CN1120149C - 制备邻－(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物的方法 - Google Patents

制备邻－(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制备邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物的方法，更具体地说，本发明涉及制备式1所示的邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯的新方法，其中用是环状的酯化合物的内酯化合物作为原料，以邻-(氯甲基)苯甲酰氯、邻-(氯甲基)苯甲酸酯衍生物和邻-(烷氧羰基)苯甲基硫代硫酸盐作为中间体，式1化合物是合成磺酰脲类除草剂的重要化合物。在所述通式中，X代表氢、卤素、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烷氧羰基、硝基或苯基；R代表C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基或C3-C6环烷基；n代表1-4的整数，其表示取代基的数目。

Description

制备邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物的方法
本发明的背景技术
本发明的技术领域
本发明涉及制备邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物的方法，更具体地说，本发明涉及制备下面式1所示邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯的新方法，其中用是环酯化合物的内酯化合物作为原料，以邻-(氯甲基)苯甲酰氯、邻-(氯甲基)苯甲酸酯衍生物和邻-(烷氧羰基)苯甲基硫代硫酸盐作为中间体，式1化合物是合成磺酰脲类除草剂的重要化合物。其中X代表氢、卤素、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烷氧羰基、硝基或苯基；R代表C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基或C3-C6环烷基；n代表1-4的整数，其表示取代基的数目。
现有技术
式1的邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物是合成磺酰脲类除草剂的重要原料(USP4420325和德国出版号3927788)。
US4420325和《化学世界》(Hauxue Shijie)31211(1990)(CA114101765)中描述了合成式1所示的邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物的常规方法。以下述反应方案1概述此方法。反应方案1
Figure C9880969500051
依据上述反应方案1所示的该常规方法，将邻-(氯甲基)苯甲酸甲酯与硫脲反应合成异硫脲鎓盐中间体，然后将该中间体氯化，制得终产物苯甲磺酰氯。然而，考虑到用来合成异硫脲鎓盐的硫脲是潜在的致癌物质，因此该方法的大规模工业应用不易实现。
此外，在一些专利说明书中公开了制备在反应方案1中用作原料的邻-(氯甲基)苯甲酸甲酯的方法。例如，如US4689425所述，通过在UV照射下与氯和氯化氢气体反应，可将邻-甲基苯甲酸甲酯侧链上的甲基氯化。然而，尽管在剩余10％的起始原料时将该反应终止，该方法仍会生成大量副产物。因此，该方法在纯化终产物方面有困难，并且产率很低。
依据在US5504249中描述的制备邻-(氯甲基)苯甲酰氯的方法，在160-170℃、在有机氮化合物和氯化氢催化剂存在下，将邻羟甲基苯甲酸内酯与亚硫酰氯反应，可获得该终产物。然而，该方法的缺点是，由于亚硫酰氯和氯化氢的沸点分别是79℃和-85℃，该反应不易于在常规反应器中进行。因此，该方法可能难以应用到工业化生产中。
通过将内酯与光气反应来制备氯取代的酰氯的方法已被公开，其中使用的催化剂包括吡啶(US2778852)、季铵盐(US4764389)或氧化膦(EP413264)。然而，这些方法的缺点是，用沸点为8℃的光气在120℃以上进行该反应。此外，由于光气的毒性很大，所以在其气态时进行该反应非常危险。
