TWI329100B - Chemical process - Google Patents

Description

1329100 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製備殺昆蟲環丙烷羧酸酯之方法。更 準確地說，本發明係關於一種製備γ •塞洛寧（cyhal〇thrin) [(2)-(111,311)-3-(2-氣-3,3,3-二氟_1_丙烯基）_2,2_二甲基環丙 院緩酸（S)-a-氰基-3-苯氧基节g旨]之方法。 【先前技術】 熟知合成除蟲菊精類（例如，環丙烷羧酸酯，例如，塞洛 寧（cyhalothrin))之殺蟲活性受其立體化學性質之重大影響 。BenUey 等人在 Pestlc· Sci· (_)，11(2)，156164 中= (Z)-(lR，3R)-3-(2·氯·3,3,3·三氟小㈣基）·2,2_: f 基環丙 院缓酸（S) +氰基_3·苯氧基Β旨為最具活性之塞洛寧異構 物。 【發明内容】 ^ 了以卫業規&製備7 _塞洛寧，較佳尋找可避免使用司 貴藥劑且化學P皆段儘可能少之製備該最終產物之方法。^ 發明提供-種符合這些需求之直接方法。因此，本㈣ ，供一種製備該卜塞洛寧爪）之方法，其包括仙化_ 式-Z3-(2 -氯-3,3,3-二翕 1 —虱-1-丙烯基）-2,2-二甲基環丙烷羧酸 (1)，得親順式办（2·氯·3,3,3·三氟」调基）·22_二曱 基環丙《酸氯⑷…)使用3·笨氧基笨_’ 氰醇酯化1R順式_Ζ3_(2 * 基環μ㈣[3,3m丙烯基似二甲 O:\9l\9l5l2.DOC4 -6- 1329100 CK t

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1尺順式-23-(2-氣-3,3,3-三氟-1-丙烯基）-2,2-二曱基環丙 烧緩酸（I)是一種已知化合物，且其製法在’例如’ US4683089，W002/06202，WO97/03941，WO/9942432 中 有描述。 【實施方式】 可藉由如"March第4版一第437至438頁"中所述之標準方 法進行步驟a)。較佳氣化劑為亞硫醯氯，碳醯氣或氧氣化 鱗。較佳溶劑為烴類，例如，甲苯，己烷，庚烷或氟苯。 較佳溫度為環境溫度至i 〇〇°c或該溶劑之沸點。 該酸⑴之對映異構純度大於80% 1R3R鏡像異構物，且更 佳大於90% iR3R鏡像異構物。 可以於溶劑存在下或不存在下進行步驟b)，而在這種情 O:\9l\9J512.00C4 1329100 況下，該熔態產物可作為該反應介質。可以在單一有機相 内或在水不互溶性有機相及水相之混合物内進行該反應。 雖然可添加該基氯（呈純型式或溶劑混合物型式）至該氰 醇内’或反之亦然，但是較佳添加該醢基氣至該氰醇内。 該反應物之莫耳比較佳為1:1，但是可使用多至1〇莫耳％過 量任一種反應物，且一種反應物比另一種反應物最佳超過 1-5莫耳％。 就工業規模而言，最佳完成該反應（其中，就1:1化學計量 之該反應物而該，”完成"係意指該醯基氣及氰醇之殘留量 < 5重量％，且較佳丈丨重量％，且若其中一種反應物之使用 量高於另一種反應物，則該少量反應物之殘留量< 1 %，較 佳< 0.2%)以使該產率增至最大限度。 