專利名稱：制備硝基胍和硝基烯胺衍生物的方法
技術領域：
本發明涉及一種新的制備取代的2-硝基胍和硝基烯胺衍生物的方法。
已知，為了制備取代的硝基胍、硝基烯胺或氰基烯胺，可將另一取代基引入(例如通過烷基化)那些可能已取代一至幾次的化合物中(例如參見EP專利申請0.375.907)。由于在這些反應中用作起始物的浸提物中存在幾個氫原子，前面提到的所述取代反應通常是非選擇性的并且產生不需要的取代產物。上述EP專利申請以實施例的方式描述了通過將一取代硝基異硫脲與伯胺反應同時使硫醇斷裂來制備1，3-二取代的2-硝基胍。然而，這些在已知方法中建議用作起始化合物且包含烷硫基離去基團的硝基異硫脲化合物可能很難得到。在EP-A-0-483.062中也描述了通過將六氫-三嗪水解來制備式(I)化合物的方法。
現已顯示，上述制備式(I)化合物的方法不能滿足化學制備方法所要求的必要條件，如有效性、毒性、貯存穩定性以及起始物和賦形劑的純度、反應時間、能量消耗和通過該方法生產的量、所產生副產品和廢品的量和回收率，以及終產品的純度和收率。因此需要提供改善的制備這些化合物的方法。
因此，本發明的目的是提供一種改善的從容易獲得的起始化合物制備取代的2-硝基胍、2-硝基烯胺、2-氰基烯胺和2-氰基胺的方法，該方法允許進行特異性取代而不會得到大量不需要的副產品。
因此，本發明涉及制備式(I)化合物的方法 其中
R1為氫或C1-C4-烷基；R2為氫或C1-C8-烷基，C3-C6-環烷基或-N(R3)R4；或者R2和R6一起為-CH2-CH2-S-，通過該基團，亞乙基與氮連接；R3和R4彼此獨立地為氫，C1-C4-烷基，C3-C6-環烷基或-CH2B基；R6為氫或C1-C8-烷基，芳基或芐基；或者R3和R6一起為-CH2-CH2-，-CH2-CH2-CH2-，-CH2-O-CH2-，-CH2-S-CH2-或-CH2-N(R5)-CH2-；X為N-CN，CH-CN；CH-NO2或N-NO2；A為芳族或非芳族、單環或二環雜環基，該基團可以是未取代的或者是由取代基一取代的至五取代的，這由環系統的取代可能性確定，所述取代基選自鹵素、C1-C3-烷基、C1-C3-烷氧基、鹵素-C1-C3-烷基、C1-C3-鹵代烷氧基、環丙基、鹵代環丙基、C2-C3-鏈烯基、C2-C3-鏈炔基、C2-C3-鹵代鏈烯基和C2-C3-鹵代鏈炔基、C1-C3-烷硫基、C1-C3-鹵代烷硫基、烯丙氧基、炔丙氧基、烯丙硫基、炔丙硫基、鹵代烯丙氧基、鹵代烯丙硫基、氰基和硝基；并且B為未取代的或由1-3個取代基取代的苯基、3-吡啶基或噻唑基，所述取代基選自C1-C3-烷基、C1-C3-鹵代烷基、環丙基、鹵代環丙基、C2-C3-鏈烯基、C2-C3-鏈炔基、C1-C3-烷氧基、C2-C3-鹵代鏈烯基、C2-C3-鹵代鏈炔基、C1-C3-鹵代烷氧基、C1-C3-烷硫基、C1-C3-鹵代烷硫基、烯丙氧基、炔丙氧基、烯丙硫基、炔丙硫基、鹵代烯丙氧基、鹵代烯丙硫基、鹵素、氰基和硝基；其特征是，在相轉移催化劑和堿存在下，將已知的或者可通過已知方法制備的并且其中R2、R6和X具有與上述式(I)相同含義的式(II)化合物 與已知的或者可通過已知方法制備的并且其中A和R1具有與上述式(I)相同含義并且Q為離去基團的式(III)化合物反應。 部分式(I)化合物可以以互變異構體形式存在。因此應該理解，上下文中任何適宜的式(I)化合物也包括其相應的互變異構體，即使在各情況下后者沒有特別提到。
