含膦酸酯基的除草劑和由苯並嗪類製成的中間體的製備的製作方法

2023-08-06 18:23:56 2

專利名稱:含膦酸酯基的除草劑和由苯並嗪類製成的中間體的製備的製作方法
本發明涉及生產除草劑用的中間產品的製造新方法以及作為新產品的這些中間體。
根據本發明的方法，通式(Ⅰ)的產品可由亞磷酸酯，通式為
與苯並噁嗪，通式為Bzx-CH2-CO-Y (Ⅱ)反應製得。
在上述通式中，Bzx代表下述基團
X代表眾所周知的酚的取代基，例如滷原子(特別是氟、氯、溴或碘原子)，或任意選擇取代的烴基(特別是烷基、烯基、炔基、環烷基或芳基)，優先選擇含有1至4個碳原子的基團，在有幾個取代基時，各個取代基X可以是相同的，也可以是不同的，最好至少有一個取代基在4位，第二個取代基，當此取代基存在時，最好在6位。
n是一個整數，正整數或零，小於或等於4，最好是等於1或2。
R1和R2可以是相同或不同的，代表氫原子或是如OR1和OR2可水解的基團，具體說，R1和R2可能是烴基或芳基(最好是烷基或苯基)，特別是如被本文中R5所代表的那些取代基任意取代的基團;一般說來，它們含有1至12個碳原子，最好是1至8個碳原子。
Y為-OM或-NR3R4，M為氫原子或鹼金屬原子，或銨，或使-COOM構成鹽或酯官能團的原子或基團，(最好是含有1至4個碳原子的醇的酯)。
R3和R4可以是相同的，也可以是不同的，它們代表氫原子或烴基〔特別是烷基、烯基、炔基、環烷基(特別是環己基)、或芳基、或芳烷基〕，其中之一可以是磺醯基R5-SO2-(R3和R4一般含有1至18個碳原子，最好是1至4個碳原子)。
R5代表一個烴基，特別是烷基、芳基或環烷基，如果適當，這些基團可以是被取代的;具體說，取代基有滷原子和苯基、氰基、烷基、烷氧基或羧酸烷基酯基，其中，烷基最好含有1至4個碳原子;多數情況下，R5含有1至18個碳原子，最好是1至7個碳原子，較特殊地是包括有一個環烷基時，含3至7個碳原子;上述基團最好是含有1至4個碳原子的、任意選擇滷代的，特別是氯代或氟代的烷基，如CF3。
通式(Ⅰ)的產品是新產品，它們是本發明的組成部分。一般說來，除了符合以下條件(a、b、c)的任一種情況之外，通式(Ⅱ)的產品也是本發明的組成部分。
a)R3和R4為氫原子，n為1，X為4位上的Br或CH3或甲氧基。
b)M為甲基，n為1，X為4位上的甲氧基c)M為氫原子，n為1，X為4位上的叔丁基亞磷酸酯和通式(Ⅱ)的產品的反應，可在溶劑中，或無溶劑的情況下，在40°與180℃之間，最好是70與130℃之間進行。
滷代的或無滷代的烴，醚類和酯類(特別是烷基酸的烷基酯，最好是醋酸乙酯)以及腈類都可用作溶劑，沒有任何限制。
反應物的比例一般是摩爾比，亞磷酸酯比化合物(Ⅱ)，在0.9到2之間、最好是1到1.5之間。
化合物(Ⅱ)的製備方法也是本發明的組成部分。
根據這些製備方法之一，X、n和Y如上面通式(Ⅰ)所述，但Y最好為-OM的化合物(Ⅱ)，可通過酚(Ⅲ)與甲醛和一種胺基酸的衍生物(Ⅳ)反應製得。
NH2-CH2-CO-Y (Ⅳ)
