发明内容
本发明的目的在于提供一种更为简便、更加安全地制备3-卤代-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰卤的新方法。
由于本发明涉及的3-卤代-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰卤的制备对于杀虫剂氯虫酰胺等邻氨基苯甲酰胺类化合物所具有的重要性,发明人对其传统的制备工艺进行了全新的探索。在研究新的制备方法过程中,出人意料地发现了可以先将3-卤代-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H-吡唑-5-甲酸酯水解制得3-卤代-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H-吡唑-5-甲酸,然后在一定的酰卤化试剂作用下,在酰卤化反应过程可以同时将吡唑啉环氧化为吡唑环、即同时进行酰卤化和氧化反应,制备了目标产物。成功地替代了传统的采用氧化剂进行的氧化反应,简化了反应步骤,减少了对环境的污染,并增加反应的安全性,从而完成了本发明。
本发明提供了一种以3-卤代-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H-吡唑-5-甲酸酯为起始原料,制备3-卤代-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰卤的新方法,技术方案如下:
一种制备3-卤代-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰卤(I)(简称酰卤)的方法,以3-卤代-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H-吡唑-5-甲酸乙酯(III)(简称酯)为原料,经过水解、酰卤化同时氧化反应制得目的产物,反应式如下:
式中:R1选自C1-C4烷基;X选自Cl或Br;Y选自卤素。
制备通式(III)所示的酯可以参考文献WO 03/016283A1、WO 03/015519A1或WO2004/087689A1中的教导进行。
由通式(III)所示的酯水解制备通式II所示的羧酸可以通过采用以下方法来实现:将酯加入水、水与醇(例如甲醇、乙醇)混合物或水与醚(例如四氢呋喃)混合物,优选水与醇(例如甲醇、乙醇)混合物或水与醚(例如四氢呋喃)混合物中,再向其中加入适宜的碱,于-10℃到沸点温度范围内反应0.5-48小时,生成羧酸盐,再用强酸如盐酸或硫酸酸化,生成通式II所示的羧酸。可以采用本领域技术人员公知的方法(包括结晶、萃取或蒸馏)分离得到该羧酸。反应所用的适宜的碱包括碱金属(如锂、钠或钾)的氢氧化物,优选氢氧化钠或氢氧化钾。水解反应中酯与碱的加料摩尔比为1∶1-5,优选1∶1-2。水与醇(例如甲醇或乙醇)混合物中水与醇的体积比为1∶0.1-10,优选1∶0.5-1.5。水与醚(例如四氢呋喃)混合物中水与醚的体积比为1∶0.1-10,优选1∶0.5-1.5。
由通式(II)所示的羧酸制备通式(I)所示的酰卤采用的是同时进行酰卤化与氧化反应的方法。具体操作为:将通式(II)所示的羧酸与适宜的酰卤化试剂在适宜的溶剂中、温度为-10℃至沸点范围内、反应0.5-48小时制得目的产物。适宜的酰卤化试剂选自草酰氯、氯化亚砜、三氯化磷、三溴化磷、五氯化磷或五溴化磷等,优选氯化亚砜、三氯化磷或五氯化磷。通式II羧酸与酰卤化试剂的加料摩尔比为1∶1-20,优选1∶4-10。反应通常在溶剂中进行,适宜的溶剂选自己烷、苯、甲苯、乙腈、二氧六环或者当参与反应的酰卤化试剂为液态时、该酰卤化试剂即可以作为溶剂。优选的溶剂为己烷、苯或甲苯。优选的反应温度为50℃到沸点之间。优选的反应时间为4-10小时。
用于制备3-卤代-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰卤(I)(简称酰卤)的如下所示的通式(II)化合物未见公开:
式中:X选自C1或Br。
该化合物是制备目的产物的关键中间体,因此本发明还包括通式(II)所示的化合物及其制备方法。
3-卤代-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰卤(I)可用来制备酰胺类和酯类化合物,尤其是用来制备具有生物活性的通式(V)化合物。反应式如下:
式中:
X选自Cl或Br;
Y选自卤素;
R2、R3可以相同或不同,分别选自H、卤素、NO2、CN、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C3-C6环烷基、C3-C6烯基、C3-C6炔基、C2-C6烷氧烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基、C2-C6烷基酰基、C2-C6烷氧酰基、C1-C6烷硫基、C1-C6烷基亚磺酰基或C1-C6烷基磺酰基;
R4选自OR5或NR5R6;
R5选自H或C1-C6烷基;
