TW201345874A - 用於製備亞甲基－１，３－二□茂烷類之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於製備通式(I)的亞甲基-1,3-二□茂烷類之新穎方法□其中R1及R2具有在發明說明中陳述的意義。亞甲基-1,3-二□茂烷類是製備吡唑類及鄰胺基苯甲酸醯胺類之重要中間物，其可以作為殺蟲劑使用。

Description

用於製備亞甲基-1,3-二 茂烷類之方法
本發明係關於一種用於製備亞甲基-1,3-二茂烷類之新穎方法。亞甲基-1,3-二茂烷類是製備吡唑類及鄰胺基苯甲酸醯胺類之重要中間物，其可以作為殺蟲劑使用。
根據先前在文獻中的陳述，2-亞甲基二茂烷類可以從2-氯亞甲基二茂烷類及KOH製備。其係報導在Journal of Polymer Science 1964,vol.2 p.3471及Biochemical preparation,1960 v.7,45，其中4-氯亞甲基二茂烷類與固體KOH反應只得到約52%產量的產物(4-亞甲基-1,3-二茂烷類)及約60%產量的2,2-二甲基-4-亞甲基-1,3-二茂烷。相反地，Gevorkyan et al,Khimiya Geterocycl.Soed.N 1,1991,pp.33-36報導KOH當以固體使用或在相轉移條件下，不合適用於2-氯甲基二茂烷類之脫氯化氫。例如，Gevorkyan et al.陳述一種異構物化其中在環中發生雙鍵的移位。Gevorkyan et al,Khimiya Geterocycl.Soed.N 12,1983,1607-1613也提出使用無水乙二醇鈉(從鈉及二甘醇製備)消除HCl，其中可以達到約 70-80%的產量。在工業設置中使用金屬鈉基於安全理由而是不利的。在HCl消除期間，部份對應的氯亞甲基二茂烷類與經由乙二醇陰離子取代氯原子而反應，產生高沸點的化合物。在J.Org.Chem,1987,52,2625-27中報導2,2-二甲基-4-亞甲基-1,3-二茂烷在-10℃只有有限的安定性。此表示產物之安定性是取決於生產方法。
在文獻中陳述的方法經指出有其他缺點。使用過量的固體NaOH及KOH而沒有溶劑，使得反應混合物不可能攪拌，特別是朝向反應末期，產物經部份蒸餾後。也觀察到在2-亞甲基-4,4-二茂烷之情形發生的異構物化，特別是當方法的規模擴大時，其中可能形成高達5%的對應異構物。而且，在反應條件下，產物部份分解而形成丙酮。此明顯影響產物之純度，特別是規模擴大時，其含有丙酮殘留物。曾經觀察到高達4%的丙酮。
因此，本申請案之目的是提供新穎的方法用於製備具有高純度及產量的亞甲基-1,3-二茂烷類，沒有上面提到在文獻中的方法之缺點。
本發明之目的是經由一種用於製備通式(I)的亞甲基-1,3-二茂烷類之方法而解決 其中R1及R2彼此獨立地是氫、烷基、芳基或烷芳基，R1及R2 也可以與和其連接的碳原子一起形成4-至7-員飽和隨意地經取代之環，經由使式(II)化合物 其中R1、R2具有上面提供的意義，X 是氫，在聚乙二醇二甲醚或聚乙二醇二***存在下與無機鹼反應。
可視為訝異的是可以根據本發明方法選擇性且在高產量下製備式(I)的亞甲基-1,3-二茂烷類，沒有觀察到困擾的副反應例如開環、異構物化或取代反應。
可以根據本發明製備之式(I)的亞甲基-1,3-二茂烷類的實例是：2,2-二甲基-4-亞甲基-1,3-二茂烷、4-亞甲基-1,3-二茂烷、2,2-二乙基-4-亞甲基-1,3-二茂烷、2,2-五亞甲基-4-亞甲基-1,3-二茂烷、2,2-六亞甲基-4-亞甲基-1,3-二茂烷、2-苯基-4-亞甲基-1,3-二茂烷、2-甲基-4-亞甲基-1,3-二茂烷。
一般定義
在本發明的內文中，除非另外定義，名詞鹵素(X)包括彼等選自氟、氯、溴及碘的元素，使用氟、氯及溴較佳，且特別較佳是氟及氯。經取代的基團可以是單-或多取代，在多取代之情形下，取代基可以是相同或不同。
