CN111978302A - 一种三唑氰类化合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三唑氰类化合物及其制备方法，式I所示化合物与式Ⅱ所示化合物进行取代反应，得到式Ⅲ所示化合物，式Ⅲ所示化合物环化合成式Ⅳ所示的三唑氰类化合物；反应路线如下，R₁选自H、F、Cl、Br、I、‑OH、‑CN、‑OR^a、R^bSO₃‑、‑N⁺≡N或‑NR^cR^dR^e；R₂、R₃、R₄、R₅和R₆各自独立地选自H、Cl、Br、F、I、‑NO₂、‑OR^f、‑NH₂、‑N⁺≡N、三氟甲基、杂环取代基或‑NH‑NH₂；所述杂环取代基为对氯苯酚基、烷氧基、酯基或芳香基；R₇选自氢、烷烃、芳香烃、烷氧基或酯基；X选自H、Cl、Br、I、F、OR^g、NR^x、‑SR^y、‑OCOR^z、咪唑基、含N杂环或含硫杂环。本方法具有以下优点：操作简单、成本低、无污染、收率高、绿色安全环保，适合现代工业化生产。

Description

一种三唑氰类化合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及农药中间体合成领域，具体涉及一种三唑氰类化合物及其制备方法。

背景技术

氰类化合物是重要的化工原料，也是重要的农药中间体。氰基结构作为近年来新农药创制过程中常见的高活性结构基团，其与苯环或杂环相连，具有广泛的生物活性，在杀虫、杀菌和除草剂中均能找到大量氰基类化合物。

目前，为了使新农药的开发具有更高的成功率，在活性分子的设计过程中，活性基团拼接法是常用的设计思路。氰基就是近年的新农药研发中比较新颖的结构。在分子中引入氰基，往往能够使化合物的活性有所提高。如杜邦公司报道的第二代鱼尼丁受体杀虫剂氰虫酰胺，在结构中引入了氰基结构，使其同第一代杀虫剂氯虫酰胺相比，可有效防治鳞翅目、半翅目和鞘翅目害虫，适用作物更为广泛。目前亟需提供一种收率高、纯度高、无污染、绿色环保适宜于现代化工业生产的新的三唑氰类化合物。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种三唑氰类化合物及其制备方法。

本发明的目的在于提供一种三唑氰类化合物的制备方法，式I所示化合物与式Ⅱ所示化合物进行取代反应，得到式Ⅲ所示化合物，式Ⅲ所示化合物环化合成式Ⅳ所示的三唑氰类化合物；反应路线如下：

其中，R₁选自H、F、Cl、Br、I、-OH、-CN、-OR^a、R^bSO₃-、-N⁺≡N或-NR^cR^dR^e；R₂、R₃、R₄、R₅和R₆各自独立地选自H、Cl、Br、F、I、-NO₂、-OR^f、-NH₂、-N⁺≡N、三氟甲基、杂环取代基或-NH-NH₂；所述杂环取代基为对氯苯酚基、烷氧基、酯基或芳香基；R₇选自氢、烷烃、芳香烃、烷氧基或酯基；X选自H、Cl、Br、I、F、OR^g、NR^x、-SR^y、-OCOR^z、咪唑基、含N杂环或含硫杂环。本方法操作简单，成本低，无污染，收率高，绿色安全环保，适合现代工业化生产。