R6选自H、C1-C6烷基、C3-C6烯基、C3-C6炔基或C3-C6环烷基,每一个可被下列取代基团进一步取代:卤素、NO2、CN、羟基、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4卤代烷氧基、C1-C4烷硫基、C1-C4烷基亚磺酰基、C1-C4烷基磺酰基、C2-C6烷氧酰基、C2-C6烷基酰基、苯基或苯氧基,每个苯基或苯氧基的苯环上的氢可被下列取代基团进一步取代:卤素、NO2、CN、C1-C4烷基、C3-C6烯基、C3-C6炔基、C3-C6环烷基、C1-C4卤代烷基、C3-C6卤代烯基、C3-C6卤代炔基、C3-C6卤代环烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4卤代烷氧基、C1-C4烷硫基、C1-C4烷基亚磺酰基、C1-C4烷基磺酰基、C1-C4烷氨基、C1-C4二烷基氨基、C3-C6环烷基氨基、C2-C6烷基酰基、C2-C6烷氧基酰基、C2-C6烷氨基酰基或C3-C8二烷氨基酰基;C1-C4烷氧基;C1-C4烷氨基;C1-C4二烷基氨基;C3-C6环烷基氨基;C2-C6烷基酰基或C2-C6烷氧基酰基。
通式(IV)化合物(氨基化合物)的制备参见WO 03/015519A1中描述的方法。
制备通式(V)化合物的方法是将通式(I)化合物与通式(IV)化合物在适宜的溶剂中,温度为-10℃到沸点下,反应0.5-48小时,制得目标化合物。适宜的溶剂选自二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、己烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、乙腈、THF、二氧六环、DMF或二甲基亚砜等。加入适宜的碱类物质对反应有利。适宜的碱选自有机碱如三乙胺、N,N-二甲基苯胺或吡啶等,或无机碱如氢氧化钠、氢氧化钾等。
上面给出的合成方法,及各通式化合物的定义中,汇集所用术语一般定义如下:
所谓可被进一步取代,其取代基数目可以是一个或多个。
烷基是指直链或支链形式,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、特丁基、正戊基、异戊基、正己基等基团。环烷基是指包括环状链形式,例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基等基团。卤烷基是指烷基被一个或多个卤原子取代的基团。烯基是指直链或支链形式,有1到2个碳碳双键的基团,例如乙烯基、丙烯基、烯丙基等。炔基是指直链或支链形式,有1到2个碳碳三键的基团,例如乙炔基、丙炔基、炔丙基等。烷氧基是指烷基末端连有氧原子的基团,例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、特丁氧基等。卤烷氧基是指烷基被一个或多个卤原子取代,末端连有氧原子的基团。烷硫基是指烷基末端连有硫原子的基团,例如甲硫基、乙硫基等。酰基是指末端为(CO-)的基团。烷氨基是指烷基末端为(NH-)或(N-)的基团。烷基亚磺酰基指的是烷基末端为(SO-)的基团,如甲基亚磺酰基。烷基磺酰基指的是烷基末端为(SO2-)的基团,如甲基磺酰基。卤素是指氟、氯、溴、碘。
应明确的是,在本发明的权利要求所限定的范围内,可进行各种变换和改动。
具体实施方式
下列实施例用于详细说明本发明所示的通式(I)化合物的制备方法、及其由通式(I)化合物进一步制备通式(V)所示的酰胺类化合物的应用实例,但不意味着限制本发明。
通式(I)化合物制备部分:
实施例1:3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰氯的合成
步骤1:3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H-吡唑-5-甲酸的合成
在1000毫升的反应瓶中依次加入3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H-吡唑-5-甲酸乙酯(70.0克,210.4毫摩尔),THF(250毫升),水(250毫升),氢氧化钠(12.6克,315.0毫摩尔),室温反应6小时,减压脱出THF,加入水(250毫升)和乙酸乙酯(80毫升)萃取,无机相用盐酸酸化至pH=2,再用二氯甲烷(200毫升×3次)萃取,有机相用无水MgSO4干燥,减压脱溶,得44.1克白色结晶粉末,HPLC归一含量为98%(分析条件:色谱柱为ZORBAX Eclipse XDB-C8 4.6×150mm 5μm,流动相为乙腈∶水=70∶30),m.p.57-59℃,收率为78%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)11.608(br s,1H),8.090(dd,1H),7.731(dd,1H),6.923(dd,1H),5.270(dd,1H),3.601(dd,1H),3.371(dd,1H)。
步骤2:3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰氯的合成
在250毫升的反应瓶中依次加入3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H-吡唑-5-甲酸(5.6克,21.1毫摩尔),甲苯(100毫升),滴加入氯化亚砜(25.1克,210.9毫摩尔),回流反应8小时,减压脱溶,得5.4克棕色油,HPLC归一含量为96%,收率为88%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)8.507(dd,1H),7.945(d,1H),7.487(dd,1H),7.213(s,1H)。