經一或多個鹵素原子(-X)取代之烷基(=鹵烷基)是選自例如三氟甲基(CF3)、二氟甲基(CHF2)、CCl3、CFCl2、CF3CH2、ClCH2、CF3CCl2。
在本發明的內文中，除非另外定義，烷基是直鏈或支鏈的烴基。
烷基及C1-C12-烷基的定義包括例如甲基、乙基、正丙基及異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基及第三丁基、正戊基、正己基、1,3-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、正庚基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基。
在本發明的內文中，除非另外定義，烷基芳基(烷芳基)是經烷基取代之芳基，其可以含有一C1-8亞烷基鏈，而芳基部份可以含有一或多個選自O、N、P及S的雜原子。
根據本發明的化合物可以隨意地是多種可能的異構物形式之混合物，特別是立體異構物例如E及Z異構物、蘇及赤異構物以及光學異構物，及如果可行的互變異構物。不只是E及Z異構物，還有蘇及赤異構物以及光學異構物、及這些異構物之任何混合物，以及可能的互變異構物形式，都經陳述並包含在申請專利範圍內。
式(II)之4-鹵甲基-1,3-二 茂烷衍生物
作為起始物質進行根據本發明方法所使用的4-鹵甲基-1,3-二茂烷，通常是經由式(II)定義 其中R1及R2彼此獨立地是氫、烷基、芳基或烷芳基，R1及R2 也可以與和其連接的碳原子一起形成4-至7-員飽和隨意地經取代之環，R1及R2彼此獨立地較佳是氫、(C1-C12)-烷基、五亞甲基或六亞甲基，R1及R2特別較佳是氫、甲基、五亞甲基或六亞甲基，X是鹵素，較佳是氯或溴，特別較佳是氯。
這些化合物是已知且可以根據在Journal of Polymer Science 1964,vol.2 p.3471；Biochemical preparation,1960 v.7,45及Gevorkyan et al,Khimiya Geterocycl.Soed.N 1,1991,pp.37-39揭示的方法製備。
根據本發明的合適起始物質之實例是4-氯甲基-2,2-二甲基-1,3-二茂烷、4-氯甲基-1,3-二茂烷、4-(氯甲基)-2-甲基-1,3-二茂烷、2-(氯甲基)-1,4-二氧雜螺[4.4]壬烷、2-(氯甲基)-1,4-二氧雜螺[4.5]癸烷、4-(氯甲基)-2-苯基-1,3-二茂烷、4-溴甲基-2,2-二甲基-1,3-二茂烷。
反應方法
根據本發明之方法步驟在從60℃至150℃的溫度範圍進行較佳，特別較佳在80℃至140℃的溫度。根據本發明之方法步驟通常是在環境壓力或減壓下進行。
反應時間不重要且可以在從1小時至2或更多小時之範圍內，取決於批次大小及溫度。
在根據本發明之方法步驟中，1莫耳式(I)的4-鹵甲基-1,3-二茂烷是與0.8莫耳至2.5莫耳的無機鹼反應，1莫耳至2莫耳較佳。合適的鹼是NaOH、KOH、NaOtBu、KOtBu、NaOMe、KOMe。特別較佳的是NaOH及KOH且非常特別較佳的是NaOH。
此反應是在溶劑中進行。
合適的溶劑是莫耳質量在200至500的聚乙二醇二甲醚類或聚乙二醇二***類。特別較佳的是莫耳質量在250的聚乙二醇二甲醚類。
反應混合物之處理是無水地經由蒸餾產物而進行。較佳直接從反應混合物蒸餾產物。也可以在減壓下進行蒸餾以避免產物額外的熱應力。移除鹽例如NaCl後，殘留物(底部)可以再利用。
但是也可能進行水性處理。
據此所得的式(I)化合物之純度非常高且範圍是在97%-99%，且不需純化步驟就可以再利用。根據本發明的反應特別顯著的是由於使用有利的原料，且也由於可以在工業規模下是一簡單、可完善控制的方法。
