CN106928183A - 吡啶基吡唑烷酮羧酸类化合物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机合成领域，具体地涉及一种吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物的制备方法。反应式如下，

Description

吡啶基吡唑烷酮羧酸类化合物的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体地涉及一种吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物的制备方法。
背景技术
苯甲酰胺类化合物是一类高效、安全的新型杀虫剂。其中3-溴-N-(2-甲基-4-氯-6-(甲氨酰基)苯基)-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺(通用名为chlorantraniliprole)、3-溴-N-(2-甲基-4-氰基-6-(甲氨酰基)苯基)-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺(通用名为cyantraniliprole)具有高的杀虫活性，杜邦公司已开发为杀虫剂。石原产业株式会社正在开发的双酰胺类化合物3-溴-N-(2-氯-4-溴-6-((1-环丙基乙基)酰基)苯基)-1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺的(通用名为cyclaniliprole)，具有广谱的杀虫活性。沈阳化工研究院发现了具有高杀虫活性的3-溴-N-(2,4-二氯-6-(甲氨酰基)苯基)-1-(3,5-二氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺，也已经开发为杀虫剂，通用名为四氯虫酰胺。
1-(3-氯吡啶-2-基)-3-吡唑烷酮-5-羧酸酯是合成chlorantraniliprole、cyantraniliprole、cyclaniliprole的共用关键中间体，WO2004011453中公开了1-(3-氯吡啶-2-基)-3-吡唑烷酮-5-羧酸酯的合成，由肼基吡啶与马来酸二酯在回流温度下反应制得，反应收率仅为55％。
南开大学徐凤波等报道了使用结构复杂的含蒽环的双胺配合物A做为催化剂合成1-(3-氯吡啶-2-基)-3-吡唑烷酮-5-羧酸乙酯的方法(参考文献：农药研究与应用.14(2),14-15,2009)，收率为70％。催化剂具体结构如下：
一直以来，技术人员致力于不断研究开发新的、更为先进合理的吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物制备方法，以期获得质量更优、价格更低的苯甲酰胺类杀虫剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更为简便、更加高效地吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物的制备方法，反应式如下：
式中：R1选自H或Cl；R2选自甲C1-C6烷基、C2-C4烯基、C2-C4炔基、C3-C6环烷基、卤素或C1-C4烷基取代的苄基；
肼基吡啶(II)在碱性条件下、在适宜的溶剂中，通过催化剂的作用与马来酸二酯(III)，在0℃至所用溶剂的沸点范围内反应制得吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物(I)，
其中，肼基吡啶、碱、马来酸二酯和催化剂的摩尔配比为1：1-2：1-5：0.00001-0.01；催化剂选自：Cu(L1)Cl，Cu(L1)Br，Cu(L1)I，Cu(L2)2Cl，Cu(L2)2Br，Cu(L2)2I；Ni(L1)Cl2，Ni(L1)Br2，Ni(L1)I2，Ni(L2)2Cl2，Ni(L2)2Br2，Ni(L2)2I2，其中L1选自：
L2选自：
所述适宜的溶剂选自甲苯，氯苯，羧酸酯类，烷基醇类，醚类或极性非质子性溶剂；
所述碱选自碱金属的氢化物、碱金属的氨化物或烷基醇化物。
