雜環氟代鏈烯基碸的製備方法
2023-06-30 02:41:51
專利名稱：雜環氟代鏈烯基碸的製備方法
技術領域：
本發明涉及以氟代鏈烯基硫醚來製備相應的雜環氟代鏈烯基碸和氟代鏈烯基亞碸的方法。
雜環氟代鏈烯基碸，如5-氯-2-[(3，4，4-三氟-3-丁烯基)-磺醯基]-1，3-噻唑，其作為殺蟲劑已經記載於例如WO01/02378、US3513172、US3697538或WO95/24403中，其迄今是以下述方法製備的在55-60℃，使用過氧化氫/冰醋酸將硫醚氧化6小時，產率通常為75％(如參見WO01/02378)。將硫化物氧化為碸是以兩個步驟進行的。第一個步驟是將硫化物(即硫醚)氧化為亞碸。
第二個步驟是再將亞碸氧化為碸。
硫化物亞碸 碸使用公知的方法將硫化物氧化為亞碸的過程較易進行。但是，將亞碸進一步氧化為碸的過程卻是逐步地緩慢進行的，而且需要在高能量供應條件下才能進行，如很高的反應溫度和很長的反應時間，在上述反應過程中，由於分解和副反應，導致明顯且不希望的產率損失。
採用至今已知的使用過氧化氫和任選使用甲酸或醋酸，任選在鉬酸鹽或鎢酸鹽催化劑的存在下進行的常規氧化方法(EP-A1-0926143；US5965737；US6031108；Tetrahedron(2001)，57，2469；Spec.Publ.-R.Soc.Chem.(2001)，260，47)通常會特別導致不希望的滷化丁烯自由基雙鍵的氧化反應，及其氧化降解反應。此外，上述方法還存在相當大的爆炸的危險。
因此，本發明的一個目的是提供一種由其硫化物氧化製備滷代2-(3-丁烯磺醯基)-1，3-噻唑的方法，該方法防止了由於分解和副反應，如丁烯自由基雙鍵的氧化而導致的產率損失，並另外研發一種沒有安全上的危險的製備目標化合物的方法。
現已令人驚奇地發現，使用分子式為H2SO5的過氧一硫酸的鹽，如過氧一硫酸氫鉀KHSO5，作為氧化劑允許使用特別溫和的條件。如已經證明，Oxone和Caroat特別適合。此外本發明還令人驚奇地發現，在將混合物進行中和之後，進行將亞碸氧化為碸的第二個氧化步驟能夠使反應過程進行得像第一個氧化步驟一樣順利。還有一點也是特別出人預料的，即沒有發現三氟丁烯基自由基雙鍵發生很明顯的氧化反應，這在現有的方法中是一個特別難以克服的問題。
因此，本發明提供了一種製備具有下列式(I)的化合物的方法， 其中，R1是氫或氟，和Het是選自下列雜環的雜環
其中，R2是氫、滷素、C1-C4-烷基或C1-C4-滷代烷基，R3是氫、滷素、還可是任選由滷素、甲基、乙基、正丙基或異丙基、或正、異、仲或叔丁基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基或異丙氧基、或正、異、仲、叔丁氧基取代的C1-C4-烷基、C1-C4-烷氧基、C1-C4-烷硫基、C1-C4-烷基亞磺醯基、C1-C4-烷基磺醯基、C1-C4-烷氧基羰基、C1-C4-烷氧基-C1-C4-烷基、C1-C4-烷硫基-C1-C4-烷基、羰基、C1-C4-烷基氨基羰基、C3-C6-環烷基氨基羰基、C1-C4-二烷基氨基羰基、C2-C4-鏈烯基、C2-C4-鏈烯硫基、C2-C4-鏈烯基亞磺醯基或C2-C4-鏈烯基磺醯基，R4是C1-C8-烷基、C2-C6-鏈烯基、C1-C4-滷代烷基、C1-C4-烷氧基-C1-C4-烷基、C1-C4-烷硫基-C1-C4-烷基、C3-C8-環烷基或任選被滷素、C1-C4-烷基、C1-C4-烷氧基、C1-C4-烷硫基或C1-C4-滷代烷基取代的苯基或苯甲基，p是1、2或3，X是氧或硫，並且
