CN104093711B - 制备亚甲基-1，3-二氧戊环类的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制备通式(I)的亚甲基-1，3-二氧戊环类的新方法，(I)，其中R1和R2具有说明书中所规定的含义。亚甲基-1，3-二氧戊环类是制备可用作杀虫剂的吡唑类和邻氨基苯甲酰胺类的重要中间体。
Description
本发明涉及制备亚甲基-1，3-二氧戊环类的新方法。亚甲基-1，3-二氧戊环类是制备吡唑类和邻氨基苯甲酰胺类的重要中间体，吡唑类和邻氨基苯甲酰胺类可用作杀虫剂。
如先前文献中描述的，2-亚甲基二氧戊环类可由2-氯亚甲基二氧戊环类和KOH来制备。在JournalofPolymerScience1964，vol.2p.3471和Biochemicalpreparation，1960v.7，45中报道了4-氯亚甲基-1，3-二氧戊环类和固体KOH反应仅得到产率大约在52％的产物(4-亚甲基-1，3-二氧戊环)和产率约为60％的2，2-二甲基-4-亚甲基-1，3-二氧戊环。相比之下，Gevorkyanetal，KhimiyaGeterocycl.Soed.N1，1991，pp.33-34报道了KOH在以固体形式或在相转变条件下使用时，不适用于2-氯亚甲基二氧戊环类的脱氯化氢反应，例如：Gevorkyan等描述了一种在环中的双键上发生位移的异构化现象。Gevorkyanetal，KhimiyaGeterocycl.Soed.N12，1983，1607-1613还提出了用无水二乙二醇钠(用Na和二乙二醇制备)消去HCl，其可获得约70-80％的产率。出于安全的原因，在工业环境中使用金属钠是不利的。在HCl消去的过程中，相应的氯亚甲基二氧戊环类中的一部分与通过乙二醇阴离子置换的氯原子反应，产生高沸点的化合物。在J.Org.Chem，1987，52，2625-27中报道了2，2-二甲基-4-亚甲基-1，3-二氧戊环在-10℃仅有有限的稳定性。这表明产物的稳定性取决于生产方法。
在所述文献描述的方法中，已注意到进一步的缺点。过量使用的固体NaOH和KOH而无溶剂使反应混合物在产物被部分被蒸馏出后不可能搅拌，尤其是接近反应末期。此外，已观察到在2-亚甲基-4，4-二氧戊环情况下，尤其是过程放大规模后，发生异构化，可形成最高达5％的相应的异构体。此外，在反应条件下部分产品分解生成丙酮。这显著影响了产品的纯度，特别是在放大规模后，含有丙酮残余物。已观察到最高达4％的丙酮。
因此本申请的目的是提供一种制备亚甲基-1，3-二氧戊环类的新方法，其有高的纯度和产率，没有对文献中的方法所注意到的缺点。
本发明的目的通过制备通式(I)的亚甲基-1，3二氧戊环类的方法而实现，
其中R1和R2彼此独立地为氢、烷基、芳基或烷基芳基，
R1和R2也可以与其相连的碳原子一起形成4-元至7-元、饱和的、任选取代的环，
所述方法如下进行：在聚乙二醇二甲醚或聚乙二醇二乙醚存在下，使式(II)的化合物与无机碱反应，
其中
R1和R2具有上述含义，
X代表卤素。
可视为令人惊奇的是，本发明的方法可选择性地且以高产率制备式(I)的亚甲基-1，3-二氧戊环类，而没有观察到麻烦的如开环、异构化或置换等副反应。
可通过本发明的方法制备的式(I)亚甲基-1，3二氧戊环的实例为：
2，2-二甲基-4-亚甲基-1，3-二氧戊环、4-亚甲基-1，3-二氧戊环、2，2-二乙基-4-亚甲基-1，3-二氧戊环、2，2-五亚甲基-4-亚甲基-1，3-二氧戊环、2，2-六亚甲基-4-亚甲基-1，3-二氧戊环、2-苯基-4-亚甲基-1，3-二氧戊环、2-甲基-4-亚甲基-1，3-二氧戊环。
