CN101379026B - O-甲基-n-硝基异脲的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工业上有利的O-甲基-N-硝基异脲类的制备方法。该方法是使用硝基化剂使通式(2)表示的O-甲基异脲或其盐在发烟硫酸的存在下进行硝基化反应，以高收率得到通式(1)表示的O-甲基-N-硝基异脲或其盐的方法。

Description

O-甲基-N-硝基异脲的制备方法
技术领域
本发明涉及作为杀虫剂的合成中间体有用的O-甲基-N-硝基异脲的经改良的制备方法。
背景技术
通式(1)表示的O-甲基-N-硝基异脲作为例如作为杀虫剂有用的胍衍生物的合成中间体有用。
Figure S2007800050085D00011
作为制备该O-甲基-N-硝基异脲的方法，已知有使O-甲基异脲与硝基化剂反应的方法。
该方法中，在硫酸中使用硝酸进行硝基化，反应结束后，将反应液注入冷水、冰或水和冰的混合物中，冷却至-15℃左右。过滤得到生成的O-甲基-N-硝基异脲时，由于O-甲基-N-硝基异脲是水溶性的，所以仅用过滤得到的后处理操作最多只能以75％左右的低收率获得O-甲基-N-硝基异脲(例如，参见非专利文献1)。
另外，通过从过滤后的过滤母液中萃取O-甲基-N-硝基异脲，收率能提高至90％左右，但由于O-甲基-N-硝基异脲对能用于萃取的溶剂的溶解度不高，所以在萃取操作中需要大量有机溶剂，操作变得繁琐，在工业上极为不利(例如，参见专利文献2、非专利文献1、2)。
由于难以有效地分离精制N-硝基异脲类，所以有时不经分离地用于下一反应(参见专利文献1)。
专利文献1：WO01/42787
专利文献2：WO97/00867
非专利文献1：Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas、81卷、69页、(1962年)
非专利文献2：Journal of Chemical Society、3551页(1955年)
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供用于制备O-甲基-N-硝基异脲的在工业上有利的方法，所述O-甲基-N-硝基异脲是用于制备具有杀虫活性的胍衍生物的重要中间体。即，本发明的目的在于提供一种提高了将O-甲基异脲硝基化得到O-甲基-N-硝基异脲的反应收率，并且采用能工业利用的方法容易分离O-甲基-N-硝基异脲的方法。
本发明人等为了达到上述目的，深入研究了O-甲基-N-硝基异脲或其盐的制备方法。结果发现通过使通式(2)表示的O-甲基异脲或其盐在发烟硫酸的存在下与硝基化剂反应，能以高收率得到通式(1)表示的O-甲基-N-硝基异脲或其盐。
尽管推测本发明的反应体系中可能存在硝基化时生成的副产物或原料及大量的硫酸盐及硝酸盐，但令人意想不到的是能够以高收率得到通式(1)表示的化合物或其盐。
发明人等详细研究通式(2)表示的化合物的使用硝基化剂的硝基化反应时，发现反应时副生的水对反应有较大影响，导致反应停止进行或降低反应收率。
也就是说，本反应的硝基化是可逆反应，反应中副生的水和O-甲基-N-硝基异脲反应，返回O-甲基异脲。因此，反应不能充分进行，O-甲基-N-硝基异脲的反应收率降低。另外，如果使用大量的硫酸及硝酸，则副生的水的影响降低，所以反应进行，反应收率提高。但是，由于晶析收率降低而导致难以分离，同时，产生大量的废酸。
于是，发明人等深入研究了不受存在于反应体系中的硫酸及硝酸等硝基化剂的影响还能容易且有效地进行分离操作的脱水条件，结果进一步发现使用发烟硫酸作为脱水剂用于反应是最佳条件。
本发明中，通过使用发烟硫酸除去反应中副生的部分水或全部水，能大幅提高反应收率。另外，通过采用该反应条件，能大幅改良后处理的效率，用容易实施的分离操作就能以高收率获得O-甲基-N-硝基异脲。
根据以上的内容，完成了本发明的O-甲基-N-硝基异脲类的制备方法。
即，本发明是制备通式(1)表示的O-甲基-N-硝基异脲或其盐的方法，其特征在于，使用硝基化剂，使通式(2)表示的O-甲基异脲或其盐在发烟硫酸的存在下进行硝基化反应。
Figure S2007800050085D00031
根据本发明，能提高O-甲基-N-硝基异脲的反应收率，并能用可工业利用的方法容易地分离O-甲基-N-硝基异脲。即，根据本发明，能廉价且容易地制备通式(1)的O-甲基-N-硝基异脲，所述O-甲基-N-硝基异脲是制备具有杀虫活性的硝基胍衍生物所必需的中间体。
具体实施方式
本发明的制备方法例如可以按照以下所述的反应条件进行。根据下述制备方法制备的产物以游离化合物形式得到时，可以根据通常方法转化为盐，另外，以盐的形式得到产物时，可以用通常的方法转化为游离化合物。另外，原料化合物可以形成盐时也是同样的，不仅可以以游离化合物形式使用，也可以制成盐进行使用。因此，用于下述制备方法的原料化合物及其反应生成物也包括其盐。