在製備其它合成除蟲菊精類之已知酯化方法（例如，歐洲 專利EP109681，美國專利US4252820，歐洲專利EP3336A1 ，美國專利 US4258202，W00206202，英國專利 GB2000764 ’美國專利US4343677，美國專利US5 164411)中，並未嚐 试元成該反應，或已嘴試於化學計量之有機驗存在下進行 該反應（例如’ US4258202)，或以物理方法移除於該溶劑之 沸點下進行該反應時所形成之HC1 (例如，US5 1 64411)。然 而，這些方法皆不能令人滿意。化學計量之鹼之使用並不 佳’因為其需要複雜的回收方法以避免處理該鹼所需之支 出。當使用物理方法移除HC1以作為進行該酯化反應之方法 時’該申請者已發現很難在不明顯延長該反應時間之情況 下耗盡最後少許％該反應物。令人驚評的是，可藉由使用 〇\9I\9I5I2.D〇C4 -8- 1329100 物理方法及次化學計I於夕人 Τ里齡:之組合法，自該反應内移除HC1 ，使該反應在可接受的時間内完成。 因此本發明方面係提供—種方法，其中係使用物理 方法及人化子。十里驗之纽合法自該反應物料内移除於該錯 化反應時所形成之HC1。 八同產物HC1之物理移除步驟為於該溶劑之沸點下進行 〇亥反應4藉由洛館，同時添加新溶劑以取代尚未經蒸館 出之洛Μ，連續移除該溶劑，或藉由使用真空，或以惰性 氣體（例如，氮）喷洗該反應物料，或藉由個別水相之存在以 萃取該HC1，或藉由這些程序以任何組合。該鹼可以是有機 鹼，例如，第二胺；或無機鹼，例如，鹼金屬碳酸鹽或碳 酸氫鹽或鹼土金屬氧化物，氫氧化物或碳酸鹽，或有機鹼 及無機鹼之組合物《就後者而言，該有機鹼可促進該反應 所形成之HC1與該非均勻無機鹼之反應。 可以從開始時添加該鹼，或於該反應進行時添加該鹼 ’但是較佳於已藉由物理方法移除HC1，使該反應進行至 > 50%時添加該鹼’且最佳於該反應已完成8〇%後添加該鹼。 該申請者頃發現於該反應進行時稍後添加該鹼之優點為 可以使雜質之形成減至最低’並使產率增至最大。 較佳有機鹼之pKa介於2與7之間，且更佳介於3與6之間。 更特佳之有機驗為》比咬，炫基〇比啶，啥琳，三乙醇胺之三 曱基醚。或DABC0(1,4_:氮雙環[2 2 2]辛烷）之單鹽酸鹽。 在該醯基氣上可以使用<0.8當量之鹼，較佳<〇.5當量，最 佳介於0.1-0.25當量之間。當合併有機鹼及無機鹼時，較佳 OV91\915I2.DOC4 X…、機驗作為該二元混合物之S要組份，而該有機驗作為 <要組份。 ^ ’ u此’以該反應中所使用該鹼之總莫耳量為基準 十該有機驗之莫耳量較佳<50%，且最佳< ι〇〇/0。 ;k反應之溶劑為脂肪烴或芳香烴。芳香烴之實例為 甲苯，鄰，二ψ〜 、 _ 本’混合二〒苯或ii笨’例如，氟苯。脂肪 ’：為例如，己烧，環己烧，異己烧，庚烧，辛烧或習知 :'由醚之烴類混合物。較佳溶劑為己烷，環己烷，異己 烷，庚烷或辛烷。 在本發明一項較佳具體實施例中，在步驟a)及b)中使用 同'合齊丨該反應之適合溫度在20-120°C範圍内，較佳 60-80。(：。 2本發明另—方面中，可以在雙相系内進行該酯化反應 ，其中一相為水相，且視需要含有一種可作為反應促進劑 有機驗該水相有助於萃取自該有機相内形成之該HC1 且可藉由添加鹼中和所形成該HC1以維持該水相之PH於 斤要程度下。該水相之較佳阳為阳Μ。，但是較佳為pH 可藉由連續添加無機驗（例如，氮氧化納或氮氧化則 並使用pH stat (其可自動控制該PH)維持該pH值。可視 南要於緩衝劑(其有助&避免該pH之大變化)存在下進行該 pH控制。㉟合之緩衝劑為蝴酸鹽或破酸鹽。適合之反應促 進劑為有機鹼，例如，吡啶或烷基吡啶。 一旦該反應完成時，可藉由以稀無機酸洗滌該產物以移 除任何鹼及該反應所形成之鹽。