如果適宜的話，式(I)化合物及其E/Z異構體和互變異構體可以以鹽的形式存在。例如，至少具有一個堿性中心的式(I)化合物可以形成酸加成鹽。例如，用于形成這些鹽的酸可以是強無機酸如礦物酸，例如硫酸、磷酸或氫鹵酸，強有機羧酸如用鹵素(如果適宜的話)取代的C1-C4鏈烷烴羧酸，例如乙酸，如不飽和的或飽和的二羧酸，例如草酸、丙二酸、馬來酸、富馬酸或鄰苯二甲酸，如羥基羧酸，例如抗壞血酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸或檸檬酸，或苯甲酸，或者有機磺酸如用鹵素取代的C1-C4鏈烷烴磺酸或芳基磺酸(如果適宜的話)，例如甲磺酸或對甲苯磺酸。優選地，當處理反應混合物時得到式(I)化合物與所述種類酸的鹽。
廣義地說，至少具有一個酸基的式(I)化合物可以與堿形成鹽適宜的與堿形成的鹽為金屬鹽如堿金屬或堿土金屬鹽，例如鈉、鉀或鎂鹽，或者與氨或有機胺形成的鹽如嗎啉、哌啶、吡咯烷、一、二或三低級烷基胺，例如乙胺、二乙胺、三乙胺或二甲基丙胺，或者一、二或三羥基低級烷基胺，例如一、二或三乙醇胺。如果適宜的話，也可以形成相應的內鹽。在本發明范圍內優選的化合物為在農業化學上有益的鹽。可以理解，如果適宜的話，上下文中游離的式(I)化合物也包括相應鹽的類似物，并且可以理解，所述鹽也包括游離的式(I)化合物。這同樣適用于式(I)化合物的E/Z異構體和互變異構體及其鹽。游離形式是優選的。
在上下文關于式(I)-(III)的定義中，如下理解各類術語鹵素是指氟、氯、溴和碘，其中氟、氯和溴是優選的，特別優選的是氯。在本文中，可以將鹵素理解為獨立的取代基或部分取代基，如在鹵代烷基、鹵代烷硫基、鹵代烷氧基、鹵代環烷基、鹵代鏈烯基、鹵代鏈炔基、鹵代烯丙氧基或鹵代烯丙硫基中使用的鹵素。烷基、烷硫基、鏈烯基、鏈炔基和烷氧基可以是直鏈的或支鏈的。如果不另外定義，烷基具有高達6個碳原子。可提到的所述烷基的實例為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基或叔丁基。烷氧基的實例為甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基或丁氧基及其異構體。烷硫基的實例為甲硫基、乙硫基、異丙硫基、丙硫基或異構的丁硫基。可被鹵素取代的烷基、烷氧基、鏈烯基、鏈炔基或環烷基可以僅僅是部分取代的或者也可以是全鹵代的。上述定義適用于鹵素、烷基和烷氧基。這些基團中烷基的實例為由氟、氯和/或溴一取代的至三取代的甲基，如CHF2或CF3；由氟、氯和/或溴一取代的至全取代的乙基，如CH2CF3、CF2CF3、CF2CCl3、CF2CHCl2、CF2CHF2、CF2CFCl2、CF2CHBr2、CF2CHClF、CF2CHBrF或CClFCHClF；由氟、氯和/或溴一取代的至七取代的丙基或異丙基，如CH2CHBrCH2Br、CF2CHFCF3、CH2CF2CF3或CH(CF3)2；由氟、氯和/或溴一取代的至九取代的丁基或其異構體，如CF(CF3)CHFCF3或CH2(CF2)2CF3；2-氯環丙基或2，2-二氟環丙基；2，2-二氟乙烯基、2，2-二氯乙烯基、2-氯烷基、2，3-二氯乙烯基或2，3-二溴乙烯基。
有代表性的鏈烯基和鏈炔基的實例為烯丙基、甲代烯丙基、炔丙基、乙烯基和乙炔基。烯丙氧基、炔丙氧基、烯丙硫基或炔丙硫基中的雙鍵或三鍵與雜原子(N、O或S)的連接點分離，優選地通過飽和碳原子分離。
如果所定義的烷基、烷氧基、鏈烯基、鏈炔基或環烷基由其它取代基取代，那么它們可以由所列出的那些相同的或不同的取代基取代一次或多次。在所取代的基團中，優選存在一個或兩個其它的取代基。環烷基為環丙基、環丁基、環戊基或環己基。
芳基是指苯基、萘基、菲基或蒽基，特別是苯基。
在本發明上下文中，優選地，雜芳基是指具有1-3個選自N、O或S雜原子的5-7元芳族或非芳族環。優選以氮原子作為雜原子并且不含或含一個其它雜原子，優選氮、氧或硫，特別優選氮的芳族5-和6-元環。