(式Ⅲ和Ⅳ中，n、X、Y的含義如同上述;式Ⅲ中，在苯環上羥基的鄰位，至少有一個碳原子沒有取代基)甲醛的摩爾數大於或等於兩倍的化合物(Ⅲ)或(Ⅳ)的摩爾數，Ⅲ與Ⅳ中，一個化合物的摩爾數，小於或等於另一個化合物的摩爾數。反應溫度一般在0°和120℃之間，最好是10和80℃之間。鹼性試劑的存在，有利於反應進行。採用的鹼性試劑可以是有機鹼，或更好是無機鹼，例如鹼金屬或鹼土金屬的氫氧化物或碳酸鹽，最好是鈉或鉀的衍生物。鹼的用量一般在0.01和5摩爾%之間，以0.05和1摩爾%之間為好;其百分率是根據式(Ⅲ)接合的酚而定的。Y為-OH時，此是需隨用以中和酸的鹼性試劑數量的增加而增加。較好的反應介質是醇，但其它有機溶劑也可以，甚至水也可作為反應物(Ⅲ)和/或(Ⅳ)的一種溶劑。甲醛可以作為產物母體，例如多聚甲醛的形式參加反應。
按照製備化合物(Ⅱ)的另一種方法，Y為-NR3R4時特定的化合物和Y為-NR3(-SO2-R5)時更特定的化合物均可從Y為OM時類似化合物(Ⅱ)來製取。
因此，本發明也涉及製備化合物(Ⅴ)的方法
式中，Bzx，R5和n均同通式(Ⅰ)和(Ⅱ)之規定，R30的含義與R3相同，但氫原子除外。本方法包括一個磺醯胺化合物(Ⅵ)與一個混合酸酐(Ⅶ)的反應R30-NH-SO2-R5(Ⅵ)Bzx-CH2-CO-O-CO-O-烷基 (Ⅶ)化合物Ⅶ可由化合物Ⅷ(最好以鹽的形式)與氯甲酸烷基酯(Cl-CO-O-烷基;烷基最好是含有1至4個碳原子的)反應製得。化合物ⅧBzx-CH2-COOH (Ⅷ)以鹼金屬鹽或銨鹽的形式有助於參加反應，該反應最好在-30°和+30℃之間、在溶劑中，並且最好是在相轉移催化劑存在下進行，所用的相轉移催化劑如強酸(滷化氫，硫酸或磷酸)的季銨鹽。當反應在一種不溶解反應生成的鹽的溶劑中進行的時候，反應產物即可通過過濾成功地分離出來。因此，醚類和酯類，特別是四氫呋喃和醋酸乙酯均可用作溶劑。
混合酸酐(Ⅶ)和磺醯胺R5-SO2-NH-R30的反應，在含有水和有機溶劑的兩相介質中，鹼性試劑和相轉移催化劑存在下有助於進行。反應溫度一般在0和50℃之間，強酸的季銨鹽，例如滷化或硫酸的四烷基銨或三烷基芳烷基銨均可作為可能的相轉移催化劑(催化劑用量為混合酸酐重量的0.1至10%)。採用的鹼性試劑有鹼金屬或鹼土金屬或銨的氫氧化物或碳酸鹽，以鹼金屬氫氧化物為好。採用的有機溶劑是與水不相混溶有機溶劑，例如二氯甲烷或酯類(最好是醋酸乙酯)。
由化合物(Ⅰ)製備除草劑，一般通過鄰-羥基苯甲基的氫解來實現，由此產生的化合物
鄰-羥基苯甲基具有以下通式
它可直接使用，也可通過如水解和/或成鹽，和/或酯化等反應轉變成其它衍生物。通過本法獲得的除草劑一般都是已知的化合物。
化合物(Ⅰ)的氫解反應在水或醇介質中、室溫或稍高的溫度、常壓或稍高的壓力下有助於進行。上述用於苯甲基或取代的苯甲基氫解的普通催化劑均可採用，鈀、鉑和阮內鎳均為適合的催化劑。這些催化劑有無惰性載體均可，上述金屬，特別是鈀和鉑也可使用它們的鹽，氫氧化物或氧化物的形式，它們可在氫的作用下轉化成相應的金屬。鈀催化劑，例如在炭上的鈀或在硫酸鋇上的鈀，或在炭上的氫氧化鈀，均為可取的氫解催化劑。反應完畢後，催化劑可通過過濾分出，然後將濾液蒸乾，即得高純度的除草劑產品(這種氫解實質上是在被苄基取代的氮原子上進行的)。
