專利名稱：除草劑咪唑啉酮化合物的制備方法
本申請是申請?zhí)枮?7112769.7的專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及除草劑咪唑啉酮化合物的制備方法。
2，3-吡啶二甲酰亞胺是制備除草劑2-(2-咪唑啉-2-基)煙酸、酯和鹽化合物中有用的中間體。制備2，3-吡啶二甲酰亞胺的方法是現(xiàn)有技術(shù)中已知的(參見如U.S.4,748,244；U.S.4,754,033和EP 308,084-A1)。但是，這些專利和專利申請中揭示的方法對于商業(yè)上制備2，3-吡啶二甲酰亞胺不能完全令人滿意。
因此本發(fā)明的一個目的是提供制備2，3-吡啶二甲酰亞胺高效的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供在本發(fā)明方法中有用的化合物。
本發(fā)明的這些和其它目的和特征可從下面詳盡的闡述中得以揭示。
本發(fā)明提供了制備具有結(jié)構(gòu)式I的2，3-吡啶二甲酰亞胺高效的方法 其中R是氫、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基甲基；R1是氫，C1-C6烷基，C(O)R2，可被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所取代的苯基，可被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基在苯環(huán)上所取代的芐基，或 R2是C1-C6烷基，芐基或可被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所取代的苯基，R3和R4各自是C1-C4烷基；R5是氰基或CONH2，該方法包括使結(jié)構(gòu)式II的肟或腙 其中R的定義同上，R6是C1-C6烷基；R7是OR8或NR9R10；R8是氫，C1-C6烷基，C(O)R11，可被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所取代的苯基，可被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基在苯環(huán)上所取代的芐基；R11是C1-C6烷基，OR12，NR12R13，芐基或可被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所取代的苯基；R12和R13各自是氫，C1-C6烷基，芐基或可被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所取代的苯基；和R9和R10各自是氫，C1-C6烷基，芐基或可被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所取代的苯基，與結(jié)構(gòu)式III的馬來酰亞胺反應(yīng) 其中R1的定義同上。
本發(fā)明也涉及上述的式II肟。
在本發(fā)明一個較好的實例中，式II代表的肟或腙與式III代表的馬來酰亞胺較好地在約20-160℃溫度范圍下，于溶劑的存在下反應(yīng)。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，有利的是通過本發(fā)明的高效方法可得到高得率和/或高純度的2，3-吡啶二甲酰亞胺化合物。
通過用水稀釋反應(yīng)混合物并過濾，可從水混合物中濾得式I產(chǎn)物，這樣可分離得到2，3-吡啶二甲酰亞胺化合物。也可通過真空濃縮反應(yīng)產(chǎn)物并從濃縮混合物中濾得式I產(chǎn)物來分離得到式I產(chǎn)物。另一種方法是，將反應(yīng)混合物整體用于制備最終除草劑的方法而不分離式I化合物。
上述的鹵素例子是氟、氯、溴和碘。