可視需要於高溫下進下該 移除步驟以水解任何殘留醯基氣或該反應所形成之任何酸 OA9I\9I5I2.D〇C4 1329100 酐，產生該羧酸。接著可藉由經水（其pH維持在pH58範圍 内，較佳為pH 6-7)洗滌，自該產物内移除該羧酸。可藉由 使用適合緩衝劑及控制性添加鹼（例如，磷酸二氫鈉或磷酸 二氫鉀，及氫氧化鈉或氫氧化鉀）以進行該移除步驟。最後 ，以稀酸洗滌該產物以避免於該苄基位置處發生外表異構 反應’並藉由習用方法移除任何溶劑。接著，若需要，可 藉由’例如，再結晶作用進一步純化該產物。 或者，可直接自該反應溶劑内晶化該產物。於該情況下 ，該較佳反應溶劑為脂肪烴。在本發明一項較佳具體實施 例中，在該方法之步驟a)及b)及該最後純化步驟中皆使用相 同溶劑。 以下實例說明本發明。 使用具有Chrompack CP Sil 5 CB柱（50米，〇_32毫米内徑 ’ 0.1微米膜厚）之Agilent氣體層析儀，以氣相層析法（使用 氦作為載劑，分流注射率15 psi ’注射溫度3〇〇充，檢測器 325°C，每分鐘30毫升氫’每分鐘350毫升空氣，每分鐘3〇 毫升氦之檢測器氣體組合物）分析該產物。該烘箱之溫度分 佈為：初溫50°C，初時間6分鐘，然後每分鐘1 〇°c之速率加 熱至120C ’並保持3分鐘，接著以每分鐘25 之速率快速 加熱至240C。保持8分鐘，接著以每分鐘50 之速率快速 加熱至300°C，保持6分鐘以燒盡該柱。 使用這些條件，發現以下滯留時間： (Z)-(lR，3R)-3-(2-氣-3,3,3-三氟-卜丙烯基）-2,2-二甲基環 丙烷羧酸（S)-a -氰基_3_苯氧基苄酯（τ -塞洛寧）27 4分鐘 〇\91\915I2.DOC4 -11- (Z)-(lR，3R)-3-(2-氣-3,3,3-三氟-1-丙烯基）-2,2-二甲基環 丙烷羧酸（R)-a -氰基-3-苯氧基苄酯27.0分鐘 實例1 1R順式-Z3-(2-氣-3,3,3-三氟-1-丙烯基）-2,2-二曱基環丙 烷羧酸氣化物之製法 將甲苯（45 0毫升）裝入一升配備攪拌器，溫度計，冷凝器 ，氮氣層及洗氣器系統之排氣口之乾淨的套箱式分流反應 容器内，並擾拌，同時先後添加1R順式_Z3-(2-氣-3,3,3-三 氟-1-丙烯基）-2,2-二甲基-環丙院叛酸（89.4克= 0.369莫耳） 及三乙胺（0.21克=2.1毫莫耳）。接著，在該套箱上使用油 循環’使該反應混合物加熱至45°C，然後以105分鐘裝填亞 硫酿氣（62.0克=0.52莫耳），並維持於該溫度下。然後於45 C下攪拌該反應物料5小時，接著經由GLC測試反應之完成 ，其顯示2%殘留酸。接著再添加亞硫醯氣（4 4克=37毫莫 耳）’並：(吏該反應物料冷卻，同時攪拌一夜。隔天於真空下 ，藉由瘵餾約320毫升曱苯，移除殘留亞硫醯氣，已溶二氧 化硫，氣化氫氣體。該產物之Gc，GCMS，NMR分析結果 與該醯基氯（皿a)之結構一致。產率，175克54%該醢基氣之 曱苯溶液，97%理論產率。 a 〇 = + 46° (c= 0.012 » DCM) 〇 實例2 ，2-二甲基-環丙烷羰醯氣 (lR，3S)-3-((Z)-2-氣-丙烯基）_2 ，並以蒸餾方法移 與（S)-3-苯氧基苯曱链氰醇之熱偶合作用 除HC1，然後使用。tb咬完成反應。 〇^U9l5l2.D〇C4 -12- 1329100 添加該醯基氣（II )(5克，23毫莫耳）及環己烷（25毫升）至無 水100毫升配備磁攪拌棒，短程蒸餾裝置（排放至鹼洗氣器 内），溫度計及氮氣層之3頸圓底燒瓶内。攪拌該反應器内 容物’並加熱至峨。