TWI501973B - N-取代-2-胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係基於日本專利申請案:日本特願2010-136373號(2010年6月15日提申),依巴黎條約主張優先權,該申請案的全部記載內容納入於本說明中當做引用。
本發明係關於製造係除草劑L-2-胺基-4-(羥甲膦基)-丁酸(以下簡稱為L-AMPB)的有用製造中間體的N-取代-2-胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸衍生物。
已知N-取代-2-胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸衍生物為具有除草活性的L-AMPB的合成中間體(日本特開昭56-92897號公報(專利文獻1)、J. Org. Chem.,56,1783-1788(1991)(非專利文獻1))。
到目前為止就N-取代-2-胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸衍生物之製法而言,已有人報告利用將2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸與乙醯胺縮合而合成之方法(日本特開昭62-226993號公報(專利文獻2),及藉由使膦基乙醛衍生物與異氰基乙酸酯縮合而合成之方法(非專利文獻1)。
又,也有人報告:利用磷醯基甘胺酸衍生物與膦基乙醛衍生物之Horner Emmons型反應而合成的方法(專利文獻3)。
專利文獻1:日本特開昭56-92897號公報
專利文獻2:日本特開昭62-226993號公報
專利文獻3:WO 2008/114808號公報
非專利文獻1: J. Org. Chem.,56,1783-1788(1991)
以下分析由本發明提供。上述專利文獻1、2、3及非專利文獻1之各全部記載納入於本說明中當做引用。
但是,專利文獻1記載之使2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸與乙醯胺縮合的方法,係於減壓下將基質於無溶劑的狀態加熱,難以進行大量處理。另一方面,專利文獻2與非專利文獻1記載之與乙醯胺縮合之方法,雖有中等程度的產率,但是基質與反應產物對於溶劑的溶解性或分散性差,伴隨產程擴大會有產率降低或操作性方面的問題。再者,如WO 2008/029754所記載,當做L-AMPB之合成中間體特為有用的幾何異構物,為(Z)-N-取代-2-胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸衍生物(以下簡稱為Z體),但是關於反應條件與Z體生成比率在專利文獻2及非專利文獻1完全沒有任何記載。
另一方面,專利文獻3所記載之利用Horner-Emmons型的反應合成的方法,與以2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸當做原料使用的本發明的方法的反應基質不同。於非專利文獻1記載之使膦基乙醛衍生物與異氰基乙酸酯縮合之方法也於同樣之點有差異,此外,試藥昂貴,或製備膦基乙醛衍生物之方法困難度方面有其問題,希望能開發可實現工業化生產的製造方法。
本發明之目的在於提供能以良好效率製造係當做除草劑為有用的L-AMPB的製造中間體即(Z)-N-取代-2-胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸衍生物的方法。
本案發明人等對於專利文獻2及非專利文獻1所記載之將2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸衍生物與醯胺化合物進行脫水縮合的反應條件詳細探討,結果以比起先前報告更高之產率獲得N-取代-2-胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸衍生物,乃完成本發明。
亦即,本發明係藉由使以下式(1)與下式(2)表示化合物於酸觸媒存在下或不存在下一面變換為所望之幾何異構物一面進行脫水縮合,以製造以下式(3)表示之化合物的方法,
[式中,R1
代表氫原子、或C1-4
烷基]
[式中,R2
代表C1-4
烷基、C1-4
烷氧基、芳基、芳氧基、或苄氧基]
[式中,R1
及R2
與前述所定義者代表相同含意]
反應使用之有機溶劑係選自於由甲苯、二甲苯、及氯苯構成的群組的溶劑與乙酸的混合溶劑,藉由於其混合比率為相對於乙酸1份體積時,其他溶劑為3~5份體積的條件下進行加熱回流而實施。
本發明之製造方法中,使用的有機溶劑係選自於由甲苯、二甲苯、及氯苯構成的群組的溶劑與乙酸的混合溶劑,其混合比率為相對於乙酸1份體積,其他溶劑為3~5份體積較佳,為4~5份體積更佳。
本發明之製造方法較佳為,使用之有機溶劑為甲苯與乙酸之混合溶劑,其混合比率為相對於乙酸1份體積,甲苯為3~5份體積較佳,為4~5份體積更佳。藉由於上述條件範圍內實施,不僅反應會快速進行,而且會使以幾何異構物的混合物的形式生成的脫水縮合物僅析出對於該混合溶劑的溶解性較低的所望的Z體。所以,能夠抑制由於加熱所致分解,而且於溶液部能促進異構化為熱力學上較安定的Z體。
本發明之製造方法中,以式(2)表示之化合物,較佳為乙醯胺、苯甲醯胺、胺甲酸甲酯、胺甲酸乙酯、胺甲酸苄酯,更佳為胺甲酸甲酯或胺甲酸乙酯。