通式(I)化合物是合成吡唑酸的重要中間物，而吡唑酸是於製備具有殺蟲活性的鄰胺基苯甲酸醯胺之重要建構基塊(WO2007/112893,WO2007/144100)。式(I)化合物可以例如根據圖示(I)而轉化成吡唑羧酸。
其中R1、R2具有上面陳述的意義，R3 是CX3、(C=O)O烷基或(C=O)O芳基，X 是鹵素，R5 是鹵素、氰基、硝基、烷基、環烷基、鹵烷基、鹵環烷基、烷氧基、鹵烷氧基、烷基胺基、二烷基胺基、環烷基胺基，R6 是鹵素、OSO2Me、O(C=O)CH3，Z 是CH、N。
下面的工作實例是說明本發明但是沒有加以限制。
實例1 2,2-二甲基-4-亞甲基-1,3-二 茂烷
4-氯甲基-2,2-二甲基-1,3-二茂烷(150克，1莫耳)及80克NaOH在500毫升聚乙二醇二甲醚250中在120℃攪拌2小時。2小時後，GC樣本顯示完全轉化。施加100毫巴的減壓並將產物蒸餾至冷卻的接收器內。得到125克(92%)的產物，純度是99%。
B.p.103-105℃。
分析鑑定： 1H NMR(CDCl3)δ：1.43(s,6H),3.81及420(dd,2H),4.7(dd,2H)ppm。
實例2 4-亞甲基-1,3-二 茂烷
根據實例1的陳述，經由使用4-氯甲基-1,3-二茂烷。
產量是87%。B.p.72-74℃.nd 20 1.4372(見Journal of Polymer Science 1964,vol.2p.3487)。
實例3 2,2-五亞甲基-4-亞甲基-1,3-二 茂烷
根據實例1的陳述，經由使用4-氯甲基-2,2-(五亞甲基)-1,3-二茂烷。
產量87%；B.p：110-112℃/50毫巴。
分析鑑定： 1H NMR(CDCl3)δ：1.35-1.80(m,10H),4.12(br.s,2H),4.37-4.62(m,2H)ppm。
實例4 2-甲基-4-亞甲基-1,3-二 茂烷
根據實例1的陳述，經由使用4-氯甲基-2-甲基-1,3-二茂烷。
產量91%,B.p.98-100℃。
分析鑑定： 1H NMR：δ 1,21(d,3H,Me),3,75(m,1H,CH-Me),4.1-4.5(m,2H,OCH2),4,80(1H,CH=)5,0(1H,CH=)ppm。

Claims (6)

  1. 一種用於製備通式(I)的亞甲基-1,3-二茂烷類之方法， 其中R1及R2彼此獨立地是氫、烷基、芳基或烷芳基，R1及R2 也可以與和其連接的碳原子一起形成4-至7-員飽和隨意地經取代之環，其特徵是使式(II)化合物 其中R1、R2具有上面提供的意義，X 是氫，在聚乙二醇二甲醚或聚乙二醇二***存在下與無機鹼反應。
  2. 根據申請專利範圍第1項之用於製備式(I)化合物之方法，其特徵是R1及R2彼此獨立地是氫、(C1-C12)-烷基、五亞甲基或六亞甲基，X 是氯或溴。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之用於製備式(I)化合物之方法，其特徵是使用NaOH、KOH、NaOtBu、KOtBu、NaOMe、KOMe作為無機鹼。
  4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項之用於製備式(I)化合物之方法，其特徵是使用莫耳質量是200至500的聚乙二醇二甲醚類或聚乙二醇二***類。
  5. 根據申請專利範圍第1至4項中任一項之用於製備式(I)化合物之方法，其特徵是1莫耳的通式(I)化合物是與0.8莫耳至2.5莫耳的無機鹼反應。
  6. 根據申請專利範圍第1至5項中任一項之用於製備式(I)化合物之方法，其特徵是該方法是在60℃及150℃之間的溫度進行。
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