開始蒸館，然、後以約一小時添加該 S_氰醇（5·06克@90%=20毫莫耳）之少許環己烧溶液。接著 當由於瘵餾致使環己烷損失時，以相同速率連續添加環己 烷。3 · 5小時後’ G C分析顯示已消耗大部份醯基氯。再裝填 醯基氣（0.35克，1，3毫莫耳），並使該反應混合物冷卻攪 拌一夜。·再添加醯基氣（0.7克，2·6毫莫耳），持續回流21小 時，其後，該反應物料中仍有丨.9面積％醯基氯。 添加吡啶（0.05克，0.6毫莫耳）及S_氰醇（〇 314克，i 3毫莫 耳），使該反應物料回流3小時，然後使其冷卻至室溫。Gc 分析顯示該醯基氣之含量為〇.1%。然後藉由添加己烷（4〇毫 升）處理該反應物料，一旦攪拌時，該己烷可促進結晶反應 。可藉由過濾自該溶劑内分離出所形成白色固體，並先後 經己院（2x5毫升），水（5毫升），己烧（5毫升）洗蘇，然後經拉 力乾燥，得到一種白色固體（1.4克卜以2莫耳鹽酸（2〇毫升） ，水（20毫升）’鹽水（20毫升）洗滌該有機相。然後經由gC 分析該固體產物及有機層。兼呈固體型式及溶劑溶液型式 之該產物之（Z)-(lR，3R)-3-(2-氯-3,3,3-三氟丙烯基）_2,2_ 二f基環丙炫敌酸（S)i -氰基+苯氧基节醋對 (Z)-(lR，3R)-3-(2-氣-3,3,3-三氟-1-丙烯基）_2 2 二甲基環丙 烷羧酸（R)-a -氰基-3·苯氧基苄酯之比為95:5。 實例3 0\9IW15I2.D0C4 -13- 1329100 (lR，3S)-3((Z)-2-氣-丙_基）_2,2_二曱基環丙烷截醯氣對 (S)-3-苯氧基苯曱链氰醇之熱偶合作用，並以蒸館方法移除 HC1。 將該S-氰醇（1克@90%= 4毫莫耳）裝入配備磁攪拌棒，短 程蒸餾裝置（排放至鹼洗氣器系統内），溫度器，氮氣層之乾 淨無水3頸圓底燒瓶内。接著添加環己烷（15至2〇毫升）至該 反應器内，並攪拌，然後於20°C下啟動該氮氣層。於該溫 度下，該系統内該S-氰醇是一種漿液。攪拌該漿液，並加 熱至80 C，直到該環己烷開始蒸餾為止。於此時，以一小 時一滴滴添加該醯基氣（1.24克’ 4.8毫莫耳）之環己烧溶液 (15毫升）至該反應器内，並試著以該環己烷蒸餾速率平衡該 添加速率。可藉由配備Teflon注射器之注射泵在液面下添加 該醯基氣。一旦完成該添加步驟時，持續蒸餾，以新溶劑 取代已蒸餾之環己烷。藉由GC監測反應進度。添加完成後 ，存在29面積％醯基氣，24面積％氰醇，44面積％ 7 -塞洛 寧（a -S對a： -R非鏡像異構物之比為96:4卜2 5小時後，再 添加S-氰醇（0.1克=〇.4毫克），並再持續蒸餾一小時，其後 ，仍殘留7.3面積％醯基氣。接著使該反應物料冷卻至室溫 ，並於氮氣下靜置（未攪拌）一夜。隔天使該反應物料再加熱 至80°C，再添加S-氰醇（m.4毫莫耳），接著蒸鶴反應 進行3小時，最後冷卻並由容㈣移裝瓶心該反應經分析 顯示該非鏡像異構物之比為9 5:5。 實例4 進行其它操作，且其結果示於表I内。 O:\9l\91SI2.00C4 -14- 1329100 扣碲彭一-2+ -sjMf卜 Sifs+Rtt-35·眾3-8+ ·15->96.2 Ο 00 〇\ Ln •Ck to - 實驗 號數 2.37 1 1 15.2 ro NJ 10.7 3 2.14 7.74 规糢毫其界 故基氯 甲笨 己坑/水 己炫;水 己坑/水 -9 >ί 甲笨 甲笨 甲笨 麵 NaOH 四硼酸鈉(1.5) NaOH/磷酸鹽 NaOH/磷酸鹽 1 1 吡啶（丨：1) 吼啶（丨：1) nt 啶（1:1) 