为了克服上述缺陷，本发明者们已经进行了努力研究，开发出了适于以工业化规模制备式1化合物的方法。
发明简述
因此，本发明的目的是提供制备式1所示的邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物的新方法，其中包括：
在路易斯酸和季铵盐催化剂存在下，将内酯化合物—环状的酯化合物与亚硫酰氯(SOCl2)反应，从而在较低温度下以高产率制得酰氯化合物；
将作为反应原料和溶剂的醇与上述中间体化合物反应，从而在简单操作和温和条件下进行酯化，由此制得了邻-(氯甲基)苯甲酸酯衍生物；
将所得反应混合物进一步与毒性较小的硫代硫酸盐(代替有致癌作用的硫脲)反应，然后氯化，从而制得了终产物式1所示的邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物。发明详述
本发明涉及制备邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物的方法，其中包括：
a)在路易斯酸和季铵盐催化剂存在下，将下面式2的内酯化合物与亚硫酰氯(SOCl2)反应，制得式3的邻-(氯甲基)苯甲酰氯；
b)将式3化合物在作为反应原料和溶剂的醇中酯化，制得式4的邻-(氯甲基)苯甲酸酯衍生物；
c)将式4化合物与硫代硫酸盐反应，制得式5的邻-(烷氧羰基)苯甲基硫代硫酸盐；
d)将式5化合物氯化，从而制得式1的邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物。 其中X代表氢、卤素、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烷氧羰基、硝基或苯基；R代表C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基或C3-C6环烷基；n代表1-4的整数，其表示取代基的数目。
下面更详细地解释本发明。
下面解释依据本发明由内酯化合物制备酰氯化合物的方法。
在80-120℃、优选90-100℃进行该反应。如果反应温度低于80℃，该反应将不能很好地进行，但是如果反应温度超过120℃，就可能生成副产物。
在该反应中，是使用路易斯酸和季铵盐作为反应催化剂。常用的路易斯酸包括MgCl2、MgBr2、SnCl2、SnCl4、TiCl4、AlCl3、FeCl3、BF3Et2O、BCl3、B(OEt)3、B(OMe)3、B(O-iPr)3，优选使用基于硼的路易斯酸。可用于该反应的季铵盐的实例包括脂族烷基铵的卤化物或芳香烷基铵的卤化物，例如氯化四甲基铵、氯化四乙基铵、氯化四丁基铵、氯化苄基三甲基铵、氯化苄基三乙基铵和氯化苄基三丁基铵。虽然对催化剂的用量没有限制，但是相对于内酯化合物，路易斯酸的用量一般是0.1-20mol％、更优选0.5-5mol％；季铵盐的用量一般是0.1-20mol％、更优选0.5-5mol％。
此外，相对于内酯化合物，亚硫酰氯作为反应原料的用量是其摩尔数的1-10倍、更优选1-2倍。
在上述条件下，该反应一般是在常压下进行。根据本发明，可不使用溶剂进行该反应，但是当需要使用溶剂时，可使用不影响该反应的惰性有机溶剂(例如甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯)。反应完成后，以常规纯化方法收集所需的式3化合物。
此外，用酯化所述式3化合物的相同方法来实施制备邻-(氯甲基)苯甲酸酯衍生物的方法。该方法如下所述。
在-5-100℃、优选40-50℃进行该酯化。使用醇作为反应原料和溶剂。虽然对醇的用量没有限制，但是，通常使用是式3的邻-(氯甲基)苯甲酰氯的摩尔数的1-10倍、优选1.2-1.5倍的醇是相当经济的。
根据本发明，酯化是在不使用碱的温和条件下进行的。如果将作为叔胺的烷基胺(例如三甲胺、三乙胺、三异丙基胺)或芳胺例如吡啶作为碱加入，可以在温和反应条件下以很高的产率获得所需式4化合物。当加入碱进行酯化时，将反应温度保持在0-20℃、更优选5-10℃。
当该酯化反应在上述条件下完成后，以常规纯化方法收集所需式4化合物；例如，将反应混合物用水洗涤，并减压分馏；或者不进行洗涤，将反应混合物减压分馏。
此外，用式4化合物与硫代硫酸盐反应来制备式5化合物的方法如下所述。