作为上述式中表示的与通式(1)表示的O-甲基-N-硝基异脲及通式(2)表示的O-甲基异脲形成盐的酸类，只要是有机化学上能允许的酸即可，例如可以举出盐酸、氢溴酸、氢碘酸、磷酸、硫酸、高氯酸等无机酸，或例如甲酸、乙酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、乙二酸、琥珀酸、苯甲酸、苦味酸、甲磺酸、对甲苯磺酸等有机酸。其中，优选盐酸及硫酸。作为O-甲基异脲的盐，特别优选硫酸盐、1/2硫酸盐或硫酸单甲酯盐。
通过使用硝基化剂，使通式(2)表示的化合物或其盐在发烟硫酸的存在下进行硝基化，可以得到通式(1)表示的O-甲基-N-硝基异脲或其盐(下述反应式)。反应结束后，用适量的水稀释反应液，过滤得到析出物，由此能容易地分离通式(1)表示的化合物或其盐。
本发明中，作为硝基化剂，广泛使用60～100％硝酸及发烟硝酸，除此之外，也可以使用硝酸钠、硝酸钾等硝酸碱金属盐，例如硝酸乙酯、硝酸戊酯等硝酸烷基酯，四氟硼酸硝鎓盐、四氟甲磺酸硝鎓盐等。特别优选硝酸或发烟硝酸。
相对于1摩尔通式(2)表示的化合物或其盐，可以使用约1.0～20摩尔左右的硝基化剂，使用硝酸的情况下，优选约为1.5～10摩尔。进而，使用发烟硝酸的情况下，优选约1.0～3.0摩尔。
本发明的反应使用发烟硫酸作为脱水剂时，能提高反应收率。
作为发烟硫酸，可以使用三氧化硫的含量为5～50重量％的发烟硫酸，优选为20～30重量％的发烟硫酸。
以原料的重量为基准，可以使用相对于原料为0.5～50倍量的发烟硫酸，特别优选为0.5～10倍的量。还可以用作溶剂。
本反应可以在无溶剂下进行，通常在硫酸、乙酸、乙酸酐、三氟乙酸酐、三氟甲磺酸等酸性溶剂的存在下进行。根据期望，也可以使用对反应无不良影响的溶剂或上述溶剂的混合溶剂。作为上述溶剂，除上述酸性溶剂之外，例如还可以使用氯苯、二氯苯等芳香族烃类、二氯甲烷、氯仿、1，2-二氯乙烷、四氯化碳等卤代烃类、己烷、庚烷、环己烷等饱和烃类、二乙基醚、四氢呋喃、二氧杂环己烷等醚类、丙酮、甲基乙基酮等酮类、二甲基亚砜等亚砜类、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等醇类等。上述溶剂可以单独使用，还可以根据需要以适当的比例、例如约1∶1～1∶10(容量比)的比例混合两种或两种以上进行使用。反应混合物不均匀时，例如可以在氯化三乙基苄基铵、氯化三正辛基甲基铵、氯化三甲基癸基铵、溴化四甲基铵、溴化十六烷基吡啶鎓等季铵盐或冠醚类等相转移催化剂的存在下进行反应。特别优选的溶剂为硫酸。
本发明的硝基化反应的反应温度通常约为-50℃～100℃，优选约为-20℃～30℃的范围。反应时间约为10分钟～24小时，优选为约2～10小时的范围。
反应结束后，通过用水、冰或冰水稀释反应液可以得到含有通式(1)表示的O-甲基-N-硝基异脲或其盐的混合物。具体而言，反应结束后，将反应液注入冷水或冰或水和冰的混合物中，然后过滤得到析出物，由此可以分离含有通式(1)表示的O-甲基-N-硝基异脲或其盐的混合物。根据需要，可以在稀释前过滤反应液。
作为用于稀释反应混合物的水的量，相对于反应混合物中存在的硫酸，以重量基准计为1.0～5.0倍，优选为2.0～3.0倍。
下面，给出实施例更详细地说明本发明，但本发明不应解释为限定于这些实施例。
实施例1
边保持0℃以下，边在冷却至-10℃的发烟硫酸中(100g)加入O-甲基异脲·1/2硫酸(100g)。然后，边保持-10℃～0℃，边在反应液中滴入混酸(150g硫酸和60g比重为1.52的发烟硝酸的混合物)。然后，将反应液在-5℃下陈化24小时。用高效液相色谱分析反应收率，得到97％的反应收率。
边保持2℃以下，边在水中(685g)滴入上述反应液。将该溶液在-10℃下陈化3小时后，过滤得到析出物，得到目标物O-甲基-N-硝基异脲(收量86.3g、纯度94％、收率84％)。
1H-NMR(DMSO，ppm)：3.70(3H，S)，8.90(2H，br)
[比较例1]
在硫酸中(20g)，于15℃～20℃下加入O-甲基异脲·1/2硫酸(20g)。然后，将混酸(30g硫酸和12g比重1.52的发烟硝酸的混合物)在相同温度滴入反应液中。接下来，将反应液在20℃下陈化24小时。用高效液相色谱分析反应收率，得到82％的反应收率。
边保持温度，边将上述反应液滴入196g的0℃的水中。将该溶液在0℃下陈化1小时后，边保持该温度，边滴入20％氢氧化钠水溶液(75g)。进一步陈化1小时后，过滤得到析出物，得到目标物O-甲基-N-硝基异脲(收量9.5g、纯度90％、收率44％)。
[比较例2]
改变发烟硫酸，使用无水硫酸钠，除此之外，与实施例1相同地进行反应。结果反应收率为80％左右，没有确认反应收率有所改善。

Claims (2)

1.通式(1)表示的O-甲基-N-硝基异脲的制备方法，其特征在于，使用硝基化剂，使通式(2)表示的O-甲基异脲或其盐在发烟硫酸的存在下进行硝基化反应，
Figure FSB00000678841800011
2.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述硝基化剂为硝酸或发烟硝酸。
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