实施例2:3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰氯的合成
在1000毫升的反应瓶中依次加入3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H-吡唑-5-甲酸(实施例1步骤1的产物,26.6克,100.0毫摩尔),正己烷(500毫升),五氯化磷(210.0克,1000.0毫摩尔),回流反应8小时,冷却至室温,过滤,滤液减压脱溶,得25.0克棕色油,HPLC归一含量为95%,收率为85%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)8.510(dd,1H),7.945(dd,1H),7.488(dd,1H),7.213(s,1H)。
实施例3:3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰氯的合成
在125毫升的反应瓶中依次加入3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H)吡唑-5-甲酸(实施例1步骤1的产物,6.2克,23.4毫摩尔),氯化亚砜(40.0克,332.8毫摩尔),回流反应6小时,减压脱溶,得5.7克棕色油,HPLC归一含量为98%,收率为86%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)8.510(dd,1H),7.947(d,1H),7.490(dd,1H),7.211(s,1H)。
实施例4:3-溴-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰氯的合成
步骤1:3-溴-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H-吡唑-5-甲酸的合成
在500毫升的反应瓶中依次加入3-溴-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H-吡唑-5-甲酸乙酯(40.0克,120.2毫摩尔),甲醇(150毫升),水(150毫升),氢氧化钠(7.2克,180.0毫摩尔),室温反应6小时,减压脱出甲醇,加入水(250毫升)和乙酸乙酯(50毫升)萃取,无机相用盐酸酸化至pH=2,再用二氯甲烷(150毫升×3次)萃取,有机相用无水MgSO4干燥,减压脱溶,得24.5克白色结晶粉末,HPLC归一含量为97%(分析条件:色谱柱为ZORBAX Eclipse XDB-C8 4.6×150mm 5μm,流动相为乙腈∶水=70∶30),m.p.66-68℃,收率为65%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)9.376(br s,1H),8.106(dd,1H),7.750(dd,1H),6.957(dd,1H),5.186(dd,1H),3.798(dd,1H),3.423(dd,1H)。
步骤2:3-溴-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰氯的合成
在500毫升的反应瓶中依次加入3-溴-1-(3-氯-2-吡啶基)-4,5-二氢-1H-吡唑-5-甲酸(22.6克,72.0毫摩尔),甲苯(200毫升),滴加入氯化亚砜(42.9克,360.0毫摩尔),回流反应8小时,减压脱溶,得20.8克棕色油,HPLC归一含量为96%,收率为86%。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)8.512(dd,1H),7.946(d,1H),7.489(dd,1H),7.298(s,1H)。
通式(I)化合物应用部分
实施例5:3-氯-N-[4-氯-2-甲基-6-[(甲基氨基)甲酰基]苯基]-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺的合成(以实施例1制备的酰氯为原料)
在250毫升的反应瓶中依次加入3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰氯(由实施例1制备的,5.4克,18.7毫摩尔)、2-氨基-5氯-N,3-二甲基苯甲酰胺(3.9克,18.7毫摩尔)和二氯甲烷(100毫升),滴加入吡啶(1.8克,22.0毫摩尔),常温反应12小时。用乙酸乙酯(300毫升)萃取,有机相依次用水(50毫升×3次)、饱和食盐水(50毫升)洗,用无水MgSO4干燥,减压脱溶,柱层析(乙酸乙酯/石油醚=1/3)得3.2克黄色固体,HPLC归一含量为98%,收率38%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)10.090(s,1H),8.452(dd,1H),7.851(dd,1H),7.377(dd,1H),7.225(s,1H),7.202(s,1H),7.049(s,1H),6.193(br d,1H),2.944(d,3H),2.169(s,3H)。
实施例6:3-氯-N-[4-氯-2-甲基-6-[(甲基氨基)甲酰基]苯基]-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺的合成(以实施例2制备的酰氯为原料)