在本发明上下文中，术语卤素(X)除非另有定义，包括选自氟、氯、溴和碘的这些元素，优选使用氟、氯和溴，特别优选氟和氯。取代基团可以是单取代或多取代，其中多取代的情况下，取代基可以相同或不同。
被一个或多个卤素原子(-X)取代的烷基基团(＝卤代烷基)选自例如三氟甲基(CF3)、二氟甲基(CHF2)、CCl3、CFCl2、CF3CH2、ClCH2、CF3CCl2。
本发明上下文中，除非另有定义，烷基基团是直链的或支链的烃基团。
烷基和C1-C12-烷基的定义包括，如：甲基、乙基、正丙基和异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基、正戊基、正己基、1，3-二甲基丁基、3，3-二甲基丁基、正庚基、正壬基、正癸基，正十一烷基、正十二烷基。
在本发明上下文中，除非另有定义，烷基芳基(烷芳基)是被烷基取代的芳基，烷基可具有C1-8亚烷基链，而芳基部分可包含一个或多个选自O、N、P和S的杂原子。
本发明的化合物可以任选地为各种可能的同分异构形式的混合物，特别是立体异构，如：E和Z异构体、苏式和赤式异构体、还有光学异构体，以及，如果适用，可以是互变异构体。不仅E和Z异构体，而且苏式和赤式异构体和光学异构体以及任意的这些异构体的混合物，还有可能的互变异构体，都是公开和要求保护的。
式(II)的4-卤代甲基-1，3-二氧戊环衍生物
用作进行本发明反应的起始物的4-卤代甲基-1，3-二氧戊环类一般由式(II)定义
其中
R1和R2彼此独立地为氢、烷基、芳基或烷基芳基，
R1和R2也可以与其相连的碳原子一起形成4-元至7-元、饱和的、任选取代的环，
R1和R2彼此独立地优选为氢、(C1-C12)-烷基，五亚甲基或六亚甲基，
R1和R2特别优选氢、甲基、五亚甲基或六亚甲基，
X是卤素，优选氯或溴、特别优选氯。
这些化合物是已知的并可以通过JournalofPolymerScience1964，vol.2p.3471；Biochemicalpreparation，1960v.7，45和Gevorkyanetal，KhimiyaGeterocycl.Soed.N1，1991，pp.37-39中的方法制备。
根据本发明适合的起始物的实例为：4-氯甲基-2，2-二甲基-1，3-二氧戊环、4-氯甲基-1，3-二氧戊环、4-(氯甲基)-2-甲基-1，3-二氧戊环、2-(氯甲基)-1，4-二氧杂螺[4.4]壬烷、2-(氯甲基)-1，4-二氧杂螺[4.5]癸烷、4-(氯甲基)-2-苯基-1，3-二氧戊环、4-溴甲基-2，2-二甲基-1，3-二氧戊环。
反应过程
本发明方法的步骤优选地在温度60℃至150℃，特别优选温度80℃至140℃的范围内进行。发明方法的步骤通常在常压或减压下进行。
反应时间不是关键的，可以在1-2小时或者更长时间范围内，这取决与批量大小和温度。
本发明方法的步骤中，1摩尔的式(II)的4-卤代甲基-1，3-二氧戊环类和0.8摩尔至2.5摩尔，优选1摩尔至2摩尔的无机碱反应。适合的碱为NaOH、KOH、NaOtBu、KOtBu、NaOMe、KOMe。特别优选NaOH和KOH，极特别优选NaOH。
反应在溶剂中进行。
合适的溶剂为摩尔质量为200至500的聚乙二醇二甲醚类或聚乙二醇二乙醚类。特别优选摩尔质量为250的聚乙二醇二甲醚类。
反应混合物的后处理在无水条件下通过蒸馏产品而进行。产品优选直接从反应混合物中蒸馏出。蒸馏也可在减压下进行以避免产品上额外的热应力。剩余物(底部残留物)在除去如NaCl等盐后可继续使用。
然而也可是含水的后处理。
由此获得的式(I)化合物的纯度非常高，在97％-99％范围内，并且无需纯化步骤即可接着使用。本发明的反应是特别值得关注的，因为使用了有利的原料，而且即使在工业规模上，也是简单的、能够很好控制的过程。
