环烷基和卤代烷基邻-氨基苯基酮用作生产除草用的氨磺酰脲 衍生物的起始原料。在美国专利4,160,784中描述了区域专一性地 制备邻-氨基苯基酮衍生物,上述专利提供了制备许多芳香族的和 非芳香族的,取代的和非取代的邻氨基苯基酮的通用方法。但是在 许多情况下由于形成不需要的副产物而导致得率的降低且需要进行 令人头痛的产品分离过程。
邻-氨基苯基环丙基酮化合物在制备1-(邻-环丙基羰基)苯基氨 磺酰脲衍生物(它是一种高效、对环境污染小、不损害谷物庄稼的除 草剂)时特别有用。如在美国专利4,160,784和5,009,699中公开的 制备邻-氨基苯基环丙基酮的已知方法用环丙腈作起始原料。但环丙 腈商业上不易得到,而4-氯丁腈是易得的。但是没有从它的4-卤代 无环前体、1-(邻-氨基苯基)-4-卤代-1-丁酮制备邻-氨基苯基环丙基 酮的有效方法。
本发明的目的在于提供一种制备环烷基或卤代烷基邻-氨基苯 基酮的改进方法,这种方法能明显降低副产物形成和提高产物得 率。
本发明的另一个目的在于提供一种经1-(邻-氨基苯基)-4-卤- 1-丁酮脱卤化氢制备邻-氨基苯基环丙基酮的有效方法。
本发明的再一个目的是提供一种用于生产除草剂的氨磺酰脲衍 生物的经济而方便的起始原料来源。
本发明提供一种用于生产通式Ⅰ的邻-氨基苯基酮的改良方法 其中R是C3-C6环烷基或C1-C6卤代烷基,它包括如下步骤:
(1)在一种溶剂的存在下使通式Ⅱ的腈
R-CN Ⅱ 与三卤化硼反应形成1∶1给予体配合物,
(2)在一种Lewis酸的存在下使该配合物与苯胺反应产生反应 混合物,
(3)用惰性气体(如氮气)在高温下通入吹扫反应混合物大约1 至24小时,
(4)用水骤冷通氮吹扫过的反应混合物制得通式Ⅰ的产物。
流程图1(其中R是C3-C6环烷基或C1-C6卤代烷基、X是氯 或溴)表明了过程的程序。
流程图Ⅰ
有利的是这种1∶1给予体配合物中间体不用分离而是“就地” 生成,这样,过程就可采用普通的溶剂体系在单一反应器中进行。 令人惊奇的是由腈和三卤化硼最初形成1∶1给予体配合物,随后 加入苯胺和路易斯酸避免了不需要的副产物的生成,这种副产物可 能束缚了起始原料苯胺,使它不能用于形成反应产物。为加速除去 氯化氢副产物而引入氮气吹扫,通过减小或消除酸一催化剂副反应 而进一步提代产品得率和产品纯度,现已发现工业生产时,为有效 除去氯化氢气体副产物必需一种外力以避免副反应以及反应物的 分解。
适用于本发明的方法的溶剂是有机溶剂,如卤代烃(例如二氯甲 烷、二氯乙烷、二氯丙烷及其类似物)、芳烃(例如甲苯、二甲苯、苯 及其类似物)、卤代芳烃(如氯苯、二氯苯及其类似物)。较佳的溶剂是 二氯乙烷、二氯丙烷和甲苯,最好是二氯乙烷。
用于本发明方法的较佳路易斯酸是三氯化铝。
氮气吹扫加速除去氯化氢因此有助于反应进行完全,为提高产 物的得率和纯度这种加速作用和使用惰性气体(如氮气)似乎是关 键的。通氮时的反应时间大约在1-24小时范围内。较好大约在8- 16小时内,更好大约在12小时。
反应速率随着温度的升高而增加,但升高温度也加速了反应物 的分解和其他不需要的副反应。
适用于通氮吹扫期间温度大约在30℃-150℃,较好在30-110 ℃,更好在80-110℃。
通式Ⅱ的腈是4-卤代丁腈,较好是4-溴代丁腈或4-氯代丁 腈或其混合物。
虽然化学计量的反应物比例是合适的,但通式Ⅱ的腈对一摩尔 当量的苯胺的较佳的比例范围大约是1-2摩尔,更好是大约1.3 -1.5摩尔。
本发明还提供一种制备邻-氨基苯基环丙基酮的方法,它包括如 下步骤:
(1)在一种卤代烃或芳烃溶剂中4-卤代丁腈与三卤化硼形成 1∶1给予体配合物,
(2)在路易斯酸存在下使该配合物与苯胺反应给出反应混合 物,4-卤代丁腈对苯胺的摩尔比率为1∶1至2∶1,
(3)在30-150℃下用惰性气体通入反应混合物1-24小时,
(4)用水骤冷通惰性气体吹扫后的反应混合物给出通式Ⅰ′的 化合物 其中X是氯或溴,
在相转移催化剂存在下以及任意在一种与水不混溶的惰性有机 溶剂存在下使通式Ⅰ′化合物再与1.1-3.0当量碱水溶液反应。
