CN102026954B - 制备酯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制备合成的拟除虫菊酯杀虫剂的方法。该方法涉及在催化剂存在下羧酸(IV)与醇(V)的偶联，其中R1、R2、R3和Ar如说明书中所定义。

Description

制备酯的方法

本发明涉及用于制备某些用作杀虫剂的拟除虫菊酯化合物的方法，以及用于制备在所述化合物的合成中有用的中间体的方法。

合成的式(I)拟除虫菊酯杀虫剂公开于GB2000764

其中

R1和R2之一代表下式基团：W～(CF₂)m～，其中W代表原子氢，氟或氯而m具有一或二的值，并且R1和R2中另一个代表原子氟，氯或溴，而R3代表原子氢或氰基或乙炔基团。

合成的式(II)拟除虫菊酯杀虫剂公开于US4405640

其中

R1和R2各自选自甲基，卤代甲基，和卤素；X是氧，硫，磺酰基或其中R4代表氢、低级烷基(lower alkyl)或低级羧酰基(lowercarboxylic acyl)的基团NR4；R3是低级烷基(lower alkyl)，低级烯基(lower alkenyl)或苄基；m具有0至1的值，而n具有1至4的值。

本发明提供制备上述化合物和其它拟除虫菊酯的方法。

现在令人惊讶地发现这些化合物可以这样有利地获得：如下文所述在催化剂存在下偶联相应醇和羧酸。

本发明提供用于制备式(III)化合物的方法

其中

R1是氢，烷基，卤代烷基，或卤素；

R2是氢，烷基，卤代烷基，或卤素；

R3是氢，卤素，羟基，硝基，氰基，任选经取代的烷基，任选经取代的烯基，或任选经取代的炔基；

Ar是任选经取代的芳基

包括在催化剂存在下将式(IV)羧酸

与式(V)醇反应

所述催化剂选自含有锆的催化剂，含有铪的催化剂，含有铁的催化剂，含有钴的催化剂，含有锡的催化剂，含钛的催化剂，铵盐催化剂和含有取代硼酸(boronic acid)的催化剂。

优选，R1和R2独立地选自氢，卤素，C1-C4烷基和C1-C4卤代烷基。

优选，R3选自氢，卤素，羟基，硝基，氰基，C1-C4烷基和C1-C4卤代烷基，更优选氢，氰基或C3-C4炔基。

优选Ar是用一个或多个基团取代的苯基，所述基团选自氢，卤素，羟基，硝基，氰基，C1-C4烷基，C1-C4卤代烷基，和苯氧基。

卤素是氟，氯或溴。

烷基部分各自是直链或支链并且是例如，甲基，乙基，正丙基，正丁基，正戊基，正己基，异丙基，正丁基，仲丁基，异丁基，叔丁基或新戊基。优选的烷基具有1至6个碳原子。

卤代烷基是指如前文所定义的烷基部分，其中至少一个氢原子被取代为卤素原子。

芳基是指苯基或萘基团。

杂芳基是指单-或双环环系其中各环包含5至7个环成员原子，和1至3个独立地选自O，N和S的杂原子。杂芳基的实例是吡啶，吡咯，呋喃，吡唑，咪唑和噁唑。

烯基是指直链的或支化的基团，其由碳和氢原子组成并包含至少一个碳-碳双键。实例是乙烯基，丙-1-烯基，丙-2-烯基，丁-1-烯基，丁-2-烯基和丁-3-烯基。顺式和反式基团都涉及。优选的烯基团具有2至6个碳原子。

炔基是指直链的或支化的基团，其由碳和氢原子组成并包含至少一个碳-碳三键。实例是乙炔基，丙-1-炔基，丙-2-炔基，丁-1-炔基，丁-2-炔基和丁-3-炔基。优选的炔基团具有2至6个碳原子。

环烷基包括环丙基，环丁基，环戊基和环己基。

当存在时，芳基上或杂芳基上的各可选取代基独立地优选选自烷基，烯基，炔基，烷氧基，烯氧基，芳氧基，烷硫基(thioalkyl)，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，芳烷基，乙酰氨基，n-烷基乙酰氨基，烷基磺酰基，卤代，羟基，氰基和硝基。可以存在一个至最大可能数目的取代基。

优选，R1和R2之一是卤素，而另一个是卤代烷基。更优选，R1和R2之一是氯，而另一个是卤代烷基，例如卤代-C1-C4-烷基。更优选，R1和R2之一是卤代，而另一个是三氟甲基。最优选，R1和R2之一是氯，而另一个是三氟甲基。

