縮氨基脲化合物的順－反異構化的製作方法

2023-04-26 17:16:56

專利名稱：縮氨基脲化合物的順－反異構化的製作方法
背景技術：
本發明涉及將通式I的縮氨基脲化合物的Z-異構體I-Z異構化成其E-異構體I-E 其中式I的變量具有下列含義m、p和q各自獨立地為0、1、2、3或4的整數；R1、R2、R3各自獨立地為滷素；OH；CN；NO2；C1-C6烷基，其任選被C1-C4烷氧基、C1-C4滷代烷氧基或C3-C6環烷基取代；C1-C6滷代烷基；C3-C6環烷基；C1-C6烷氧基，其任選被C1-C4烷氧基或C3-C6環烷基取代；C1-C6滷代烷氧基；C1-C6烷基羰基；C3-C6環烷氧基；C1-C6烷氧羰基或C1-C6烷氧羰氧基。
由EP-A-462456已知通式I的縮氨基脲化合物是有效的害蟲防治劑。式I的縮氨基脲對於C＝N雙鍵具有兩種幾何異構體，即E-型I-E和Z-型I-Z。
在室溫下這些幾何異構體對E/Z-異構化穩定。對於這些化合物的相對殺蟲活性而言，E-型I-E通常比Z-型I-Z更具活性。因此，縮氨基脲I在農業和商業上可接受的規格要求E/Z比為至少9∶1，優選至少10∶1。
式I化合物可以通過下列方案說明的方法製備 由該方法形成顯著量的不需要的Z-異構體I-Z。此外，為實現所需E/Z比需要更多努力。首先，為了在腙前體II中實現高E/Z比需要長反應時間，而腙前體II的高E/Z比對於在最終產物I中獲得所需E/Z比是必要的。第二，E-異構體I-E在Z-異構體I-Z存在下的結晶費時且困難。為了得到所需E-異構體的高分離產率，還必須從反應混合物中將一些Z-異構體與E-異構體一起結晶出來。類似地，為了在結晶產物中得到所需E/Z比，E-異構體的低分離產率是必要的，從而將不需要的Z-異構體與顯著量的E-異構體一起完全加溶在反應混合物中。第三，將含有顯著量不需要的Z-異構體的分離產物I重結晶以得到所需E/Z比也是費時和困難的。正如從反應混合物中結晶的情況一樣，得到最終產物的低結晶回收率或高Z-異構體含量。這些情況涉及以低產率分離產物或不具有所要求的E/Z比的危險。
因此，需要一種能夠將I的Z-異構體簡單異構化成其E-異構體I-E的方法。
發明概述本發明的發明人意外地發現通過在碘存在下使Z-型I-Z或幾何異構體I-E和I-Z的混合物反應可以將化合物I的Z-異構體異構化成I的E-異構體。結果十分令人驚訝，因為幾何異構體I-Z和I-E的混合物的輻射主要導致Z-異構體I-Z。
因此，本發明涉及一種通過在碘存在下使Z-異構體I-Z或幾何異構體I-Z和I-E的混合物反應而將如上定義的通式I化合物的Z-異構體I-Z異構化成其E-異構體I-E的方法。
發明詳述通常而言，基於化合物I的總量，要求約0.1重量％，優選至少0.2重量％，更優選至少0.5重量％的碘以在可接受的反應時間內實現異構化。由於實際原因，基於化合物I的總量，碘的用量不超過10重量％，優選不超過5重量％。最優選在1-4重量％碘存在下進行異構化。
通常而言，反應溫度為至少40℃，優選至少50℃，更優選至少60℃，以在可接受的反應時間內實現異構化。由於實際原因，反應溫度通常不超過150℃，優選不超過100℃。
可以通過從幾乎純的Z-異構體I-Z(E/Z比＜5∶95)開始或從幾何異構體I-E和I-Z的混合物(E/Z比＞5∶95)開始而進行本發明方法。在本發明的優選實施方案中，將E/Z比為1∶1-15∶1，優選2∶1-15∶1，尤其是3∶1-10∶1的幾何異構體I-E和I-Z的混合物用作原料。
通常而言，I的異構化進行到E/Z比為至少95∶5，優選至少97∶3，更優選至少98∶2。獲得所需E/Z比所要求的反應時間為20分鐘至14小時，優選1-8小時，更優選2-4小時。