通式(I)的化合物是合成吡唑酸类的有价值的中间体，而吡唑酸又是制备有杀虫活性的邻氨基苯甲酰胺类的重要结构单元(WO2007/112893，WO2007144100)。式(I)的化合物例如可通过路线(I)而转变成吡唑羧酸类。
路线(I)
其中
R1、R2具有上述含义，
R3为CX3、(C＝O)O烷基或(C＝O)O芳基，
X为卤素，
R5为卤素、氰基、硝基、烷基、环烷基、卤代烷基、卤代环烷基、烷氧基、卤代烷氧基、烷基氨基、二烷基氨基、环烷基氨基，
R6为卤素、OSO2Me、O(C＝O)CH3，
Z为CH、N。
操作实施例
下面的操作实施例用于说明本发明而没有限制。
实施例1
2，2-二甲基-4-亚甲基-1，3--二氧戊环
4-氯甲基-2，2-二甲基-1，3-二氧戊环(150g，1mol)和80gNaOH加到500ml的聚乙二醇二甲醚250中在120℃下搅拌2小时，GC样品显示反应转化。施加100mbar的减压，并将产物蒸馏到冷却的接收器中。得到产物125g(92％)，纯度99％。
B.p.103-105℃。
分析表征：
1HNMR(CDCl3)δ：1.43(s，6H)，3.81和4.20(dd，2H)，4.7(dd，2H)ppm。
实施例2
4-亚甲基-1，3-二氧戊环
如实施例1中所描述，但使用4-氯甲基-1，3-二氧戊环。
产率87％。B.p.72-74℃。nd 201.4372(见JournalofpolymerScience1964，vol.2p.3487)。
实施例3
如实施例1中所描述，但使用4-氯甲基-2，2-(五亚甲基)-1，3-二氧戊环。
产率87％；B.p.103-105℃/50mbar.
分析表征：
1HNMR(CDCl3)δ：1.35-1.80(m，10H)，4.12(br.s，2H)，4.37-4.62(m，2H)ppm.
实施例4
2-甲基-4-亚甲基-1，3-二氧戊环
如实施例1中所描述，但使用4-氯甲基-2-甲基-1，3-二氧戊环。
产率91％，B.p.98-100℃.
分析表征：
1HNMR：δ：1.21(d，3H，Me)，3.75(m，1H，CH-Me)，4.1-4.5(m，2H，OCH2)，4.80(1H，CH＝)，5.0(1H，CH＝)ppm。
Claims (6)
1.制备通式(I)的亚甲基-1,3-二氧戊环类的方法，
其中
R1和R2彼此独立地为氢、烷基、芳基或烷基芳基，
R1和R2也可以与其相连的碳原子一起形成4-元至7-元、饱和的、任选取代的环，
其特征在于，在聚乙二醇二甲醚类或聚乙二醇二乙醚类存在下，式(II)的化合物与无机碱反应，
其中
R1、R2具有上述含义，
X是卤素。
2.根据权利要求1的制备通式(I)的亚甲基-1,3-二氧戊环类的方法，其特征在于，所述R1和R2彼此独立地为氢、(C1-C12)-烷基、五亚甲基或六亚甲基，
X为氯或溴。
3.根据权利要求1或2的制备通式(I)的亚甲基-1,3-二氧戊环类的方法，其特征在于，无机碱使用NaOH、KOH、NaOtBu、KOtBu、NaOMe或KOMe。
4.根据权利要求1或2的制备通式(I)的亚甲基-1,3-二氧戊环类的方法，其特征在于，所使用的聚乙二醇二甲醚类或聚乙二醇二乙醚类的摩尔质量为200-500。
5.根据权利要求1或2的制备通式(I)的亚甲基-1,3-二氧戊环类的方法，其特征在于，1摩尔通式(II)的化合物与0.8-2.5mol无机碱反应。
6.根据权利要求1或2的制备通式(I)的亚甲基-1,3-二氧戊环类的方法，其特征在于，所述方法在60℃到150℃温度范围进行。
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