當打算製備未酯化的已知除草劑，例如N-膦醯基甲基甘氨酸本身時，化合物(Ⅰ)(當R1和R2不是氫原子時)可以採用已知的方法，例如與一種酸或鹼水溶液共熱的方法進行部分水解或完全水解，採用的鹼和酸有鹼金屬或鹼土金屬的氫氧化物或碳酸鹽;鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸，高氯酸或芳基磺酸。水解過程中也可能伴隨有鹽的形成或轉化成其它除草劑衍生物。
下面給出的實例不限制說明本發明的內容並且給出如何去實際完成這些製備。
在這些實例中，B°z°x°表示式Bzx基團，其中，n為零。
實施例1將多聚甲醛(2.62克;87.28毫摩爾)、甲醇(3.5毫升升)和固體氫氧化鉀(0.05克)加到裝有電磁攪拌器、溫度計、滴液漏鬥、冷凝管和含有氬氣的50毫升圓底燒瓶中，加熱溶解反應物，然後冷卻。在20℃，將甘氨酸乙酯(4.50克，43.64毫摩爾)甲醇(1毫升)溶液在5分鐘內加到這一反應介質中，再加入對甲酚(4.71克;43.64毫摩爾)，並將混合物加熱回流約20分鐘。然後減壓，在0.2巴壓力及50℃左右除去甲醇。
殘留物在矽膠柱上進行色譜分離(洗脫液己烷-醋酸乙酯)減壓下(0.2巴除去溶劑並乾燥後，得到油狀產品3.65克;15.5毫摩爾)，分子式為5-甲基-B°z°x°-CH2-COOC2H5該結構已經紅外光譜證實(吸收峰1750Cm-1)將上述的油狀產品(3.5克;14.8毫摩爾)和亞磷酸二乙酯(2.07克;14.8毫摩爾)加到10毫升的圓底燒瓶中，該混合物在80℃左右加熱55分鐘。然後再加入亞磷酸二乙酯(0.20克;1.48毫摩爾)並在80℃左右加熱35分鐘，過量的亞磷酸二乙酯在減壓下(0.27巴)，於40℃左右除去。
殘留物的組成為膦酸酯，結構式為
〔取代基位置編號同式(Ⅰ)〕
將該膦酸酯(1.0克;2.54毫摩爾)溶解於1.01當量甲醇氫氧化鈉(5.05毫升;5.05毫摩爾)中，在80℃左右將混合物加熱3小時，在減壓下(0.2巴)，於40℃左右除去甲醇，殘留物溶解於蒸餾水(3毫升)中，所得的水相用二氯甲烷洗滌，然後，用6N HCl將水層酸化至pH＝2，再用二氯甲烷萃取(3×30毫升)。合併有機萃取液，並用硫酸鎂乾燥，經過濾分離，並在減壓下(0.2巴)除去二氯甲烷後，得到白色固體，550毫克(1.59毫摩爾)，熔點102℃，純度約90%，分子式如下
〔取代基位置編號同式(Ⅰ)〕該化合物可用已知方法氫解生成具有下式的產物
實施例2將多聚甲醛(6.0克;0.2摩爾)、甲醇8毫升)和固體氫氧化鉀(0.1克)加到50毫升的圓底燒瓶中，加熱溶解反應物，然後冷卻。
在20℃攪拌下，將甘氨酸鈉溶液〔由甘氨酸(7.50克;0.1摩爾)、粉狀氫氧化鈉(4.0克;0.1摩爾)和甲醇(30毫升)製備的〕滴加到上述溶液中，所得混合物於20℃攪拌20分鐘，然後加入酚(9.4克;0.1摩爾)，混合物加熱到60℃，45分鐘後，將混合物冷卻到20℃，濾出沉澱，並用乙醚洗滌(3×10毫升)，乾燥。
