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TWI741040B - 製備3-烷基硫基-2-氯-n-(1-烷基-1h-四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺之方法 - Google Patents

製備3-烷基硫基-2-氯-n-(1-烷基-1h-四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺之方法 Download PDF

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TWI741040B
TWI741040B TW106133880A TW106133880A TWI741040B TW I741040 B TWI741040 B TW I741040B TW 106133880 A TW106133880 A TW 106133880A TW 106133880 A TW106133880 A TW 106133880A TW I741040 B TWI741040 B TW I741040B
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丹尼爾 加侖坎普
馬克 詹姆士 福特
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德商拜耳作物科學公司
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Abstract

本發明闡述製備下式(I)之3-烷基硫基-2-氯-N-(1-烷基-1H-四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺之方法。
Figure 106133880-A0101-11-0001-1
其中取代基R1 及R2 係諸如烷基及取代苯基之基團。

Description

製備3-烷基硫基-2-氯-N-(1-烷基-1H-四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺之方法
本發明係關於製備用作農用化學活性物質之3-烷基硫基-2-氯-N-(1-烷基-1H -四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺之方法。具體而言，本發明係關於製備呈其穩定晶體改質型之2-氯-3-甲基硫基-N-(1-甲基-1H -四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺之方法。
自WO 2012/028579 A1已知眾多種農用化學活性N-(四唑-5-基)芳基羧醯胺。已證明3-烷基硫基-2-氯-N-(1-烷基-1H -四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺尤其有利。其製備所需之3-烷基硫基-2-氯-4-三氟甲基苯甲酸可根據WO2009/149806 A1中所述之方法製備。然而，由於低產率及昂貴的起始材料，此方法無法用於大規模工業合成。此外，在化合物2-氯-3-(甲基硫基)-N-(1-甲基-1H -四唑-5-基)-4-(三氟甲基)苯甲醯胺之情形下，如WO 2012/028579 A1中所揭示之製備方法並不產生具有相當大之應用相關優點且WO 2017/005585 A1中所揭示之其穩定晶體改質型。 本發明之目標係提供製備3-烷基硫基-2-氯-N-(1-烷基-1H-四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺之方法，其克服自先前技術已知方法之缺點。 已發現，3-烷基硫基-2-氯-N-(1-烷基-1H -四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺可自2,3-二氯三氟甲苯開始，按照烷基硫醇化、羧化及隨後醯胺化之反應順序製備。