优选，环丙烷环上的取代基呈顺式立体化学构型。也就是说式(III)化合物具有下述立体化学构型(IIIa)

优选，式(III)化合物具有下式(IIIb)

非常优选，式(III)化合物具有下式(IIIc)

在优选实施方式中，Ar是任选经取代的苯基团。

在高度优选的实施方式中，Ar是苯氧基苯基团。更优选，Ar是3-苯氧基苯基团。在该实施方式中，优选R3是氰基或乙炔基。更优选R3是氰基。

例如，

R1和R2之一是卤代，而另一个是卤代-C1-C4-烷基；

R3是氰基或乙炔基；

Ar是苯氧基苯基团。

非常高度优选地，式(III)化合物具有下式(IIId)

在替代优选实施方式中，Ar是式(VI)基团

其中R4选自烷基，烯基，炔基，烷氧基，烯氧基，芳氧基，烷硫基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，芳烷基，乙酰氨基，n-烷基乙酰氨基，烷基磺酰基，卤代，羟基，氰基和硝基。优选，R4是1至4个碳原子的烷基，3至5个碳原子的烯基，甲氧基，乙氧基，烯丙基氧基，乙硫基，乙磺酰基，苄基，二甲基氨基，乙基氨基，乙酰氨基或n-甲基乙酰氨基。非常优选，R4是甲基。优选，R4在4-位。

在该实施方式中，优选R3是氢。

例如，

R1和R2之一是卤代，而另一个是卤代-C1-C4-烷基；

R3是氢；

Ar是式(VI)基团

R4是1至4个碳原子的烷基，3至5个碳原子的烯基，甲氧基，乙氧基，烯丙基氧基，乙硫基，乙磺酰基，苄基，二甲基氨基，乙基氨基，乙酰氨基或n-甲基乙酰氨基。

非常高度优选地，式(III)化合物具有下式(IIIe)

根据非常高度优选的实施方式，本发明提供用于制备七氟菊酯(VII)的方法

包括在催化剂存在下将式(VIII)羧酸与式(IX)醇反应

所述催化剂选自含有锆的催化剂，含有铪的催化剂，含有铁的催化剂，含有钴的催化剂，含有锡的催化剂，含钛的催化剂，铵盐催化剂和含有取代硼酸的催化剂。

根据备择的非常高度优选的实施方式，本发明提供用于制备高效氯氟氰菊酯(X)的方法

包括在催化剂存在下将式(VIII)羧酸与式(XI)醇反应

所述催化剂选自含有锆的催化剂，含有铪的催化剂，含有铁的催化剂，含有钴的催化剂，含有锡的催化剂，含钛的催化剂，铵盐催化剂和含有取代硼酸的催化剂。

化合物(XI)可以原位产生。

本发明还涉及本文基本上根据实施例所描述的方法。

本发明还涉及通过本文所描述的方法可获得的化合物。本发明还涉及通过本文所描述的方法已获得的化合物。

对映异构体

本发明的方法可以用来制备对映异构体富集的或纯形式的化合物。在优选实施方式中，本发明提供用于制备精高效氯氟氰菊酯(S)-a-氰基-3-苯氧基苄基(Z)-(1R，3R)-3-(2-氯-3，3，3-三氟-1-丙烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸酯)(XIV)的方法

溶剂

本发明的反应任选地(并且优选地)在适宜的溶剂中进行。适宜的溶剂包括，但不限于，线形的、分支的或环状的脂族烃，比如石脑油或环己烷，戊烷，己烷，庚烷，辛烷，以及芳族溶剂，比如苯，甲苯，二甲苯，一氯苯，二氯苯，三氯苯。

优选的溶剂是二甲苯。

温度

本发明的反应可以在实现可接受的反应速率的温度下进行。优选，反应在0℃至200℃的温度下进行。更优选，反应在50℃至180℃的温度下进行。更优选，反应在100℃至170℃的温度下进行。更优选，反应在130℃至150℃的温度下进行。

除水

优选提供从反应混合物中除水的过程，例如在反应完成之前除水。水可以从反应中连续地除去。适宜的方法是共沸除水。进行共沸除水的适宜的装置是本领域技术人员已知。我们发现除水是高度希望的以便实现商业上有用的向产物的转化。

催化剂

优选的各类催化剂是i)含有锆的催化剂，ii)含有铪的催化剂，iii)含有铁的催化剂，iv)含有钴的催化剂，v)含有锡的催化剂，vi)含钛的催化剂，vii)铵盐催化剂和含有取代硼酸的催化剂。