本發(fā)明的另一個實例是有路易斯酸的存在。較好的是，當R8是氫時，路易斯酸的存在量相對于式II化合物多至約1摩爾當量。用于本發(fā)明的路易斯酸包括任何常規(guī)的路易斯酸。較好的路易斯酸包括氯化鋁和氯化鈦(IV)。
適用于本發(fā)明方法的溶劑較好的是沸點至少約為60℃的溶劑，包括芳烴，如甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲苯和它們的混合物；鹵代芳烴，如單-和二鹵代苯和它們的混合物；多核芳烴，如萘、烷基萘和它們的混合物；醚，如四氫呋喃和它們的混合物；多元醇，如1，2-二乙氧基乙烷和它們的混合物；鏈烷酸，如乙酸、丙酸和它們的混合物鏈烷酸/水混合物，如乙酸/水混合物；乙腈，乙腈/水混合物；以及它們的混合物。較好的溶劑包括甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲苯、乙腈、乙腈/水混合物、乙酸和它們的混合物，最好的是甲苯和乙腈。
在本發(fā)明另一個實例中，式II中R7是OR8的肟與式III的馬來酰亞胺較好地在約60-160℃下，最好在75-135℃下反應(yīng)。式II中R7是NR9R10的腙與式III的馬來酰亞胺較好地在約20-160℃下，最好在約20-135℃下反應(yīng)。
在本發(fā)明再一個實例中，當R是C1-C6烷氧基甲基時，有堿存在。堿可用來降低5-甲基-2，3-吡啶二甲酰亞胺，它是在R為C1-C6烷氧基甲基時所產(chǎn)生的不良副產(chǎn)物。
適用于本發(fā)明的堿包括，但不限于，三(C2-C4烷基)胺，如三乙胺、N，N-二乙基異丙基胺、N，N-二異丙基乙基胺之類；堿金屬乙酸鹽；如乙酸鈉和乙酸鉀之類和它們的混合物。較好的堿包括三乙胺、乙酸鈉和乙酸鉀。堿的存在量相對于式II化合物為至少約1摩爾當量。
在本發(fā)明再一個實例中，當有堿存在時，有相轉(zhuǎn)移催化劑存在。較好的是，在堿金屬乙酸鹽存在時有相催化劑的存在。適用于本發(fā)明的相轉(zhuǎn)移催化劑包括任何常規(guī)的相轉(zhuǎn)移催化劑。較好的相轉(zhuǎn)移催化劑包括冠醚，如18-冠-6和15-冠-5。
在本發(fā)明較好的方法中，R是氫、C1-C4烷基或C1-C4烷氧基甲基；R1是氫，C1-C4烷基，可被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所取代的苯基，或 R3和R4各自是C1-C4烷基；R5是氰基或CONH2，R6是C1-C4烷基；R7是OR8；R8是氫或C1-C6烷基。在本發(fā)明最好的方法中，R是氫、甲基、乙基或甲氧基甲基；R1是甲基、苯基或 R5是氰基或CONH2，R6是甲基或乙基；R7是OR8；R8是氫或甲基。
式II的肟，其中R7是OR8；R8是氫，C1-C6烷基，可被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所取代的苯基，或可被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基在苯環(huán)上所取代的芐基，(式II的肟)可這樣制備使式IV3-烷氧基丙烯醛與式V取代羥基胺在可選擇堿的存在下反應(yīng)。反應(yīng)流程如下列流程I所示。
流程I 另一種方法是，通過使R8是氫的式II化合物與式VI硫酸二烷基酯在諸如氫氧化鈉或堿金屬烷醇鹽的存在下反應(yīng)可制備R8是C1-C6烷基的式II肟化合物。反應(yīng)流程如流程II所示。
流程II
通過使R8是氫的式II化合物與式VII的酰氯或式VIII的酸酐反應(yīng)可制備R8是C(O)R11的式II肟。反應(yīng)流程如流程III所示。
流程III 通過使式IV3-烷氧基-2-丙烯醛與式IX的肼在可選擇的諸如乙酸的酸催化劑的可存在下反應(yīng)制備式II的腙化合物。反應(yīng)流程如流程IV所示。
流程IV 可根據(jù)E.Breitmaier等在合成(Synthesis)，1-9頁(1987)揭示的方法來制備式IV3-烷氧基丙烯醛化合物。馬來酰亞胺化合物是該技術(shù)領(lǐng)域公知的，可根據(jù)M.Cava等在有機合成(Organic Synthesis)，41，第93頁(1961)揭示的方法來制備。
