N－取代吡唑的製備方法

2023-11-30 18:41:56

專利名稱：N－取代吡唑的製備方法
技術領域：
本發明涉及吡唑與醇在催化劑存在下於液相中高溫反應製備N-取代吡唑的方法。
DE-A-35 06 972和US-A-3,910,949公開了N-烷基化3，5-二苯基吡唑的方法，其中N-未取代的3，5-二苯基吡唑是在相轉移催化劑存在下與硫酸二甲酯/氫氧化鈉水溶液反應。
DE-A-24 25 979描述了用烷基滷或硫酸二烷基酯烷基化3，5-二芳基吡唑的方法。
這些方法的缺點在於使用毒性較高且比較昂貴的硫酸二烷基酯，這是因為該分子的較大部分未被利用且產生大量鹽。
《化學通訊》(Chemical Letters)(1992)575-578公開了N-烷基化吡唑的方法，在此方法中，N-未取代吡唑是在催化量釕、銠或銥/亞磷酸三烷基酯配合物存在下與醇進行反應的。
此方法的不利之處在於使用非常昂貴的催化劑。
DE-A-43 18 960和DE-A-44 03 815公開了N-烷基化N-未取代吡唑的方法，該方法是在多相催化劑存在下，使N-未取代吡唑與醇或醚在氣相中反應。
此方法的缺點是(特別是對於具有非常高沸點的N-未取代吡唑來說)需要汽化起始原料。
本發明的目的是研製開發一種比較簡單且不太昂貴的製備N-取代吡唑的方法。
我們現已發現，本發明的目的可通過下述新的製備通式I的N-取代吡唑的改進方法達到
其中R1代表C1-C12烷基或C7-C20苯基烷基，以及R2，R3和R4彼此獨立代表氫，C1-C12烷基，C7-C20苯基烷基或未取代的或取代的芳基，該方法包括在催化劑存在下，於50至400℃下將通式II的吡唑化合物
其中R2，R3和R4的定義同上，與通式III的醇反應R1-O-H (III)其中R1定義同上，其中吡唑II與化合物III的反應是在0.001∶1至1∶1摩爾比條件下，在略低於大氣壓力直至250巴壓力下於液相中進行，並使用酸和/或其烷基酯或其酸酐作為催化劑，其相對於吡唑II的摩爾比為0.0001∶1至0.5∶1。
較之N-未取代吡唑II，N-取代吡唑I具有較低的沸點，並同過量的烷基化劑III一起以氣態形式從反應器中連續不斷地排出，但在反應期間，不一定必須排出產物。
本發明的方法可以按下述方式進行在略低於或高於大氣壓力下，即在0.8至250巴，優選0.8至100巴，特別優選0.9至100巴壓力下，在所述催化劑存在下，於50至400℃，優選100至350℃下使吡唑II與醇III接觸進行反應。
吡唑II與化合物III的摩爾比通常為0.001∶1至1∶1，優選0.002∶1至1∶1，特別優選0.003∶1至1∶1。
反應特別優選在這樣的溫度，壓力和摩爾比條件下進行，其中吡唑II和催化劑處於液相中，並且N-取代吡唑I和未反應的化合物III以氣態形式一起從反應容器中卸出。
吡唑II和催化劑開始可溶在或懸浮在惰性溶劑如工業用白油或真空瓦斯油中。
適當的催化劑為這些化合物，如硫酸，磷酸，烷基-或芳基磺酸及其烷基酯或其酸酐。催化劑與吡唑II的摩爾比通常為0.0001∶1至0.5∶1，優選0.0005∶1至0.5∶1，特別優選0.01∶1至0.2∶1。
與已公開的方法相比，本發明方法以更簡單和更經濟的方式提供了N-取代吡唑。
適當的起始化合物II為吡唑類化合物，如吡唑和取代吡唑，3-甲基吡唑，4-甲基吡唑，3，4-二甲基吡唑，3，5-二甲基吡唑，3，4，5-三甲基吡唑，3-乙基吡唑，4-乙基吡唑，3-芳基吡唑，3-苯基吡唑，3，5-二芳基吡唑，3，5-二苯基吡唑，3，4-二芳基吡唑，3，4-二苯基吡唑，3，4，5-三芳基吡唑和3，4，5-三苯基吡唑。
適當的起始化合物III為醇類，如甲醇，乙醇，正丙醇，異丙醇，正丁醇，叔丁醇和正辛醇等。
可按照本發明方法製備的N-取代吡唑I是製備染料，藥物和作物保護劑的有價值的起始物質。
化合物I，II和III中的取代基R1，R2，R3、R4和R5具有下述含義R1，R2，R3和R4彼此獨立代表-C1-C12-烷基，優選C1-C8烷基如甲基，乙基，正丙基，異丙基，正丁基，異丁基，仲丁基，叔丁基，正戊基，異戊基，仲戊基，新戊基，1，2-二甲基丙基，正己基，異己基，仲己基，正庚基，異庚基，正辛基，異辛基，特別優選C1-C4烷基，如甲基，乙基，正丙基，異丙基，正丁基，異丁基，仲丁基和叔丁基，-C7-C20苯基烷基，優選C7-C12苯基烷基，如苄基，1-苯乙基，2-苯乙基，1-苯基丙基，2-苯基丙基，3-苯基丙基，1-苯基丁基，2-苯基丁基，3-苯基丁基和4-苯基丁基，特別優選苄基，1-苯乙基和2-苯基乙基，R2，R3，R4彼此獨立代表-氫-芳基，優選苯基，-取代芳基，如C7-C20烷基苯基，優選C7-C12烷基苯基如2-甲基苯基，3-甲基苯基，4-甲基苯基，2，4-二甲基苯基，2，5-二甲基苯基，2，6-二甲基苯基，3，4-二甲基苯基，3，5-二甲基苯基，2，3，4-三甲基苯基，2，3，5-三甲基苯基，2，3，6-三甲基苯基，2，4，6-三甲基苯基，2-乙基苯基，3-乙基苯基，4-乙基苯基，2-正丙基苯基，3-正丙基苯基和4-正丙基苯基。
實施例實施例1250℃下，將50g(0.2273mol)3，5-二苯基吡唑和5g(0.0437mol)85％強度磷酸加入到泡罩塔中，4小時內通入總量為158.2g(4.94mol)甲醇，並冷凝氣體排出物。其後分兩批加入3，5-二苯基吡唑，每批50g(0.2273mol)，並在每一批情況下均與158.2g(4.94mol)甲醇進行反應並如前所述進行冷凝。接著再加入31.5g(0.143mol)3，5-二苯基吡唑，並再通入158.2g(4.94mol)甲醇並冷凝。然後再通入158.2g(4.94mol)甲醇，但未再加入3，5-二苯基吡唑。分別收集這5批反應的每一批排出物，氣相色譜分析並減壓濃縮
使用總量為181.5g(0.825mol)3，5-二苯基吡唑和791g(24.7mol)甲醇。得到總量為175.8g(91％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑。泡罩塔的塔藏量不予考慮。實施例2在下端配有燒結盤並裝配在250ml兩頸燒瓶上的4cm直徑電加熱塔中，於155℃下，在6小時內滴加汽化308.5g(9.64mol)甲醇並使它們通過200℃的10g(0.0455mol)3，5-二苯基吡唑和0.046g(0.000455mol)濃H2SO4的熔化物。冷凝反應的氣體排出物並減壓濃縮。得到10.2g(92.5％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑，沸點190℃/3毫巴，含量96.6％(GC)。實施例3如實施例2中所述的那樣，加入10g(0.0455mol)3，5-二苯基吡唑和0.051g(0.000455mol)硫酸甲酯的熔化物並在3小時內與197.75g(6.18mol)氣態甲醇(在160℃汽化)反應。得到9.7g(86.7％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑，沸點190℃/3毫巴，含量95.2％(GC)。實施例4如實施例2中所述的那樣，在200℃製備包括10g(0.0455mol)3，5-二苯基吡唑和0.057g(0.00455mol)硫酸二甲酯的熔化物。在5小時內，在155℃下汽化435g(13.6mol)甲醇，並使之通過保持在200℃的熔化物。得到10.4g(96.9％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑，沸點190℃/3毫巴，含量99.2％(GC)。實施例5如實施例2中所述的那樣，將10g(0.122mol)4-甲基吡唑，1.25g(0.0122mol)硫酸和20g3mm直徑的玻璃臘希圈在145℃下加熱，並在145℃、5小時內與118.65g(3.7mol)在170℃汽化的甲醇反應。在大氣壓力下濃縮後，得到11.2g(94.4％)1，4-二甲基吡唑，沸點151℃，含量98.6％(GC)。實施例6如實施例5中所述的那樣，將10g(0.122mol)4-甲基吡唑同1.37g(0.0122mol)硫酸甲酯一起加熱至190℃，並在3小時內與79.1g(2.47mol)在158℃已汽化的甲醇反應。得到11.5g(93.5％)1，4-二甲基吡唑，沸點151℃，含量95.2％(GC)。實施例7如實施例5中所述的那樣，將10g(0.122mol)4-甲基吡唑同1.54g(0.0122mol)硫酸二甲酯一起加熱至195℃，並在3小時內與118.72g(3.71mol)在155℃汽化的甲醇反應。得到11.6g(95.4％)1，4-二甲基吡唑，沸點151℃，含量96.3％(GC)。實施例8如實施例5中所述的那樣，將10g(0.122mol)4-甲基吡唑同2g(0.025mol)三氧化硫一起加熱至160℃，並在4小時內與180g(5.63mol)在130℃汽化的甲醇反應。得到10.6g(84.9％)1，4-二甲基吡唑，沸點151℃，含量93.8％(GC)。實施例9如實施例5中所述的那樣，將10g(0.122mol)4-甲基吡唑同2g(0.014mol)五氧化二磷一起加熱至150℃，並在3.5小時內與175g(5.5mol)在125℃汽化的甲醇反應。得到10.9g(89.5％)1，4-二甲基吡唑，沸點151℃，含量96.2％(GC)。實施例10如實施例2中所述的那樣，加入10g(0.0455mol)3，5-二苯基吡唑和0.72g(0.00455mol)苯磺酸的熔化物並在4.5小時內與245g(7.66mol)氣態甲醇(在160℃汽化)反應。得到9.6g(88.5％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑，沸點190℃/3毫巴，含量98.2％(GC)。實施例11如實施例2中所述的那樣，加入10g(0.0455mol)3，5-二苯基吡唑和0.44g(0.0045mol)甲磺酸的熔化物並在4小時內與175g(5.46mol)氣態甲醇(在160℃汽化)反應。得到10g(92％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑，沸點190℃/3毫巴，含量98％(GC)。實施例12如實施例2中所述的那樣，在塔中裝入30g3mm直徑的玻璃圈，16.4g(0.24mol)吡唑和1.02g(0.01mol)96％(重量)硫酸，加熱至195℃並在7小時內與703g(9.5mol)在180℃汽化的叔丁醇反應，得到21.7gN-叔丁基吡唑，沸點103℃，含量99.4％(GC)，相應的產率為72.5％。實施例13在175℃下攪拌20.5g(0.25mol)4-甲基吡唑，82g(0.65mol)正辛醇和1.28g(0.0125mol)96％(重量)硫酸混合物33小時。冷卻後，混合物每次用15ml5％強度硫酸提取，共提取三次。
合併硫酸提取液，用25％強度氫氧化鈉溶液中和，接著蒸餾，得到13.5g產物，根據GC分析表明產物為99.3％未反應的4-甲基吡唑。
從有機相中得到17.4g4-甲基-N-辛基吡唑，沸點75℃/7毫巴，含量95％(GC)，轉化率34.6％，選擇性98.5％。實施例14將6.8g(0.1mol)吡唑，23.7g(0.32mol)叔丁醇和0.51g(0.005mol)96％(重量)硫酸在高壓釜中於200℃及35巴壓力下攪拌3小時。冷卻後，降壓(去除異丁烯)並相分離，得到6.5g吡唑水溶液，GC分析表明含10.2％重量吡唑，將其蒸餾，得到0.66g吡唑。從有機相中得到10.5g(83.6％)N-叔丁基吡唑，沸點102℃，含量98.8％(GC)。實施例15將34g(0.5mol)吡唑和83g(0.64mol)2-乙基-1-己醇與2.55g(0.025mol)96％(重量)硫酸在175℃下一同攪拌20小時。冷卻後，混合物用5％強度硫酸提取三次，每次15ml。用25％強度氫氧化鈉溶液中和合併的硫酸提取液。其後蒸餾得到27.0g99.1％純淨未反應的吡唑(根據GC分析)。從有機相中得到19.6gN-己基-2-乙基吡唑，沸點65℃/50毫巴，含量92％(GC)，轉化率21.3％，選擇性93.9％。
權利要求
1.製備通式IN-取代吡唑化合物的方法
其中R1代表C1-C12烷基或C7-C20苯基烷基，以及R2，R3和R4彼此獨立代表氫，C1-C12烷基，C7-C20苯基烷基或未取代的或取代的芳基，包括在催化劑存在下，於50至400℃下反應通式II的吡唑化合物
其中R2，R3和R4的定義同上，和通式III的醇R1-O-H (III)其中R1定義同上，其中吡唑II與化合物III的反應是在0.001∶1至1∶1摩爾比條件下，在略低於大氣壓力直至250巴壓力下於液相中進行，並使用酸和/或其烷基酯或其酸酐作為催化劑，其相對於吡唑II的摩爾比為0.0001∶1至0.5∶1。
2.如權利要求1所述的製備式IN-取代吡唑化合物的方法，其中使用下述化合物作為催化劑硫酸，硫酸烷基酯，硫酸二烷基酯，磷酸，磷酸烷基酯，烷基磺酸或其烷基酯，芳基磺酸或其烷基酯，以及所述酸的酸酐如三氧化硫或五氧化二磷。
3.如權利要求1所述的製備式IN-取代吡唑化合物的方法，其中吡唑II與化合物III的摩爾比為0.002∶1至1∶1。
4.如權利要求1所述的製備式IN-取代吡唑化合物的方法，其中吡唑II與化合物III的摩爾比為0.003∶1至1∶1。
5.如權利要求1所述的製備式IN-取代吡唑化合物的方法，其中催化劑與吡唑II的摩爾比為0.0005∶1至0.5∶1。
6.如權利要求1所述的製備式IN-取代吡唑化合物的方法，其中催化劑與吡唑II的摩爾比為0.01∶1至0.2∶1。
7.如權利要求1所述的製備式IN-取代吡唑化合物的方法，其中反應是在0.8至250巴壓力下進行。
8.如權利要求1所述的製備式IN-取代吡唑化合物的方法，其中反應是在0.8至100巴壓力下進行。
9.如權利要求1所述的製備式IN-取代吡唑化合物的方法，其中反應是在0.9至100巴壓力下進行。
10.如權利要求1所述的製備式IN-取代吡唑化合物的方法，其中反應是在100至350℃的溫度下進行。
全文摘要
製備通式IN－取代吡唑化合物的方法:其中R
文檔編號C07D521/00GK1177348SQ96192351
公開日1998年3月25日 申請日期1996年2月27日 優先權日1995年3月4日
發明者H·R·默克爾, E·福雷特施納, J·施洛德 申請人:巴斯福股份公司