧二氮雜的制備將18.6g的4，5-二乙?；?[1，4，5]-氧二氮雜(100％)、0.54g氯化四甲銨和100g環(huán)丁砜的混合物加熱至Ti＝120-125℃。在30分鐘過程中，加入4.0g氫氧化鉀(95％)并將該反應(yīng)混合物維持在該溫度下。然后加入0.50g水。在2小時(shí)期間再加入8.0g氫氧化鉀(95％)后，將該反應(yīng)混合物維持在恒溫下再經(jīng)過3小時(shí)。然后將該反應(yīng)混合物冷卻至室溫并且過濾，且隨后用環(huán)丁砜洗滌殘余物。獲得的環(huán)丁砜濾液(214.9g重量)具有1.74％的含量，相當(dāng)于3.74g/100％或理論值的38.1％的產(chǎn)率。
實(shí)施例8[1，4，5]-氧二氮雜的制備在95-100℃下制備10.7g 4，5-二丙?；?[1，4，5]-氧二氮雜(100％)和2.0g水的混合物。在1小時(shí)過程中計(jì)量加入12.9g氫氧化鉀(50％)且然后將該混合物攪拌2小時(shí)。為使完成反應(yīng)，加入0.27g氯化四甲銨，再計(jì)量加入8.0g氫氧化鉀(95％)且然后在95-110℃下攪拌5小時(shí)。然后，在90℃將7.0g氯苯和10.0g水加入到反應(yīng)混合物中并且在70℃下分離各相。
水相32.5g，具有2.82％的[1，4，5]-氧二氮雜含量，相當(dāng)于理論值的18.0％的產(chǎn)率。
氯苯相13.0g，含有10.45％的[1，4，5]-氧二氮雜，相當(dāng)于理論值的26.6％的產(chǎn)率。
實(shí)施例9[1，4，5]-氧二氮雜的制備在95-100℃下，制備15.53g 4，5-二苯甲?；?[1，4，5]-氧二氮雜(100％)和168.0g水的混合物。計(jì)量加入2.0g氫氧化鉀(95％)，然后進(jìn)行1小時(shí)攪拌。為使完成反應(yīng)，加入0.27g氯化四甲銨，在幾小時(shí)過程中再計(jì)量加入18.34g氫氧化鉀(95％)，然后在95-110℃下再攪拌5小時(shí)。然后將該反應(yīng)混合物冷卻至室溫，過濾且隨后用200.0g水洗滌。
產(chǎn)物濾液276.8g，含有0.62％的[1，4，5]-氧二氮雜，相當(dāng)于理論值的33.6％的產(chǎn)率。
實(shí)施例10[1，4，5]-氧二氮雜的制備在95-100℃下，制備11.6g 6，7，9，10-四氫-8-氧雜-5a，10a-二氮雜環(huán)庚[b]萘-5，11-二酮(100％)和23.0g水的混合物并且在幾小時(shí)過程中計(jì)量加入6.78g氫氧化鉀(95％)。為使完成反應(yīng)，加入0.27g氯化四甲銨，在幾小時(shí)過程中再計(jì)量加入13.56g氫氧化鉀(95％)且然后在95-110℃下再攪拌5小時(shí)。為使反應(yīng)混合物保持可攪拌，一共再加入25g水。為了進(jìn)行后處理，在95℃下加入28.0g氯苯和45g水。冷卻形成的乳液并且在不分離的情況下進(jìn)行分析。
氯苯/水乳液152.8g，含有1.95％的[1，4，5]-氧二氮雜，相當(dāng)于理論值的58.4％的產(chǎn)率。
實(shí)施例11[1，4，5]-氧二氮雜的制備將210.9g用戊醇-濕潤(rùn)的4，5-二乙?；?[1，4，5]-氧二氮雜(186.2g-100％)和42.9g水的混合物加熱至Ti＝100-105℃。在真空中，蒸餾出所有的水和1-戊醇。在該相同溫度下，在1小時(shí)過程中加入184.0g氫氧化鈉溶液(50％)。在添加氫氧化鈉過程中，平行加入36.8g水以便保持溶液形式的反應(yīng)混合物。在隨后的1小時(shí)攪拌后，將該反應(yīng)混合物冷卻至Ti＝90-95℃，加入410g氯苯并且在Ti＝90℃下分離各相。
水相420.0g，含有5.38％的[1，4，5]-氧二氮雜，相當(dāng)于理論值的22.1％的產(chǎn)率。
氯苯相484.0g，含有10.91％的[1，4，5]-氧二氮雜，相當(dāng)于理論值的51.7％的產(chǎn)率。
實(shí)施例12[1，4，5]-氧二氮雜的制備將210.9g戊醇-濕潤(rùn)的4，5-二乙?；?[1，4，5]-氧二氮雜(186.2g-100％)和42.9g水的混合物加熱至Ti＝100-105℃。在真空中，蒸餾出所有的水和1-戊醇。在該相同溫度下，在1小時(shí)過程中加入550g氫氧化鋰溶液(10％)。在隨后的9小時(shí)攪拌后，將該反應(yīng)混合物冷卻至Ti＝90-95℃，加入410g氯苯并且在Ti＝90℃下分離各相。
水相708.4g，含有1.18％的[1，4，5]-氧二氮雜，相當(dāng)于理論值的8.2％的產(chǎn)率。
氯苯相424.0g，含有12.34％的[1，4，5]-氧二氮雜，相當(dāng)于理論值的51.2％的產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.制備[1，4，5]-氧二氮雜衍生物的方法，該方法包括使4，5-二?；?[1，4，5]-氧二氮雜與堿在極性溶劑中和升高的溫度下反應(yīng)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所使用的堿為堿金屬氫氧化物。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述的反應(yīng)在有可溶于反應(yīng)混合物的鹽存在下進(jìn)行。
4.權(quán)利要求1制備的[1，4，5]-氧二氮雜在制備四氫吡唑烷二酮類除草劑中的應(yīng)用。
全文摘要
通過4，5－二酰基－[1，4，5]－氧二氮雜類與堿反應(yīng)制備[1，4，5]－氧二氮雜衍生物的方法。
文檔編號(hào)C07D273/06GK101039926SQ200580034744
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月27日
發(fā)明者D·法博, B·雅奧 申請(qǐng)人:辛根塔參與股份公司