在相转移催化剂存在下以及可选择地在一种有机溶剂的存在下 用至少1摩尔当量、较好是1.1-3.0当量的碱水溶液使1-(邻- 氨基苯基)-4-卤代-1-丁酮脱卤化氢有效地制备邻-氨基苯基环丙 基酮,同时形成的副产物最小。
虽然正如在Organic Synthesis,Coll.Vo1.,4.pp.597-600 (1963)中描述的那样已知用碱水溶液使γ-卤代烷基酮脱卤化氢形 成相应的环烷基酮。但是当这种方法用于通式Ⅰ的卤代丁酮(其中 X是氯或溴)时,反应进行很慢,且主要产物主要是类似于通式Ⅲ的 4-羟基化合物。
令人惊奇的是现已发现当在反应混合物中存在相转移催化剂 (PTC)时,有效地提高了反应速率且主要产物就是所要的通式Ⅰ″的 环丙基酮。在流程图Ⅱ中表明了反应的步骤。
流程图Ⅱ
适用于本发明方法相转移催化剂是那些在本行业中熟知的相转移 催化剂,如季铵盐(如四烷基铵盐),较好是四烷基卤化铵,最好是四丁 基卤化铵。催化剂的有效量大约可以在0.001-0.5摩尔当量之间。
适用于经本方法制备邻-氨基苯基环丙基酮的水溶碱包括氢氧 化钠或氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾或它们 的混合物,所用水溶液的浓度大约15-50wt%,使用溶液的量是足以 提供至少1摩尔当量,较好大约1.1-3.0摩尔当量、更好大约1.5 -2.5摩尔当量水溶碱。
有机溶剂可以是任何与水不混溶的惰性溶剂或溶剂混合物,如 卤代烃、烷基醚或芳基醚、芳烃、卤代芳烃及其类似物,较好的是 卤代烃如二氯甲烷、二氯化乙烯、二氯丙烯及其混合物。
按照本发明方法溶于一种任选的有机溶剂或溶剂混合物的通式 Ⅰ′-4-卤代丁酮化合物与至少1摩尔当量较好大约1.1-3.0摩尔 当量更好大约1.5-2.5摩尔当量的碱水溶液以及大约为0.001- 0.50摩尔当量、较好大约0.025-0.50摩尔当量的季铵盐相转移 催化剂,较好是甲基三丁基氯化铵混合。
为了更清楚地理解本发明下面阐明本发明的实施例。这些实施 例主要是描述性的,不能理解为对本发明的范围和基本原理的限 制。
术语HPLC和GC分别指高性能液相色谱和气相色谱。
实施例1
制备邻-氨基苯基环丙基酮
在搅拌下,在-3至5℃温度和45分钟内向BCl3(145.2g, 1.238mole)和二氯乙烷的混合物中加入环丙基腈(101.8g, 1.45mole)。在5-10℃间搅拌1小时。在7-12℃间,1小时内加入 苯胺(112.2g,1.205mole)。搅拌1小时。一次加入AlCl3(170.7g, 1.281mole),在室温下搅拌1小时,将氮气通入反应混合物中,通 氮吹扫下回流加热17-18小时。将通氮吹扫过并加热过的反应混合 物冷却至15℃,在9-38℃温度下在30分钟内将它加入大约2倍 体积的水中(以起始反应混合物体积为基准),在35-38℃之间搅拌 1小时,分相后,水相用二氯甲烷萃取,合并有机相,真空浓缩得到 橙色油状标题产物,经放置油状物会结晶,149.8g 95.6%纯度, 73.7%得率,用HPLC分析签定。
实施例2 制备1-(邻-氨基苯基)-4-氯-1-丁酮
在-8-0℃,1小时内将4-氯-丁腈(62.5g,0.604mole)加入 BCl3(59.2g,0.50mole)和1,2-二氯乙烷的混合物中,在0-5℃间 搅拌1小时;在2-9℃,1小时内加入苯胺(45.1g,0.485mole), 搅拌1小时,在室温下一次加入AlCl3(68.8g,0.515mole)。在通氮 吹扫下回流加热反应混合物大约17小时,将通氮吹扫并加热过的 反应混合物冷却至35℃。并加入到大约2倍的水中(以初始反应物 体积为基准),在33°-35℃间搅拌0.5小时,分相,水相用1,2-二 氯乙烷萃取,分并有机相,真空浓缩得到含标题产物溶液。85.9g所 要的邻-氨基酮,得率89.7%,用HPLC分析签定。
实施例3 制备1-(邻-氨基苯基)环丙基酮的对比实验
本实施例中使用的步骤基本上与美国专利4,160,784相同。