本文的離去基團Q可理解為是在化學反應中常見的并且是本領域技術人員已知的所有可除去的基團；尤其是鹵素如氟、氯、溴、碘、-O-C(＝O)-A、-O-P(＝O)(W)2、-O-Si(C1-C8-烷基)3、-O-(C1-C8-烷基)、-O-芳基、-O-S(＝O)2W、-S-P(＝O)-(W)2、-S-P(＝S)-(W)2、-S-S-(C1-C8-烷基)、-S-S-芳基、-S-(C1-C8-烷基)、-S-芳基、-S(＝O)W或-S(＝O)2W，其中W未取代的或取代的C1-C8-烷基、C2-C8-鏈烯基、C2-C8-鏈炔基，未取代的或取代的芳基、未取代的或取代的芐基、C1-C8-烷氧基或二-(C1-C8-烷基)胺，其中烷基是彼此獨立的；NO3、NO2或硫酸根、亞硫酸根、磷酸根、亞磷酸根、羧酸根、亞氨酯、N2或氨基甲酸根。作為離去基團，氯和溴是特別優選的，尤其優選的是氯。
優選地，在本發明方法中制備的化合物是式(I)化合物1)、其中R1為氫；2)、其中R2為-N(R3)R4基；3)、其中R3為氫或C1-C4-烷基；4)、其中R4為氫；5)、其中R2為-N(R3)R4基并且R3和R4一起為-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-或-CH2-N(CH3)-CH2-，特別是-CH2-CH2-或-CH2-O-CH2-；6)、其中R6為氫、C1-C8-烷基、芳基或芐基；7)、其中X為CH-NO2或N-NO2，特別是N-NO2；8)、其中A為吡啶基、噻唑基或四氫呋喃基，所述基團可以是未取代的或被鹵素、C1-C3-烷基、C1-C3-烷氧基、鹵代-C1-C3-烷基或C1-C3-鹵代烷氧基取代的；特別是2-氯-噻唑-5-基或2-氯-吡啶-5-基。
下列各化合物是通過本發明方法制備的最優選的化合物由EP-A-580553獲知的下式Thiamethoxam；
由《殺蟲劑手冊》，第11版(1997)，英國農作物保護委員會，倫敦，第706頁獲知的下式吡蟲啉； 由《殺蟲劑手冊》，第11版(1997)，英國農作物保護委員會，倫敦，第9頁獲知的下式啶蟲咪(NI-25)； 由《殺蟲劑手冊》，第11版(1997)，英國農作物保護委員會，倫敦，第880頁獲知的下式烯啶蟲胺(TI-304)； 由EP A 0 375907獲知的下式Clothianidin(Ti-435)； 由EP-0 649 845獲知的下式MTI-466； 由EP-A-192.060獲知的下式Thiacloprid； 由EP-0 428.941獲知的下式化合物； 相轉移催化劑可以是所有慣用的化合物，即季銨鹽、季磷鹽、冠醚、螯合劑、DABCO1，4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷和DBU(1，5-二氮雜二環[4.3.0]壬-5-烯)及其季銨鹽；以及高分子相轉移催化劑。它們在瑞士Fluka，Buchs公司1986年版“相轉移催化劑”的7-25頁中列出。因此，本發明引入其中所述相轉移催化劑供參考。
例如，特別優選的季銨鹽相轉移催化劑為氯化芐基三甲基銨、氯化芐基三乙基銨、氯化芐基三丁基銨、溴化芐基三乙基銨、甲醇化芐基三甲基銨、氫氧化芐基三甲基銨(三硝基甲苯B)、氯化縮水甘油基三甲基銨、氯化十六烷基-三甲基銨、溴化十六烷基-三乙基銨、溴化十六烷基-吡啶、氯化十六烷基-吡啶、氯化2-羥乙基-三甲基銨、氫氧化2-羥乙基-三甲基銨、氯化苯基三甲基銨、氫氧化苯基三甲基銨、氯化四丁基銨、溴化四丁基銨、氫氧化四丁基銨、四氟硼酸四丁基銨、硝酸四丁基銨、氯化四癸基銨、乙酸四(十二烷基)銨、氯化四乙基銨、氫氧化四乙基銨、硝酸四(十二烷基)銨、甲苯磺酸四(十二烷基)銨、氯化四己基銨、溴化四己基銨、氯化四甲基銨、溴化四甲基銨、氫氧化四甲基銨、碘化四甲基銨、甲苯磺酸四甲基銨、氯化四辛基銨、氯化四丙基銨、溴化四丙基銨、氯化三丁基甲基銨和溴化三丁基庚基銨。最優選的是季銨氫氧化物，特別是五水合物形式的氫氧化四甲基銨。
