專利名稱：2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮的制備方法
技術領域：
本發明涉及2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮的制備方法。
芳基吡咯腈化合物及其衍生物是很有效的殺蟲、殺螨和殺軟體動物劑。特別是業已發現的2-芳基-5-三氟甲基吡咯-3-腈化合物及其衍生物以極低用量施用時有廣譜的活性，對抗性種類都有效，美國專利第5，030，735號揭示了在工廠制造規模上制備所述吡咯化合物的方法，它包括使適當的3-噁唑啉-5-酮與2-氯代丙烯腈進行1，3-偶極環加成反應。其中在四步合成路線中以前體的氨基腈作為起始物料。通過適當的苯基甘氨酸化合物來制得關鍵的中間體-3-噁唑啉-5-酮。
本發明的一個目的是提供從氨基腈前體出發二步可方便、有效地合成2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮的方法。
本發明的另一個目的是提供在制備2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮中有用的全氟代鏈烷酰氨基腈化合物。
本發明的再一個目的是提供在制造殺蟲、殺螨和殺軟體動物的芳基吡咯化合物中關鍵的中間產物的一個方便的來源。
本發明提供了制備下式Ⅱ2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮化合物的方法 其中n是1，2，3，4，5，6，7或8的整數;
R是 L是氫或鹵素;
M和Q各自是氫，鹵素，CN，NO2，C1～C4烷基，C1～C4鹵代烷基，C1～C4烷氧基，C1～C4鹵代烷氧基，C1～C4烷基硫代，C1～C4烷基亞磺酰基，或者當M和Q在相鄰位置上時，它們可與碳原子一起連接形成環，其中MQ代表結構-OCH2O-，-OCF2O-或-CH＝CH-CH＝CH-，條件是L、M和Q中的至少一個必須不是氫;R1、R2和R3各自是氫，鹵素，NO2，CHO或者R2和R3與碳原子一起連接成環，其中R2R3由 R4，R5，R6和R7各自是氫，鹵素，CN或NO2;W是O或S，該方法包括使下式Ⅲ的氨基腈 其中R的定義同上，與式Ⅳ的全氟代酰化劑 其中m是整數1或2，X是OR1，Cl或O，R1是氫或C1～C4烷基，條件是當X是O，m必須是2，當X是Cl或OR1時，m必須是1，在溶劑的存在下，也可選在堿存在下進行反應，以形成式Ⅰ的全氟代-烷酰基氨基腈中間體 在酸及至少一摩爾當量的水存在下，使式Ⅰ的中間體環化。
本發明也提供了下式Ⅰ的全氟代烷酰基氨基腈 其中n是1，2，3，4，5，6，7或8的整數;
R是 L是氫或鹵素;
M和Q各自是氫，鹵素，CN，NO2，C1～C4烷基，C1～C4鹵代烷基，C1～C4烷氧基，C1～C4鹵代烷氧基，C1～C4烷硫基，C1～C4烷基亞磺酰基，或者當M和Q在相鄰位置上時，它們可與碳原子一起連接形成環，其中MQ代表結構-OCH2O-，-OCF2O-或-CH＝CH-CH＝CH-，條件是L、M和Q中的至少一個必須不是氫;R1、R2和R3各自是氫，鹵素，NO2，CHO或者R2和R3與碳原子一起連接成環，其中R2R3由
R4，R5，R6和R7各自是氫，鹵素，CN或NO2;W是O或S，2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮化合物是制造殺蟲、殺螨和殺軟體動物吡咯化合物中關鍵的中間體。
芳基吡咯化合物，特別是2-芳基-5-三氟甲基吡咯-3-腈化合物是高效殺蟲劑、殺螨劑及殺軟體動物劑的一個新的種類。在它們制備中的一個關鍵中間體是式Ⅱ的2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮化合物 其中n和R的定義同上。目前已知制備式Ⅱ的噁唑啉酮的方法是通過使氨基腈Ⅲ水解來制備合適的芳基甘氨酸化合物V。通過Streck-er合成從適當的醛前體中來得到氨基腈(W.L.Matier等，J.Med.Chem，197316，901)。通過使氨基腈酰化成Ⅵ，來保護Ⅲ中的氨基，然后再使氰基和保護基團酸解，由于氨基腈Ⅲ的水解條件下是不穩定的，便需要保護基團。這樣所得的甘氨酸Ⅴ經三氟乙酰化后得到Ⅶ，并環化而以四步得到所需的噁唑啉酮Ⅱ。反應順序如流程Ⅰ所示，其中R是對-氯苯基，n是1。
流程Ⅰ
現已發現直接的全氟代酰化的Stecker產物Ⅲ給出可以簡便地轉化所需的2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮化合物Ⅱ的全氟代烷酰基氨基腈中間產物Ⅰ。反應如流程Ⅱ所示，其中m是1或2，X是Cl、OR1或O，R1是氫或C1～C6烷基，條件是當X是O時，m必須是2。當X是Cl或OR1時，m必須是1。
流程Ⅱ
令人驚奇的是，式Ⅰ的全氟代烷酰基氨基腈的酸性水溶液條件下一步即可環化成式Ⅱ的2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮化合物，收率良好。
有利的是，所需的噁唑啉酮Ⅱ從Strecker產物氨基腈Ⅲ出發只經二步即可得到。
較好的式Ⅰ化合物是其中n為1，2或3，最好n為1。在較好的式Ⅰ化合物中，R是任意用一至三個鹵素、NO2、C1～C4鹵代烷基或C1～C4鹵代烷氧基所取代的苯基。
根據本發明的方法，使式Ⅲ的氨基腈與等摩爾量的式Ⅳ的全氟代酰化劑在溶劑的存在下，也可在堿的存在下，反應形成式Ⅰ的全氟代烷酰基氨基腈。式Ⅰ的化合物然后在酸性的溶液的存在下環化形成式Ⅱ化合物，即2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮。
適用于本發明的方法中的溶劑是芳烴或鹵代芳烴，較好的是諸如甲苯、苯、二甲苯之類的芳烴，最好是甲苯。
適用于本發明的方法的酸包括硫酸、甲磺酸、苯磺酸、對-甲苯磺酸、萘磺酸、氟硼酸、三氟化硼配合物之類。三氟化硼配合物可以包括BF3乙醚合物，BF3甲酸配合物，BF3乙醇配合物，BF3二水合物之類。水可以水合物的形式引入，即以對-甲苯磺酸單水合物或以如30%～60%硫酸水溶液的形式引入。
在實踐中，若以全氟代酰氯，如三氟乙酰氯用作式Ⅳ的反應試劑，然后可加入等摩爾量的堿作為HCl的清除劑。在堿中，可使用的是堿金屬碳酸鹽或碳酸氫鹽或其混合物或是叔胺類。諸如碳酸鈉或碳酸鉀的堿金屬碳酸鹽可如碳酸氫鈉或鉀的碳酸氫鹽一樣使用。
適用于本發明方法的叔胺類包括現有技術中已知的任何之取代胺，如三烷基胺、二烷基芳基胺、三芳基胺之類，較好的是三烷基胺，最好是三乙胺。
為了更清楚地理解本發明，列出下列實施例。這些實施例僅供敘述而并非用來限制本發明的范圍或實施原則。
術語1H、13C和19FNMR依次是指1H、13C和19F的核磁共振譜。
實施例1N-〔(對-氯苯基)氰甲基〕-2，2，2-三氟乙酰胺的制備 方法A在35℃，于90分鐘內用三氟乙酸酐(315克，1.5摩爾)處理攪拌著的α-氰基-對-氯芐胺(250克，1.5摩爾)在甲苯中所成的漿狀物。用庚烷處理混合物，過濾所得沉淀，濾餅用甲苯/庚烷洗滌得到標題產品323.7克，得率82%，熔點127～128℃可由1H，13C和19F的核磁共振譜分析鑒定。
方法B用三氟乙酸乙酯(85.2克，0.6摩爾)處理α-氰基-對氯芐胺(83.3克，0.5摩爾)在甲醇中的溶液，室溫下攪拌約16小時，并真空濃縮得到殘留物。殘留物用甲苯/庚烷重結晶得到淡黃色固體狀標題產物88.3克，得率67.2%，熔點127～128℃。
方法C用三氟乙酰氯(66.2克，0.5摩爾)滴加處理α-氰基-對氯芐胺(83.3克，0.5摩爾)和三乙胺(50.6克，0.5摩爾)在甲苯中的混合物，在室溫下攪拌約1小時后過濾，濾液用水洗滌一次，真空濃縮得到殘留物，殘留物用甲苯/己烷重結晶得到標題產品114.2克，得率87%，熔點127～128℃。
實施例2N-(芳基氰基甲基)-2，2，2-三氟乙酰胺的制備 用實施例1中方法A所述的基本相同的方法過程，并以取代的合適的α-氰基芐胺作為起始物質，得到下列N-(芳基氰基甲基)2，2，2-三氟乙酰胺產品，這些產品采用1H，13C和19F核磁共振譜分析鑒定。
表Ⅰ
a按Strecker合成中所用的醛計(起始物質為Strecker品)。
實施例3N-(α-氰基噻吩基)-2，2，2-三氟乙酰胺的制備 用實施例1中方法A所述的基本相同過程，用粗制的Stecker品，α-氰基-2-硫代苯乙胺作為起始物來代替，得到標題產物，得23%，熔點73.0～74.5℃，由1H，13C和19F核磁共振譜分析鑒定。
a按Strecker合成中的起始醛計。
實施例4N-〔(對-氯苯基)氰甲基〕2，2，3，3，4，4，4-七氟丁酰胺的制備
用實施例1中方法A所述的相同過程，用七氟丁酸酐作為全氟代酰化劑，得到白色晶體標題產品，得率95%，熔點93.0～95.0℃，用1H、13C和19F核磁共振譜分析鑒定。
實施例5N-〔(對-氯苯基)氰甲基〕2，2，3，3，3-五氟丙酰胺的制備 基本用實施例1中方法A所述的相同過程，并以取代的五氟丙酸酐作為全氟酰化劑，得到白色晶體的標題產品，得率95%，熔點118.0～118.5℃，用1H，13C和19F核磁共振譜分析鑒定。
實施例64-(對-氯苯基)-2-(三氟甲基)-3-噁唑啉-5-酮的制備 方法A在80℃，于0.75～1.0小時內，用對-甲苯磺酸單水合物(P-tsa·H2O)(0.11摩爾)分批處理N-〔(對-氯苯基)氰甲基〕-2，2，2-三氟乙酰胺(0.1摩爾)在甲苯中的溶液，在90～95℃下攪拌2～3小時，冷卻并過濾。濾液用水洗滌兩次，真空濃縮得到油狀殘留物。將油溶解在庚烷中，過濾，濾液經真空蒸餾得到油狀的標題產品，得率為55.6%，沸點78℃/0.01mmHg，用1H，13C，19F核磁共振譜分析鑒定。
方法B在80℃下用水在20分鐘內處理N-〔(對-氯苯基)氰基甲基〕2，2，2-三氟乙酰胺(26.3克，0.1摩爾)在甲苯和甲磺酸中(10.7g，0.11摩爾)的溶液，在90℃下攪拌8小時，并冷卻。反應混合物用水洗滌兩次。真空濃縮有機層得到油狀物，再經真空蒸餾得到13.7克油狀標題產物，沸點80℃/0.01mmHg。
實施例74-(2-噻吩基-2-(三氟甲基)-3-噁唑啉-5-酮的制備 用在實施例6中方法A所述的相同過程，代以N-(α-氰基噻吩基)-2，2，2-三氟乙酰胺作為起始物質，得到淡褐色固體標題產品，得率50%，熔點62.0～65.0℃，由IR和1H、13C和19F核磁共振譜分析鑒定。
實施例82-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮的制備
基本用實施例6中方法A所述的相同過程，以適當的全氟代烷酰基氨基腈作為起始物質，得到如表Ⅱ所示的化合物。
表Ⅱ LMQRmp℃得率%H 4-Br H CF348.0-51.0 64H 4-CF3H CF-3 39.0-40.5 553-Cl 4-Cl H CF3103°/0.1mma54H 4-Cl H C2F539.0-42.0 72H 4-Cl H n-C3H793.0-95.0 56a沸點℃
權利要求
1.一種制備下式Ⅱ2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮化合物的方法 其中n是1，2，3，4，5，6，7或8的整數；R是 L是氫或鹵素；M和Q各自是氫，鹵素，CN，NO2，C1～C4烷基，C1～C4鹵代烷基，C1～C4烷氧基，C1～C4鹵代烷氧基，C1～C4烷硫基，C1～C4烷基亞磺酰基，或者當M和Q在相鄰位置上時，它們可與碳原子一起連接形成環，其中MQ代表結構-OCH2O-，-OCF2O-或-CH=CH-CH=CH-，條件是L、M和Q中的至少一個必須不是氫；R1、R2和R3各自是氫，鹵素，NO2，CHO或者R2和R3與碳原子一起連接成環，其中R2R3由 R4，R5，R6和R7各自是氫，鹵素，CN或NO2；W是O或S，該方法包括使下式Ⅲ的氨基腈 其中R的定義同上，與式Ⅳ的全氟代酰化劑 其中m是整數1或2，X是OR1，Cl或O，R1是氫或C1～C4烷基，條件是當X是O，m必須是2，當X是Cl或OR1時，m必須是1，在溶劑的存在下，也可選堿存在下進行反應，以形成式Ⅰ的全氟代-烷酰基氨基腈中間體 在酸及至少一摩爾當量的水存在下，使式Ⅰ的中間體環化。
2.根據權利要求1所述的方法，其中式Ⅳ的全氟代酰化劑是
3.根據權利要求2所述的方法，其中全氟代酰化劑是 有堿存在，堿是碳酸鈉或鉀或是三級胺。
4.根據權利要求1所述的方法，其中的溶劑是芳烴或鹵代芳烴，醇是硫酸、甲磺酸、苯甲磺酸、對-甲苯橫酸、萘磺酸，氟硼酸或三氟化硼配合物。
5.一種制備下式Ⅱ化合物的方法 其中n和R的定義與權利要求1中的相同，它包括在酸及至少一摩爾當量的水存在下，使下式Ⅰ的化合物環化。
6.根據權利要求5所述的方法。其中的酸是硫酸、甲磺酸、苯磺酸、對-甲苯磺酸，萘磺酸、氟硼酸或三氟化硼配合物。
7.一種下式Ⅰ的化合物 其中n是1，2，3，4，5，6，7或8的整數;R是 L是氫或鹵素;M和Q各自是氫，鹵素，CN，NO2，C1～C4烷基，C1～C4鹵代烷基，C1～C4烷氧基，C1～C4鹵代烷氧基，C1～C4烷硫基，C1～C4烷基亞磺酰基，或者當M和Q在相鄰位置上時，它們可與碳原子一起連接形成環，其中MQ代表結構-OCH2O-，-OCF2O-或-CH＝CH-CH＝CH-，條件是L、M和Q中的至少一個必須不是氫;R1、R2和R3各自是氫，鹵素，NO2，CHO或者R2和R3與碳原子一起連接成環，其中R2R3由 R4，R5，R6和R7各自是氫，鹵素，CN或NO2;W是O或S，
8.根據權利要求7所述的化合物，其中n是整數1或2。
9.根據權利要求8所述的化合物，其中 且L是氫，而M和Q各自是氫、鹵素或C1～C4鹵代烷基。
10.根據權利要求8所述的化合物，其中 R1在3-位時是氫，R2和R3各自是氫或鹵素，W是S。
全文摘要
本發明提供了制備2-全氟代烷基-3-噁唑啉-5-酮化合物的方法，包括使氨基腈與全氟代酰化劑在溶劑的存在下反應形成全氟代烷酰基氨基腈中間體，在酸及至少一摩爾當量的水存在下使中間體環化。
文檔編號C07D263/42GK1107148SQ94112990
公開日1995年8月23日 申請日期1994年12月6日 優先權日1993年12月30日
發明者V·卡梅斯旺蘭 申請人:美國氰胺公司