所述碱金属的氢化物为氢化锂、氢化钠、氢化钾，碱金属的氨化物为氨基锂、氨基钠、氨基钾，烷基醇化物为甲醇钠，乙醇钠，丙醇钠，丁醇钠，戊醇钠，异丙醇钠，异丁醇钠，另丁醇钠，叔丁醇钠，甲醇钾、乙醇钾，丙醇钾或叔丁醇钾；碱金属选自锂，钠或钾；
所述羧酸酯类为乙酸酯，富马酸二酯或马来酸二酯；烷基醇类为甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，戊醇，异丙醇，异丁醇，另丁醇或叔丁醇；醚类为四氢呋喃，2-甲基四氢呋喃，二氧六环；极性非质子性溶剂为乙腈，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。
优选,肼基吡啶(II)在碱性条件下、在适宜的溶剂中，通过催化剂的作用与马来酸二酯(III)，在20-50℃下反应制得吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物(I)，
其中，肼基吡啶、碱、马来酸二酯和催化剂的摩尔配比为1：1.2-1.5：1.5-2：0.0001-0.001；催化剂选自Cu(L1)Br，Cu(L1)I，Cu(L2)2Br或Cu(L2)2I；其中
L1选自：
L2选自：
进一步优选，所述催化剂选自Cu(L1)I或Cu(L2)2I，其中
L1选自：
L2选自：
所述碱选自甲醇钠，乙醇钠，丙醇钠，丁醇钠，戊醇钠，异丙醇钠，异丁醇钠，另丁醇钠或叔丁醇钠；所述适宜的溶剂选自甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，戊醇，异丙醇，异丁醇，另丁醇或叔丁醇。
所述碱选自乙醇钠。所述适宜的溶剂选自乙醇。
上面给出的合成方法及各通式化合物中基团的定义中，汇集所用术语一般定义如下：
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、甲基环丙基、环丙基环丙基等基团。烯基是指直链或支链烯基，如1-丙烯基、2-丙烯基和不同的丁烯基等。炔基是指直链或支链炔烃，如1-丙炔基、2-丙炔基和不同的丁炔基等。卤素是指氟、氯、溴、碘。
本发明所具有有点：本发明采用结构简单的不含氮的苯基膦化合物作为催化吡啶基吡唑烷酮羧酸酯的合成的催化剂，可以大大提高反应的收率，从而完成了本发明。同时，本发明反应可在较低温度下进行，使反应的安全性大大提高。另外，本发明的催化剂还存在合成简单易行、价格低廉的优势，只需金属盐和苯基膦在乙醇中反应即可制得。因此，本发明的催化剂更易于在工业化生产中的应用。
具体实施方式
下面通过列举实施例来对本发明进行更详细的说明吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物制备方法，但并不意味着限制本发明。
实施例1
1-(3-氯吡啶-2-基)-3-吡唑烷酮-5-羧酸乙酯的合成
在2000毫升反应瓶内加入1000毫升无水乙醇和乙醇钠(65.7克，0.966摩尔)，3-氯-2-肼基吡啶(101.04克，98％，0.69摩尔)，再加入催化剂Cu(PPh3)2I(0.15克，0.00021摩尔)(双三苯基膦碘化亚铜，合成方法参加：Chemistry-A European Journal,16(39),11822-11826,2010)混合物加热至40℃，滴加马来酸二乙酯(145.7克，0.83摩尔)。保持此温度4h，而后将反应混合物用冰乙酸(60克)中和。混合物用1000毫升水稀释，冷至室温，有固体析出。过滤收集固体，用3×150毫升40％的乙醇水溶液洗涤。干燥后得1-(3-氯-2-吡啶基)-3-吡唑烷酮-5-甲酸乙酯橙色固体149.91克，外标法定量分析其含量为98％，收率79％。1H NMR(300MHz,DMSO)：8.289-8.269(q,1H),7.956-7.190(q,1H),7.231-7.190(q,1H),4.862-4.816(q,1H),4.236-4.165(q,2H),2.967-2.879(q,1H),2.396-2.336(q,1H),1.250-1.202(t,3H)。
催化剂的合成方法如下：