以式(3)表示之化合物中,R2
為甲基的化合物,在習知製造方法揭示其為最適當的化合物,但比起該化合物,R2
為甲氧基或乙氧基的化合物由於在脫水縮合反應的條件的安定性高,故能抑制為產物的以式(3)表示的化合物分解。
依照本發明之製造法,可製造為除草劑L-AMPB之製造中間體的N-取代-2-胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸衍生物。又,本發明之製造方法,由於能一面異構化為所望之幾何異構物一面脫水縮合,故比起習知的製造方法,能增加Z體的生成比率,其結果於產率提高之觀點為優異。因此,本發明尤其當做製造(Z)-N-取代-2-胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸衍生物之方法為有用。
對於以式(1)~式(3)表示之化合物中,以R1
、R2
表示之基進行說明。
R1
表示之C1-4
烷基,係指碳數1~4之直鏈或分支狀烷基,更具體而言,例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、2-丁基、異丁基、第三丁基等。較佳為甲基、乙基。
R2
表示之C1-4
烷基,係指碳數1~4之直鏈或分支狀烷基,更具體而言,例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、2-丁基、異丁基、第三丁基等。較佳為甲基、乙基。
R2
表示之C1-4
烷氧基,係指碳數1~4之直鏈或分支狀烷氧基,更具體而言,例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、2-丁氧基、異丁氧基、第三丁氧基等。較佳為甲氧基、乙氧基。
R2
表示之基或基上之芳基,例如苯基或萘基等。
R2
表示之取代芳基,係指其苯環上的1個以上的氫原子,較佳為1~3個氫原子經取代,具體的取代基,例如:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、2-丁基、異丁基、第三基等直鏈或分支狀之C1-4
烷基、氟、氯原子、溴原子等鹵素原子、甲氧基等C1-4
烷氧基。
R2
表示之取代芳氧基,係指其苯環上之1個以上的氫原子,較佳為1~3個氫原子經取代,具體的取代基,例如:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、2-丁基、異丁基、第三丁基等直鏈或分支狀之C1-4
烷基、氟、氯原子、溴原子等鹵素原子、甲氧基等C1-4
烷氧基。
以式(1)表示之化合物中,R1
較佳為氫原子或C1-4
烷基,更佳為氫原子。
以式(1)表示之化合物之具體例,例如:2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸、2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸甲酯、2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸乙酯,較佳為2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸。
以式(2)表示之化合物中,R2
較佳為C1-4
烷基或C1-4
烷氧基,更佳為C1-4
烷氧基。
以式(2)表示之化合物之具體例,例如:乙醯胺、苯甲醯胺、胺甲酸甲酯、胺甲酸乙酯、胺甲酸苄酯,較佳為胺甲酸甲酯或胺甲酸乙酯。
式(3)表示之化合物中,R1
較佳為氫原子或C1-4
烷基,更佳為氫原子。R2
較佳為C1-4
烷基或C1-4
烷氧基,更佳為C1-4
烷氧基。
以式(3)表示之化合物之具體例,例如:(Z)-2-乙醯胺-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸、(Z)-2-乙醯胺-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸甲酯、(Z)-2-乙醯胺-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-丙醯基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸、(Z)-2-丙醯基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸甲酯、(Z)-2-丙醯基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-甲氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸、(Z)-2-甲氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸甲酯、(Z)-2-甲氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-乙氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸、(Z)-2-乙氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸甲酯、(Z)-2-乙氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-苯甲醯基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸、(Z)-2-苯甲醯基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸甲酯、(Z)-2-苯甲醯基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-苄氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸、(Z)-2-苄氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸甲酯、或(Z)-2-苄氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸乙酯,較佳為(Z)-2-甲氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸或(Z)-2-乙氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸。
本發明之製造方法中,使用之有機溶劑,較佳為選自於由甲苯、二甲苯、及氯苯構成的群組的溶劑與乙酸的混合溶劑。更佳為甲苯與乙酸之混合溶劑。前述混合溶劑之混合比率,相對於乙酸1份體積,其他溶劑為3~5份體積較佳。更佳為4~5份體積。藉由在上述條件範圍內實施,不僅反應會快速進行,而且會使以幾何異構物之混合物的形式生成的脫水縮合物僅析出該混合溶劑的溶解性較低的所望之Z體。所以,可抑制由於加熱所致分解,同時,於溶液部能促進異構化為在熱力學上較安定Z體。
本發明之製造方法中,前述混合溶劑之使用量,相對於以式(1)表示之化合物之重量,為5~20份體積較佳。較佳為7~10份體積。
例如,如J. Org. Chem.,1987,52,5143-5130記載,已知藉由將脫水縮合反應結果獲得之去氫胺基酸衍生物之幾何異構物混合物使用酸觸媒能異構化為Z體。本發明之製造方法中,N-取代-2-胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸衍生物之幾何異構物之混合物能異構化為所望之Z體。此時,視需要可使用酸觸媒,但使用之酸觸媒,例如如鹽酸、硫酸之無機酸、或如甲磺酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、三氟乙酸之有機酸,較佳為鹽酸、對甲苯磺酸。前述酸觸媒之使用量,相對於以式(1)表示之化合物,為0.01~0.5當量較佳。更佳為0.02~0.1當量。異構化之步驟可與脫水縮合反應同時進行,也可在脫水縮合反應結束後另外進行。
本發明之製造方法中,以式(2)表示之化合物,例如:乙醯胺、苯甲醯胺、胺甲酸甲酯、胺甲酸乙酯、胺甲酸苄酯等,較佳為胺甲酸甲酯或胺甲酸乙酯。前述以式(2)表示之化合物之使用量,相對於以式(1)表示之化合物為1~5當量較佳。更佳為1.1~2.0當量。
本發明之製造方法中,反應溫度視使用之溶劑有所不同,但為20~150℃,較佳為於80~120℃之範圍實施。該反應係一面將通常生成出來的水分離一面實施。較佳為,使用迪安司塔克裝置(Dean-Stark trap)等分離器實施。反應時間為通常1~10小時,較佳為於3~7小時的範圍實施。
由於以式(3)表示之化合物會析出到反液液中,故可藉由過濾,或將溶劑於減壓下濃縮而取代為其他適當的溶劑並將獲得之沉澱物過濾以單離。
以下舉實施例具體說明本發明,但本發明不限於此等實施例。實施例記載之Z體與E體的面積比,代表依以下所示條件測定HPLC時的面積比。
管柱:野村化學Develosil 5C30-U-G 4.6×250mm
管柱溫度:室溫附近的固定溫度
移動相:A=0.1%磷酸水溶液、B=乙腈
流速:1.0mL/m
檢測:UV 210nm
實施例1 (Z)-2-甲氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸
將胺甲酸甲酯7.085g、對甲苯磺酸一水合物0.275g及以日本特開昭56-92897號公報記載之方法製備的2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸10.000g加入乙酸16mL並使懸浮。加熱並溶解,加入甲苯64mL,於劇烈攪拌的狀態回流。反應液之內部溫度為106~108℃。1小時30分後,再加入甲苯8mL並持續攪拌。3小時後,以HPLC測定確認原料大致消失。此時,Z體與E體的面積比為94:6。於減壓下餾去約60mL的溶劑,加入乙酸20mL,於80℃攪拌1小時。緩慢冷卻至室溫,攪拌一晚並將獲得之沉澱物過濾,以乙酸洗滌。其次,以丙酮洗滌,於40~50℃於減壓下乾燥5小時,獲得標題題10.625g(產率80.7%、Z:E=99.6:0.4)。
mp 254-256℃
1
H-NMR(D20) δ6.59(dt,1H,J=6.8,8.1Hz),3.55(s,3H),2.68(dd,2H,J=8.3,18.8Hz),1.31(d,3H,J=14.2Hz)MS(ES+) m/z 238[M+H]+