Y是任選的單個或兩個、相同或不同取代基取代的亞甲基，取代基的例子包括每種情況下任選由滷素、C1-C4-烷氧基、C1-C4-烷硫基、C1-C4-滷代烷氧基或C1-C4-滷代烷硫基取代的C1-C4-烷基、C2-C4-鏈烯基或C2-C4-炔基，以及任選由單個到三個、相同或不同取代基取代的苯基，取代基的例子包括滷素、氰基、硝基、C1-C4-烷基、C1-C4-烷氧基、C1-C4-烷硫基、C1-C4-滷代烷基、C1-C4-滷代烷氧基或C1-C4-滷代烷硫基，該方法是使式(III)的化合物與過氧一硫酸H2SO5的鹽進行反應， 其中，R1和Het的含義如上所述，任選反應在反應助劑的存在下進行，並任選反應在稀釋劑的存在下進行。
下面詳細介紹根據本發明的方法製備的式(I)化合物的優選定義R1優選是氟。
Het優選是選自下列雜環的雜環 R2優選是氫、氟或氯。
R3優選是氫、氟、氯，以及任選由氟、氯、甲基、乙基、正丙基或異丙基或正、異、仲或叔丁基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基或異丙氧基或正、異、仲或叔丁氧基取代的甲基、乙基、正丙基或異丙基、正、異、仲或叔丁基、甲氧基、乙氧基、正或異丙氧基、正、異、仲或叔丁氧基、甲硫基、乙硫基、正或異丙硫基、正、異、仲或叔丁硫基、甲基亞磺醯基、乙基亞磺醯基、甲基磺醯基、乙基磺醯基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、正或異丙氧基羰基、正、異、仲或叔丁氧基羰基、甲氧基甲基、甲氧基乙基、乙氧基甲基、乙氧基乙基、甲硫基甲基、甲硫基乙基、乙硫基甲基、乙硫基乙基、羧基、甲基氨基羰基、乙基氨基羰基、正或異丙基氨基羰基、環丙基氨基羰基、環丁基氨基羰基、環戊基氨基羰基、環己基氨基羰基、二甲基氨基羰基、二乙基氨基羰基、乙烯基、丙烯基或丁烯基。
R4優選是甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、環丙基、環戊基、環己基、2-氯乙基、2，2，3，3，3-五氟丙基、2，2，2-三氟乙基、3-溴丙基、2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基、2-甲硫基乙基、烯丙基、2-丁烯基或在每種情況下任選由單個或兩個、相同或不同的氟、氯、溴、甲基、乙基、異丙基、三氟甲基、甲氧基或甲硫基取代的苯基或苯甲基。
p優選為1或2。
X優選是氧。
Y優選是任選單個或兩個、相同或不同取代基取代的亞甲基，取代基的例子包括甲基、乙基或任選由單個或兩個、相同或不同取代基取代的苯基，取代基的例子包括氟、氯、甲基、甲氧基、三氟甲基、氰基或硝基。
Het特別優選是選自下列雜環的雜環 R2特別優選是氫。
R3特別優選是氫、氟或氯。
p特別優選為1。
Y特別優選任選由單個或兩個、相同或不同甲基或乙基取代的亞甲基，或任選由單個或兩個、相同或不同氟、氯、甲基、甲氧基、三氟甲基、氰基或硝基取代的苯基。
Het最優選是如下的雜環
R3最優選是氯。
本發明的方法可以用例如下圖進行圖示 根據本發明的方法能夠得到更高的產率，其中在後處理完成以後，目標產物從反應混合物中結晶出來，而不需要進行進一步的純化。不再需要進行蒸餾或層析，儘管其同樣有利於提高產率。
本發明方法的各個步驟可以直接按順序進行，或者也可以分別進行，無論那種情況，都可以進一步對特定的產物進行純化。優選使用根據本發明的方法從式(III)的硫化物出發來製備式(I)的碸。