根据本发明的一些优选实施方式，R^a、R^b各自独立地选自-COCH₃、-COCH₂CH₃、-OCH₃、-OCH₂CH₃、-OCF₃、-OCF₂H、苯基或苯氧基；R^c、R^d和R^e各自独立地选自氢、C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、酰基、酯基、二烷基或酰胺基；R^f选自烷基、环烷基、链烯基、链炔基、芳香基或不饱和单环烃基；R^g、R^x、R^y和R^z各自独立地选自烷基；优选的，R^g、R^x、R^y和R^z各自独立地选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基；R^a和R^b各自独立地选自-COCH₃、-COCH₂CH₃、-OCH₃、-OCH₂CH₃、-OCF₃、-OCF₂H、苯基或苯氧基；R^c、R^d和R^e各自独立地选自氢、C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、酰基、酯基、二烷基或酰胺基；其中所述C₁-C₆烷基选自C₁-C₆直链烷基、支链烷基或环烷基，优选为甲基、乙基、丙基、丁基或戊基，所述C₁-C₆烷氧基选自甲氧基、乙氧基、丙氧基或己氧基。

根据本发明的一些优选实施方式，R₁选自H、F、Cl、Br、I、-OH、-CN、-OCH₃、-OCH₂CH₃、-OCF₃、-OCF₂H、-COOCH₃、-COOCH₂CH₃、-COOCH₂CH₂CH₃、-COCOOCH、-COCOOCH₂CH₃或-COCOOCH₂CH₂CH₃；R₂-R₆各自独立地选自H、Cl、Br、F、I、-NO₂、-NH₂、-N⁺≡N、-CF₃、-CHF₂、-OR、三氟甲基、对氯苯酚基或-NH-NH₂；X选自H、Cl、Br、I或F；R₇选自氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、芳香烃、烷氧基或酯基。

根据本发明的一些优选实施方式，R₁选自氢、F、Cl、Br、I、-OH、-CN、-COCH₃、-COCH₂CH₃、-OCH₃或-OCH₂CH₃；X、R₂和R₄各自独立地为Cl、F、三氟甲基或对氯苯酚基；R₃、R₅和R₆为H；R₇选自甲基、正丙基或异丙基。

根据本发明的一些优选实施方式，包括如下步骤：

步骤1)，将式I所示化合物、碱、第一溶剂混合，缓慢滴加式Ⅱ所示化合物，保温反应，回收溶剂，得到式III所示化合物；

步骤2)，将步骤1)中式Ⅲ所示化合物、1，2-二醇类、催化剂、第二溶剂混合，保温反应，回收溶剂，得到式Ⅳ所示化合物。

根据本发明的一些优选实施方式，所述碱选自钠氢、三乙胺、DBU、三乙烯二胺、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾和叔丁醇钠中的一种或多种，优选为钠氢；发明人经研究意外发现，使用以上碱可以显著提高反应速率。和/或，所述第一溶剂选自四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、DMF、DMAC、甲苯、苯、二氧六环、乙二醇二甲醚和乙二醇二乙醚中的一种或多种，优选为四氢呋喃和/或2-甲基四氢呋喃；更优选为四氢呋喃。发明人经研究意外发现，使用以上溶剂可以显著提高反应选择性。

根据本发明的一些优选实施方式，所述1，2-二醇类选自1，2-丙二醇、1，2-丁二醇、1，2-戊二醇或乙二醇；和/或，所述第二溶剂选自甲苯、苯、环己烷、氯苯、苯甲醚、苯甲腈、甲基环己烷，二氯乙烷和四氯乙烯的一种或组合，优选为甲苯或二甲苯；和/或，所述催化剂选自阳离子交换树脂、硫酸铁、氯化铜、氯化亚铜、氯化铁、硫酸铁胺、氨基磺酸、对甲苯磺酸、硫酸、盐酸、三氟甲磺酸、多聚磷酸、SiO₂/SO₄、甲基磺酸、氯化亚锡、氯化锡、氯化锰、四氯化钴、硫酸钛、铌酸、硝酸铜、杂多酸和全氟磺酸树脂中的一种或多种，优选为对甲苯磺酸或阳离子交换树脂；所述阳离子交换树脂优选自HND580、HND-8或HND-26。发明人经研究意外发现，使用以上溶剂可以显著提高反应选择性；使用以上催化剂可以显著提高反应速率。