在30-90℃、优选40-60℃进行式4化合物与硫代硫酸盐之间的反应。硫代硫酸盐(M2(S2O3))，其中M是碱金属的用量是式4化合物的摩尔数的1.0-2.0倍、优选1.0-1.2倍。此外，通过将邻-(烷氧羰基)苯甲基硫代硫酸盐氯化来制备所需产物式1邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物的方法如下所述。
在0-20℃、采用常规氯化操作、用氯气(Cl2)或氯化试剂进行该氯化反应，优选在5-10℃用氯气(Cl2)进行该氯化反应。
氯气以3当量摩尔比的用量使用，或过量使用。此外，优选用水或乙酸作为氯化反应的溶剂，水和乙酸也能一起使用。
氯化完全后，将剩余氯气除去，然后向反应器中加入水以稀释反应溶液。过滤由此形成的固体产物，获得了所需式1产物。
下面用下述实施例来更详细地解释本发明，但是本发明并不限于这些实施例。除了在下述实施例中解释的制备具体化合物的一些方法以外，本领域技术人员可容易地知道包含在本发明中的这些方法的衍化方法。实施例1：合成邻-(氯甲基)苯甲酰氯
将134g(1mol)邻羟甲基苯甲酸内酯、95ml(1.3mol)SOCl2、2.5ml(0.02mol)BF3Et2O和4.5g(0.02mol)氯化苄基三乙基铵置于装配有温度计和冷凝器的500ml双颈烧瓶中。将该混合物搅拌15小时，同时将反应器的内部温度保持在95-100℃。反应完成后，在装配有分馏器的反应器中将反应混合物减压分馏，获得了180g所需产物(产率为95％)。沸点：75-80℃(1mmHg)。实施例2：合成4-氯丁酰氯
将11.42ml SOCl2、0.29ml BF3Et2O和0.55g氯化苄基三乙基铵加到置于反应器内的10g γ-丁内酯中。将该混合物搅拌4小时，同时将反应器的内部温度保持在90-95℃。反应完全后，将混合物减压分馏，获得了11.6g所需化合物(产率为70％)。沸点：173-174℃(760mmHg)。实施例3：合成邻-(氯甲基)苯甲酸甲酯
将180g邻-(氯甲基)苯甲酰氯加入装配有温度计、冷凝器和滴液漏斗的500ml双颈烧瓶中。将反应器的内部温度保持在40-50℃，滴加50ml甲醇。当所有甲醇都加入后，将该反应混合物搅拌10小时，同时把反应器的内部温度保持在40-50℃。安装上蒸馏器后，将混合物减压分馏，获得了165g所需化合物(产率为94％)。沸点：77-80℃(1mmHg)。1H-NMR(CDCl3)：δ3.9(s，3H)，5.02(s，2H)，7.31～7.56(m，3H)，7.96(d，1H，
             J＝8Hz)实施例4：合成邻-(氯甲基)苯甲酸甲酯
将溶在1000ml二氯甲烷中的180g邻-(氯甲基)苯甲酰氯加到装配有冷凝器、温度计和滴液漏斗的500ml双颈烧瓶中。将内部温度调节至0℃，加入三乙胺(138ml)，然后滴加50ml甲醇。所有甲醇滴加完后，将反应混合物搅拌10小时，同时将反应器的内部温度保持在20-30℃。
用5％盐酸溶液(300ml)将反应混合物酸化。分离有机层，用硫酸镁干燥，并浓缩。将所得残余物减压分馏，获得了155g所需化合物(产率为89％)，为油状物。实施例5：合成邻-(氯甲基)苯甲酸乙酯
将180g邻-(氯甲基)苯甲酰氯加到装配有冷凝器、温度计和滴液漏斗的500ml双颈烧瓶中，然后滴加60ml乙醇，同时将反应器的内部温度保持在40-50℃。所有乙醇滴加完后，将反应混合物搅拌10小时，同时将反应器的内部温度保持在40-50℃。装配上蒸馏器后，立即将残余物减压分馏，获得了179g所需化合物(产率为90％)，为油状物。沸点：79-82℃(1.1mmHg)1H-NMR(CDCl3)：δ1.4(t，3H，J＝8Hz)，4.38(q，2H，J＝8Hz)，5.02(s，2H)，7.32～
           7.55(m，3H)，7.96(d，1H，J＝8Hz)实施例6：合成邻-(氯甲基)苯甲酸的2-氯乙基酯
将180g邻-(氯甲基)苯甲酰氯加到装配有冷凝器、温度计和滴液漏斗的500ml双颈烧瓶中。滴加50ml 2-氯乙醇，同时将反应器的内部温度保持在40-50℃。所有2-氯乙醇滴加完后，将反应混合物搅拌10小时，同时将反应器的内部温度保持在40-50℃。在装配有分馏器的该反应器中将残余物减压分馏，获得了165g所需化合物(产率为94％)，为油状物。沸点：88-92℃(1.1mmHg)1H-NMR(CDCl3)：δ3.83(t，2H，J＝5.5Hz)，4.59(t，2H，J＝5.5Hz)，5.02(s，2H)，7.36