根據本發明的方法同樣也可以由式(III)的化合物來製備式(II)的亞碸 其中R1和Het的含義如上所述。在製備亞碸時，需要注意使硫化物氧化為亞碸過程中的pH值保持在1-3之間。
同樣，可以使用本發明方法，以式(II)的化合物製備式(I)的化合物。該過程的pH值要求保持在6-10之間，優選為8-9(參見製備實施例)。
根據本發明的方法，在從硫化物製備碸時，在完成第一個步驟氧化為亞碸之後，需要將反應混合物的pH值升高，應當升到6-10，優選升到8-9(要實時監測pH)。可以通過加入鹼的方法來提高pH值，加入時間可以是在完成第一個步驟(生成亞碸)之後，也可以是在向硫化物中加入第一份鉀鹽或Oxon時加入(也參見製備實施例)。
所使用的鹼可以是所有常用的鹼金屬和鹼土金屬的氫氧化物，或鹼金屬和鹼上金屬的碳酸鹽、胺等。優選使用NaOH、KOH、K2CO3或Na2CO3。特別優選使用NaOH。
在後處理過程中，出於安全的考慮，應當破壞任何存在於反應混合物中的過氧化物。因此在後處理進程中檢測是否存在過氧化物是非常重要的，例如可以使用Perex TestR來檢測。
通式(II)和(III)描述了本發明方法所使用的，用於製備式(I)和式(II)化合物的化合物。R1是氟的式(II)和(III)的化合物是已知的化合物，記載在如WO95/24403、WO01/02378、WO01/66529、WO02/06259、WO02/06257、WO02/06256和WO02/06260中，並且其可以通過例如其中給出的方法來製備。R1是H的式(II)和(III)的化合物在相關文獻中也有所記載，如WO95/24403，同時它也可以通過其中記載的方法來製備。
優選使用的過氧一硫酸的鹽是過氧一硫酸氫鉀KHSO5(CAS-RN 10058-23-8)。使用的是KHSO5的穩定形式，即分子式為2KHSO5KHSO4K2SO4(5∶3∶2∶2)(CAS-RN 70693-62-8)的三聯形式的鹽。在根據本發明的方法中，尤其優選使用Oxone或Caroat，特別值得關注的是使用Oxone作為氧化劑。
Oxone用作硫化物的氧化劑是已知的(例如R.J.Kennedy，A.M.Stock，J.Org，Chem.(1960)，25，1901；J.Leonard等，Synthesis(1999)，507；K.S.Webb，Tetrahedron Lett.(1994)，35，3457)。例如，使用Oxone能夠將環硫化物氧化為環碸(「首次由環硫化物製備環碸使用Oxone/四氟丙酮的氧化反應(The First Preparation of Episulfones fromEpisulfidesOxidation Using Oxone/Tetrafluoroacetone)」，P.Johnson和J.K.Tailor，Tetrahedron Lett.(1997)38，5873)。
Oxone的活性成分是上面所述的過氧一硫酸氫鉀，KHSO5，[K+-O-S(＝O)2(-OOH)]，也被稱作過一硫酸鉀，可以獲得其分子式為2KHSO5-KHSO4-K2SO4(5∶3∶2∶2)的三聯形式的鹽，例如上面所提到的商業名稱Caroat或Oxone。該單鉀鹽例如在清潔劑領域中用作漂白劑和氧化劑。