根据本发明的一些优选实施方式，步骤1)中，混合温度为15-30℃；反应温度为0-120℃，优选为15-30℃；反应时间为6-12小时，优选为8-10小时；和/或，所述式I化合物、所述式Ⅱ化合物与所述碱的摩尔比为1:(1.0-1.5):(1-2.5)，优选为1:(1.1-1.2):(2.0-2.5)。发明人经研究发现，在该优选温度下，可以明显降低副产物产生。

根据本发明的一些优选实施方式，步骤2)中，混合温度为15-30℃；反应温度为0-180℃，优选为60-150℃；反应时间为6-12小时，优选为8-10小时；和/或，所述式Ⅲ所示化合物、所述1，2-二醇类、所述催化剂的摩尔比为1:(1.0-1.5):(1-2.5)，优选为1:(1.1-1.2):(2.0-2.5)。发明人经研究发现，在该优选温度下，可以明显降低副产物产生。

本发明的目的之二在于提供一种由所述三唑氰类化合物的制备方法得到的所述式Ⅳ所示三唑氰类化合物。

本发明的有益效果至少在于：

1)原辅料易得，价格便宜，毒性较低，对人体安全；

2)催化剂活性高，能反复套用，经济实惠；

3)操作简单，成本低，收率高，对设备要求低；

4)无污染，绿色安全环保，适宜现代化工业生产。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

以下试剂如无特殊说明均购自百灵威科技有限公司。

以下实施例中式Ⅰ、Ⅱ所示结构化合物的纯度采用气相色谱法测定；式Ⅲ、Ⅳ所示结构化合物的纯度采用液相色谱法测定。

以下实施例中总收率按照以下公式得到：式Ⅳ所示化合物收率＝(式Ⅳ所示化合物的质量×式Ⅳ所示化合物的含量×100％)/(式Ⅲ所示结构化合物的摩尔量×式Ⅳ所示结构化合物的摩尔质量)；以下实施例中式Ⅳ所示结构化合物的纯度采用液相色谱法测定。

实施例1

将1.0mol(108.1g)下式I所示的化合物加入1000ml四口瓶中，加入400gTHF溶剂(98％)，在20℃下分批缓慢加入2.0mol钠氢，回流6小时待成盐充分后，再加入1.1mol下式Ⅱ所示化合物，3小时反应结束。降至室温，将反应液小心倒入水中，调PH＝2，萃取分层，水层再用甲苯萃取2次，合并甲苯层，然后缓慢滴加1.2mol 1,2-戊二醇，1mol对甲苯磺酸，回流反应12h结束，用碳酸氢钠调PH＝7，萃取分层，脱溶得到下式Ⅳ所示的化合物300.5g。经计算，收率为80.5％；经检测，纯品的纯度为98.0％。式Ⅳ化合物进行结构表征：¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ8.80-7.90(2H,N-CH＝N),7.85–7.27(3H,ArH),5.50(1H,-CHCN),3.82-4.10(3H,-OCHCH₂O-),1.35-1.52(4H,-CH₂CH₂-),0.95(3H,-CH₃)；¹³C NMR(126MHz,CDCl₃)δ152.2,143.5,135.5,134.4,134.0,129.8,128.0,125.5,117.8,117.0,78.5,70.2,65.8,34.2,19.2,15.1；HR-ESI-MS[M+H]⁺calcd for C₁₆H₁₆Cl₂N₄O₂367.0712,369.0656found367.0755,369.0623。反应路线如下：