           ～7.58(m，3H)，8.01(d，1H，J＝8Hz)实施例7：合成邻-(甲氧羰基)苯甲磺酰氯
将水(50ml)和29.5g硫代硫酸钠五水合物的混合物加到20g邻-(氯甲基)苯甲酸甲酯中，将该混合物在50-55℃搅拌5小时。加入300ml乙酸，通入过量氯气3小时，同时将反应器的内部温度保持在5-10℃。将反应混合物在相同温度下再搅拌1小时。通过通入氮气将过量氯气除去，加入冰水(300ml)，搅拌30分钟。将所形成的固体过滤，用冷水洗涤，干燥，获得了22.4g所需化合物(产率为83％)，为白色固体。熔点：85-86℃1H-NMR(CDCl3)：δ3.95(s，3H)，5.67(s，2H)，7.51～7.68(m，3H)，8.07～8.16(m，
           1H)实施例8：合成邻-(2-乙氧羰基)苯甲磺酰氯
按照与实施例7相同的方式进行反应，其中用20g邻-(氯甲基)苯甲酸乙酯代替邻-(氯甲基)苯甲酸甲酯，获得了21.5g所需化合物(产率为81％)，为白色固体。熔点：63-64℃1H-NMR(CDCl3)：δ1.4(t，3H，J＝8Hz)，4.4(q，2H，J＝8Hz)， 5.66(s，2H)，7.51～
           7.68(m，3H)，8.07～8.15(m，1H)实施例9：合成邻-(2-氯乙氧羰基)苯甲磺酰氯
按照与实施例7相同的方式进行反应，其中用20g邻-(氯甲基)苯甲酸的2-氯乙基酯代替邻-(氯甲基)苯甲酸乙酯，获得了20.5g所需化合物(产率为80％)，为白色固体。熔点：66-67℃1H-NMR(CDCl3)：δ3.83(t，2H，J＝5.5Hz)，4.59(t，2H，J＝5.5Hz)，5.4(s，2H)，7.52
           ～7.68(m，3H)，8.15(d，1H，J＝8Hz)

Claims (10)

1.制备邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物的方法，其中包括：a)在路易斯酸和季铵盐催化剂存在下，于80-120℃温度将下面式2的内酯化合物与亚硫酰氯反应，制得式3的邻-(氯甲基)苯甲酰氯，其中所述路易斯酸催化剂选自MgCl2、MgBr2、SnCl2、SnCl4、TiCl4、AlCl3、FeCl3、BF3Et2O、BCl3、B(OEt)3、B(OMe)3和B(OiPr)3；其中所述季铵盐选自氯化四甲基铵、氯化四乙基铵、氯化四丁基铵、氯化苄基三甲基铵、氯化苄基三乙基铵和氯化苄基三丁基铵；其中所述路易斯酸和季铵盐催化剂的用量范围都是0.1-20mol％；
b)于-5-100℃温度下，将式3化合物在作为反应原料和溶剂的醇中酯化，制得式4的邻-(氯甲基)苯甲酸酯衍生物；
c)于30-90℃温度下，将式4化合物与硫代硫酸盐反应，制得式5的邻-(烷氧羰基)苯甲基硫代硫酸盐；和
d)于0-20℃温度下，将式5化合物氯化，制得式1的邻-(烷氧羰基)苯甲磺酰氯衍生物。
Figure C9880969500021
Figure C9880969500031
其中X代表氢、卤素、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烷氧羰基、硝基或苯基；R代表C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基或C3-C6环烷基；n代表1-4的整数，其表示取代基的数目。
2.权利要求1的方法，其中所述a)反应是在90-100℃下进行的。
3.权利要求1或2的方法，其中所述a)反应是在有或没有溶剂存在下进行的。
4.权利要求1的方法，其中所述路易斯酸催化剂选自BF3Et2O、B(OEt)3、B(OMe)3和B(OiPr)3。
5.权利要求1的方法，其中在所述b)中使用的醇是甲醇。
6.权利要求1的方法，其中所述b)的酯化反应是在选自三甲胺、三乙胺、三异丙基胺和吡啶的碱存在下进行的。
7.权利要求1的方法，其中在所述c)中使用的硫代硫酸盐是M2(S2O3)，其中M是碱金属。
8.权利要求1的方法，其中所述d)的氯化是在水、乙酸或它们的混合物存在下进行的。
9.权利要求1或8的方法，其中所述d)的氯化是在0-20℃下进行的。
10.权利要求1或8的方法，其中在所述d)中使用的氯化试剂是氯气。
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