季磷鹽可以是氯化芐基三苯基磷、溴化十六烷基三丁基磷、溴化十六烷基三甲基磷、氯化四丁基磷、氯化四苯基磷或溴化四苯基磷；或固定到高分子基質上的溴化己基三丁基磷。
例如，在本發明合成方法中用作相轉移催化劑的冠醚可以為12-冠醚-4、15-冠醚-5、18-冠醚-6、二苯并-18-冠醚-6；聚乙二醇，例如平均分子量為1000、1500或2000的聚乙二醇；三縮四乙二醇或三縮四乙二醇二甲醚。
實施本發明方法優選的溶劑或稀釋劑為酯如乙酸乙酯；醚如乙醚、丙醚、異丙醚、丁醚、叔丁基甲醚、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、乙二醇二甲醚、二甲氧基二乙醚、四氫呋喃或二噁烷；酮如丙酮、甲乙酮或甲基異丁基酮；酰胺如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-吡咯烷酮或六甲基磷酸三酰胺；腈如乙腈或丙腈；和亞砜如二甲基亞砜；或水。
特別優選的是碳酸酯；乙酸；甲酸；酮；腈；醚；N-烷基化酰胺；二甲基亞砜；N-烷基吡咯烷酮；特別是乙腈、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙氧基乙酯、乙酸甲酯、丙腈、丁腈、二甲基亞砜、乙酸乙酯、丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮。
特別優選的溶劑是乙腈、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和乙酸乙氧基乙酯，特別是碳酸二甲酯。
特別優選的組合是碳酸二甲酯作為溶劑，氫氧化四甲基銨作為相轉移催化劑。
尤其，在不含水的系統中，所述堿可以是碳酸鹽，并且在含水溶劑系統中，也可以加入堿金屬氫氧化物來控制pH；碳酸鉀是優選的。優選地，所使用堿的量為每摩爾式(III)化合物需要1-2摩爾堿。
所述反應依賴于所使用溶劑的沸點。有利的溫度范圍大約為40-100℃，優選地大約為60-70℃。
優選地，反應時間大約為0.1-24小時，特別是3-5小時，現已意外地發現，本發明方法能夠在很大程度上滿足最初所列出的要求，特別是那些與產物純度有關的要求。
尤其已顯示，當實施本發明方法時，可抑制不需要的異構體形成。特別是在胍衍生物情況下，已顯示，取代反應也可以發生在攜帶硝基或氰基的的氮原子上 使用適宜的相轉移催化劑使得可以使用在其中只得到少量不需要異構體并且容易再生的溶劑。
制備實施例P1制備5-(2-氯噻唑-5-基甲基)-3-甲基-4-硝基亞氨基-全氫化-1，3，5-噁二嗪(thiamethoxam) 將在400g碳酸二甲酯中的184g 100％的3-甲基-4-硝基亞氨基-全氫化-1，3，5-噁二嗪放在磺化燒瓶中，并加入168g 100％的2-氯-5-氯甲基-噻唑(1.0mol)熔化物。將混合物加熱至65℃。將由350g碳酸二甲酯、4g氫氧化四甲基銨五水合物和242g碳酸鉀粉組成的混合物在62-68℃攪拌下測定60分鐘。
將反應混合物充分攪拌5-6小時，直至99％以上的2-氯-5-氯甲基噻唑發生反應(LC控制)。
然后，將反應混合物冷卻至45-50℃并與600g水混合。用大約260g32％的鹽酸將反應混合物調至pH6.5，然后加熱至60-65℃直至全部溶解。將溶液放置直至發生相分離，并分離有機相。將水相在50℃下用300g碳酸二甲酯再提取。
將再提取的得到的有機相與在反應混合物中得到的有機相混合。合并的有機相在60-65℃下真空(350-400mbar)濃縮至最終重量為600g(480ml)。將混合物緩慢地冷卻至0-5℃并保持1小時。然后過濾所得到的懸浮液。