其中，R₁为氢；R₃、R₅、R₆各自独立地为H；X、R₂、R₄各自独立地为Cl，R7为正丙基。

实施例2

与实施例1的区别仅在取代基不同，其中，R₁为氢；R₃、R₅、R₆各自独立地为H；X、R₂各自独立地为Cl，R₄为对氯苯酚基，R7为甲基。

得到式Ⅳ所示的化合物350.8g。经计算，收率为79.9％；经检测，纯品的纯度为98.0％。

进行结构表征：¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ8.80-7.90(2H,N-CH＝N),7.75–7.27(7H,ArH),5.50(1H,-CHCN),3.82-4.10(3H,-OCHCH₂O-),1.35(3H,-CH₃)；¹³C NMR(126MHz,CDCl₃)δ157.1,155.5,143.5,135.5,134.4,134.0,129.8,128.0,127.9,126.8,125.5,117.8,117.6,117.0,112.5,78.5,70.2,65.8,17.6；HR-ESI-MS[M+H]⁺calcd for C₂₀H₁₆Cl₂N₄O₃431.0675,433.0685found 431.0723,433.0615。

实施例3

与实施例1的区别仅在取代基不同，其中，R₁为氢；R₃、R₅、R₆各自独立地为H；X为Cl，R₂为三氟甲基，R₄为对氯苯酚基，R7为异丙基。

得到式Ⅳ所示的化合物398.6g。经计算，收率为79.3％；经检测，纯品的纯度为98.0％。

进行结构表征：¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ8.80-7.90(2H,N-CH＝N),7.75–7.27(7H,ArH),5.50(1H,-CHCN),3.82-4.10(3H,-OCHCH₂O-),2.13(1H,-CH-)0.98(6H,-CH₃)；¹³C NMR(126MHz,CDCl₃)δ157.1,155.5,143.5,135.5,134.4,134.0,129.8,128.0,127.9,126.8,125.5,117.8,117.6,117.0,112.5,78.5,70.2,65.8,17.6，15.3,9.5，9.3；HR-ESI-MS[M+H]⁺calcd for C₂₃H₂₀Cl₂N₄F₃O₃ 493.0912，495.0913found 493.0899,495.0991。

对比例1

与实施例1的区别仅在于四氢呋喃替换为二氧六环，得到式Ⅳ所示的化合物240.0g。经计算，收率为64.0％；经检测，纯品的纯度为98.0％。

对比例2

与实施例1的区别仅在于钠氢替换为DBU，得到式Ⅳ所示的化合物180.5g。经计算，收率为48.3％；经检测，纯品的纯度为98.0％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三唑氰类化合物的制备方法，其特征在于，式I所示化合物与式Ⅱ所示化合物进行取代反应，得到式Ⅲ所示化合物，式Ⅲ所示化合物环化合成式Ⅳ所示的三唑氰类化合物；反应路线如下：