可以在惰性有機溶劑或稀釋劑中進行異構化。合適的溶劑是芳族溶劑如苯、甲苯、二甲苯類、氯苯、二氯苯，無環醚如乙醚、甲基叔丁基醚，脂環族醚如四氫呋喃和二烷，鏈烷醇如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇，酮類如丙酮和甲基乙基酮，腈類如乙腈和丙腈，碳酸酯如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯，脂族和脂環族烴類如己烷、異己烷、庚烷和環己烷以及上述溶劑的混合物。優選的溶劑是上述芳族溶劑，尤其是甲苯、二甲苯和含有至少50體積％上述芳族溶劑的上述溶劑的混合物。為了在惰性溶劑或稀釋劑中進行異構化，可以將Z-異構體I-Z或幾何異構體I-E和I-Z的混合物溶於或懸浮於合適溶劑中並如上所述在碘存在下反應。還可以在由腙II和異氰酸酯III的反應得到的反應混合物中或在從反應混合物中結晶化合物I之後得到的母液中進行異構化。
為了得到E-異構體I-E，任選與少量Z-異構體I-Z一起，以常規方式加工異構化混合物。優選通過結晶或沉澱從液體反應混合物中分離異構體I-E，任選與少量異構體I-Z(通常不超過5重量％)一起。結晶或沉澱可以通過冷卻和/或濃縮液體反應混合物和/或通過加入降低化合物I在反應混合物中的溶解度的惰性溶劑而實現。適於降低化合物I的溶解度的溶劑是脂族或脂環族烴如己烷、庚烷、異己烷和環己烷。
在本發明的另一優選實施方案中，I-Z的異構化在不存在溶劑或稀釋劑下進行。換言之，Z-異構體I-Z的異構化在固相或熔融相中進行。因此，如上所述使固體或熔融化合物I-Z或幾何異構體I-E和I-Z的固體或熔融混合物與碘反應。在實現所需程度的異構化後，可以通過升華，例如通過升高溫度和/或通過減壓而簡單除去碘。殘餘物通常僅含有相對於原料具有更高E/Z比的化合物I以及任選原料中所含的那些雜質。殘餘物通常不含有任何其他雜質。
在不存在溶劑或稀釋劑下的異構化的原料可以是純Z-異構體或幾何異構體I-E和I-Z的混合物。該混合物的實例是不滿足所需E/Z比的結晶產物和在I的製備中進行處理的過程中由I的結晶母液得到的殘餘物。
在變量的上述定義中提到的有機結構部分正如術語滷素一樣是各基團成員的各列舉的概括性術語。前綴Cn-Cm在每種情況下表示基團中的可能碳原子數。術語滷素在每種情況下表示氟、氯、溴或碘，尤其是氟或氯。
其他含義的實例為本文所用術語「C1-C6烷基」以及C1-C6烷氧基、C1-C6烷氧羰基、C1-C6烷基羰基和C1-C6烷氧羰氧基的烷基部分指具有1-6個碳原子，尤其是1-4個碳原子的飽和直鏈或支化烴基，例如甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙基、戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2，2-二甲基丙基、1-乙基丙基、己基、1，1-二甲基丙基、1，2-二甲基丙基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1，1-二甲基丁基、1，2-二甲基丁基、1，3-二甲基丁基、2，2-二甲基丁基、2，3-二甲基丁基、3，3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1，1，2-三甲基丙基、1，2，2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基和1-乙基-2-甲基丙基。C1-C4烷基例如指甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基或1，1-二甲基乙基。
在C1-C6烷基中，一個氫可以被選自C1-C4烷氧基、C1-C4滷代烷氧基和C3-C6環烷基的基團取代。