將濾餅分兩次用300g 5-10℃的碳酸二甲酯洗滌，然后分兩次用300ml水洗滌，潮濕的產物在70℃下真空干燥。
收率218-220g純度為98-99％的標題產物(按100％2-氯-5-氯甲基噻唑計算，為理論值的74％)。沒有發現上述式(IV)異構體。通過在碳酸二甲酯中重結晶，可得到純度為99.5％的標題產物。
其它制備方法包括將碳酸鉀、3-甲基-4-硝基亞氨基--全氫化1，3，5-噁二嗪和氫氧化四甲基銨五水合物一起加到1100g碳酸二甲酯中，并在65℃下，在2-氯-5-氯甲基噻唑中測定60分鐘。然后如上進行反應和處理。
權利要求
1.制備式(I)化合物的方法 其中R1為氫或C1-C4-烷基；R2為氫或C1-C8-烷基，C3-C6-環烷基或-N(R3)R4基；或者R2和R6一起為-CH2-CH2-S-，通過該基團，亞乙基與氮連接；R3和R4彼此獨立地為氫，C1-C4-烷基，C3-C6-環烷基或-CH2B基；R6為氫或C1-C8-烷基，芳基或芐基；或者R3和R6一起為-CH2-CH2-，-CH2-CH2-CH2-，-CH2-O-CH2-，-CH2-S-CH2-或-CH2-N(R5)-CH2-；X為N-CN，CH-CN；CH-NO2或N-NO2；A為芳族或非芳族、單環或二環雜環基，該基團可以是未取代的或者是由取代基一取代的至五取代的，這由環系統的取代可能性確定，所述取代基選自鹵素、C1-C3-烷基、C1-C3-烷氧基、鹵素-C1-C3-烷基、C1-C3-鹵代烷氧基、環丙基、鹵代環丙基、C2-C3-鏈烯基、C2-C3-鏈炔基、C2-C3-鹵代鏈烯基和C2-C3-鹵代鏈炔基、C1-C3-烷硫基、C1-C3-鹵代烷硫基、烯丙氧基、炔丙氧基、烯丙硫基、炔丙硫基、鹵代烯丙氧基、鹵代烯丙硫基、氰基和硝基；并且B為未取代的或由1-3個取代基取代的苯基、3-吡啶基或噻唑基，所述取代基選自C1-C3-烷基、C1-C3-鹵代烷基、環丙基、鹵代環丙基、C2-C3-鏈烯基、C2-C3-鏈炔基、C1-C3-烷氧基、C2-C3-鹵代鏈烯基、C2-C3-鹵代鏈炔基、C1-C3-鹵代烷氧基、C1-C3-烷硫基、C1-C3-鹵代烷硫基、烯丙氧基、炔丙氧基、烯丙硫基、炔丙硫基、鹵代烯丙氧基、鹵代烯丙硫基、鹵素、氰基和硝基；并且其特征是，在相轉移催化劑和堿存在下，將式(II)化合物 其中R2、R6和X具有與上述式(I)相同含義，與式(III)化合物反應。 其中A和R1具有與上述式(I)相同含義并且Q為離去基團。
2.權利要求1的方法，其中所使用的相轉移催化劑為季銨鹽。
3.權利要求1的方法，其中所使用的乳劑為乙酸、甲酸、碳酸酯；酮；腈；醚；N-烷基化酰胺；二甲基亞砜；或N-烷基化吡咯烷酮。
4.權利要求1的方法，其中所使用的堿為碳酸鹽。
5.權利要求1-4的方法，其中在所述式(I)化合物中，R2為-N(R3)R4基并且R3和R6一起為-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-或-CH2-N(CH3)-CH2-。
5.權利要求1-5的方法，其中在式(I)化合物中，X是指N-NO2。
7.權利要求1-5的方法，其中在式(I)化合物中，A為未取代的或由鹵素、C1-C3-烷基、C1-C3-烷氧基、鹵素-C1-C3-烷基或C1-C3-鹵代烷氧基取代的吡啶基、噻唑基或四氫呋喃基。
8.權利要求1-7的方法，其中所述溶劑為碳酸酯，所述堿為碳酸鹽，并且所述相轉移催化劑為季銨鹽。
全文摘要
制備式(Ⅰ)化合物的方法(見式(Ⅰ)),其中R
文檔編號C07D213/40GK1356998SQ00809329
公開日2002年7月3日 申請日期2000年6月21日 優先權日1999年6月23日
發明者G·塞福特, T·拉波爾德, V·基辛 申請人:辛根塔參與股份公司