在2000毫升反应瓶内依次加入1000毫升无水乙醇、三苯基膦(500克,1,9mol)、CuI(181克,0.95mol)，升温至80℃反应1h后，自然降温至室温，过滤，干燥，得产品644.9克，收率95％。
下述其它催化剂选择适宜的原料可按照此方式制备获得。
实施例2
1-(3-氯吡啶-2-基)-3-吡唑烷酮-5-羧酸乙酯的合成
在1000毫升反应瓶内加入300毫升无水乙醇和乙醇钠(16.97克，0.249摩尔)，3-氯-2-肼基吡啶(30.75克，98％，0.21摩尔)，再加入催化剂Cu(binap)I(0.017克，0.000021摩尔)(2,2'-双-(二苯膦基)-1,1'-联萘简称binap，合成方法参加：Chemistry-A EuropeanJournal,16(39),11822-11826,2010)混合物加热至30℃，滴加马来酸二乙酯(44.23克，0.252摩尔)。保持此温度4h，而后将反应混合物用冰乙酸(15克，)中和。混合物用300毫升水稀释，冷至室温，有固体析出。过滤收集固体，用3×50毫升40％的乙醇水溶液洗涤。干燥后得1-(3-氯-2-吡啶基)-3-吡唑烷酮-5-甲酸乙酯橙色固体47.06克，外标法定量分析其含量为95％，收率79％。
实施例3
1-(3-氯吡啶-2-基)-3-吡唑烷酮-5-羧酸乙酯的合成
在1000毫升反应瓶内加入300毫升无水乙醇和乙醇钠(16.97克，0.249摩尔)，3-氯-2-肼基吡啶(30.75克，98％，0.21摩尔)，再加入催化剂Cu(PPh3)2Br(0.042克，0.000063摩尔)(双三苯基膦溴化亚铜，合成方法参加：Chemistry-A European Journal,16(39),11822-11826,2010)，混合物加热至35℃，滴加马来酸二乙酯(44.23克，0.252摩尔)。保持此温度4h，而后将反应混合物用冰乙酸(15克)中和。混合物用300毫升水稀释，冷至室温，有固体析出。过滤收集固体，用3×50毫升40％的乙醇水溶液洗涤。干燥后得1-(3-氯-2-吡啶基)-3-吡唑烷酮-5-甲酸乙酯橙色固体45.98克，外标法定量分析其含量为96％，收率78％。
实施例4
1-(3-氯吡啶-2-基)-3-吡唑烷酮-5-羧酸乙酯的合成
在1000毫升反应瓶内加入300毫升无水乙醇和乙醇钠(16.97克，0.249摩尔)，3-氯-2-肼基吡啶(30.75克，98％，0.21摩尔)，再加入催化剂Ni(PPh3)2Br2(0.047克，0.000063摩尔)(双三苯基膦二溴化镍合成方法参加：Appl.Organometal.Chem.,23,455-459,2009)，混合物加热至45℃，滴加马来酸二乙酯(44.23克，0.252摩尔)。保持此温度4h，而后将反应混合物用冰乙酸(15克)中和。混合物用300毫升水稀释，冷至室温，有固体析出。过滤收集固体，用3×50毫升40％的乙醇水溶液洗涤。干燥后得1-(3-氯-2-吡啶基)-3-吡唑烷酮-5-甲酸乙酯橙色固体45.98克，外标法定量分析其含量为96％，收率78％。
按照实施例1中的方法，使用催化剂Cu(PPh3)2I(双三苯基膦碘化亚铜)可以高收率的制得1-(3,5-二氯吡啶-2-基)-3-吡唑烷酮-5-羧酸乙酯。1H NMR(300MHz,CDCl3)：8.146(q,1H),7.658(q,1H),5.073(dd,1H),4.241(q,2H),3.029(dd,1H),2.721(dd,1H),1.258(t,3H)。
对照实施例
按照南开大学公开方法(参考文献：农药研究与应用.14(2),14-15,2009)合成了1-(3-氯吡啶-2-基)-3-吡唑烷酮-5-羧酸乙酯。
在1000毫升反应瓶内加入300毫升无水乙醇和钠(5.22克，0.227摩尔)，搅拌至无气泡产生，加入3-氯-2-肼基吡啶(30.00克，0.205摩尔)，混合物加热至回流5min，再加入催化剂A 0.003克，滴加马来酸二乙酯(36.00克，0.209摩尔)。保持回流30min，而后将反应混合物冷却至65℃用冰乙酸(25.2克)中和。混合物用300毫升水稀释，冷至室温，有固体析出。过滤收集固体，用3×50毫升40％的乙醇水溶液洗涤。干燥后得1-(3-氯-2-吡啶基)-3-吡唑烷酮-5-甲酸乙酯，橙色固体45.2克，归一含量96％，外标法定量分析其含量为85.4％，收率70％。