本文所用的術語「C1-C6滷代烷基」指具有1-6個碳原子的直鏈或支化的飽和烷基(如上所述)，其中這些基團中的一些或所有氫原子可以被上述滷原子代替，例如C1-C4滷代烷基如氯甲基、溴甲基、二氯甲基、三氯甲基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氯氟甲基、二氯氟甲基、氯二氟甲基、1-氯乙基、1-溴乙基、1-氟乙基、2-氟乙基、2，2-二氟乙基、2，2，2-三氟乙基、2-氯-2-氟乙基、2-氯-2，2-二氟乙基、2，2-二氯-2-氟乙基、2，2，2-三氯乙基、五氟乙基等。
本文所用的術語「C1-C2氟烷基」指帶有1、2、3、4或5個氟原子的C1-C2烷基，例如二氟甲基、三氟甲基、1-氟乙基、2-氟乙基、2，2-二氟乙基、2，2，2-三氟乙基、1，1，2，2-四氟乙基或五氟乙基。
本文所用的術語「C1-C6烷氧基」以及C1-C6烷氧羰基和C1-C6烷氧羰氧基的烷氧基部分指由氧原子連接於該分子的其餘部分上的具有1-6個碳原子的直鏈或支化的飽和烷基(如上所述)。實例包括甲氧基、乙氧基、OCH2-C2H5、OCH(CH3)2、正丁氧基、OCH(CH3)-C2H5、OCH2-CH(CH3)2、OC(CH3)3、正戊氧基、1-甲基丁氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、1，1-二甲基丙氧基、1，2-二甲基丙氧基、2，2-二甲基-丙氧基、1-乙基丙氧基、正己氧基、1-甲基戊氧基、2-甲基戊氧基、3-甲基戊氧基、4-甲基戊氧基、1，1-二甲基丁氧基、1，2-二甲基丁氧基、1，3-二甲基丁氧基、2，2-二甲基丁氧基、2，3-二甲基丁氧基、3，3-二甲基丁氧基、1-乙基丁氧基、2-乙基丁氧基、1，1，2-三甲基丙氧基、1，2，2-三甲基丙氧基、1-乙基-1-甲基丙氧基、1-乙基-2-甲基丙氧基等。
在C1-C6烷氧基中，一個氫可以被選自C1-C6烷氧基和C3-C6環烷基的基團取代。
本文所用的術語「C1-C6滷代烷氧基」指被氟、氯、溴和/或碘部分或完全取代的上述C1-C6烷氧基，即例如C1-C6滷代烷氧基如氯代甲氧基、二氯甲氧基、三氯甲氧基、氟代甲氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基、氯氟甲氧基、二氯氟甲氧基、氯二氟甲氧基、2-氟乙氧基、2-氯乙氧基、2-溴乙氧基、2-碘乙氧基、2，2-二氟乙氧基、2，2，2-三氟乙氧基、2-氯-2-氟乙氧基、2-氯-2，2-二氟乙氧基、2，2-二氯-2-氟乙氧基、2，2，2-三氯乙氧基、五氟乙氧基、2-氟丙氧基、3-氟丙氧基、2，2-二氟丙氧基、2，3-二氟丙氧基、2-氯丙氧基、3-氯丙氧基、2，3-二氯丙氧基、2-溴丙氧基、3-溴丙氧基、3，3，3-三氟丙氧基、3，3，3-三氯丙氧基、2，2，3，3，3-五氟丙氧基、七氟丙氧基、1-(氟甲基)-2-氟乙氧基、1-(氯甲基)-2-氯乙氧基、1-(溴甲基)-2-溴乙氧基、4-氟丁氧基、4-氯丁氧基、4-溴丁氧基、九氟丁氧基、5-氟-1-戊氧基、5-氯-1-戊氧基、5-溴-1-戊氧基、5-碘-1-戊氧基、5，5，5-三氯-1-戊氧基、十一氟戊氧基、6-氟-1-己氧基、6-氯-1-己氧基、6-溴-1-己氧基、6-碘-1-己氧基、6，6，6-三氯-1-己氧基或十二氟己氧基，尤其是氯代甲氧基、氟代甲氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基、2-氟乙氧基、2-氯乙氧基或2，2，2-三氟乙氧基。
本文所用的術語「C3-C6環烷基」指具有3-6個碳原子的環脂族基團，如環丙基、環丁基、環戊基和環己基。環烷基可以未被取代或可以帶有1-6個C1-C4烷基，優選甲基。
通常而言，可以對任何式I化合物進行異構化。在本發明的優選實施方案中，變量m、p和q各自為1。
優選的基團R1、R2、R3各自獨立地為氫、CN、C1-C6烷基、C1-C6滷代烷基、C1-C6烷氧基或C1-C6滷代烷氧基。更優選R1為滷素或C1-C4滷代烷基，尤其是CF3，R2為CN且R3為C1-C4滷代烷氧基，尤其是OCF3。