得到的白色粉末(8.47克)，通過以下方法淨化加入甲醇(25毫升)，於60℃攪拌1小時，待實際上完全溶解後，溫度降到20℃，濾出所產生的沉澱，用乙醚洗滌(3×20毫升)，減壓下乾燥(0.27巴;20℃)。
用這一方法，製得了通式為B°z°x°-CH2-COONa(4.55克;21.1毫摩爾)的苯並噁嗪，純度90%。
這個苯並噁嗪和實施例1中所示的亞磷酸酯反應即可生成通式(Ⅰ)的產品。
實施例3將多聚甲醛(6.0克;0.2摩爾)、甲醇(8毫升)和片狀氫氧化鉀放到100毫升的圓底燒瓶中，該介質於45℃加熱15分鐘，並冷至15℃。然後，在20℃攪拌下，20分鐘以內，將甘氨酸鈉溶液〔由甘氨酸(7.50克;0.1摩爾，粉狀氫氧化鈉(4.00克;0.1摩爾)和甲醇(30毫升)製得〕加到上述溶液中，所得的混合物在20℃攪拌30分鐘。
再加入對甲酚(10.81;0.1摩爾)，並將混合物於50-60℃加熱35分鐘，然後冷至20℃，濾出沉澱，再用乙醚洗滌(3×25毫升)，乾燥。
由此實際上製得了純苯並噁嗪(13.26克;57.8毫摩爾)(產率57.8%)。其分子式為CH3-B°z°x°-CH2COONa(紅外吸收峰位於1600Cm-1，1400Cm-1)實施例4將多聚甲醛(18.0克;0.6摩爾)，甲醇(24毫升)和固體氫氧化鉀(0.3克)置於500毫升的圓底燒瓶中，並在45-50℃加熱15分鐘，混合物冷至15℃，加入三乙胺(4.2毫升;3.03克;30毫摩爾)。
在15℃，將甘氨酸鈉溶液〔由甘氨酸(22.52克;0.3摩爾)、甲醇(90毫升)和固體氫氧化鈉(12.0克;0.3摩爾)製備〕滴加到上述溶液中。該介質在20℃攪拌1小時，加入2，4-二氯酚(48.9克;0.3摩爾)，該混合物加熱回流3小時，然後冷至20℃。
經過與實施例3所述的類似的過濾及處理後，得到分子式為4，6-二氯-B°z°x°-CH2-COONa(42.0克;0.148摩爾)的苯並噁嗪(產率49.3%)，其結構已通過紅外光譜證實。
實施例5採用類似於實施例4所述的方法，但起始於一方面為多聚甲醛(18.0克;0.6摩爾)和氫氧化鉀(0.3克)的甲醇溶液，另一方面為甘氨酸鈉溶液，由甘氨酸(22.52克;0.3摩爾)，氫氧化鈉(12.0克);0.3摩爾)溶於甲醇(90毫升)製得，以及對-氯酚(38.57克;0.300摩爾)。
即可製得純的苯並噁嗪，分子式為4-Cl-B°z°x°-CH2-COONa(24.5克;98.3毫摩爾)，(產率32.7%)。實施例3至5的苯並噁嗪可與亞磷酸酯反應，如實施例1和2所示。
實施例6將從實施例3製備的苯並噁嗪(1.15克;5毫摩爾)，乾燥的醋酸乙酯(5毫升)和四正丁基氯化銨(0.11克)置於20毫升的圓底燒瓶中。
所得的懸浮液冷至10℃，在-10℃加入氯甲酸乙酯(0.48毫升;5毫摩爾)，然後允許溫度升至20℃，混合物攪拌2小時後，冷至10℃，生成分子式為4-CH3-B°z°x°-CH2-CO-O-C2H5的產品。