优选催化剂是含有锆的催化剂。优选的含有锆的催化剂是锆(IV)化合物。更优选的是卤化锆(IV)，卤氧化锆(IV)，锆(IV)的醇盐，二氯化二茂锆，和上述种类的溶剂复合物，特别是四氢呋喃复合物。非常优选的是ZrCl₄，ZrOCl₂，Zr(OⁱPr₄)，二氯化二茂锆，ZrBr₄和ZrCl₄·(THF)₂。

最优选的催化剂是ZrCl₄。

优选的含有铪的催化剂是铪(IV)化合物。更优选的是卤化铪(IV)及其溶剂复合物。更优选的是HfCl₄和HfCl₄·(THF)₂。

优选的含有铁的催化剂是铁(III)化合物。更优选的是卤化铁(III)。更优选的是FeCl₃。

优选的含有钴催化剂是K₅CoW₁₂O₄₀。

优选的含有锡的催化剂是锡(IV)化合物。更优选的是卤化锡(IV)。更优选的是SnCl₄。

优选的钛化合物是钛(IV)化合物。更优选的是卤化钛(IV)和钛(IV)的醇盐。更优选的是Ti(OⁱPr)₄和TiCl₄。

优选的铵盐催化剂是Ph₂NH₂OTf。

用于含有取代硼酸的催化剂的取代硼酸实例包括硼酸(boricacid)，苯基硼酸，2-甲基苯基硼酸，3-甲基苯基硼酸，4-甲基苯基硼酸，2，3-二甲基苯基硼酸，4-二甲基苯基硼酸，2，5-二甲基苯基硼酸，2-乙基苯基硼酸，4-正丙基苯基硼酸，4-异丙基苯基硼酸，4-正丁基苯基硼酸，4-叔丁基苯基硼酸，1-萘基硼酸，2-萘基硼酸，2-联苯基硼酸，3-联苯基硼酸，4-联苯基硼酸，2-氟-4-联苯基硼酸，2-芴基硼酸，9-芴基硼酸，9-菲基硼酸，9-蒽基硼酸，1-芘基硼酸，2-三氟甲基苯基硼酸，3-三氟甲基苯基硼酸，4-三氟苯基硼酸，3，5-二(三氟甲基)苯基硼酸，2-甲氧基苯基硼酸，3-甲氧基苯基硼酸，4-甲氧基苯基硼酸，2，5-二甲氧基苯基硼酸，4，5-二甲氧基苯基硼酸，2，4-二甲氧基苯基硼酸，2-乙氧基苯基硼酸，3-乙氧基苯基硼酸，4-乙氧基苯基硼酸，4-苯氧基硼酸，4-亚甲基二氧基苯基硼酸，2-氟苯基硼酸，3-氟苯基硼酸，4-氟苯基硼酸，2，4-二氟苯基硼酸，2，5-二氟苯基硼酸，4，5-二氟苯基硼酸，3，5-二氟苯基硼酸，2-甲酰基苯基硼酸，3-甲酰基苯基硼酸，4-甲酰基苯基硼酸，3-甲酰基-4-甲氧基苯基硼酸，2-氰基苯基硼酸，3-氰基苯基硼酸，4-氰基苯基硼酸，3-硝基苯基硼酸，3-乙酰基苯基硼酸，4-乙酰基苯基硼酸，3-三氟乙酰基苯基硼酸，4-三氟乙酰基苯基硼酸，4-甲基噻吩基(methylthiophenyl)硼酸，4-乙烯基苯基硼酸，3-羧基苯基硼酸，4-羧基苯基硼酸，3-氨基苯基硼酸，2-(N，N-二甲基氨基)苯基硼酸，3-(N，N-二甲基氨基)苯基硼酸，4-(N，N-二甲基氨基)苯基硼酸，2-(N，N-二乙基氨基)苯基硼酸，3-(N，N-二乙基氨基)苯基硼酸，4-(N，N-二乙基氨基)苯基硼酸，2-(N，N-二甲基氨基甲基)苯基硼酸，呋喃-2-硼酸，呋喃-3-硼酸，4-甲酰基-2-呋喃硼酸，二苯并呋喃-4-硼酸，苯并呋喃-2-硼酸，噻吩-2-硼酸，噻吩-3-硼酸，5-甲基噻吩-2-硼酸，5-氯噻吩-2-硼酸，4-甲基噻吩-2-硼酸，5-甲基噻吩-2-硼酸，2-乙酰基噻吩-5-硼酸，5-甲基噻吩-2-硼酸，苯并噻吩-2-硼酸，二苯并噻吩-4-硼酸，吡啶-3-硼酸，吡啶-4-硼酸，嘧啶-5-硼酸，喹啉-8-硼酸，异喹啉-4-硼酸，4-苯二(硼酸)，苯基硼酸-频哪醇酯，和4-氰基苯基硼酸-频哪醇酯。

优选的取代硼酸类别是芳基硼酸。例如2-(N，N-二甲基氨基甲基)苯基硼酸和3，5-三氟甲基苯基硼酸。备择优选取代硼酸是硼酸(boricacid)。

优选催化剂是含有锆的催化剂，含有铪的催化剂，铵盐催化剂或含有取代硼酸的催化剂，尤其是含有锆的催化剂或铵盐催化剂。更优选催化剂是含有锆的催化剂。

优选，催化剂包含ZrCl₄或其溶剂复合物、HfCl₄或其溶剂复合物、Ph₂NH₂ ⁺OTf或硼酸，或者由其组成。更优选催化剂包含ZrCl₄或其溶剂复合物或Ph₂NH₂ ⁺OTf^-，或者由其组成。

通常在反应中使用一类催化剂。然而，本发明还涵盖其中使用多于一类催化剂的的反应，例如分开、按顺序或同时使用。例如，可以使用多于一类锆催化剂或者锆催化剂可以与取代硼酸催化剂组合使用。

催化剂的量

优选，所用催化剂的量按羧酸(IV)的量计为多至50摩尔％。更优选，所用催化剂的量按羧酸(IV)的量计为多至25摩尔％。更优选，所用催化剂的量按羧酸(IV)的量计为多至15摩尔％。

优选，所用催化剂的量按羧酸(IV)的量计为至少0.01摩尔％。更优选，所用催化剂的量按羧酸(IV)的量计为至少0.1摩尔％。更优选，所用催化剂的量按羧酸(IV)的量计为至少1摩尔％。更优选，所用催化剂的量按羧酸(IV)的量计为至少5摩尔％。

优选，所用催化剂的量按羧酸(IV)的量计为0.01至50摩尔％。更优选，所用催化剂的量按羧酸(IV)的量计为0.1至25摩尔％。更优选，所用催化剂的量按羧酸(IV)的量计为5至15摩尔％。

优选，所用催化剂的量按醇(V)的量计为多至50摩尔％。更优选，所用催化剂的量按醇(V)的量计为多至25摩尔％。更优选，所用催化剂的量按醇(V)的量计为多至15摩尔％。

优选，所用催化剂的量按醇(V)的量计为至少0.01摩尔％。更优选，所用催化剂的量按醇(V)的量计为至少0.1摩尔％。更优选，所用催化剂的量按醇(V)的量计为至少1摩尔％。更优选，所用催化剂的量按醇(V)的量计为至少5摩尔％。

优选，所用催化剂的量按醇(V)的量计为0.01至50摩尔％。更优选，所用催化剂的量按醇(V)的量计为0.1至25摩尔％。更优选，所用催化剂的量按醇(V)的量计为5至15摩尔％。

合成原料

用于制备羧酸(IV)和醇(V)的适宜方法公开于US4405640和GB2000764。其它方法对本领域技术人员来说也是明显的。

产物的后处理和分离

反应混合物的后处理根据合成有机化学的熟知程序来实现。例如，水性后处理(aqueous workup)可以这样实现：加水(或其它水溶液)，并用适宜的有机溶剂萃取希望的产物。

另选地，产物可以这样分离：通过蒸馏例如在降低的压力下蒸馏除去存在的任意溶剂。

产品纯化可以许多方法，例如蒸馏、重结晶和色谱法中的任一种来实现。

本发明将通过下述非限制性实例的方式来描述。本领域技术人员将容易地认识到从有关反应物和有关反应条件和手段的程序的合适变化。

通过援引将本文所提及的全部文献全部并入。本发明的全部方面和优选特征除非明显不可能，否则可以相互组合。

实施例

实施例1

反应序列

溶剂	条件	时间	催化剂	转化
					二甲苯	回流，迪安-斯达克	3小时	ZrCl4(1摩尔％)	2％
二甲苯	回流，迪安-斯达克	3小时	ZrCl4(10摩尔％)	100％

在140℃于少量四氯化锆(1mol％)存在下PP890酸(VIII)和TFX-OH(IX)进行反应3小时产生非常少的转化(2％)。加入更多催化剂(10摩尔％)引起纯净(clean)且快速的向希望七氟菊酯产物(VII)的转化。

产物由与标准物进行GCMS和NMR比较得到确认。

进一步的实验详情：

程序

为250ml三颈圆底烧瓶装配磁子，温度计，油浴，冷凝器，并为迪安-斯达克装置填充8-12网孔的3A分子筛(用10ml二甲苯)。用氮气吹扫***并通大气。

将TFXOH(8.0g)，PP890(9.8g)，二甲苯(100ml)和ZrCl₄(0.01g)加至烧瓶。加热混合物至回流(145℃)和保持在该温度下5小时。加入另一些ZrCl₄催化剂(0.09g)，用新鲜二甲苯替换迪安-斯达克接收器中的液体，再回流混合物4.5小时。

反应通过GC监测：

1小时之后的转化(0.1当量催化剂)＝65％

3小时之后的转化(0.1当量催化剂)＝90％

4.5小时之后的转化(0.1当量催化剂)＝99％

用水(2x10ml)洗涤一部分反应混合物(20ml)，干燥(MgSO₄)，真空浓缩。产物由GC、GCMS和NMR确认。

实施例2

反应序列

变换所用底物对实施例1的程序进行重复。

溶剂	条件	时间	催化剂	转化
					二甲苯	回流，迪安-斯达克	3小时	无	2％
二甲苯	回流，迪安-斯达克	3小时	ZrCl4(10摩尔％)	20％

氯氟氰菊酯所需的氰醇不易获得，因此在原位产生。扁桃腈容易获得并且结构上类似，所以将其用作氯氟氰菊酯结构的模型。

不加任意催化剂下几乎不发生反应(在140℃经过3小时后为2％转化。

在四氯化锆催化剂(10摩尔％)存在下实现显著转化。

实施例3

反应序列

为50ml三颈圆底烧瓶装配磁子，温度计，油浴，冷凝器，并为迪安-斯达克装置填充8-12网孔的3A分子筛(用10ml二甲苯)。用氮气吹扫***并通大气。

将3-苯氧基苯甲醛氰醇(0.66g)，PP890(0.5g)，二甲苯(20ml)和三氟甲磺酸二苯基铵催化剂(67mg)加至烧瓶。将混合物加热至回流(～143℃)并保持在该温度下10小时。通过GC监测反应。

转化＝40％(两种氯氟氰菊酯异构体)，在10小时之后。

GC/MS：产物具有与标准物相同的保留时间、分子离子(M+449)和解离模式。

NMR：NMR数据与标准物一致。

实施例4

反应序列

用实施例3中所描述的条件用PP890进行3-苯氧基苯甲醛氰醇的直接酰化。挑选出一批经筛选的催化剂：

氯氟氰菊酯在催化剂存在下成功形成，而不催化则无反应。所用的全部三种催化剂都产生了一些向希望产物的转化，但三氟甲磺酸二苯基铵明显最有效。

因为使用了外消旋氰醇和PP890，所以产物形成非对映体的1∶1混合物：

分离产物并用NMR和GC/MS表征。所测物质的光谱数据与希望产物一致。

GCMS观察到两种长保留时间的杂质，当将硼酸和三氟甲磺酸二苯基铵用作催化剂时。两种杂质具有相同分子量表明它们是互为异构体。它们的分子量(MW 467)比希望产物(MW 449)高18。因此它们似乎是目标分子的水合衍生物。例如腈基团水解为酰胺的产物类似物：

所观察到的各催化剂间的不同现象被认为是由于所使用的氮气吹扫的差异。硼酸和三氟甲磺酸酯实验采用的吹扫效率更低，其可以导致一些进水(引起产物水解)。

Claims (9)

1.用于制备式(III)化合物的方法

其中

R1是氢，烷基，卤代烷基，或卤素；

R2是氢，烷基，卤代烷基，或卤素；

R3是氢，氰基或炔基；

Ar是任选经取代的芳基或杂芳基，

包括在催化剂存在下将式(IV)羧酸

与式(IX)醇反应

或与式(XI)醇反应

所述催化剂选自铵盐催化剂。

2.根据权利要求1的方法，其中所述催化剂是Ph₂NH₂ ⁺OTf^-。

3.根据权利要求1的方法，其中R1和R2独立地选自氢，卤素，C1-C4烷基和C1-C4卤代烷基。

4.根据权利要求1的方法，其中R3选自氢，氰基或C3-C4炔基。

5.根据权利要求1的方法，其中Ar是用一个或多个基团取代的苯基，所述基团选自氢，卤素，羟基，硝基，氰基，C1-C4烷基，C1-C4卤代烷基和苯氧基。

6.根据权利要求1的方法，其中所述式(IV)羧酸具有下式(VIII)

7.根据权利要求1的方法，用于制备七氟菊酯(VII)

8.根据权利要求1的方法，用于制备高效氯氟氰菊酯(X)

9.根据权利要求1的方法，用于制备精高效氯氟氰菊酯(XIV)