實施例2 (Z)-2-乙醯胺-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸
將乙醯胺6.559g、對甲苯磺酸一水合物0.275g及2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸10.000g加入於乙酸16mL中使懸浮。加熱並溶解,加入甲苯72mL並於劇烈的狀態回流。反應液之內部溫度為106~108℃。3小時後,以HPLC測定確認原料大致消失。此時,Z體與E體之面積比為92:8。於減壓下餾去約60mL之溶劑,加入乙酸20mL,於80℃攪拌30分鐘。緩慢冷卻至室溫,攪拌一晚並將獲得之沉澱物過濾,以乙酸洗滌。其次,以丙酮洗滌,於40~50℃於減壓下乾燥5小時,獲得標題化合物8.138g得(產率66.3%、Z:E=99.8:0.2)
獲得之化合物之頻譜數據與J. Org. Chem.,56,1783-1788(1991)之記載一致。
實施例3 (Z)-2-甲氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸
將胺甲酸甲酯5.835g、及2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸10.000g加入乙酸17mL中使懸浮。加熱並溶解,加入甲苯68mL並於劇烈攪拌的狀態回流。反應液之內部溫度為106~108℃。4小時後,以HPLC測定確認原料大致消失。此時,Z體與E體之面積比為94:6。於減壓下餾去約42mL之溶劑,加入乙酸23mL,於80℃攪拌1小時。緩慢冷卻至室溫,攪拌一晚並將獲得之沉澱物過濾,以乙酸洗滌。其次以丙酮洗滌,於40~50℃於減壓下乾燥5小時,獲得標題化合物9.931g(產率75.4%、Z:E=99.6:0.4)。
實施例4 (Z)-2-甲氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸
將胺甲酸甲酯5.835g、對甲苯磺酸一水合物0.275g及2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸10.000g加入乙酸16mL使懸浮。加熱並溶解,加入氯苯80mL,於劇烈攪拌的狀態回流。使成微減壓,維持反應液之內部溫度為106~110℃的狀態,適當抽走餾液,並加入抽走分量的份體積的氯苯。2小時後,以HPLC測定確認原料大致消失。此時,Z體與E體之面積比為93:7。於減壓下餾去約50mL之溶劑,加入乙酸20mL,於80℃攪拌1小時。緩慢冷卻至室溫,攪拌一晚並將獲得之沉澱物過濾,以乙酸洗滌。其次,以丙酮洗滌,於40~50℃於減壓下乾燥6小時,獲得標題化合物9.505g(產率72.2%、Z:E=99.5:0.5)。
實施例5 (Z)-2-甲氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸
將胺甲酸甲酯67.56g、對甲苯磺酸一水合物2.97g及2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸108.06g加入乙酸160mL中使懸浮。加熱並溶解,加入甲苯800mL,於劇烈攪拌的狀態回流。藉由與實施例1同樣的操作,獲得標題化合物102.28g(產率71.9%、Z:E=99.8:0.2)。
比較例1(Z)-2-甲氧基羰基胺基-4-(羥甲膦基)-2-丁烯酸
將胺甲酸甲酯16.673g、對甲苯磺酸一水合物0.549g及2-側氧基-4-(羥甲膦基)-丁酸20.000g加入乙酸56mL中使懸浮。加熱並溶解,加入甲苯112mL,於劇烈攪拌的狀態回流。反應液之內部溫度為106~108℃。6小時後以HPLC測定確認原料大致消失。此時Z體與E體之面積比為81:19。過濾析出之沉澱物,以乙酸洗滌。其次,以丙酮洗滌,於40~50℃於減壓下乾燥5小時,獲得標題化合物14.966g(產率56.8%、Z:E=99.7:0.3)。
在本發明之所有揭示(含申請專利範圍與圖式)之範疇內,可進一步依據其基本的技術思想,進行實施例及實施例的改變、調整。又,在本發明之申請專利範圍的範躊內,可將各種揭示要素進行各種組合或選擇。亦即,本發明當然包括依照申請專利範圍及圖式的所有揭示、依照技術思想為該技術領域之人士能思及的各種變形、修正。
又,本申請案中,優先權主張之效果應理解為依巴黎條約的規定,應專有地依據成為優先權主張的基礎的前述申請案(日本特願2010-136373號)的記載事項判斷。
Claims (4)
- 一種化合物之製造方法,該化合物以式(3)表示,使以式(1)表示之化合物與以式(2)表示之化合物於酸觸媒存在或不存在下進行脫水縮合成幾何異構物,以製造以式(3)表示之化合物,
- 如申請專利範圍第1項之化合物之製造方法,其中反應使用 之有機溶劑為乙酸與甲苯之混合溶劑。
- 如申請專利範圍第1項之化合物之製造方法,其中反應使用之有機溶劑為乙酸與甲苯之混合溶劑,且其混合比率為相對於乙酸1份體積,甲苯為4~5份體積。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之化合物之製造方法,其中R2 為甲氧基或乙氧基。
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