因此，本發明係關於製備通式(I)之3-烷基硫基-2-氯-N-(1-烷基-1H-四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺之方法，其特徵在於： a) 在第一步驟中，使2,3-二氯三氟甲苯(II)與硫醇鹽(IV)反應，以得到2-烷基硫基-3-氯三氟甲苯(III)， b) 在第二步驟中，使2-烷基硫基-3-氯三氟甲苯(III)與有機金屬試劑反應，以得到[2-氯-3-(烷基硫基)-4-(三氟甲基)苯基]金屬陰離子(V)且隨後與羧化試劑反應，以得到3-烷基硫基-2-氯-4-三氟甲基苯甲酸(VI)，及 c) 在第三步驟中，利用活化劑在鹼及醯基轉移試劑之存在下用5-胺基-1-烷基四唑(VII)實施醯胺化，以得到3-烷基硫基-2-氯-N-(1-烷基-1H -四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺(I)：
Figure 02_image004
及 d) 其中取代基係如下文所定義： R1 係經s個來自由氯、氟、甲氧基及乙氧基組成之群之基團取代之C1 -C4 -烷基或苯基， R2 係經s個來自由氯、氟、甲氧基及乙氧基組成之群之基團取代之C1 -C4 -烷基或苯基， M1 係鋰、鈉或鉀， M2 係Li、ZnX、MgX， X 係氯、溴或碘， s 係0、1、2或3。 本發明方法之顯著優點係： - 使用易於獲得之起始材料， - 步驟a)及b)中之區域選擇性反應， - 在不分離中間形成之苯甲醯氯之情形下直接醯胺化苯甲酸， - 至少在其中R係甲基之情形下形成穩定晶體改質型，及 - 高的總產率。 在式(I)、(III)、(IV)、(V)、(VI)及(VII)中，具有兩個以上碳原子之烷基可係直鏈或具支鏈。烷基係(例如)甲基、乙基、正丙基或異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基或2-丁基。 較佳地，R1 及R2 係C1 -C4 -烷基，M1 係鈉且M2 係鋰。尤佳地，R1 及R2 各自係甲基。 在此所用之起始材料可在市面上獲得或藉由熟習此項技術者已知之簡單方法易得。
本發明方法之第一步驟： 化合物(IV)係基於通式(II)化合物以1:1至2:1莫耳當量之比率使用。較佳者係1:1至1.5:1之比率，尤佳者係1.3:1之比率。通常使用化合物(IV)之水溶液。尤其適當者係甲硫醇鈉(NaSMe)及甲硫醇鉀(KSMe)。 通式(IV)化合物可自相應硫醇及鹼(例如，碳酸鹽、碳酸氫鹽、鹼金屬氫氧化物、鹼土金屬氫氧化物及有機鹼)原位及離位製備。適宜鹼係LiOH、NaOH、KOH、Ca(OH)2 、Na2 CO3 、K2 CO3 、Li2 CO3 、Cs2 CO3 、NaHCO3 、KHCO3 、NaOAc、KOAc、LiOAc、NaOMe、NaOEt、NaO-t-Bu、KO-t-Bu、三烷基胺、烷基吡啶、膦氮烯及1,8-二氮雜二環[5.4.0]十一烯。 反應通常係在硫醇鹽之水溶液中使用相轉移觸媒而無另一溶劑之情形下進行。反應亦可在溶劑中進行。適宜溶劑係醚，例如二乙醚、二異丙基醚、甲基第三丁基醚、THF、甲基-THF、二噁烷、1,2-二甲氧基乙烷、二甘二甲醚或茴香醚；芳香族溶劑，例如甲苯、二甲苯、氯苯或1,2-二氯苯；脂肪族烴，例如正己烷、正庚烷、環己烷或甲基環己烷。較佳者係甲基第三丁基醚、甲苯、氯苯、1,2-二氯苯、正庚烷或甲基環己烷。 相轉移觸媒係銨或鏻鹽，例如甲基三丁基氯化銨、甲基三丁基溴化銨、甲基三辛基氯化銨、甲基三辛基溴化銨、四己基氯化銨、四己基溴化銨、四己基碘化銨、四辛基氯化銨、四辛基溴化銨、四辛基碘化銨、三丁基十六烷基氯化銨、三丁基十六烷基溴化銨、二甲基二癸基氯化銨、二甲基十二烷基苄基氯化銨、四丁基氯化銨、四丁基溴化銨、四丁基硫酸氫銨、苄基三丁基氯化銨、苄基三丁基溴化銨、Aliquat HTA-1®、Aliquat 134®、三丁基十四烷基氯化鏻、三丁基十四烷基溴化鏻、三丁基十六烷基溴化鏻、四辛基溴化鏻、三己基十四烷基氯化鏻、三己基十四烷基溴化鏻。較佳者係Aliquat 134®及三丁基十四烷基氯化鏻。相轉移觸媒係基於通式(II)化合物以0.1莫耳%至10莫耳%之比率使用。較佳者係1莫耳%至6莫耳%，尤佳者係2莫耳%至4莫耳%。 反應較佳係在20℃至80℃、較佳50℃至80℃、尤佳70℃至80℃之溫度下進行。反應通常在5至12小時後完成。反應亦可在升高壓力或減壓下進行。本發明方法之第二步驟： 初始在低溫下將式(III)化合物加載於惰性非質子溶劑中，視情況有或沒有催化量之胺。然後緩慢計量加入作為金屬化試劑之烷基鋰化合物。計量添加完成後，可藉由在低溫下添加相應金屬鹽來進行初始形成之[2-氯-3-(烷基硫基)-4-(三氟甲基)苯基]鋰化合物之金屬轉移。通式(V)化合物不經分離，而是直接藉由添加羧化試劑進一步反應。