在-8-5℃,在20分钟内将BCl3(3.40g,0.029mole)加入到 苯胺(2.7g,0.029mole)的1,2-二氯乙烷溶液中,在-2-5℃间搅 拌35分钟,在0-5℃间,15分钟内加入环丙基腈(2.9g,0.043 mole),一次加入AlCl3(4.2g,0.0315mole),室温下搅拌1.5小 时,加流加热反应混合物18小时,加入到过量的水中并搅拌16小 时,分相,用二氯甲烷萃取水相,合并有机相并真空浓缩得到标题 产物,2.55g,90%纯度,得率49.1%,经HPLC分析签定。
实施例4 制备1-(邻-氨基苯基)-4-氯-1-丁酮的对比实验
在美国专利4,988,695中公开了下列步骤。
将温度维持在6°以下的苯胺(39.1g,0.42mol)在1,2-二氯乙 烷(50ml)中的溶液滴加到0℃的三氯化硼(55g)的1,2-二氯乙烷溶 液中。加完后连续加入4-氯丁腈(41.4g,0.42mol)和三氯化铝 (53.34g,0.42mol)。将反应混合物升温至室温,随后回流加热20 小时。冷却后,加入2N盐酸(100ml,回流加热反应混合物0.5小 时,经过滤收集得到的固体,溶解干水并用氯仿(5×200ml)萃取, 合并氯仿萃取液,用稀碱洗涤,然后用水洗涤,用硫酸镁干燥,过 滤,减压蒸馏得到一种油。这种油溶于乙醚中,加入HCl乙醇溶液。 过滤收集产生的固体、干燥后得28.5g,得率29%,用乙醇/乙醚重 结晶得到产物的盐酸盐,熔点152-154℃。
实施例5 在相转移催化剂存在下经1-(邻-氨基苯基)-4-氯-1-丁酮脱卤化氢 制备邻-氨基苯基环丙基酮
将147.3g 20% NaOH水溶液(0.736mole NaOH)和2.31g 75%甲基三丁基氯化铵(0.0074mole)水溶液加入到1-(邻-氨基苯 基)-4-氯-1-丁酮(32.6g,0.165mole)1,2-二氯乙烷熔液中。在50- 53℃间搅拌大约4小时,(不时取样且用HPLC分析),反应物冷却 至室温并分相。用水洗涤有机相,真空浓缩得到标题产物,29.84克 纯度70.6%,得率79.2%(经HPLC和GC分析),反应进度列于表 1。
表Ⅰ
样品 时间(h) %A %B
1 0.0 100.0 0.0
2 0.5 28.4 66.9
3 1.0 12.2 80.6
4 3.0 0.5 94.6
5 4.0 0.0 96.3
实施例6
评价相转移催化剂对1-(邻-氨基苯基)-4-氯-1-丁酮脱卤化氨 影响 一般步骤
在50°-85℃间搅拌由溶于1,2-二氯乙烷和二氯甲烷混合溶剂 的1-(邻-氨基苯基)-4-氯-1-丁酮(35.6g,0.18mole)和146g 20% NaOH(0.73mole)水溶液组成的混合物9小时。9小时后加入甲基 三丁基氯化铵(1.74g,0.0074mole),再搅拌0.5小时。每隔0.5- 1小时取出反应混合物的等分试样,分析其中起始原料(A)、1-(邻- 氨基苯基)-4-羟基-1-丁酮(B)以及邻-氨基苯基环丙基酮(C)的含 量。下面表Ⅱ中记录了分析结果。
使用HPLC分析方法进行分析。
表Ⅱ 样品 时间(h) 温度(℃) %A %B %C 1 0 50 92.0 1.0 0.0 2 0.5 50 85.6 0.9 0.5 3 1.0 50 89.0 1.5 1.8 4 2.0 50 89.4 2.2 0.8 5 3.0 50 91.2 3.8 1.1 6 4.0 50 83.0 3.8 1.0 7 5.0 67 86.4 6.9 1.5 8 6.0 67 83.0 7.8 1.7 9 7.0 67 78.0 14.1 3.2 10 8.0 76 73.0 19.2 3.5 11 9.0 85 51.8 33.5 7.1 12 9.5 85 0.0 34.3 56.0
如上表2所示,无相转移催化剂存在下试样(1-11)起始原料 4-氯丁酮(A)优先且缓慢地转化为不需要的4-羟基丁酮副产物(B)。 但是加入相转移催化剂后半小时(试样12)起始原料完全转化,且主 要转化为所需的环丙基酮产物(C)。因此在相转移催化剂存在下比 没有相转移催化剂存在下产生所需产物(C)的反应速率大约快250 倍。