根據本發明製備通式(I)或通式(II)化合物的方法優選在使用稀釋劑的情況下進行。實施本發明方法的有用稀釋劑除水以外，還特別包括與水混溶的溶劑，例如酮，如丙酮；腈，如乙腈、丙腈或丁腈；醇，如甲醇、乙醇、正丁醇或異丁醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、二甘醇單甲醚、二甘醇單乙醚；羧酸，如甲酸、冰醋酸或其混合物；醚，如四氫呋喃或二噁烷，但也可以使用不與水混溶的惰性有機溶劑，在使用該溶劑時，必須使用相轉移催化劑。這些有機溶劑包括脂肪族的、脂環族的或芳香族的，任選滷化的烴，例如汽油、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、丁酮或甲基異丁基酮；石油醚、己烷、環己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳；醚，如乙醚、二異丙基醚、2-甲基四氫呋喃、甲基叔丁基醚或乙二醇二甲基醚或乙二醇二乙基醚；酯，如乙酸乙酯或乙酸異丙酯。優選的與水混溶的溶劑是乙腈、丙酮、醇，尤其是甲醇、乙醇、正丁醇或異丁醇、二噁烷、四氫呋喃或前面所述的羧酸。優選的不與水混溶的溶劑是例如甲苯，其中存在相轉移催化劑。特別優選使用上述醇作為溶劑。
有用的相轉移催化劑為例如四丁基溴化銨、四丁基氯化銨、四辛基氯化銨、四丁基硫酸氫銨、甲基三辛基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、苯甲基三甲基氯化銨、苯甲基三乙基氯化銨、苯甲基三甲基氫氧化銨、苯甲基三乙基氫氧化銨、苯甲基三丁基氯化銨、苯甲基三丁基溴化銨、四丁基溴化鏻、四丁基氯化鏻、三丁基十六烷基溴化鏻、丁基三苯基氯化鏻、乙基三辛基溴化鏻或四苯基溴化鏻。其中尤其有用的是相轉移催化劑的硫酸氫鹽。
反應可以在相對較寬的溫度範圍內進行，適宜的溫度範圍在-20℃和150℃。優選溫度範圍在0℃和40℃之間。優選的溫度範圍還體現在製備實施例中。
pH值必須根據所需的特定最終產物來選擇(亞碸或碸)。由硫化物製備亞碸時，pH值應當在1和3之間。從亞碸製備碸時，必須將pH值升至6-10。優選升至8-9。當將硫化物轉化為碸時，可以通過加入鹼的方法來提高pH，加入時間甚至可以是在加入第一份Oxone溶液時加入。
本發明的方法通常在常壓下進行。當然也可以在高壓或減壓下實施本發明的方法，壓力通常在0.1bar和50bar之間，優選在1和10bar之間。
在實施本發明的方法時，如要製備1摩爾式(I)的化合物，優選使用至少1摩爾式(III)的化合物和至少2摩爾的過氧一硫酸的鹽。Oxone根據溫度可以使用例如最高25-35％的水溶液。
可以使用常規操作方法進行後處理(參見製備實施例)。
在一個優選的本發明方法的實施方案中，製備式(I)和(II)化合物所採用的過程是，向溶解在溶劑中的式(III)的化合物溶液，緩慢加入過氧一硫酸氫鉀的水溶液，之後進行攪拌，溶劑優選是上面描述過的某種溶劑，特別優選是一種醇，過氧一硫酸氫鉀優選是Oxone。隨後，調整pH值，優選使用NaOH，優選調至8-9，並且再次加入過氧一硫酸氫鉀，優選Oxone的水溶液，然後將反應混合物繼續攪拌一段時間，攪拌期間使pH值一直保持在8-9的範圍內。隨後，經過抽濾過濾除去鹽，然後使用常規方法純化所需的產物。
下面的進一步闡述了上述製備過程步驟的實施例使製備式(I)或式(II)化合物的過程更清楚。然而，應當理解的是該實施例不以任何方式限制本發明。
實施例實施例15-氯-2-[(3，4，4-三氟-3-丁烯基)磺醯基]-1，3-噻唑的製備首先將26g(0.1mol)的5-氯-2-[(3，4，4-三氟-3-丁烯基)亞磺醯基]-1，3-噻唑加入到250ml的甲醇中，然後在30分鐘內5℃條件下，邊攪拌邊滴加入125ml含有33.9g Oxone的水溶液。隨後，將白色的懸浮液在20℃攪拌1.5小時。為了完成第一個反應步驟(生成亞碸)，再次加入1.7g Oxone，然後將混合物繼續攪拌30分鐘。
