專利名稱：1-炔丙基咪唑烷-2,4-二酮的制備方法
技術領域：
本發明涉及用作制備殺蟲劑的中間體的1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的制備方法。
因為眾所周知，在美國專利第4176189號的描述中，分子式為
的1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮是制備殺蟲劑的活性化合物有用的中間體，所以急待大規模有效地開發它們制備方法。
在嘗試開發1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的制得方法中，我們做了充分地研究。當運用以下提及的方法時，我們發現能輕易地獲得生成物。基于這種發現，我們完成了本發明。
本發明由此提供制備1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的方法，它包括(ⅰ)式(Ⅰ)化合物與式(Ⅱ)化合物在堿存在下反應，式(Ⅰ)化合物為
其中，R和R′可以相同，也可不同，分別代表烷基、芳基或芳烷基，或R和R′一起代表亞烷基或鏈結構中含雜原子并可帶有烷基取代基的亞烷基式(Ⅱ)化合物為
其中，X代表離去基團。
(ⅱ)用酸處理反應混合物。
在說明書和權利要求中，R和R′特別說明如下。烷基包括，尤其是C1-10烷基如甲基、乙基、丁基、辛基等。芳基包括，尤其是苯基，萘基等。所說的苯基和萘基可任意地有1-3個取代基。取代基包括C1-4烷基，比如甲基、乙基等，鹵原子比如氟、氯、溴、碘等。氰基等。芳烷基包括，尤其是苯基取代的低級(如C1-4)烷基，如芐基，β-苯乙基，α-苯乙基等。亞烷基包括，尤其是，C3-8亞烷基，比如1，3-亞丙基，1，4-亞丁基，1，5-亞戊基等。和鏈結構中包含一個雜原子的C3-8亞烷基。所述雜原子如氧(-O-)、硫(-S-)或氮，可被烷基，特別是被C1-4烷基，比如甲基、乙基等(-N(烷基)-)取代。例如包含這樣一個雜原子的C3-8亞烷基是CH2CH2OCH2CH2，CH2CH2SCH2CH2，CH2CH2N(CH3)CH2CH2等。
式(Ⅱ)提及的化合物，游離的X可為鹵原子比如氯，溴、碘等。或分子式-OSO2Ra的磺酸殘基，其中，Ra表示低級(如C1-C4)烷基、甲苯基或苯基，比如甲磺酸殘基，對甲苯磺酸殘基，苯磺酸殘基等。
式(Ⅰ)化合物和式(Ⅱ)化合物反應的步驟(ⅰ)中運用的堿包括，尤其是，堿金屬氫化物，比如氫化鈉，氫化鉀等;堿金屬氫氧化物，比如氫氧化鉀，氫氧化鈉等;和堿金屬碳酸鹽，比如碳酸鈉，碳酸鉀等。
式(Ⅰ)化合物和式(Ⅱ)化合物的反應通常在溶劑中進行，例如溶劑可選自醚類如四氫呋喃、二噁烷等和鹵代烷烴比如二氯甲烷、1，2-二氯乙烷等。當極性溶劑，比如二甲基甲酰胺或二甲基亞砜被加到上述溶劑中，用量為上述溶劑的約0.01至約10%(重量)時，反應產率大大提高。
步驟(ⅰ)的反應通常在溫度為約0℃至100℃范圍之間，1至48小時內完成。當使用每mol的式(Ⅰ)化合物時，式(Ⅱ)化合物的用量通常約為1至3mol。堿的用量約為1至3mol。
當反應在運用所述的堿如堿金屬氫氧化物，比如氫氧化鉀或氫氧化鈉，或堿金屬碳酸鹽，比如碳酸鉀或碳酸鈉下進行時，反應量好是在輔助劑，比如相轉移催化劑存在下完成。當使用輔助劑時，通常使用劑量為每mol式(Ⅰ)化合物約需0.001至0.2mol。上述輔助劑包括，尤其是，叔胺，比如三[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺，三(3，6-二氧雜環庚基)胺，三(3，6-二氧雜環辛基)胺，等等，季胺鹽，比如四正丁基溴化銨，芐基三乙基氯化銨，四正丁基硫酸銨，等等，冠醚比如18-冠-6，二環己烷-18-冠-6，等等和聚乙烯，比如聚乙烯乙二醇(PEG)400，PEG 1540，等等。這些試劑既可單獨也可聯合使用。