本发明得到的吡啶基吡唑烷酮羧酸酯进一步经卤化、水解得到3-卤代-1-吡啶基吡唑-5-羧酸。吡唑羧酸和取代苯胺反应制得通式Ⅳ所示的苯甲酰胺类化合物。表1列出部分通式(Ⅳ)化合物的结构。
表1.部分通式(Ⅳ)化合物的结构

Claims (6)

1.一种吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物的制备方法，其特征在于：
反应式如下：
式中：R1选自H或Cl；R2选自甲C1-C6烷基、C2-C4烯基、C2-C4炔基、C3-C6环烷基、卤素或C1-C4烷基取代的苄基；
肼基吡啶(II)在碱性条件下、在适宜的溶剂中，通过催化剂的作用与马来酸二酯(III)，在0℃至所用溶剂的沸点范围内反应制得吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物(I)，
其中，肼基吡啶、碱、马来酸二酯和催化剂的摩尔配比为1：1-2：1-5：0.00001-0.01；催化剂选自：Cu(L1)Cl，Cu(L1)Br，Cu(L1)I，Cu(L2)2Cl，Cu(L2)2Br，Cu(L2)2I；Ni(L1)Cl2，Ni(L1)Br2，Ni(L1)I2，Ni(L2)2Cl2，Ni(L2)2Br2，Ni(L2)2I2，其中L1选自：
L2选自：
所述适宜的溶剂选自甲苯，氯苯，羧酸酯类，烷基醇类，醚类或极性非质子性溶剂；
所述碱选自碱金属的氢化物、碱金属的氨化物或烷基醇化物。
2.按权利要求1所述的吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物的制备方法，其特征在于：所述碱金属的氢化物为氢化锂、氢化钠、氢化钾，碱金属的氨化物为氨基锂、氨基钠、氨基钾，烷基醇化物为甲醇钠，乙醇钠，丙醇钠，丁醇钠，戊醇钠，异丙醇钠，异丁醇钠，另丁醇钠，叔丁醇钠，甲醇钾、乙醇钾，丙醇钾或叔丁醇钾；碱金属选自锂，钠或钾；
所述羧酸酯类为乙酸酯，富马酸二酯或马来酸二酯；烷基醇类为甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，戊醇，异丙醇，异丁醇，另丁醇或叔丁醇；醚类为四氢呋喃，2-甲基四氢呋喃，二氧六环；极性非质子性溶剂为乙腈，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。
3.按权利要求1所述的吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物的制备方法，其特征在于：肼基吡啶(II)在碱性条件下、在适宜的溶剂中，通过催化剂的作用与马来酸二酯(III)，在20-50℃下反应制得吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物(I)，
其中，肼基吡啶、碱、马来酸二酯和催化剂的摩尔配比为1：1.2-1.5：1.5-2：0.0001-0.001；催化剂选自Cu(L1)Br，Cu(L1)I，Cu(L2)2Br或Cu(L2)2I；其中
L1选自：
L2选自：
4.按权利要求3所述的吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物的制备方法，其特征在于：所述催化剂选自Cu(L1)I或Cu(L2)2I，其中
L1选自：
L2选自：
5.按权利要求1所述的吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物的制备方法，其特征在于：所述碱选自甲醇钠，乙醇钠，丙醇钠，丁醇钠，戊醇钠，异丙醇钠，异丁醇钠，另丁醇钠或叔丁醇钠；所述适宜的溶剂选自甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，戊醇，异丙醇，异丁醇，另丁醇或叔丁醇。
6.按权利要求5所述的吡啶基吡唑烷酮羧酸酯类化合物的制备方法，其特征在于：所述碱选自乙醇钠。所述适宜的溶剂选自乙醇。
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