然後，將混合物冷卻到5℃，使用4N NaOH將pH值調至8-9，然後在30分鐘內滴加入125ml含有33.9g Oxone的水溶液，在此期間使pH一直保持在8-9之間。所消耗的4N NaOH的總量約為70ml(以Oxone計是2.54當量)。隨後，將反應混合物在20℃下攪拌60分鐘，邊攪拌邊對pH值進行監測，然後，再次加入1g的Oxone，並將混合物繼續攪拌20分鐘。
抽濾過濾除去鹽，用甲醇衝洗白色的殘渣，共衝洗兩次，每次用30ml甲醇，將濾液與25ml的硫酸氫鈉溶液一起攪拌，進行過氧化物的測試。然後在減壓條件下對濾液進行蒸餾，去掉甲醇組分。然後將有機相與含水兩相殘渣分離，隨後使用乙酸乙酯對水相再次進行萃取，共萃取三次。合併有機相，進行過氧化物的測試，通過硫酸鈉使之乾燥並蒸發濃縮。得到27.6g(理論產率的92.2％)黃色的油狀物，刮拭所得到的產物，並使之冷卻、結晶，其熔點為34℃。含量為97.6％(HPLC法，以標準物為對照)。
權利要求
1.一種製備式(I)和(II)的化合物的方法 式中，R1是氫或氟，和Het是選自下列各類雜環中的一種雜環 其中，R2是氫、滷素、C1-C4-烷基或C1-C4-滷代烷基，R3是氫、滷素、還可是任選由滷素、甲基、乙基、正丙基或異丙基、或正、異、仲或叔丁基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基或異丙氧基、或正、異、仲、叔丁氧基取代的C1-C4-烷基、C1-C4-烷氧基、C1-C4-烷硫基、C1-C4-烷基亞磺醯基、C1-C4-烷基磺醯基、C1-C4-烷氧基羰基、C1-C4-烷氧基-C1-C4-烷基、C1-C4-烷硫基-C1-C4-烷基、羧基、C1-C4-烷基氨基羰基、C3-C6-環烷基氨基羰基、C1-C4-二烷基氨基羰基、C2-C4-鏈烯基、C2-C4-鏈烯硫基、C2-C4-鏈烯基亞磺醯基或C2-C4-鏈烯基磺醯基，R4是C1-C8-烷基、C2-C6-鏈烯基、C1-C4-滷代烷基、C1-C4-烷氧基-C1-C4-烷基、C1-C4-烷硫基-C1-C4-烷基、C3-C8-環烷基或任選由滷素、C1-C4-烷基、C1-C4-烷氧基、C1-C4-烷硫基或C1-C4-滷代烷基取代的苯基或苯甲基，p是1、2或3，X是氧或硫，和Y是任選由單個或兩個、相同或不同取代基取代的亞甲基，取代基的例子包括每種情況下任選由滷素、C1-C4-烷氧基、C1-C4-烷硫基、C1-C4-滷代烷氧基或C1-C4-滷代烷硫基取代的C1-C4-烷基、C2-C4-鏈烯基或C2-C4-炔基，以及任選由單個到三個、相同或不同取代基取代的苯基，取代基的例子包括滷素、氰基、硝基、C1-C4-烷基、C1-C4-烷氧基、C1-C4-烷硫基、C1-C4-滷代烷基、C1-C4-滷代烷氧基或C1-C4-滷代烷硫基，該方法是使式(III)的化合物與過氧一硫酸H2SO5的鹽進行反應， 其中，R1和Het的含義如上所述，任選反應在反應助劑的存在下進行，並任選反應在稀釋劑的存在下進行。
2.根據權利要求1所述的製備式(I)化合物的方法，其特徵在於將權利要求1所述的式(II)的化合物與過氧一硫酸H2SO5的鹽進行反應，任選在反應助劑的存在下進行，並任選在稀釋劑的存在下進行。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於該方法是在pH為6-10的條件下進行的。