然後，加入N-甲基甲磺醯胺(0.59克;5.5毫摩爾)並維持+10℃，滴加50%(重量/重量)氫氧化鈉水溶液(0.44克;5.5毫摩爾)，25分鐘後，用水(5毫升)稀釋混合物。收集有機相，水相用醋酸乙酯(4×10毫升)萃取，合併的有機萃取物用蒸餾水(10毫升)洗滌，並用硫酸鈉乾燥。過濾分離，並在30℃減壓(0.2巴)濃縮之後，得到一個油狀的殘留物(1.25克)，它在4℃左右緩慢結晶。再用醋酸乙酯和環己烷的混合物重結晶，得到的產品熔點134℃，分子式為4-CH3-B°z°x°-CH2-CO-N(CH3)-SO2-CH3將這樣製得的苯並噁嗪(0.317克;1.062毫摩爾)、亞磷酸二乙酯(0.147克;1.065毫摩爾)和甲苯(1毫升)加到10毫升的圓底燒瓶中。
將混合物在80℃加熱2小時，再回流5小時，然後在30℃減壓下(0.2巴)除去甲苯。殘留物(0.450克)在矽膠(10克)上進行色譜分離，以二氯甲烷/甲醇混合物作為洗脫液。在30℃減壓下(0.2古)除去溶劑，並在高真空(27毫巴;20℃)下乾燥，得到一個白色固體，熔點79℃，(產率41.6%)分子式如下
〔取代基的位置編號同式(Ⅰ)〕該產品可被氫解，如實施例1所示。
權利要求
1.由通式為
的亞磷酸酯與通式為Bzx-CH2-CO-Y(Ⅱ)的苯並噁嗪反應製備通式(Ⅰ)的產品的方法。式(Ⅱ)中，
Bzx代表以下基團
X代表眾所周知的酚的取代基，實質上是例如滷原子(特別是氟、氯、溴或碘原子)，或任意選擇取代的烴基(特別是烷基、烯基、炔基、環烷基或芳基)。n為整數，正整數或零，小於或等於4，最好是等於1或2。R1和R2可以是相同的，也可以是不同的，它們代表氫原子或者是如OR1和OR2可水解的基團，Y為-OM或-NR3R4，M為氫原子或鹼金屬原子，或銨，或使一COOM成為鹽或酯基的原子或基團。R3和R4可以是相同的，也可以是不同的，它們代表氫原子或烴基[特別是烷基、烯基、炔基、環烷基(特別是環已基)、或芳基、或芳烷基]，其中之一可以是磺醯基R5-SO2-，R5代表烴基。特別是烷基、芳基或環烷基，如果適宜，可以是取代烴基。
2.按照權利要求
1所述的方法，反應在40和180℃之間，最好是在70和130℃之間，在適當的溶劑存在下進行。
3.能夠特殊用以製造除草劑的新產品，其通式為
式中X代表普通的酚的取代基，例如，滷原子(特別是氟、氯、溴或碘原子)，或烴基(特別是烷基、烯基、炔基、環烷基或芳基)，或如果適當，也可是取代烴基，n為整數，正整數或零，小於或等於4，最好是等於1或2。R1和R2可以是相同的，也可以是不同的，它們代表氫原子，或者是如OR1和OR2可水解的基團，Y為-OM或-NR3R4，M為氫原子或鹼金屬原子或銨OR，或使-COOM成為鹽或酯基的原子或基團，R3和R4可以是相同的，也可以是不同的，它們代表氫原子或烴基〔特別是烷基、烯基、炔基、環烷基(特別是環己基)、或芳基、或芳烷基〕，其中之一可以是R5-SO2-，R5代表烴基，如果適當，可以是取代的烴基，特別是烷基、芳基或環烷基。
4.按照權利要求
3所述的產品，其R1和R2為烷基或芳基，如果合適，也可以是取代的烷基或芳基。
5.按照權利要求
4所述的產品，其R1和R2含有1至12個碳原子，最好是1至8個碳原子。
6.按照權利要求
3至5之一所述的產品，其中R1和/或R2和/或R5帶有以下取代基滷原子或苯基、氰基、烷基、烷氧基或羧酸酯基。
7.按照權利要求