在500毫升的反应瓶中依次加入3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰氯(由实施例2制备,25.0克,85.8毫摩尔)、2-氨基-5氯-N,3-二甲基苯甲酰胺(17.9克,85.8毫摩尔)和二氯甲烷(200毫升),滴加入吡啶(7.5克,94.0毫摩尔),常温反应12小时。用乙酸乙酯(600毫升)萃取,有机相依次用水(100毫升×3次)、饱和食盐水(100毫升)洗,用无水MgSO4干燥,减压脱溶,柱层析(乙酸乙酯/石油醚=1/3)得12.0克黄色固体,HPLC归一含量为99%,收率31%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)10.109(s,1H),8.463(dd,1H),7.854(dd,1H),7.382(dd,1H),7.233(s,1H),7.210(s,1H),7.044(s,1H),6.192(br d,1H),2.951(d,3H),2.173(s,3H)。
实施例7:5-氯-2-(3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺基)-3-甲基苯甲酸甲酯的合成(以实施例3制备的酰氯为原料)
在250毫升的反应瓶中依次加入3-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰氯(由实施例3制备,5.7克,20.2毫摩尔)、2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸甲酯(4.4克,20.2毫摩尔)和二氯甲烷(100毫升),滴加入吡啶(1.9克,24.0毫摩尔),常温反应12小时。用乙酸乙酯(300毫升)萃取,有机相依次用水(50毫升×3次)、饱和食盐水(50毫升)洗,用无水MgSO4干燥,减压脱溶,柱层析(乙酸乙酯/石油醚=1/3)得3.6克白色固体,HPLC归一含量为95%,收率38%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)10.052(s,1H),8.464(dd,1H),7.863(dd,1H),7.811(d,1H),7.41-7.36(m,2H),6.970(s,1H),3.928(s,3H),2.210(s,3H)。
实施例8:3-溴-N-[4-氯-2-甲基-6-[(甲基氨基)甲酰基]苯基]-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺的合成(以实施例4制备的酰氯为原料)
在250毫升的反应瓶中依次加入3-溴-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰氯(由实施例4制备,10.4克,31.1毫摩尔)、2-氨基-5氯-N,3-二甲基苯甲酰胺(6.5克,31.1毫摩尔)和二氯甲烷(150毫升),滴加入吡啶(2.8克,35.4毫摩尔),常温反应12小时。用乙酸乙酯(500毫升)萃取,有机相依次用水(50毫升×3次)、饱和食盐水(50毫升)洗,用无水MgSO4干燥,减压脱溶,柱层析(乙酸乙酯/石油醚=1/3)得4.0克白色固体,HPLC归一含量为98%,收率26%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)10.064(s,1H),8.463(dd,1H),7.852(dd,1H),7.380(dd,1H),7.262(s,1H),7.239(s,1H),7.080(s,1H),6.131(br d,1H),2.961(d,3H),2.189(s,3H);1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ(ppm)10.256(s,1H),8.474(dd,1H),8.209(br d,1H),8.113(d,1H),7.591(dd,1H),7.419(s,1H),7.341(s,1H),7.309(d,1H),2.672(d,3H),2.1167(s,3H)。
实施例9:3-溴-1-(3-氯-2-吡啶基)-N-[2,4-二氯-6-[(甲基氨基)甲酰基]苯基]-1H-吡唑-5-甲酰胺的合成(以实施例4制备的酰氯为原料)
在250毫升的反应瓶中依次加入3-溴-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰氯(由实施例4制备,10.4克,31.1毫摩尔)、2-氨基-3,5-二氯-N-甲基苯甲酰胺(7.1克,31.1毫摩尔)和二氯甲烷(150毫升),滴加入吡啶(2.8克,35.4毫摩尔),常温反应12小时。用乙酸乙酯(500毫升)萃取,有机相依次用水(50毫升×3次)、饱和食盐水(50毫升)洗,用无水MgSO4干燥,减压脱溶,柱层析(乙酸乙酯/石油醚=1/3)得9.0克白色固体,HPLC归一含量为98%,收率56%。
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)9.676(s,1H),8.460(dd,1H),7.854(dd,1H),7.39-7.35(m,2H),7.256(s,1H),7.197(s,1H),6.272(br d,1H),2.915(d,3H)。