本發明方法的步驟(ⅱ)中，在堿存在的情況下通過式(Ⅰ)化合物與式(Ⅱ)化合物的反應得到的反應混合物可直接，也可在加入水后，用酸處理得1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮。運用這種方法，每100份的反應混和物中最好加入10至500份的水至其中。在酸處理之前，最好是從反應混和物中分離大部分溶劑(如70-99體積1%)酸處理通常是在溫度為0℃至100℃，最好為室溫下，時間為約1分鐘至約24小時，用含水的酸液來處理上述的反應混合物，比如用鹽酸或硫酸處理。酸的作用在于調整得到的混合物，使PH值為2至4。
酸處理后，1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮可用常規的程序分離，例如用有機溶劑萃取混合物或減壓分離溶劑的方法。必要時，產品化合物能通過這層分離方法進一步提純。
本發明使用的式(Ⅰ)化合物的制備如下，例如將易得的咪唑烷-2，4-二酮，甲醛水和式(Ⅲ)化合物RR′NH(其中R和R′是前文提及的)反應制得。
反應應通常在溶劑中進行。可用的溶劑包括，尤其是，醇類比如甲醇、乙醇、異丙醇，等等，酮類比如丙酮，甲基異丁基酮，等等，醚類比如四氫呋喃，二噁烷，等等，二甲基甲酰胺和二甲基亞砜。
該反應通常是在溫度為約-10℃至約50℃之間進行約1至24小時。每mol的咪唑烷-2，4-二酮需使用約0.8至2mol的甲醛水和約0.8至10mol的式(Ⅲ)化合物。
反應完成后，式(Ⅰ)化合物能用本身已知的方法分離和提純，例如減壓分離反應溶劑，如果需要，將殘渣進行色層分離或從有機溶劑中結晶。
下列實施例只準備進一步詳細描述本發明，決不能認為是本發明范圍的限定。
實施例1取相當于1.21g(0.050mol)氫化鈉的60%氫化鈉油分散體懸浮在100g的無水四氫呋喃中。然后，把混合物冷卻到溫度不越過10℃，邊攪拌邊加入5.98g(0.03mol)的3-嗎啉基甲基咪唑烷-2，4-二酮和1.0g無水二甲基甲酰胺。然后，混合物自然冷至室溫，并進一步在室溫下攪拌2小時。室溫下往這種反應混合物中在，邊攪拌邊滴加4.23g(0.03gmol)甲磺酸酯，然后混合物在室溫下繼續攪拌20小時。
往所得的反應混合物中加入80g的水，然后在減壓分離90%(體積)以上的四氫呋喃后，殘留物用己烷(2×100g)洗滌2次。含水層用30%硫酸調整至PH值約為2，在室溫下攪拌半小時，用氯化鈉飽和，用甲基異丁基酮(6×100g)萃取6次。合并甲基異丁基酮層，減壓蒸餾溶劑，得到3.75g(0.027mol)1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮，產率90.5%。
1H-NMR δ (DMSO-D6)2.60(1H，t，J＝2Hz)，3.98(2H，s)，4.19(2H，d，J＝2Hz)，7.64(1H，bs)實施例2取相當于1.21g(0.050mol)氫化鈉的60%氫化鈉油分散體，懸浮在150g無水四氫呋喃中。然后，混合物冷卻至溫度不超過10℃，邊攪拌邊加入5.93g(0.03mol)的3-嗎啉基甲基咪唑烷-2，4-二酮和0.1g無水的二甲基甲酰胺。然后，混合物自然冷卻到室溫，在室溫下進一步攪拌3h。在室溫中，用10分鐘的時間，邊攪拌，邊往反應混合物中滴加4.44g(0.033mol)甲磺酸炔丙酯，混合物在室溫中進一步攪拌20小時，在60℃時攪拌6小時。
最后，用與實施例1的同樣方式處理反應混合物，得到3.88g(0.028mol)的1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮，產率93.6%。
實施例3
在150g無水1，2-二氯乙烷中懸浮4.56g(0.033mol)的碳酸鉀和40mg(0.124mol)的三(3，6-二氧雜環庚基)胺，然后加熱到30℃，邊攪拌邊加入5.98g(0.030)3-嗎啉基甲基咪唑烷-2，4-二酮和0.1g無水二甲基甲酰胺。混合物在30℃至35℃之間繼續攪拌3小時。然后，在室溫下，用10分鐘的時間，邊攪拌邊滴加4.44g(0.033mol)甲磺酸炔丙酯到上述混合物中，混合物在30℃至35℃之間進一步攪拌20小時。