3至6之一所述的產品，其中R5含有1至18個碳原子，最好是1至7個碳原子。
8.在權利要求
1所述的方法中，能夠特殊使用的一個產品，其通式為Bzx-CH2-CO-Y式中，Bzx代表下述基團
X代表通常的酚取代基，例如，滷原子(特別是氟、氯、溴或碘原子)，或烴基(特別是烷基、烯基、炔基、環烷基或芳基)，如果適當，可以是取代烴基。n為整數，正整數或零，小於或等於4，最好是等於1或2。Y為-OM或-NR3R4，M為氫原子或鹼金屬原子或銨OR，或使-COOM成為鹽或酯基的原子或基團。R3和R4可以是相同的，也可以是不同的，它們代表氫原子或烴基〔特別是烷基、烯基、炔基、環烷基(特別是環己基)、或芳基、或芳烷基〕，其中之一可以是磺醯基R5-SO2-，R5代表烴基，如果適當，可以是取代烴基，特別是烷基、芳基、或環烷基，以不符合下述的一種或多種情況為條件a)R3和R4為氫原子，n為1，X為在4位的Br或CH3，或甲氧基。b)M為甲基，n為1，X為4位的甲氧基。c)M為氫原子，n為1，X為4位的叔丁基。
9.按照權利要求
8所述產品，其中，取代基符合權利要求
4至7中規定的一種或多種條件。
10.權利要求
8或9所述的產品的製造方法，即通過具有通式(Ⅲ)的酚，其中，X和n的含義如權利要求
3至7中之一所示，與甲醛
(產物母體之一)和具有通式(Ⅳ)的胺基酸衍生物反應的方法。NH2-CH2-CO-Y (Ⅳ)Ⅳ中，Y為OM，M的含義如上述的權利要求
所示。甲醛的摩爾數大於或等於化合物(Ⅲ)或(Ⅳ)的摩爾數的兩倍，Ⅲ和Ⅳ中，一個化合物的摩爾數小於或等於另一化合物的摩爾數。
11.按照權利要求
10所述的方法，反應溫度在0至120℃之間，最好是10至80℃之間。
12.具有下列通式的化合物的製備方法
式中，R30的含義與R3相同，但氫原子除外，R3、Bzx、R5和n均如同權利要求
1至9中之一所規定。本法包括磺醯胺(Ⅵ)與混合酸酐(Ⅶ)R30-NH-SO2-R5(Ⅵ)Bzx-CH2-CO-O-CO-O-烷基 (Ⅶ)的反應。
13.按照權利要求
12所述的方法，反應在0至+50℃之間，在溶劑中進行。
14.具有通式(Ⅶ)的新產品Bzx-CH2-CO-O-CO-O-烷基 (Ⅶ)式中，Bzx的含義如權利要求
1至9中之一所示。烷基最好是含有1至4個碳原子的烷基。
15.按照權利要求
14所述的產品的製備方法，其中通式為Bzx-CH2-COOH的產品，或其適當的鹽，與氯代甲酸烷基酯反應，Bzx的含義如權利要求
14所示。
16.能夠用作除草劑，或能夠用以製造除草劑的化合物的製備方法，其中，根據權利要求
3至7之中的任一個所述產品能被氫解，此氫解反應可任意伴隨有水解反應和/或成鹽反應。
專利摘要
除草劑的中間體(Ⅰ)通過有機的亞磷酸酯與(2)苯並嗪(Ⅱ)反應製得。Bzx-CH
文檔編號C07D265/16GK86101794SQ86101794
公開日1986年11月26日 申請日期1986年3月20日
發明者科比特·簡-彼爾 申請人:羅納·布朗克農業化學公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan