專利名稱：烷氧基三唑啉酮的制備方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種新型的制備烷氧基三唑啉酮的方法，其中大多數(shù)烷氧基三唑啉酮為已知的，并可用作制備農(nóng)業(yè)化學(xué)活性物質(zhì)的中間體。
烷氧基三唑啉酮及其一系列制備方法為已知的，并在文獻(xiàn)中有描述。
因此，例如，化合物5-甲氧基-2，4-二氫-3H-1，2，4-三唑-3-酮(或3-甲氧基-1，2，4-三唑-5(4H)-酮)是通過化合物(甲氧基-甲基硫基-亞甲基)-氨基甲酸乙酯(或N-[甲氧基-(甲基硫基)亞甲基]氨基甲酸乙酯)與水合肼在乙醇中回流而得到(參見J．Chem．Soc．Perkin I1973，2644-2646)。但是，用于該目的的原料只能通過甲氧基-硫代羰基-乙氧基羰基胺(即甲氧基-(硫代羰基)-氨基甲酸乙酯或1-乙基-3-甲基硫代亞氨二羧酸酯)與硫酸二甲酯的甲基化作用，以令人不滿意的收率獲得。
在氰酸苯酯與肼基甲酸乙酯的反應(yīng)中，生成了少量的5-乙氧基-2，4-二氫-3H-1，2，4-三唑-3-酮(或3-乙氧基-△3-1，2，4-三唑啉-5-酮)化合物(參見Arch．Pharm．307(1974)，889-891)。但是，該反應(yīng)用于特定地制備烷氧基三唑啉酮的用途尚未公開。
另外一種制備烷氧基三唑啉酮的方法包括將亞氨碳酸二酯與肼基甲酸酯反應(yīng)生成N’-(氨基-烷氧基-亞甲基)-肼-羧酸酯(“氨基脲衍生物”)，以及縮合這些中間體生成相應(yīng)的烷氧基三唑啉酮(參見US專利5，599，945)。同樣，這種制備途徑常常只能提供不令人滿意的烷氧基三唑啉酮的收率。
發(fā)明概述現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通式(Ⅰ)所示的烷氧基三唑啉酮
(其中，R代表烷基、鏈烯基、炔基、環(huán)烷基、環(huán)烷基烷基、芳基或芳基烷基，這些基團(tuán)中的任一基團(tuán)都可被取代)可通過下述方法以非常好的產(chǎn)率和高的純度獲得，該方法包括使a)通式(Ⅱ)所示的硫代亞氨二羧酸二酯 (其中R如上定義，R1代表烷基、芳烷基或芳基，這些基團(tuán)中的任一基團(tuán)都可被取代)，與b)肼、水合肼或肼的酸加合物進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)在下列條件下進(jìn)行ⅰ)在稀釋劑的存在下，且任選地在堿性反應(yīng)助劑存在下，以及ⅱ)溫度為-10℃～+100℃。
令人驚奇的是，通式(Ⅰ)所示的烷氧基三唑啉酮可通過本發(fā)明的方法以非常好的產(chǎn)率和高的純度獲得。特別令人驚奇且令本領(lǐng)域的技術(shù)人員難以預(yù)料的是，通式(Ⅱ)所示的化合物“環(huán)縮合”成通式(Ⅰ)所示的化合物的反應(yīng)能以如此高的區(qū)域選擇性進(jìn)行，即可避免環(huán)合為5-硫代-[1，2，4]-三唑烷-3-酮，其至少將被認(rèn)為是“副反應(yīng)”。
與上述現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于前體制備過程中的烷基化步驟不是必需的，且可避免使用工業(yè)上不利的前體(諸如不穩(wěn)定的亞氨碳酸二酯)。此外，通式(Ⅱ)所示的原料為可以以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式低成本制備的產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的方法較之現(xiàn)有技術(shù)為有用的進(jìn)步。
本發(fā)明優(yōu)選涉及制備式(Ⅰ)所示的化合物，其中R代表
ⅰ)各具有至多6個(gè)碳原子的烷基、鏈烯基或炔基，且這些基團(tuán)中的任一基團(tuán)都可被氰基、鹵素或C1-C4烷氧基取代，或ⅱ)含3～6個(gè)碳原子的環(huán)烷基或在環(huán)烷基部分有3～6個(gè)碳原子而在烷基部分有1～4個(gè)碳原子的環(huán)烷基烷基，這兩個(gè)基團(tuán)都可被鹵素或C1-C4烷基取代，或ⅲ)含6或10個(gè)碳原子的芳基或在芳基部分有6或10個(gè)碳原子而在烷基部分有1～4個(gè)碳原子的芳烷基，這兩個(gè)基團(tuán)都可被氰基、鹵素、C1～C4烷基、C1～C4鹵代烷基、C1～C4烷氧基、C1～C4鹵代烷氧基或C1～C4烷氧基-羰基取代。
本發(fā)明更優(yōu)選涉及制備式(Ⅰ)所示的化合物，其中R代表ⅰ)甲基、乙基、正-或異-丙基、正-、異-或仲-丁基，這些基團(tuán)中的任一基團(tuán)都可被氰基、氟、氯和／或溴、甲氧基或乙氧基取代，或ⅱ)丙烯基、丁烯基、丙炔基或丁炔基，這些基團(tuán)中的任一基團(tuán)都可被氰基、氟、氯和／或溴取代，ⅲ)環(huán)丙基或環(huán)丙基甲基，二者都可被氟、氯、甲基或乙基取代，或ⅳ)苯基或芐基，二者都可被氰基、氟、氯、溴、甲基、乙基、三氟甲基、甲氧基、乙氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基、甲氧基羰基或乙氧基羰基取代。
本發(fā)明最優(yōu)選涉及制備式(Ⅰ)所示化合物，其中R代表甲基、乙基、正-或異-丙基。
采用，例如，1，3-二乙基硫代亞氨二羧酸酯和肼作為原料時(shí)，本發(fā)明方法的反應(yīng)歷程可以下式說明 式(Ⅱ)提供了在本發(fā)明用于制備式(Ⅰ)所示的化合物的方法中用作原料的硫代亞氨二羧酸二酯的通用定義。在式(Ⅱ)中，R優(yōu)選且最優(yōu)選具有與式(Ⅰ)所示的化合物的優(yōu)選和最優(yōu)選的定義所相同的含義。R1優(yōu)選代表含1～4個(gè)碳原子的烷基、芐基或苯基，且最優(yōu)選甲基或乙基。
通式(Ⅱ)所示的原料為已知的和／或可以本身已知的方法制備(參見Chem．Pharm．Bull．20(1972)，2618-2625；J．Chem．Soc．Perkin I1973，2644-2646；Chem．Ber．114(1981)，2075-2086；德國(guó)專利3，010，204)。
本發(fā)明的方法可采用肼、水合肼或肼的酸加合物來進(jìn)行。肼的酸加合物的例子包括乙酸肼、鹽酸肼和硫酸肼。但是，在本發(fā)明方法中優(yōu)選使用水合肼作為原料。
本發(fā)明用于制備通式(Ⅰ)所示的烷氧基三唑啉酮的方法使用稀釋劑來進(jìn)行。合適的進(jìn)行本發(fā)明方法的稀釋劑特別為惰性有機(jī)溶劑。它們特別包括脂肪族、脂環(huán)族或芳香族的、任選鹵代的烴類，諸如揮發(fā)油、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、石油醚、己烷、環(huán)己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳；醚類，諸如二乙基醚、二異丙基醚、二噁烷、四氫呋喃或乙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚；酮類，諸如丙酮、丁酮或甲基異丁基酮；腈類，諸如乙腈、丙腈或丁腈；酰胺類，諸如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-甲酰苯胺、N-甲基-吡咯烷酮或六甲基磷酸三酰胺；酯類，諸如乙酸甲酯或乙酸乙酯；亞砜類，諸如二甲亞砜；醇類，諸如甲醇、乙醇、正-或異-丙醇、正-、異-、仲-或叔-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，及其與水的混合物或純水。
本發(fā)明的方法中優(yōu)選的稀釋劑為醇類，諸如，特別是甲醇、乙醇、正-和異-丙醇。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物的收率可通過控制pH值顯著地增加。pH值優(yōu)選保持在6～11，更優(yōu)選為7～10，最優(yōu)選為8～9。pH值可通過多種方法來控制。例如，以能使pH值保持在上述指定范圍內(nèi)的速度加入物料。另外，可以加入堿性反應(yīng)助劑。本發(fā)明的方法所用的合適的堿性反應(yīng)助劑通常為常用的無機(jī)或有機(jī)堿或酸接受體。它們優(yōu)選包括堿金屬或堿土金屬的乙酸鹽、氨基化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫化物、氫氧化物或醇鹽，諸如乙酸鈉、乙酸鉀或乙酸鈣、氨基化鋰、氨基化鈉、氨基化鉀或氨基化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸鈣、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀或碳酸氫鈣、氫化鋰、氫化鈉、氫化鉀或氫化鈣、氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈣、甲醇鈉或甲醇鉀、乙醇鈉或乙醇鉀、正-或異-丙醇鈉或正-或異-丙醇鉀、正-、異-、仲-或叔-丁醇鈉或正-、異-、仲-或叔-丁醇鉀；此外，還包括堿性有機(jī)含氮化合物，諸如三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、乙基二異丙基胺、N，N-二甲基-環(huán)己基胺、二環(huán)己基胺、乙基二環(huán)己基胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基芐胺、吡啶、2-甲基-、3-甲基-、4-甲基-、2，4-二甲基-、2，6-二甲基-、3，4-二甲基-和3，5-二甲基-吡啶、5-乙基-2-甲基-吡啶、4-二甲基氨基-吡啶、N-甲基-哌啶、1，4-二氮雜雙環(huán)[2．2．2]-辛烷(DABCO)、1，5-二氮雜雙環(huán)[4．3．0]-壬-5-烯(DBN)或1，8-二氮雜雙環(huán)[5．4．0]-十一碳-7-烯(DBU)。
本發(fā)明的方法所用的最優(yōu)選的堿性反應(yīng)助劑為堿金屬氫氧化物或堿金屬醇鹽，諸如，特別是氫氧化鈉或氫氧化鉀、甲醇鈉或甲醇鉀、乙醇鈉或乙醇鉀。
在本發(fā)明的方法的實(shí)施中，反應(yīng)溫度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變化。通常反應(yīng)在-10℃～100℃下進(jìn)行，優(yōu)選為-5℃～+80℃。
本發(fā)明的方法通常在大氣壓下進(jìn)行。但是，本發(fā)明的方法也可在加壓或減壓下進(jìn)行-通常為0．1巴～10巴。
在本發(fā)明的方法的實(shí)施中，每摩爾式(Ⅱ)所示的硫代亞胺二羧酸二酯通常使用1．0～1．5mol、優(yōu)選1．05～1．20mol的肼、水合肼或肼的酸加合物和如果使用的話0．001～1．5mol、優(yōu)選0．05～1．0mol的堿性反應(yīng)助劑。
在本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，首先將通式(Ⅱ)所示的原料加至稀釋劑中，并緩慢地加入肼、水合肼或肼的酸加合物和堿性反應(yīng)助劑(優(yōu)選在稀釋劑中)。然后攪拌反應(yīng)混合物直至反應(yīng)結(jié)束，并接著以常規(guī)方法后處理或無需任何進(jìn)一步的純化而用于下一步反應(yīng)(參見U．S．5，599，945)。
本方明的方法所制備的通式(Ⅰ)所示的烷氧基三唑啉酮可用作制備除草活性化合物的中間體(參見U．S．5，599，945、5，057，144和5，534，486)。
下列實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不限制本發(fā)明。在實(shí)施例中，除非另有說明，所有份和百分?jǐn)?shù)均以重量計(jì)。
制備實(shí)施例實(shí)施例1 14．5g(94mmol)1，3-二甲基硫代亞氨二羧酸酯首先加入到55ml甲醇中，并冷卻至0℃。在此溫度下，將5．08g(102mmol)水合肼和0．61g(9．4mmol)氫氧化鉀在25ml甲醇中的溶液經(jīng)1小時(shí)于攪拌下滴加入。移去冷卻浴，將反應(yīng)混合物在室溫(約20℃)下攪拌約5小時(shí)。然后采用水泵真空裝置小心地蒸去溶劑。
9．84g(理論值的91％)5-甲氧基-2，4-二氫-3H-1，2，4-三唑-3-酮以粗產(chǎn)物形式獲得。
實(shí)施例2 17．2g(94mmol)1-甲基-3-丙基硫代亞氨二羧酸酯首先加入到55ml甲醇中，并冷卻至0℃。在此溫度下，將5．08g(102mmol)水合肼和0．61g(9．4mmol)氫氧化鉀在25ml甲醇中的溶液經(jīng)1小時(shí)于攪拌下滴入。移去冷卻浴，將反應(yīng)混合物在室溫(約20℃)下攪拌約5小時(shí)。然后采用水泵真空裝置小心地蒸去溶劑。
12．37g(理論值的92％)5-丙氧基-2，4-二氫-3H-1，2，4-三唑-3-酮以粗產(chǎn)物形式獲得。
實(shí)施例314．5g(94mmol，96．6％純)1，3-二甲基硫代亞氨二羧酸酯和0．305g(4．7mmol，87％純)氫氧化鉀首先加入到55ml甲醇中，并冷卻至0℃。在此溫度下，加入5．08g(102mmol)水合肼在25ml甲醇中的溶液，其加入速率應(yīng)能保持pH值為8～9。該加入過程進(jìn)行約2小時(shí)。移去冷卻浴，將反應(yīng)混合物在室溫(約20℃)下攪拌約5小時(shí)。
10．93g(90％純，即理論值的91％)5-甲氧基-2，4-二氫-3H-1，2，4-三唑-3-酮以粗產(chǎn)物形式獲得。
實(shí)施例414．5g(94mmol，96．6％純)1，3-二甲基硫代亞氨二羧酸酯首先加入到55ml甲醇中，并冷卻至0℃。在此溫度下，將5．08g(102mmol)水合肼在25ml甲醇中的溶液經(jīng)30分鐘于攪拌下滴入。由于較快的加入速度，pH值保持在8～9之間。移去冷卻浴，將反應(yīng)混合物在室溫(約20℃)下攪拌約5小時(shí)。然后采用水泵真空裝置小心地蒸去溶劑。
10．56g(87％純，即理論值的85％)5-甲氧基-2，4-二氫-3H-1，2，4-三唑-3-酮以粗產(chǎn)物形式獲得。
實(shí)施例518．96g(105mmol，98％純)1-甲基-3-丙基硫代亞氨二羧酸酯和0．338g(5．25mmol，87％純)氫氧化鉀首先加入到55ml甲醇中，并冷卻至0℃。在此溫度下，加入5．50g(112mmol)水合肼在25ml甲醇中的溶液，其加入速率應(yīng)能保持pH值為8～9。該加入過程進(jìn)行約2小時(shí)。移去冷卻浴，將反應(yīng)混合物在室溫(約20℃)下攪拌約5小時(shí)。
15．18g(91％純，即理論值的92％)5-丙氧基-2，4-二氫-3H-1，2，4-三唑-3-酮以粗產(chǎn)物形式獲得。
實(shí)施例618．96g(105mmol，98％純)1-甲基-3-丙基硫代亞氨二羧酸酯首先加入到55ml甲醇中，并冷卻至0℃。在此溫度下，將5．50g(110mmol)水合肼在25ml甲醇中的溶液經(jīng)30分鐘于攪拌下加入。由于較快的加入速度，pH值保持在8～9之間。移去冷卻浴，將反應(yīng)混合物在室溫(約20℃)下攪拌約5小時(shí)。然后采用水泵真空裝置小心地蒸去溶劑。
14．63g(90％純，即理論值的87．7％)5-丙氧基-2，4-二氫-3H-1，2，4-三唑-3-酮以粗產(chǎn)物形式獲得。
式(Ⅱ)所示的原料實(shí)施例(Ⅱ-1) 8．3g(100mmol)硫代氰酸鈉和0．4g(3mmol)喹啉首先加入到50ml甲基異丁基酮中。在室溫(約20℃)下，10．2g(107mmol)氯甲酸甲酯經(jīng)約45分鐘于攪拌下滴入。然后將反應(yīng)混合物在室溫下攪拌約3小時(shí)。在加入6．4g(200mmol)甲醇(經(jīng)過30分鐘)后，反應(yīng)混合物在室溫下繼續(xù)攪拌16小時(shí)。加入30ml水和3ml濃鹽酸后，分離有機(jī)相，水相用甲基異丁基酮再萃取兩次。合并有機(jī)相，經(jīng)20ml水洗滌，硫酸鎂干燥后過濾。溶劑采用水泵真空裝置小心地蒸去。
獲得14．5g(理論值的97％)1，3-二甲基硫代亞氨二羧酸酯，其無需進(jìn)一步純化可用于實(shí)施例1的反應(yīng)。
實(shí)施例(Ⅱ-2) 8．3g(100mmol)硫代氰酸鈉和0．4g(3mmol)喹啉首先加入到50ml甲基異丁基酮中。在室溫(約20℃)下，10．2g(107mmol)氯甲酸甲酯經(jīng)約45分鐘于攪拌下滴入。然后將反應(yīng)混合物在室溫下攪拌3小時(shí)。在加入12g(200mmol)正丙醇(經(jīng)過30分鐘)后，反應(yīng)混合物在室溫下繼續(xù)攪拌16小時(shí)。加入30ml水和3ml濃鹽酸后，分離有機(jī)相，水相用甲基異丁基酮再萃取兩次。合并有機(jī)相，經(jīng)20ml水洗滌，硫酸鎂干燥后過濾。溶劑采用水泵真空裝置小心地蒸去。
獲得17．2g(理論值的97％)1-甲基-3-丙基硫代亞氨二羧酸酯，其無需進(jìn)一步純化可用于實(shí)施例2的反應(yīng)。
盡管本發(fā)明已在前面詳細(xì)描述以達(dá)到說明的目的，但是可以理解，這些細(xì)節(jié)僅用于該目的，且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不偏離本發(fā)明的精髓和范圍時(shí)作出變通，除了其被權(quán)利要求所限制。
權(quán)利要求