此處，計量加入羧化試劑，直至放熱反應不再明顯且通式(V)化合物完全轉化為通式(VI)化合物為止。 舉例而言，二氧化碳、氯甲酸酯或異氰酸酯可用作羧化試劑。較佳者係二氧化碳。 反應係在無水條件下在惰性非質子溶劑中進行。適宜惰性非質子溶劑係C5 -C8 直鏈、具支鏈或環狀烴(例如，戊烷、己烷、環己烷、庚烷、甲基環己烷、異辛烷)及醚(例如，四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、二噁烷、二乙醚、第三丁基甲醚、環戊基甲醚及二醇醚)。較佳者通常係醚及烴與醚之混合物作為溶劑。尤佳者係四氫呋喃與烴之混合物。 適宜金屬化試劑係烷基鋰化合物或胺化鋰化合物，例如二異丙基胺基鋰或2,2,6,6-四甲基六氫吡啶鋰，其起強鹼之作用。較佳者係市售烷基鋰化合物，例如甲基鋰、乙基鋰、異丙基鋰、正丁基鋰、異丁基鋰、第二丁基鋰、正戊基鋰、新戊基鋰、正己基鋰及2-(乙基己基)鋰。尤佳者係正丁基鋰。烷基鋰化合物係基於通式(III)化合物以0.9:1至1.2:1之比率使用。較佳者係0.95:1至1.1:1之比率，尤佳者係1:1之比率。 作為金屬鹽，可使用等莫耳量之相應鹵化鋅或鹵化鎂，例如ZnCl2 、ZnBr2 、MgCl2 、MgBr2 或MgBr2 . OEt2 。與M2 = Li相比，至M2 = ZnX、MgX之金屬轉移之優點係相應[2-氯-3-(烷基硫基)-4-(三氟甲基)苯基]金屬化合物在0℃至23℃下之穩定性增加。在M2 = Zn之情形下，對親電子劑之反應性顯著下降，由此不與二氧化碳發生反應。 藉由使用催化量之胺，與僅使用烷基鋰化合物相比，通式(VI)化合物之產率及純度可增加。適宜胺係一級或二級胺，例如正丙胺、二乙胺、二異丙胺或2,2,6,6-四甲基六氫吡啶。較佳者係使用二異丙胺。胺係基於通式(III)化合物以0.1莫耳%至20莫耳%之比率使用。較佳者係0.1莫耳%至10莫耳%，尤佳者係5莫耳%至10莫耳%。 反應通常係在-60℃至-80℃之溫度下進行。藉助至M2 = Zn或Mg之金屬轉移，通式(V)化合物亦可升溫至0℃至23℃，而不發生增強之分解。 尤佳者係來自上文所述金屬化試劑、溶劑、胺及親電子劑之群之以下組合：正丁基鋰、THF與C6 -C8 烴之組合、二異丙胺或2,2,6,6-四甲基六氫吡啶及二氧化碳。本發明方法之第三步驟： 初始將式(VI)化合物加載於具有通式(VIII)之醯基轉移試劑、鹼及通式(VII)之5-胺基-2-烷基-1H-四唑之適宜溶劑中。然後緩慢計量加入活化試劑(活化劑)並視情況在升高溫度下進一步攪拌。 式(VI)及(VII)之化合物通常係以0.8至1.5之莫耳比率使用。其較佳係以等莫耳量使用。 通式(VIII)之N1經取代咪唑可用作醯基轉移試劑。
Figure 02_image006
其中之R3 係C1 -C12 -烷基或苯基。R3 較佳係甲基。作為替代，舉例而言可使用4-N,N-二甲基胺基吡啶。式(VIII)之醯基轉移試劑及式(VI)化合物通常係以0.5至10、較佳1至3、尤佳1至2之莫耳比率使用。當使用三丁基胺作為鹼時，1.0之莫耳比率尤佳。當使用3-甲吡啶作為鹼時，2.0之莫耳比率尤佳。 芳香族胺(例如，吡啶或甲吡啶)及三級胺(例如，三乙胺、三丁基胺或二異丙基乙胺)適宜作為鹼。3-甲吡啶或三丁基胺尤其適宜。鹼係基於(VI)化合物以2:1至4:1莫耳當量之比率使用。較佳者係2:1至3:1之莫耳比率。當使用3-甲吡啶作為鹼時，2.5:1之比率尤佳。當使用三丁基胺作為鹼時，3:1之比率尤佳。若式(VIII)之醯基轉移試劑及式(VI)化合物以≥ 4.5之莫耳比率使用，則不需要添加鹼。 適宜活化劑係亞硫醯氯、光氣、雙光氣、甲磺醯氯、POCl3 、PCl5 及草醯氯。較佳者係使用亞硫醯氯或光氣。尤佳者係使用亞硫醯氯。活化劑係基於化合物(VI)以0.5:1至3:1莫耳當量之比率使用。較佳者係1:1至2:1之比率，尤佳者係1.2:1至1.9:1之比率。 適宜溶劑係惰性有機溶劑，較佳脂肪族、脂環族或芳香族烴，例如石油醚、己烷、庚烷、環己烷、甲基環己烷、苯、甲苯、二甲苯及十氫萘；鹵化烴，例如氯苯、二氯苯、二氯甲烷、氯仿、四氯甲烷、1,2-二氯乙烷及三氯乙烷；醚，例如二乙醚、二異丙基醚、甲基第三丁基醚、甲基第三戊基醚、二噁烷、THF、甲基-THF、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷及茴香醚；酮，例如丙酮及甲基異丁基酮；腈，例如乙腈、丙腈、正丁腈或異丁腈及苯甲腈；醯胺，例如N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基甲醯苯胺、N-甲基吡咯啶及六甲基磷醯胺；吡啶，例如2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2,3-二甲基吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶、2,6-二甲基吡啶、2,4-二甲基吡啶、3,4-二甲基吡啶及2,4,6-三甲基吡啶。