最后，用與實施例1同樣的方法處理反應混合物，得到1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮。
下列是式(Ⅰ)化合物的制備實例。
參考實施例1將100mg(1.00mmol)咪唑烷-2，4-二酮溶于7ml甲醇中，然后冷卻到溫度不超過10℃，加入87.1mg(1.00mmol)的嗎啉。在溫度不高于10℃時，往該混合物中加入81.2mg(1.00mmol)37%的甲醛溶液(福爾馬林)。混合物在20℃至25℃之間攪拌3小時，溶劑在減壓下蒸除，接著加入3ml甲苯，然后在減壓下除去溶劑，殘留物進行中性氧化鋁柱色譜分離，得到159mg(0.798mmol)3-mg啉基甲基咪唑烷-2，4-二酮。產率80%。
熔點132-133℃。
根據本發明的方法，輕易地提供了制備殺蟲劑的活性化合物有用的中間體，1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮。殺蟲劑的活性化合物可根據美國專利第4176189號描述的方法由1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮制備。
權利要求
1.制備1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的方法，它包括(i)式(Ⅰ)化合物與式(Ⅱ)化合物在堿存在下反應，式(Ⅰ)化合物為
其中，R和R′可以相同，也可不同，分別代表烷基、芳基或芳烷基，或R和R′一起代表亞烷基或鏈結構中含雜原子并可帶有烷基取代基的亞烷基，式(Ⅱ)化合物為其中，X代表離去基團；(ii)用酸處理反應混合物。
2.權利要求1的方法，其中所述的堿是堿金屬氫化物。
3.權利要求1的方法，其中所述的堿是堿金屬氫化物，步驟(ⅰ)的反應在醚溶劑和二甲基甲酰胺或二甲基亞砜作為溶劑的混合物中完成。
4.權利要求3的方法，其中所述的醚溶劑與二甲基甲酰胺或二甲基亞砜的混合比為1∶0.0001至1∶0.1(重量比)。
5.權利要求3的方法，其中所述的堿金屬氫化物為氫化鈉。
6.權利要求3的方法，其中所述的醚溶劑為四氫呋喃。
7.權利要求1的方法，其所述的堿是堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽。
8.權利要求1的方法，其中所述的堿是堿金屬的氫氧化物成碳酸鹽，步驟(ⅰ)的反應在一種囟代的烷烴溶劑和二甲基甲酰胺或二甲基亞砜作為溶劑的混合物中完成。
9.權利要求8的方法，其中所述的鹵代烷烴與二甲基甲酰胺或二甲基亞砜混合的比率為1∶0.0001至1∶0.1(重量比)。
10.權利要求8的方法，其中所述的堿是碳酸鉀。
11.權利要求8的方法，其中所述的囟代烷烴溶劑是1，2-二氯乙烷。
12.權利要求7的方法，其中步驟(ⅰ)的反應在相轉移催化劑存在下進行。
13.權利要求1的方法，其中每mol的式(Ⅰ)化合物運用式(Ⅱ)化合物和所述的堿的量分別是約1至3mol和約1至3mol。
14.權利要求1的方法，其中步驟(ⅰ)的反應在溫度為約0℃至100℃范圍內完成。
15.權利要求1的方法，其中所述的酸是用含水溶劑的形式。
16.權利要求1的方法，其中R和R′的末端連在一起，代表CH2CH2OCH2CH2。
17.權利要求1的方法，其中，制備式(Ⅰ)化合物是通過將咪唑烷-2，4-二酮與甲醛水、式(Ⅲ)化合物反應得到的，式(Ⅲ)為其中，R和R′是權利要求1定義的。
全文摘要
1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的制備方法，它包括(i)式(I)化合物與式(II)化合物在堿存在下反應；(ii)用酸處理反應混合物。式(I)和式(II)如上，其中R，R′和X定義如說明書。
文檔編號C07D233/72GK1078462SQ9310261
公開日1993年11月17日 申請日期1993年3月12日 優先權日1992年3月12日
發明者大高健, 古川良夫 申請人:住友化學工業株式會社