尤其優選的化合物I的實例是其中R1為位於苯基環3位上的CF3，R2為位於苯基環4位上的CN且R3為位於苯基環4位上的OCF3的化合物。該化合物稱為I.1，異構體稱為I.1-E和1.1-Z
本發明方法能夠容易地將Z-異構體I-Z異構化成其E-異構體I-E。異構化通常得到超過95∶5，優選97∶3，更優選98∶2的高E/Z比。沒有形成顯著量的副產物，即化合物I的產率＞99％。因此，本發明方法可以用於簡化具有≥9∶1的所需E/Z比的化合物I的製備。
下列實施例用於說明本發明而不限制其範圍。
實施例1將化合物I.1的純Z-型轉化成其E-型將2g Z-異構體I.1-Z和0.04g碘的混合物在90℃下在密封管中加熱。液相色譜法(見下文)表明產物含有97.8％的E-異構體I.1-E和2.2％的Z-異構體I.1-Z(E/Z比為97.8∶2.2)。然後在90℃下真空除去碘2小時。回收產率為100％。液相色譜法沒有檢測到其他雜質。
液相色譜法柱反相RP 8-柱，Kromasil 100-3.5C8；單元乙腈/(水+0.1％三氟乙酸，pH 2.4)梯度；檢測UV 2235.4nm。
實施例2處理含有97.3％E/Z比為約4.9∶1的化合物I.1的粗反應混合物將2g含有約97.3％E/Z比為約4.9∶1的化合物I.1的固體和0.04g碘在90℃下在密封管中加熱2小時。然後通過在90℃下乾燥過夜而真空除去碘。回收產率為約100％。沒有檢測到其它雜質。產物含有95.9重量％的E-異構體I.1-E和1.4重量％的Z-異構體I.1-Z，由液相色譜法測定(E/Z比為68.5∶1)。
實施例3轉化純Z-型化合物I.1將2g化合物I.1-Z和0.1g碘懸浮於8g氯苯中並在60℃下加熱所得淤漿6小時。然後冷卻反應混合物並加入10g己烷。過濾反應產物並在70℃下在烘箱中乾燥過夜。從而得到1.8g產物。由此得到的E/Z比為約12∶1。
權利要求
1.一種將通式I的化合物的Z-異構體I-Z異構化成其E-異構體I-E的方法 其中m、p和q各自獨立地為0、1、2、3或4的整數；R1、R2、R3各自獨立地為滷素；OH；CN；NO2；C1-C6烷基，其任選被C1-C4烷氧基、C1-C4滷代烷氧基或C3-C6環烷基取代；C1-C6滷代烷基；C3-C6環烷基；C1-C6烷氧基，其任選被C1-C4烷氧基或C3-C6環烷基取代；C1-C6滷代烷氧基；C1-C6烷基羰基；C3-C6環烷氧基；C1-C6烷氧羰基或C1-C6烷氧羰氧基；其特徵在於Z異構體I-Z或立體異構體I-Z和I-E的混合物在碘存在下反應。
2.如權利要求1所要求的方法，其中基於通式I的化合物的總量，碘用量為0.1-10重量％。
3.如權利要求1所要求的方法，其中在惰性溶劑或稀釋劑中進行異構化。
4.如權利要求1所要求的方法，其中在不存在溶劑或稀釋劑下進行異構化。
5.如權利要求1所要求的方法，其中使E/Z比為15∶1至2∶1的異構體I-Z和I-E的混合物反應。
6.如權利要求1所要求的方法，其中在40-150℃的溫度下進行異構化。
7.如權利要求1所要求的方法，其中在式I中，m、p和q各自為1，且R1、R2、R3各自獨立地為滷素、CN、C1-C6烷基、C1-C6滷代烷基、C1-C6烷氧基或C1-C6滷代烷氧基。
8.如權利要求7所要求的方法，其中在式I中，R1為位於苯基環3位上的CF3，R2為位於苯基環4位上的CN且R3為位於苯基環4位上的OCF3。
全文摘要
本發明涉及將通式I的縮氨基脲化合物的Z－異構體I－Z異構化成其E－異構體I－E，其中式I中的變量具有權利要求1所給的含義。
文檔編號C07B61/00GK1878752SQ200480033364
公開日2006年12月13日 申請日期2004年11月12日 優先權日2003年11月14日
發明者劉衛國, P·哈林頓 申請人:巴斯福股份公司