較佳使用THF、乙腈或3-甲基吡啶作為溶劑。尤佳者係使用乙腈。 反應通常係在-5℃至80℃之溫度下進行。當使用3-甲基吡啶作為溶劑時，反應較佳係在0℃至25℃下進行且反應通常在10至20小時後完成。當使用乙腈作為溶劑及三丁基胺作為鹼時，反應較佳係在0℃至25℃下進行且反應通常在1至5小時後完成。當使用乙腈作為溶劑及3-甲基吡啶作為鹼時，反應較佳係在60℃至80℃下進行且反應通常在4至8小時後完成。 反應之後處理係根據實例中所述之方法實施。 式(III)化合物係新穎的且極適於作為本發明方法之第二步驟之起始材料。因此本發明進一步提供式(III)化合物
Figure 02_image008
其中 R1 係經s個來自由氯、氟、甲氧基及乙氧基組成之群之基團取代之C1 -C4 -烷基或苯基， s 係0、1、2或3。 R1 較佳係C1 -C4 -烷基。R1 尤佳係甲基。 式(VI)化合物亦係新穎的且極適於作為本發明方法第三步驟之起始材料。因此本發明進一步提供式(VI)化合物
Figure 02_image010
其中 R1 係經s個來自由氯、氟、甲氧基及乙氧基組成之群之基團取代之C1 -C4 -烷基或苯基， s 係0、1、2或3。 R1 較佳係C1 -C4 -烷基。R1 尤佳係甲基。 以下實例更詳細地闡釋本發明而不對其進行限制。 2-氯-3-(甲基硫基)-N-(1-甲基-1H -四唑-5-基)-4-(三氟甲基)苯甲醯胺之製備 步驟1：3-氯-2-(甲基硫基)三氟甲苯 初始在氮下加載500.0 g (2.28 mol, 1.0 eq) 2,3-二氯三氟甲苯及50.0 g (0.06 mol, 2.5 mol%) 50% CYPHOS® (十四烷基三正丁基氯化鏻)水溶液，並加熱至80℃。在80℃下經2 h計量加入990.0 g (2.96 mol, 1.3 eq) 21%甲硫醇鈉水溶液並將混合物在80℃下再攪拌4 h。排出有機相並利用300 ml甲苯萃取水相。合併有機相並在40℃/50 mbar下濃縮。在10 mbar之減壓下蒸餾殘餘物。此以70%之產率得到361 g無色液體(b.p. 104℃/10 mbar)。1 H-NMR (CDCl3, 400 MHz) δ (ppm) = 7.67 (dd,J = 8.1, 1.3 Hz, 1H), 7.64 (dd,J = 8.0, 1.3 Hz, 1H), 7.38 (td,J = 8.0, 0.8 Hz, 1H), 2.42 (s, 3H)。 步驟2：2-氯-4-三氟甲基-3-甲基硫基苯甲酸 初始在氮下將100.0 g (0.44 mol, 1.0 eq) 1-氯-2-(甲基硫基)-3-(三氟甲基)苯及4.5 g (0.04 mol, 0.1 eq)二異丙胺之溶液加載於500 ml THF中，並將混合物冷卻至-70℃。在-70℃下經3 h之時期計量加入122.3 g (0.44 mol, 1.0 eq) 23%於己烷中之正丁基鋰溶液，並然後在-70℃下將混合物攪拌2 h。此得到橙紅色懸浮液。然後在反應溶液上方將CO2 氣體引入燒瓶中，使得溫度不超過-60℃。在約1 h後，放熱性不再明顯並經1 h使反應混合物升溫至23℃。此得到奶油色懸浮液。添加500 ml甲基環己烷，且然後開始在40℃/400 mbar下濃縮混合物直至40℃/150 mbar。將500 ml水添加至淺黃色懸浮液並將混合物在23℃下攪拌10 min，其中固體成為溶液。去除並棄掉有機相。經1 h將100 ml 20% HCl計量加入水相(pH = 1- 2)。濾出無色固體，用350 ml溫水在40℃下洗滌並在10 mbar/40℃下乾燥。此得到99.3 g產物(81%產率)。1 H-NMR (DMSO-d6 , 400 MHz) δ (ppm) = 14.02 (s br, 1H), 7.88 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.85 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 2.42 (s, 3H)。 