CN1332930C - 制备乙氰菊酯前体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方便而且低成本的合成乙氰菊酯及其前体的工艺方法。该方法通过方便而且低成本的制备4-乙氧基苯基乳酸酯这一关键中间体，4-乙氧基苯基乳酸酯在酸性条件下脱水生成相应得丙烯酸酯，2-(4-乙氧基苯基)丙烯酸酯进行二氯卡宾反应生成二氯卡宾三元环，二氯卡宾三元环化合物再经常规的皂化成酸，酰氯化后与氰醇反应可得乙氰菊酯。

Description

制备乙氰菊酯前体的方法
技术领域：
本发明涉及乙氰菊酯前体的新工艺方法。
背景技术：
乙氰菊酯(cycloprothrin)是一种对鱼类等水生生物低毒可用于水田的合成拟除虫菊酯杀虫剂，结构式如下：
Figure C20051002857000051
文献合成方法为从对羟基苯乙酸出发，经醚化、酯化制得对乙氧基苯乙酸乙酯，再与甲醛缩合得2-(对乙氧基苯基)丙烯酸酯，然后与二氯卡宾反应成三元环，再皂化成酸，最后制成酰氯后与氰醇反应得乙氰菊酯，路线如下：
以上工艺路线长，收率低，中间体大部分为高沸点的油状液体，需要进行高真空蒸馏提纯，难纯化，导致成本很高。具体的文献为：1.US4262014；2.AU502950；3.EP0003670.
发明内容：
本发明要解决的问题是方便而且低成本的制备4-乙氧基苯基乳酸酯这一关键中间体，进而提供一种方便而且低成本的合成乙氰菊酯及其前体的工艺方法。4-乙氧基苯基乳酸酯结构为：
其中R为1-6碳的直链或带支链的烷烃。
4-乙氧基苯基乳酸酯通过苯***与丙酮酸酯在下述反应条件下制备。该类化合物可以用于方便而且低成本的合成乙氰菊酯。
合成4-乙氧基苯基乳酸酯的反应式为：
Figure C20051002857000062
式中，R如前所述。
即在一种路易斯酸作用下，加入或不加碱的条件下，苯***的富电子位置直接与丙酮酸酯
Figure C20051002857000063
进行傅克反应制备上述的2-芳基乳酸酯。所述路易斯酸推荐为：三氯化铝，氯化锌，氯化铁，四氯化钛，氯化镍，四氯化锡，四氯化锆，二氯化锡，三氟化硼***，三甲基氯硅烷，三氟甲磺酸锌，三氟甲磺酸铜，三氟甲磺酸铋。所述的碱是三乙胺，二乙胺，吡啶，哌啶，二异丙基乙胺、碱金属的碳酸盐、碱金属的氢氧化物、金属氧化物。所述的反应推荐在如下有机溶剂中进行：四氢呋喃，二氯甲烷，硝基苯，氯苯，二氯乙烷，甲基叔丁基醚，硝基甲烷，苯，四氯化碳，或者以上溶剂的混合物。所述的反应物之间物质的量的比例推荐为：苯***∶丙酮酸酯∶碱∶路易斯酸＝1.0∶1.0～1.5∶1.0～3.0∶0.5～2.5。推荐的反应步骤如下：
1.将苯***和丙酮酸酯及碱加入有机溶剂中
2.然后将此体系冷却到零下50度到零度，搅拌下开始加入路易斯酸；
3.在零下50度到5度之间反应，反应完全后将反应混合物加入搅拌的0-5度的水中，淬灭反应；
4.萃取液浓缩减压蒸馏脱除溶剂得产品芳基乳酸酯。
本发明提供了合成乙氰菊酯及其前体的新方法，该方法能够方便而且低成本的合成乙氰菊酯的前体二氯卡宾三元环化合物：
1.苯***在上述条件下与丙酮酸酯反应得4-乙氧基苯基乳酸酯：
Figure C20051002857000071
2.4-乙氧基苯基乳酸酯按照常规操作在酸性条件下(推荐为加入对甲苯磺酸和对苯二酚，进一步推荐为加入(1-10)％的对甲苯磺酸和(0.1-5)％的对苯二酚，所述的百分比为相对于乳酸酯的重量百分含量，反应温度推荐为加热回流)脱水生成相应的丙烯酸酯：
Figure C20051002857000072
3.2-(4-乙氧基苯基)丙烯酸酯和氯仿在碱的作用下进行二氯卡宾反应生成二氯卡宾三元环：
该步反应进一步推荐有两种方法使得工艺放大生产时的热效应更好的控制，从而改进了原来工艺由于卡宾反应放热剧烈难以控制的缺点，而且反应收率大为提高。方法有：
1)在卡宾化反应体系中加入一种有机溶剂，使得两相反应平稳进行，所述的有机溶剂推荐为甲苯，所述的有机溶剂的量推荐为相对于底物丙烯酸酯0.5到6倍的重量
2)将产生卡宾的碱由氢氧化钠改为氟化钾/氧化铝，反应在室温下非常平稳进行；
第一种方法具体步骤推荐为：将4-乙氧基苯基乳酸酯在酸性条件下脱水生成相应的丙烯酸酯溶于氯仿中，然后加入相转移催化剂和相对于底物丙烯酸酯0.5到6倍重量的甲苯，然后控制温度40-65度间滴加50％的浓氢氧化钠溶液。加完后于40-60之间反应至原料消失。所述相转移催化剂为季铵盐，推荐为四甲基氢氧化铵，四丁基溴化铵，四丁基氯化铵，苄基三甲基氯化铵，苄基三乙基氯化铵，苄基三乙基溴化铵，特别推荐为苄基三乙基氯化铵。
第二种方法具体步骤推荐为：将4-乙氧基苯基乳酸酯在酸性条件下脱水生成相应的丙烯酸酯溶于乙腈中，再加入5到15倍于底物丙烯酸酯的氟化钾/氧化铝和少量水，最后加入氯仿，再在室温下搅拌反应至原料消失。
得到的上述二氯卡宾三元环化合物再经常规的皂化成酸，酰氯化后与氰醇反应得乙氰菊酯，参见1.US4262014；2.AU502950；3.EP0003670。
本发明提供了一种方便而且低成本的合成乙氰菊酯的工艺方法，克服了以往技术收率低，中间体大部分为高沸点的油状液体，需要进行高真空蒸馏提纯，难纯化，导致成本很高的技术难题。此外，本发明进一步通过反应条件的优化使工艺放大生产时的热效应得到更好的控制，改进了以往的工艺由于卡宾反应放热剧烈难以控制的缺点，反应收率大大提高。
具体实施方式
以下实施例有助于理解本专利但本专利保护范围不局限于此。
实施例1
将40克苯***和40克丙酮酸乙酯加入400毫升二氯甲烷中，再加入31克氧化铝，然后将此体系冷却到零下45度，开始加入四氯化钛，保持温度零下45到零下20度，然后于此温度下反应。气相色谱跟踪反应原料不再减少为止。在零下10度到5度之间反应，反应完全后将反应混合物加入搅拌的0-5度的水中，淬灭反应。萃取液浓缩减压蒸馏脱除溶剂得产品芳基乳酸酯43克，收率55％。化合物表征数据：
Figure C20051002857000091
FTIR(neat)：3506，2983，1728，1247cm-1；1H NMR(CDCl3，300MHz)δ＝7.46(d，J＝9.0Hz，2H)，6.87(d，J＝8.7Hz，2H)，4.25(q，J＝7.1Hz，2H)，4.02(q，J＝7.0Hz，2H)，3.77(s，3H)，3.72(s，1H)，1.75(s，3H)，1.41(t，J＝7.0Hz，3H)，1.27(t，J＝7.1Hz，3H)；13C NMR(CDCl3，75MHz)δ＝175.6，158.3，134.7，126.3，113.9，75.1，63.2，62.0，26.5，14.6，13.9；MS(EI)m/e 238(M+，3.5)，165(100)，43(59.7)；Anal.Calcd forC13H18O4：C，65.53；H，7.61.Found：C，65.59；H，7.66.
实施例2
将40克苯***和40克丙酮酸甲酯加入400毫升二氯甲烷中，再加入31克氧化钡，然后将此体系冷却到零下45度，开始加入四氯化钛，保持温度零下45到零下20度，然后于此温度下反应。气相色谱跟踪反应原料不再减少为止。在零下10度到5度之间反应，反应完全后将反应混合物加入搅拌的0-5度的水中，淬灭反应。萃取液浓缩减压蒸馏脱除溶剂得产品芳基乳酸酯41克，收率51％。
FTIR(neat)：3523，2983，1721，1245cm-1；1H NMR(CDCl3，300MHz)δ＝7.45(d，J＝9.0Hz，2H)，6.87(d，J＝8.7Hz，2H)，4.02(q，J＝7.0Hz，2H)，3.76(s，3H)，3.72(s，1H)，1.76(s，3H)，1.41(t，J＝7.0Hz，3H)；13C NMR(CDCl3，75MHz)δ＝176.2，158.4，134.5，126.3，113.9，75.3，63.2，53.0，26.5，14.7；MS(EI)m/e 224(M+，5.9)，165(100)，43(36.9)；Anal.Calcd for C12H16O4：C，64.27；H，7.19.Found：C，64.11；H，7.11.
实施例3
将500克4-乙氧基苯基乳酸乙酯加入到2000毫升氯仿中，然后加入2.5克对苯二酚和20克对甲苯磺酸，加热回流分水，气相跟踪反应至原料小于1％，共蒸掉氯仿1000毫升。冷却，用10％氢氧化钠400毫升洗涤两次，然后加入3.6克苄基三乙基氯化铵。将体系加热到55度，开始滴加1800克50％的氢氧化钠水溶液，控温50-65度。滴加过程中反应非常剧烈，很难控制。曾经有三次发生冲料现象。滴加太慢则有原料丙烯酸酯皂化现象发生。加完后与50-60度之间保温至原料小于1％。加入2000毫升二氯乙烷，分相，再用1000毫升二氯乙烷萃取一次。合并油相，干燥浓缩脱除溶剂后得二氯卡宾三元环产物，不经纯化可直接下步皂化后再纯化。折百收率41％，HPLC纯度98％。
实施例4
将500克4-乙氧基苯基乳酸乙酯加入到2000毫升氯仿中，然后加入2.5克对苯二酚和20克对甲苯磺酸，加热回流分水，气相跟踪反应至原料小于1％，共蒸掉氯仿1000毫升。冷却，用10％氢氧化钠400毫升洗涤两次，然后加入2000毫升甲苯和3.6克苄基三乙基氯化铵。将体系加热到55度，开始滴加1800克50％的氢氧化钠水溶液，控温50-65度。加完后与50-60度之间保温至原料小于1％。加入2000毫升二氯乙烷，分相，再用1000毫升二氯乙烷萃取一次。合并油相，干燥浓缩脱除溶剂后得二氯卡宾三元环产物，不经纯化可直接下步皂化后再纯化。折百收率90％，HPLC纯度98％。
实施例5
将500克4-乙氧基苯基乳酸乙酯加入到2000毫升氯仿中，然后加入2.5克对苯二酚和20克对甲苯磺酸，加热回流分水，气相跟踪反应至原料小于1％，共蒸掉氯仿1000毫升。冷却，用10％氢氧化钠400毫升洗涤两次，然后加入500毫升甲苯和3.6克苄基三乙基氯化铵。将体系加热到55度，开始滴加1800克50％的氢氧化钠水溶液，控温50-65度。在未加完前发现有皂化现象。加完后与50-60度之间保温至原料小于1％。加入2000毫升二氯乙烷，分相，再用1000毫升二氯乙烷萃取一次。合并油相，干燥浓缩脱除溶剂后得二氯卡宾三元环产物，不经纯化可直接下步皂化后再纯化。折百收率25％
实施例6
将50克4-乙氧基苯基乳酸乙酯加入到200毫升氯仿中，然后加入0.25克对苯二酚和2克对甲苯磺酸，加热回流分水，气相跟踪反应至原料小于1％，共蒸掉氯仿100毫升。冷却，用10％氢氧化钠40毫升洗涤两次，然后加入300毫升甲苯和0.36克四丁基溴化铵。将体系加热到55度，开始滴加180克50％的氢氧化钠水溶液，控温50-65度。反应约需3到4小时。加完后与50-60度之间保温至原料小于1％。加入200毫升二氯乙烷，分相，再用50毫升二氯乙烷萃取一次。合并油相，干燥浓缩脱除溶剂后得二氯卡宾三元环产物，不经纯化可直接下步皂化后再纯化。折百收率36％
实施例7
将20克4-乙氧基苯基乳酸乙酯加入到80毫升氯仿中，然后加入0.1克对苯二酚和0.8克对甲苯磺酸，加热回流分水，气相跟踪反应至原料小于1％，共蒸掉氯仿40毫升。冷却，用10％氢氧化钠40毫升洗涤两次，然后加入200毫升乙腈和5.4克水。再加入100克氟化钾/氧化铝，。最后加入12毫升氯仿。反应体系在室温(25-30度)搅拌反应。GC跟踪反应至原料小于1％。过滤，滤液加入200毫升二氯乙烷和100毫升水，分相，再用50毫升二氯乙烷萃取一次。合并油相，水洗一次，干燥浓缩脱除溶剂后得二氯卡宾三元环产物，不经纯化可直接下步皂化后再纯化。折百收率66％，HPLC纯度97％。
实施例8
将20克4-乙氧基苯基乳酸乙酯加入到80毫升氯仿中，然后加入0.1克对苯二酚和0.8克对甲苯磺酸，加热回流分水，气相跟踪反应至原料小于1％，共蒸掉氯仿40毫升。冷却，用10％氢氧化钠40毫升洗涤两次，然后加入200毫升乙腈和5.4克水。再加入150克氟化钾/氧化铝，。最后加入12毫升氯仿。反应体系在室温(25-30度)搅拌反应。GC跟踪反应至原料小于1％。过滤，滤液加入200毫升二氯乙烷和100毫升水，分相，再用50毫升二氯乙烷萃取一次。合并油相，水洗一次，干燥浓缩脱除溶剂后得二氯卡宾三元环产物，不经纯化可直接下步皂化后再纯化。折百收率90％，HPLC纯度97％。
实施例9
在10升的反应釜中加入卡宾反应后的三元环酯，并用2.0L乙醇溶解；将预先配置好的4％NaOH(溶解于4.8L水)溶液加入到体系，加热回流反应1小时后开始取样HPLC分析跟踪，直至原料反应完全，浓缩除去绝大部分的乙醇，冷却。剩余的水溶液以二氯乙烷(2×2 L)洗后，冰水浴冷却下加入盐酸酸化至pH＝2，析出固体。抽滤，滤饼以水洗，至洗出液为中性。该滤饼以4 L甲苯回流脱水；至不再有水带出后蒸出1L甲苯(余3 L)，冷却，析出白色片状晶体。抽滤，抽干，称重得740g产品1-(4-乙氧基苯基)-2，2-二氯环丙烷-1-羧酸，得率90％。FTIR(KBr)：3218，2990，1732，1515 cm-1；1H NMR(CDCl3，300 MHz)δ＝11.3(s，br，1H)，7.36(d，J＝8.5Hz，2H)，6.88(d，J＝8.3Hz，2H)，4.02(q，J＝6.8Hz，2H)，2.59(d，J＝7.8Hz，1H)，2.04(d，J＝7.9Hz，1H)，1.40(t，J＝6.8Hz，3H)；13C NMR(CDCl3，75MHz)δ＝173.8，159.2，131.9，125.4，114.1，63.4，61.8，43.9，30.6，14.8；MS(EI)m/e 274(M+，22.8)，239(100)，193(99.8)，165(99.3)，147(59.0)，131(63.5)；Anal.Calcd for C12H12Cl2O3：C，52.39；H，4.40.Found：C，52.34；H，4.43.
实施例10
将27.5克1-对乙氧基苯基-2，2-二氯环丙烷-1-酸加入到30毫升氯化亚砜中，加热回流一个小时，基本没有氯化氢放出。然后减压蒸出过量氯化亚砜。冷却后加入50毫升甲苯。然后滴加入间-苯氧基-α-氰基苄醇(24.8克)和12克吡啶在30毫升甲苯中的溶液。室温反应12小时。依次用碳酸钠水溶液洗，水洗，饱和食盐水洗涤。然后干燥浓缩。得产品48克乙氰菊酯，HPLC纯度99％。

Claims (13)

1.一种合成乙氰菊酯的前体二氯卡宾三元环化合物的新工艺方法，其特征在于由4-乙氧基苯基乳酸酯在酸性条件下脱水生成相应的2-(4-乙氧基苯基)丙烯酸酯；2-(4-乙氧基苯基)丙烯酸酯和氯仿在碱的作用下进行二氯卡宾反应生成二氯卡宾三元环：
其中R为1到6碳的直链或支链烷烃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是进一步包括苯***与丙酮酸酯反应得4-乙氧基苯基乳酸酯：
Figure C2005100285700002C2
其中R为1到6碳的直链或支链烷烃。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是在路易斯酸作用下，加入或不加碱的条件下，苯***的富电子位置直接与丙酮酸酯 进行傅克反应制备上述的4-乙氧基苯基乳酸酯；所述路易斯酸为：三氯化铝，氯化锌，氯化铁，四氯化钛，氯化镍，四氯化锡，四氯化锆，二氯化锡，三氟化硼***，三甲基氯硅烷，三氟甲磺酸锌，三氟甲磺酸铜或三氟甲磺酸铋；所述的碱是三乙胺，二乙胺，吡啶，哌啶，二异丙基乙胺，碱金属的碳酸盐，碱金属的氢氧化物或金属氧化物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述的傅克反应在如下有机溶剂中进行：四氢呋喃，二氯甲烷，硝基苯，氯苯，二氯乙烷，甲基叔丁基醚，硝基甲烷，苯，四氯化碳，或者以上溶剂的混合物；所述的反应物之间物质的量的比例为：苯***∶丙酮酸酯∶碱∶路易斯酸＝1.0∶1.0～1.5∶1.0～3.0∶0.5～2.5。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述的傅克反应包括如下步骤：
1).将苯***和丙酮酸酯及碱加入有机溶剂中；
2).然后将此体系冷却到零下50度到零度，搅拌下开始加入路易斯酸；
3).在零下50度到5度之间反应，反应完全后将反应混合物加入搅拌的
0-5度的水中，淬灭反应；
4).萃取液浓缩减压蒸馏脱除溶剂得产品4-乙氧基苯基乳酸酯。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述的酸性条件是按照常规操作加入对甲苯磺酸和对苯二酚在酸性条件下进行。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是在卡宾化反应体系中加入甲苯。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是将4-乙氧基苯基乳酸酯在酸性条件下脱水生成相应的丙烯酸酯溶于氯仿中，加入相转移催化剂和0.5到6倍相对于底物丙烯酸酯重量的甲苯，滴加氢氧化钠溶液，在40～65℃反应。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征是所述相转移催化剂为季铵盐。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述的产生卡宾的碱为氢氧化钠或氟化钾/氧化铝。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征是将4-乙氧基苯基乳酸酯在酸性条件下脱水生成相应的丙烯酸酯溶于乙腈中，加入5到15倍相对于底物丙烯酸酯重量的氟化钾/氧化铝和水、加入氯仿，在室温下反应。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是进一步包括将得到的二氯卡宾三元环化合物皂化成酸，酰氯化后与氰醇反应得乙氰菊酯。
13.一种具有如下结构的化合物：
其中R为1到6碳的直链或支链烷烃。
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Synthesis of p-substituted atropic and atrolactic acidsusingbenzyltrimethylammonium chloride. Cho,Youn Sang 等,Soul Taehakkyo Yakhak Nonmunjip.,Vol.9 1984 *
Synthesis of p-substituted atropic and atrolactic acidsusingbenzyltrimethylammonium chloride. Cho,Youn Sang 等,Soul Taehakkyo Yakhak Nonmunjip.,Vol.9 1984;α-Fluoro Analogues of Inflammation Inhibiting α-Arylpropionic Acids Manfred Schlosser等,tetrahedron,Vol.52 No.24 1996 *
α-Fluoro Analogues of Inflammation Inhibiting α-Arylpropionic Acids Manfred Schlosser等,tetrahedron,Vol.52 No.24 1996 *

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