另一個方法是，R是甲氧基甲基的式IV化合物可這樣制備使式X的3-(二烷基氨基)-2-丙烯醛與甲醛和甲醇在諸如硫酸的無機酸存在下反應(yīng)形成式XI3-(二烷基氨基)-2-(甲氧基甲基)-2-丙烯醛，使式XI化合物與諸如堿金屬氫氧化物的堿和式VI硫酸二烷基酯反應(yīng)。反應(yīng)流程如流程V所示
流程V 本發(fā)明也提供了下式的除草劑5-(烷氧基甲基)-2-(2-咪唑啉-2-基)-煙酸、酯和鹽化合物的制備方法
其中R的定義同上；R14是C1-C4烷基；R15是C1-C4烷基、C3-C6環(huán)烷基，或R14和R15與相連的原子一起形成可被甲基選擇取代的C3-C6環(huán)烷基；R16是氫、二低級烷基亞氨基，可被下列之一的基團選擇取代的C1-C12烷基C1-C3烷氧基、鹵素、羥基、C3-C6環(huán)烷基、芐氧基、呋喃基、苯基、鹵代苯基、低級烷基苯基、低級烷氧基苯基、硝基苯基、羧基、低級烷氧基羰基、氰基或三低級烷基銨；可被下列之一的基團選擇取代的C3-C12鏈烯基C1-C3烷氧基、苯基、鹵素或低級烷氧基羰基，或是被兩個C1-C3烷氧基或兩個鹵素取代的C3-C12鏈烯基；可被一個或兩個C1-C3烷基選擇取代的C3-C6環(huán)烷基；或是陽離子，較好地是選自堿金屬、堿土金屬、錳、銅、鐵、鋅、鈷、鉛、銀、鎳、銨和有機銨的陽離子；該方法包括(a)用上述方法制備下式I化合物 其中R和R1的定義同上；和(b)將所述的式I化合物轉(zhuǎn)化為式XII化合物。
上面涉及烷基和烷氧基所用的術(shù)語“低級”表示含1-6個，較好地含1-4個碳原子的烷基或烷氧基。
可用各種方法將式I化合物轉(zhuǎn)化為式VII化合物。通過結(jié)合已知的能將羧酸衍生物轉(zhuǎn)化為另一種的反應(yīng)，人們可以設(shè)計出反應(yīng)途徑。
用來制備咪唑啉酮除草劑的方法如“咪唑啉酮除草劑”一書所述，D.L.Shaner和S.L.O’Connor編輯，CRC出版社(美國弗羅里達)于1991出版，具體是第2章名為“咪唑啉酮除草劑的合成”8-14頁，和這里引用的參考資料。下列專利文獻也揭示了可用來將羧酸衍生物轉(zhuǎn)化為咪唑啉酮最終產(chǎn)物的方法美國專利5,371,229；5,334,576；5,250,694；5,276,157；5,110,930；5,122,608；5,206,368；4,925,944；4,921,961；4,959,476；5,103,009；4,816,588；4,748,244；4,754,033；4,757,146；4,798,619；4,766,218；5,001,254；5,021,078；4,723,011；4,766,218；5,001,254；5,021,078；4,723,0II；4,709,036；4,658,030；4,608,079；4,719,303；4,562,257；4,518,780；4,474,962；4,623,726；4,750,978；4,638,068；4,439,607；4,459,408；4,459,409；4,460,776；4,125,727和4,758,667,以及EP-A-0-041,623和EP-A-0-308,084。
為了易于進一步理解本發(fā)明，下列實施例主要闡述更特定的細節(jié)用。本發(fā)明的范圍不為這些實施例所限制，而由權(quán)利要求書來確定。
實施例1(E)-和(Z)-，3-乙氧基-2-甲基-2-丙烯-1-酮的肟的制備 將(E)-和(Z)-3-乙氧基-2-甲基-2-丙烯醛(30.0克，0.25摩爾)滴加到羥基胺硫酸鹽(33.0 g，0.2摩爾)和乙酸鈉(33.4g，0.4摩爾)在水(100克)中的混合物內(nèi)。所得的反應(yīng)混合物攪拌過夜，過濾得到固體。固體用水洗滌，干燥得到白色固體的標題產(chǎn)物(23.2g，熔點78℃，得率78％)。