步驟3：2-氯-3-(甲基硫基)-N-(1-甲基-1H -四唑-5-基)-4-(三氟甲基)苯甲醯胺 初始在氮下將100.0 g 2-氯-3-(甲基硫基)-4-(三氟甲基)苯甲酸(0.362 mol, 1.0 eq)、84.3 g 3-甲吡啶(0.905 mol, 2.5 eq)、59.5 g 1-甲基-1H -咪唑(0.724 mol, 2.0 eq)及41.5 g 5-胺基-1-甲基-1H -四唑(95%, 0.398 mol, 1.1 eq)之溶液加載於640 ml乙腈中，並將混合物加熱至回流。經3 h計量加入68.9 g亞硫醯氯(0.579 mol, 1.6 eq)。隨後，將混合物在74℃下攪拌3 h。然後在40℃/50 mbar下蒸餾出約80% - 90%之乙腈，直至殘餘重量為約350 g - 400 g為止。在23℃下經5 h計量加入400 ml 10% HCl，並然後在23℃下將混合物攪拌1 h。過濾出米色固體，相繼用500 ml 10% HCl及400 ml水洗滌，且隨後在40℃/10 mbar下乾燥。此以95%之產率得到124 g穩定晶體改質型。1 H-NMR (CDCl3 , 400 MHz) δ (ppm) = 11.25 (s br, 1H), 7.80 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.73 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 4.15 (s, 3H), 2.45 (s, 3H)。
Figure 106133880-A0101-11-0001-1

Claims (14)

  1. 一種製備通式(I)之3-烷基硫基-2-氯-N-(1-烷基-1H-四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺之方法，其特徵在於： a) 在第一步驟中，使2,3-二氯三氟甲苯(II)與硫醇鹽(IV)反應，以得到2-烷基硫基-3-氯三氟甲苯(III)， b) 在第二步驟中，使該2-烷基硫基-3-氯三氟甲苯(III)與有機金屬試劑反應，以得到[2-氯-3-(烷基硫基)-4-(三氟甲基)苯基]金屬陰離子(V)且隨後與羧化試劑反應，以得到3-烷基硫基-2-氯-4-三氟甲基苯甲酸(VI)，及 c) 在第三步驟中，利用活化劑在鹼及醯基轉移試劑之存在下用5-胺基-1-烷基四唑(VII)實施醯胺化，以得到3-烷基硫基-2-氯-N-(1-烷基-1H -四唑-5-基)-4-三氟甲基苯甲醯胺(I)：
    Figure 03_image012
    及 d) 其中取代基係如下文所定義： R1 係經s個來自由氯、氟、甲氧基及乙氧基組成之群之基團取代之C1 -C4 -烷基或苯基， R2 係經s個來自由氯、氟、甲氧基及乙氧基組成之群之基團取代之C1 -C4 -烷基或苯基， M1 係鋰、鈉或鉀， M2 係Li、ZnX、MgX， X 係氯、溴或碘， s 係0、1、2或3。
  2. 如請求項1之方法，其中所用之該硫醇鹽(IV)係NaSMe或KSMe。
  3. 如請求項1之方法，其中R1 係C1 -C4 -烷基。
  4. 如請求項1之方法，其中R1 係甲基。
  5. 如請求項1之方法，其中M1 係鈉。
  6. 如請求項1之方法，其中R2 係甲基。
  7. 如請求項1之方法，其中所用之該有機金屬試劑係烷基鋰化合物。
  8. 如請求項1之方法，其中所用之該羧化試劑係二氧化碳。
  9. 如請求項1之方法，其中所用之該活化劑係亞硫醯氯。
  10. 如請求項1之方法，其中所用之該醯基轉移試劑係1-甲基-1H -咪唑。
  11. 一種下式(III)化合物，
    Figure 03_image014
    其中 R1 係經s個來自由氯、氟、甲氧基及乙氧基組成之群之基團取代之C1 -C4 -烷基或苯基， s 係0、1、2或3。
  12. 如請求項11之式(III)化合物，其中R1 係甲基。
  13. 一種下式(VI)化合物，
    Figure 03_image016
    其中 R1 係經s個來自由氯、氟、甲氧基及乙氧基組成之群之基團取代之C1 -C4 -烷基或苯基， s 係0、1、2或3。
  14. 如請求項13之式(VI)化合物，其中R1 係甲基。
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