4.根據權利要求1所述的製備式(II)化合物的方法，其特徵在於將權利要求1所述的式(III)的化合物與過氧一硫酸H2SO5的鹽進行反應，任選在反應助劑的存在下進行，並任選在稀釋劑的存在下進行。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於該方法是在pH值為1-3的條件下進行的。
6.根據權利要求1-5任一項所述的方法，其特徵在於過氧一硫酸的鹽是過氧一硫酸氫鉀(2KHSO5·KHSO4·K2SO4(5∶3∶2∶2))，優選是Oxone或Caroat。
7.根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特徵在於反應是在-20℃到150℃的溫度下進行的。
8.根據權利要求1-7任一項所述的方法，其特徵在於R1是氟，Het是選自下列雜環的雜環 R2是氫、氟或氯，R3是氫、氟、氯，以及任選由氟、氯、甲基、乙基、正丙基或異丙基或正、異、仲或叔丁基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基或異丙氧基或正、異、仲或叔丁氧基取代的甲基、乙基、正丙基或異丙基、正、異、仲或叔丁基、甲氧基、乙氧基、正或異丙氧基、正、異、仲或叔丁氧基、甲硫基、乙硫基、正或異丙硫基、正、異、仲或叔丁硫基、甲基亞磺醯基、乙基亞磺醯基、甲基磺醯基、乙基磺醯基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、正或異丙氧基羰基、正、異、仲或叔丁氧基羰基、甲氧基甲基、甲氧基乙基、乙氧基甲基、乙氧基乙基、甲硫基甲基、甲硫基乙基、乙硫基甲基、乙硫基乙基、羧基、甲基氨基羰基、乙基氨基羰基、正或異丙基氨基羰基、環丙基氨基羰基、環丁基氨基羰基、環戊基氨基羰基、環己基氨基羰基、二甲基氨基羰基、二乙基氨基羰基、乙烯基、丙烯基或丁烯基，R4優選是甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、環丙基、環戊基、環己基、2-氯乙基、2，2，3，3，3-五氟丙基、2，2，2-三氟乙基、3-溴丙基、2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基、2-甲硫基乙基、烯丙基、2-丁烯基或在每種情況下任選由單個或兩個、相同或不同的氟、氯、溴、甲基、乙基、異丙基、三氟甲基、甲氧基或甲硫基取代的苯基或苯甲基，p是1或2，X是氧，和Y是任選由單個或兩個、相同或不同取代基取代的亞甲基，取代基的例子包括甲基、乙基或任選由單個或兩個、相同或不同取代基取代的苯基，取代基的例子包括氟、氯、甲基、甲氧基、三氟甲基、氰基或硝基。
9.根據權利要求1-8任一項所述的方法，其特徵在於Het是選自下列雜環的雜環 R2是氫，和R3是氫、氟或氯。
10.根據權利要求1-9任一項所述的方法，其特徵在於Het是下列的雜環 R2是氫，和R3是氯。
全文摘要
本發明涉及一種製備雜環氟代鏈烯基碸(fluoroalkenyl sulfones)和氟代鏈烯基亞碸(fluoroalkenyl sulfoxides)的方法，其中，任選在反應助劑的存在下，並任選在稀釋劑的存在下使相應的氟代鏈烯基硫醚(fluoroalkenylthio ethers)與過氧一硫酸H
文檔編號C07D277/20GK1665795SQ03815722
公開日2005年9月7日 申請日期2003年6月20日 優先權日2002年7月3日
發明者A·施特勞布 申請人:拜爾農作物科學股份公司