用基本相同的方法，但以甲氧基胺鹽酸鹽代替羥基胺硫酸鹽，得到黃色油的3-乙氧基-2-甲基-2-丙烯-1-酮的O-甲基肟。
實施例2(E)-和(Z)-，3-乙氧基-2-甲基-2-丙烯-1-酮的O-甲基肟的制備 將(E)-和(Z)-3-乙氧基-2-甲基-2-丙烯醛的肟(0.5克，3.87毫摩爾)和叔丁醇鉀(0.48g，4.2毫摩爾)在四氫呋喃中的混合物在10℃下攪拌10分鐘，用硫酸二甲酯(0.59g 4.6毫摩爾)滴加處理，攪拌兩小時并過濾。所得的濾液被真空濃縮得到黃色油的標題產(chǎn)物(0.74g，得率100％)。
實施例35-甲基-N-苯基-2，3-吡啶-二甲酰亞胺的制備 使N-苯基馬來酰亞胺(1.69g，9.8毫摩爾)在甲苯中的溶液回流24小時?；亓髌陂g，分批向反應(yīng)混合物加入(E)-和(Z)-3-乙氧基-2-甲基-2-丙烯-1-酮的甲基肟(1.57g，11毫摩爾)。最終的反應(yīng)混合物然后被真空濃縮得到橙色固體的標題產(chǎn)物(1.2克，52％得率)。
實施例4-7用實施例3所述的基本相同的方法，但用(E)-和(Z)-3-乙氧基-2-甲基-2-丙烯-1-酮的肟代替(E)-和(Z)-3-乙氧基-2-甲基-2-丙烯-1-酮的O-甲基肟，得到5-甲基-N-苯基-2，3-吡啶二甲酰亞胺，得率如表I所示。
表I5-甲基-N-苯基-2，3-吡啶二甲酰亞胺的制備
實施例8(E)-和(Z)-3-(二甲基氨基)-2-(甲氧基甲基)-2-丙烯醛的制備
將濃硫酸(1毫升)慢慢加到3-(二甲基氨基)-2-丙烯醛(100克，2.01摩爾)和多聚甲醛(90克，3摩爾)在甲醇中(1升)的溶液內(nèi)。使所得的溶液回流過夜，真空濃縮到200毫升體積，用甲苯稀釋，并蒸餾到蒸發(fā)溫度105℃。然后真空濃縮溶液得到橙色油的標題產(chǎn)物(251.4g，得率87％)。
實施例9(E)-和(Z)-3-甲氧基-2-(甲氧基甲基)-2-丙烯醛的制備 使(E)-和(Z)-3-(二甲基氨基)-2-(甲氧基甲基)-2-丙烯醛(53.06g，0.37摩爾)和氫氧化鈉溶液(29.7g，0.37摩爾)在甲醇(60毫升)中的溶液回流20分鐘，真空濃縮得到白色固體。固體在水(250毫升)中的溶液用硫酸二甲酯(46.75g，0.37摩爾)滴加處理，在室溫下攪拌一小時，用二氯甲烷萃取。用無水硫酸鈉干燥有機萃取物，真空濃縮，蒸發(fā)得到無色液體的標題產(chǎn)物(19.66g，沸點80℃/0.5mmHg，得率41％)。
實施例105-(甲氧基甲基)-N-苯基-2，3-吡啶二甲酰亞胺的制備
用(E)-和(Z)-3-甲氧基-2-(甲氧基甲基)-2-丙烯醛(2.2g，16.9毫摩爾)滴加處理甲氧基胺鹽酸鹽(1.7g，20毫摩爾)和乙酸鈉(2.1g，25.6毫摩爾)在水(30毫升)中的溶液，在室溫下攪拌30分鐘，用二氯甲烷萃取。有機萃取物用無水硫酸鈉干燥，真空濃縮得到3-甲氧基-2-(甲氧基甲基)-2-丙烯-1-酮的O-甲基肟。使所得的3-甲氧基-2-(甲氧基甲基)-2-丙烯-1-酮的O-甲基肟、N-苯基馬來酰亞胺(2.9g，16.8毫摩爾)和二異丙基乙基胺(2.2g，17.0毫摩爾)在甲苯(50毫升)中的混合物回流23小時?；亓髌陂g再向反應(yīng)混合物中加入N-苯基馬來酰亞胺(2.9g，16.8毫摩爾)。真空濃縮最終的反應(yīng)混合物得到固體的標題產(chǎn)物(0.36g，得率8％)，其5-(甲氧基甲基)-N-苯基-2，3-吡啶二甲酰亞胺與5-甲基-N-苯基-2，3-吡啶二甲酰亞胺的比為50∶1。
實施例11(E)-和(Z)-3-乙氧基-2-甲基丙烯醛二甲基腙的制備 將(E)-和(Z)-3-乙氧基-2-甲基-2-丙烯醛(4.0g，35毫摩爾)、1，1-二甲基肼(2.73g，46毫摩爾)和乙酸(0.04g，0.7毫摩爾)在乙醚中的混合物回流一小時，冷卻，依次用水和鹽水洗滌，用無水硫酸鎂干燥，真空濃縮得到黃色油的標題產(chǎn)物。