其中，R₁选自H、F、Cl、Br、I、-OH、-CN、-OR^a、R^bSO₃-、-N⁺≡N或-NR^cR^dR^e；R₂、R₃、R₄、R₅和R₆各自独立地选自H、Cl、Br、F、I、-NO₂、-OR^f、-NH₂、-N⁺≡N、三氟甲基、杂环取代基或-NH-NH₂；所述杂环取代基为对氯苯酚基、烷氧基、酯基或芳香基；R₇选自氢、烷烃、芳香烃、烷氧基或酯基；X选自H、Cl、Br、I、F、OR^g、NR^x、-SR^y、-OCOR^z、咪唑基、含N杂环或含硫杂环。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，R^a、R^b各自独立地选自-COCH₃、-COCH₂CH₃、-OCH₃、-OCH₂CH₃、-OCF₃、-OCF₂H、苯基或苯氧基；R^c、R^d和R^e各自独立地选自氢、C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、酰基、酯基、二烷基或酰胺基；R^f选自烷基、环烷基、链烯基、链炔基、芳香基或不饱和单环烃基；R^g、R^x、R^y和R^z各自独立地选自烷基；优选的，R^g、R^x、R^y和R^z各自独立地选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基；R^a和R^b各自独立地选自-COCH₃、-COCH₂CH₃、-OCH₃、-OCH₂CH₃、-OCF₃、-OCF₂H、苯基或苯氧基；R^c、R^d和R^e各自独立地选自氢、C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、酰基、酯基、二烷基或酰胺基；其中所述C₁-C₆烷基选自C₁-C₆直链烷基、支链烷基或环烷基，优选为甲基、乙基、丙基、丁基或戊基，所述C₁-C₆烷氧基选自甲氧基、乙氧基、丙氧基或己氧基。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，R₁选自H、F、Cl、Br、I、-OH、-CN、-OCH₃、-OCH₂CH₃、-OCF₃、-OCF₂H、-COOCH₃、-COOCH₂CH₃、-COOCH₂CH₂CH₃、-COCOOCH、-COCOOCH₂CH₃或-COCOOCH₂CH₂CH₃；R₂-R₆各自独立地选自H、Cl、Br、F、I、-NO₂、-NH₂、-N⁺≡N、-CF₃、-CHF₂、-OR、三氟甲基、对氯苯酚基或-NH-NH₂；X选自H、Cl、Br、I或F；R₇选自氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、芳香烃、烷氧基或酯基。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，R₁选自氢、F、Cl、Br、I、-OH、-CN、-COCH₃、-COCH₂CH₃、-OCH₃或-OCH₂CH₃；X、R₂和R₄各自独立地为Cl、F、三氟甲基或对氯苯酚基；R₃、R₅和R₆为H；R₇选自甲基、正丙基或异丙基。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，将式I所示化合物、碱、第一溶剂混合，缓慢滴加式Ⅱ所示化合物，保温反应，回收溶剂，得到式III所示化合物；

步骤2)，将步骤1)中式Ⅲ所示化合物、1，2-二醇类、催化剂、第二溶剂混合，保温反应，回收溶剂，得到式Ⅳ所示化合物。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，

所述碱选自钠氢、三乙胺、DBU、三乙烯二胺、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾和叔丁醇钠中的一种或多种，优选为钠氢；和/或，所述第一溶剂选自四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、DMF、DMAC、甲苯、苯、二氧六环、乙二醇二甲醚和乙二醇二乙醚中的一种或多种，优选为四氢呋喃和/或2-甲基四氢呋喃；更优选为四氢呋喃。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述1，2-二醇类选自1，2-丙二醇、1，2-丁二醇、1，2-戊二醇或乙二醇；和/或，所述第二溶剂选自甲苯、苯、环己烷、氯苯、苯甲醚、苯甲腈、甲基环己烷，二氯乙烷和四氯乙烯的一种或组合，优选为甲苯或二甲苯；和/或，所述催化剂选自阳离子交换树脂、硫酸铁、氯化铜、氯化亚铜、氯化铁、硫酸铁胺、氨基磺酸、对甲苯磺酸、硫酸、盐酸、三氟甲磺酸、多聚磷酸、SiO₂/SO₄、甲基磺酸、氯化亚锡、氯化锡、氯化锰、四氯化钴、硫酸钛、铌酸、硝酸铜、杂多酸和全氟磺酸树脂中的一种或多种，优选为对甲苯磺酸或阳离子交换树脂。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，

步骤1)中，混合温度为15-30℃；反应温度为0-120℃，优选为15-30℃；反应时间为6-12小时，优选为8-10小时；和/或，所述式I化合物、所述式Ⅱ化合物与所述碱的摩尔比为1:(1.0-1.5):(1-2.5)，优选为1:(1.1-1.2):(2.0-2.5)。

9.根据权利要5-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，

步骤2)中，混合温度为15-30℃；反应温度为0-180℃，优选为60-150℃；反应时间为6-12小时，优选为8-10小时；和/或，所述式Ⅲ所示化合物、所述1，2-二醇类、所述催化剂的摩尔比为1:(1.0-1.5):(1-2.5)，优选为1:(1.1-1.2):(2.0-2.5)。

10.根据权利要求1-9中任一项所述三唑氰类化合物的制备方法得到的所述式Ⅳ所示三唑氰类化合物。