吡啶(1:1) 鹼/緩衝剞(鹼莫耳比） 75°C 〇 〇° 〇 〇 〇 -10°C 反應温度-C 裝填反應物，並加熱至75°C，然愎欖拌一夜， 定期揼樣· 24/丨、時虚理枪，34.5¾完忐· • 恭 | ^ ζ! Ά τ择 « · =*·> 专 -λ 7 ^ m 才 | « Έ ρ Ϊ e 蚪 P 5:-• 涔 Ή> 〇 -λ 同時添加«1醇及醯基氣，並於pH 7+丨下經水性 控制2_L·」、時處理後，5,沭完成·_ 1 同時添加氮酵及釀基氮1且於pH 7±丨下經水性 控制丄bk時虡理揸，16篇完成·_ 同時添加Sfi基氮及鹼至IlSf内* 2小時後，反應 8_3JL^ 成」_______________ 緩慢添加鹼至醢基氧+氱醇内*添加後心丨、，90 ?*>爷 。 皤 ft α 先後添加tt基氣及鹼至IUI内**添加後4小時* 88¾ 完成·______ ___ 添加棋式及反應時Μ 30.0 27.4 ρ 20.7 0\ 〇〇 S 〇 〇 〇 反應結朿時84基氮面楕》 95.7 44.4 92.6 88.7 92.9 i_ 95.4 95.5 92.5 92.8 產物非娩恨異構物比 ((5,35)-3(3-2-11-^-^--2-::^^^^^^^11^3-3-^^5^-3^^¾^38^^^

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Claims (1)

1. 104643號專利申請案 2. 丨05曰修正本 % 中文申請專利範圍替換本(99年2月） 拾、申請專利範圍： 1 - 一種製備7 -塞洛寧（cyhalothrin)之方法，其包括以下步驟 :a)氯化1R順式-Z3-(2-氯-3,3,3-三氟-卜丙烯基）-2,2-二甲基 環丙烷羧酸，以得到1R順式-Z3-(2-氣-3,3,3-三氟-1-丙烯基 )·2,2-二甲基環丙烷羧酸氣，及（b)以3_苯氧基苯曱醛之（s)_ 氰醇來酯化1R順式-Z3-(2-氯-3,3,3-三氟-1-丙烯基）-2,2- 二甲基環丙烷羧酸氣，其中係使用物理方法及次化學計 0 量驗之組合’自該反應物料内移除於該酯化反應時所形 · 成之HC1。 r 2 ·根據申請專利範圍第丨項之方法，其中僅使用物理方法移 除HC1，使該酯化反應完成超過5〇%時，才添加該鹼。 3 .根據申請專利範圍第丨或2項之方法，其中該鹼為一種選 自吡啶，烷基吡啶，喹啉，三乙醇胺之三甲醚或DABC〇 之單鹽酸鹽之有機鹼，或一種選自鹼金屬碳酸鹽或碳酸 氫鹽，或鹼土金屬氧化物、氫氧化物或碳酸鹽之無機鹼籲 ’或有機及無機驗之組合物。 4. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中該驗為。比咬或烧基 °比咬。 5. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中該醋化反應係在 -種溶劑内進行，該溶劑選自甲苯，鄰·二甲苯，混合二甲 苯或函苯（例如，氣苯），己垸，環己烧，異己烧，庚院， 辛院或石油謎。 91512-990205.doc 1329100 -6.根據申請專利範圍第5項之方法，i ” f s亥;谷劑為己淀，環 己烷’異己烷，庚烷或辛烷。 7.根據申請專利範圍第丨或〗項 ^ ^ ^ ^ 方法’其中該酯化反應係 在雙相系内進行，並中一如去 ' 相為水相，且可視需要含有一 種有機鹼。

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