實施例12從N-苯基馬來酰亞胺和(E)-和(Z)-3-乙氧基-2-甲基丙烯醛二甲基腙制備5-甲基-N-苯基-2，3-吡啶二甲酰亞胺 將N-苯基馬來酰亞胺(1.1g，6.4毫摩爾)在乙腈中的溶液回流19小時。回流期間向反應(yīng)混合物中分批加入(E)-和(Z)-3-乙氧基-2-甲基丙烯醛二甲基腙(1.2g，7.6毫摩爾)。真空濃縮最終的反應(yīng)混合物得到黑色油的標題產(chǎn)物(0.23g，15％得率)。
權(quán)利要求
1.一種制備具有下式XII的除草劑咪唑啉酮化合物的方法 其中R是氫、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基甲基；R14是C1-C4烷基；R15是C1-C4烷基、C3-C6環(huán)烷基，或R14和R15與相連的原子一起形成可被甲基選擇取代的C3-C6環(huán)烷基；R16是氫、二低級烷基亞氨基，被下列之一的基團選擇取代的C1-C12烷基C1-C3烷氧基、鹵素、羥基、C3-C6環(huán)烷基、芐氧基、呋喃基、苯基、鹵代苯基、低級烷基苯基、低級烷氧基苯基、硝基苯基、羧基、低級烷氧基羰基、氰基或三低級烷基銨；被下列之一的基團選擇取代的C3-C12鏈烯基C1-C3烷氧基、苯基、鹵素或低級烷氧基羰基，或是被兩個C1-C3烷氧基或兩個鹵素取代的C3-C12鏈烯基；被一個或兩個C1-C3烷基選擇取代的C3-C6環(huán)烷基；或是陽離子，該方法包括(a)制備具有結(jié)構(gòu)式I的2，3-吡啶二甲酰亞胺 其中R的定義同上；R1是氫，C1-C6烷基，C(O)R2，被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所任選取代的苯基，被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基在苯環(huán)上所任選取代的芐基，或 R2是C1-C6烷基，芐基或被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所任選取代的苯基，R3和R4各自是C1-C4烷基；R5是氰基或CONH2，該方法包括使結(jié)構(gòu)式II的肟或腙 其中R的定義同上，R6是C1-C6烷基；R7是OR8或NR9R10；R8是氫，C1-C6烷基，C(O)R11，被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所任選取代的苯基，被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基在苯環(huán)上所任選取代的芐基；R11是C1-C6烷基，OR12，NR12R13，芐基或被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所任選取代的苯基；R12和R13各自是氫，C1-C6烷基，芐基或被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所任選取代的苯基；和R9和R10各自是氫，C1-C6烷基，芐基或任選被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、硝基或氰基的任何結(jié)合的1-4個取代基所取代的苯基，與結(jié)構(gòu)式III的馬來酰亞胺反應(yīng) 其中R1的定義同上，得到所述的式I化合物；和(b)將所述的式I化合物轉(zhuǎn)化為式XII化合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了從結(jié)構(gòu)式Ⅰ的2,3－吡啶二甲酰亞胺中制備除草劑2－(2－咪唑啉－2－基)煙酸、酯和鹽的式Ⅻ化合物。(Ⅰ)
文檔編號C07C251/56GK1332962SQ0013521
公開日2002年1月30日 申請日期2000年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月10日
發(fā)明者K·A·M·克雷默, 吳文雪, D·R·莫爾丁 申請人:美國氰胺公司