1．一種制備通式(Ⅰ)所示的烷氧基三唑啉酮的方法， 其中，R代表烷基、鏈烯基、炔基、環(huán)烷基、環(huán)烷基烷基、芳基或芳烷基，這些基團(tuán)中的任一基團(tuán)都可被取代，該方法包括使a)通式(Ⅱ)所示的硫代亞氨二羧酸二酯 其中R如上定義，R1代表烷基、芳烷基或芳基，這些基團(tuán)中的任一基團(tuán)都可被取代，與b)肼、水合肼或肼的酸加合物進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)ⅰ)在稀釋劑的存在下，且任選地在堿性反應(yīng)助劑存在下，以及ⅱ)溫度為-10℃～+100℃時(shí)進(jìn)行。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中R代表ⅰ)各具有至多6個(gè)碳原子的烷基、鏈烯基或炔基，這些基團(tuán)中的任一基團(tuán)都可被氰基、鹵素或C1-C4烷氧基取代，或ⅱ)含3～6個(gè)碳原子的環(huán)烷基或在環(huán)烷基部分有3～6個(gè)碳原子而在烷基部分有1～4個(gè)碳原子的環(huán)烷基烷基，二者都可被鹵素或C1-C4烷基取代，或ⅲ)含6或10個(gè)碳原子的芳基或在芳基部分有6或10個(gè)碳原子而在烷基部分有1～4個(gè)碳原子的芳烷基，二者都可被氰基、鹵素、C1-C4烷基、C1-C4鹵代烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4鹵代烷氧基或C1-C4烷氧基-羰基取代。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中R代表ⅰ)甲基、乙基、正-或異-丙基、正-、異-或仲-丁基，這些基團(tuán)中的任一基團(tuán)都可被氰基、氟、氯和／或溴、甲氧基或乙氧基取代，或ⅱ)丙烯基、丁烯基、丙炔基或丁炔基，這些基團(tuán)中的任一基團(tuán)都可被氰基、氟、氯和／或溴取代，ⅲ)環(huán)丙基或環(huán)丙基甲基，二者都可被氟、氯、甲基或乙基取代，或ⅳ)苯基或芐基，二者都可被氰基、氟、氯、溴、甲基、乙基、三氟甲基、甲氧基、乙氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基、甲氧基羰基或乙氧基羰基取代。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中R1代表含1～4個(gè)碳原子的烷基、芐基或苯基。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中反應(yīng)在溫度為-5℃～+80℃時(shí)進(jìn)行。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所用的稀釋劑為醇。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用堿性反應(yīng)助劑，且該助劑為堿金屬氫氧化物或堿金屬醇鹽。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中式(Ⅱ)所示的原料和堿性反應(yīng)助劑首先加入到稀釋劑中，緩慢地加入肼、水合肼或肼的酸加合物，攪拌反應(yīng)混合物直到反應(yīng)結(jié)束。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中式(Ⅱ)所示的原料首先加入到稀釋劑中，緩慢地加入肼、水合肼或肼的酸加合物和堿性反應(yīng)助劑，攪拌反應(yīng)混合物直到反應(yīng)結(jié)束。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中反應(yīng)在pH值為6～11時(shí)進(jìn)行。
全文摘要
式(Ⅰ)所示的烷氧基三唑啉酮(已知例如作為制備農(nóng)業(yè)化學(xué)活性化合物的中間體),其中R代表烷基、鏈烯基、炔基、環(huán)烷基、環(huán)烷基烷基、芳基或芳烷基,這些基團(tuán)中的任一基團(tuán)都可被取代,通過將a)通式(Ⅱ)所示的硫代亞氨二羧酸二酯,其中R如上定義,R
文檔編號(hào)C07D249/12GK1290256SQ99802882
公開日2001年4月4日 申請(qǐng)日期1999年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月11日
發(fā)明者M·康拉德, R·蘭茨施, V·C·德賽, S·V·庫(kù)爾卡尼 申請(qǐng)人:拜爾公司, 美國(guó)拜爾公司