專利名稱：用親電子反應(yīng)制備芳族化合物的方法及芳族化合物衍生物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通式(Ⅰ)表示的芳族化合物的制備方法
〔式中X1和X2是鹵原子，其可相同或不同;R為下式表示的基團(tuán)
式中R1和R2是氫原子或低級烷基，其可相同或不同，Z為腈基，-CO-OR3(式中R3是氫原子或低級烷基)或-CO-N(R4)R5(式中R4和R5是氫原子或低級烷基，其可相同或不同，R4和R5可連在一起表示一個(gè)亞烷基);Y是硝基、鹵原子、鹵代烷基或下式表示的基團(tuán)
式中R6，R7和R8是氫原子、鹵原子或腈基，其可相同或不同〕，該方法包括使親電子試劑與通式(Ⅱ)表示的基團(tuán)反應(yīng)
〔式中X1，X2和R的含義同上)，以及由此制得的芳族衍生物。
在苯環(huán)上進(jìn)行親電子取代反應(yīng)早已為公眾所知，但從本發(fā)明所采用的通式(Ⅱ)化合物選擇性地制備通式(Ⅰ)的1，2，4，5-取代苯衍生物的方法尚不為公眾所知。Rec.Trav.Chim.，75，190(1956)公開了下述方法
當(dāng)采用該方法時(shí)，取代基不能被導(dǎo)入所期望的取代位置上，并且甲氧基被轉(zhuǎn)化為羥基。因此不可能制得在取代位置上選擇性導(dǎo)入取代基所形成的相應(yīng)于本發(fā)明中制得的通式(Ⅰ)所表示的化合物。
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)真研究了在芳環(huán)上選擇性導(dǎo)入取代基的方法后完成了本發(fā)明。用本發(fā)明制備方法制得的通式(Ⅰ)的芳族化合物可被用做藥物、殺蟲劑、化學(xué)品等的中間體，其中的一些化合物是新的。
本發(fā)明中的術(shù)語“低級”烷基及其類似說法表示具有1～6個(gè)碳原子的基團(tuán)。
用于制備通式(Ⅰ)芳族化合物的本發(fā)明的方法具體解釋如下1.硝化反應(yīng)該反應(yīng)采用存在于惰性溶劑中的硝化試劑選擇性硝化通式(Ⅱ)的化合物制備通式(Ⅰ-1)的芳族化合物。
式中X1，X2和R含義同上。
任何溶劑，只要其不明顯阻抑反應(yīng)進(jìn)程，均可被用做本反應(yīng)的惰性溶劑。例如有硝酸、硫酸、乙酸、三氟乙酸及三氟甲烷磺酸。這些惰性溶劑可被單獨(dú)使用或以混合物形式使用。
可被用做硝化劑的例子有硝酸、硝酸-硫酸、發(fā)煙硝酸、發(fā)煙硝酸-硫酸、硝酸-乙酸、硝酸-乙酸酐、硝酸-三氟乙酸及硝酸-三氟甲烷磺酸。
所使用的硝化試劑的量對于每摩爾通式(Ⅱ)化合物可在1摩爾～過量摩爾數(shù)這一范圍內(nèi)選擇。
可供選擇的反應(yīng)溫度范圍為-20℃～150℃，優(yōu)選的為0℃～50℃。
反應(yīng)時(shí)間依據(jù)反應(yīng)溫度、反應(yīng)程度等因素而改變，可供選擇的范圍為幾分鐘～100小時(shí)。
反應(yīng)結(jié)束后，用如溶劑萃取的常規(guī)方法從含該化合物的反應(yīng)混合物中分離所期望的產(chǎn)物，如果有必要可用重結(jié)晶等方法提純，藉此制得所期望的化合物。
2.鹵化反應(yīng)該方法采用存在于惰性溶劑中的鹵化試劑選擇性鹵化通式(Ⅱ)的化合物制得通式(Ⅰ-2)的芳族化合物。
式中X1，X2和R含義同上，Y1為鹵原子。
任何溶劑，只要其不明顯阻抑反應(yīng)進(jìn)程均可被用作本反應(yīng)的惰性溶劑。例子有鹵代烴(如二氯甲烷、氯紡、四氯化碳和二氯乙烷)、硫酸、乙酸、三氟乙酸、三氟甲烷磺酸、二甲基甲酰胺、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮及四氫噻吩砜。這些惰性溶劑可單獨(dú)使用或以混合物形式使用。
可被用做鹵化試劑的例子有氯、溴、氯-溴、溴-氯化鋁、溴-鐵、溴-硫酸銀。
鹵化試劑的用量，對于每摩爾通式(Ⅱ)化合物在1摩爾～過量摩爾數(shù)(鹵化試劑)這一范圍內(nèi)適當(dāng)選擇。
可供選擇的反應(yīng)溫度范圍為0℃～150℃，優(yōu)選的為20℃～100℃。
反應(yīng)時(shí)間依據(jù)反應(yīng)溫度、反應(yīng)程度等因素變化，其可供選擇的范圍為幾分鐘～100小時(shí)。
反應(yīng)結(jié)束后，用如溶劑萃取的常規(guī)方法從含該化合物的反應(yīng)混合物中分離出所期望的化合物，如果有必要用重結(jié)晶等方法提純，藉此制得所期望的化合物。
3.弗瑞德-克萊福特(Friedel-Crafts)反應(yīng)本反應(yīng)在有或沒有惰性溶劑及鹽存在的條件下，用路易斯(Lewis)酸及通式(Ⅲ)、(Ⅳ)或(Ⅴ)的化合物與通式(Ⅱ)的化合物反應(yīng)制得通式(Ⅰ-3)的芳族化合物。
式中X1、X2和R含義同上，Y1為鹵代烷基或下式表示的基團(tuán)
(式中R6、R7和R8是氫原子、鹵原子或氰基，其可相同或不同)，X3是鹵原子，X4是鹵原子，其可相同或不同。
反應(yīng)在有或沒有惰性溶劑的存在下進(jìn)行?？杀挥米龆栊匀軇┑睦佑邢趸闊N如硝基甲烷等;鹵代烴，如二氯甲烷、四氯化碳、四氯乙烷、二氯乙烷等;芳烴，如硝基苯等;酰胺，如N-甲基-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等;尿素衍生物，如N，N，N′-四甲基尿素、N，N-二甲基咪唑啉酮等;有機(jī)堿，如吡啶、三乙胺等;有機(jī)硫化合物，如二硫化碳、二甲亞砜、四氫噻吩砜等;醇類，如乙醇，乙二醇等;腈類，如乙腈，芐腈等;和有機(jī)磷化合物，如磷酰氯、六甲基磷酰胺等。這些惰性溶劑可單獨(dú)使用或以混合物形式使用。
盡管不是十分嚴(yán)格，但惰性溶劑的用量最好對于每摩爾通式(Ⅱ)化合物為0.5～10摩爾。
本發(fā)明中使用的鹽的例子有氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋰、溴化鈉、溴化鉀、溴化鋰、銨鹽(如氯化四甲基銨)及磺酸鹽(如三氟甲烷磺酸鈉)。這些鹽可單獨(dú)使用或以混合物的形式使用。
鹽的用量，對于每摩爾通式(Ⅱ)化合物在0.5～10摩爾(鹽)這一范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。
可被用做路易斯酸的例子有AlCl3、AlBr3、AlI3、FeCl3、FeBr3、TiCl4、SnCl4、ZnCl2、GaCl3等。
路易斯酸的用量，對于每摩爾通式(Ⅱ)化合物可在1摩爾～過量摩爾數(shù)(路易斯酸)這一范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，優(yōu)選的是對每摩爾該化合物選擇3～8摩爾路易斯酸。
通式(Ⅲ)、(Ⅳ)或(Ⅴ)化合物的用量可對于每摩爾通式(Ⅱ)化合物在0.5～2摩爾這一范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。
通式(Ⅴ)化合物既可用做反應(yīng)物也可用做惰性溶劑，因此可大大過量地使用。
反應(yīng)溫度可從0℃～180℃、優(yōu)選為60℃～100℃這一范圍內(nèi)選擇。
反應(yīng)時(shí)間依據(jù)反應(yīng)溫度，反應(yīng)程度等因素而變化，其可從幾分鐘～100小時(shí)這一范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。
反應(yīng)結(jié)束后，用如溶劑萃取法的常規(guī)方法從含有該化合物的反應(yīng)混合物中分離出所期望的化合物，如果有必要可用重結(jié)晶等方法提純，藉此制得所期望的化合物。
如前所述，由此制得的某些化合物是新的。即通式(Ⅰ)表示的芳族化合物，
〔式中X1和X2是鹵原子，其可相同或不同;R為下式表示的基團(tuán)
(式中R1和R2是氫原子或低級烷基，其可相同或不同，Z為氰基，-CO-OR3(式中R3是氫原子或低級烷基)或-CO-N(R4)R5(式中R4和R5是氫原子或低級烷基，其可相同或不同，R4和R5可連在一起表示一個(gè)亞烷基));Y是硝基、鹵原子、鹵代烷基或下式表示的基團(tuán)
(式中R6、R7和R8是氫原子、鹵原子或氰基，其可相同或不同)，倘若Y是硝基時(shí)，X1為氟原子，X2是氯原子及Z是氰基或-CONR4R5;若當(dāng)Y是氟原子時(shí)，X1是氟原子，X2是氯原子及Z是氰基;若當(dāng)Y是氯原子時(shí)，X1是氟原子，X2是氯原子及Z是-COOR3(式中R3為除氫外的基團(tuán))、-CONR4R5或氰基〕時(shí)是新的。
其中Y是
(式中R6、R7和R8是氫原子、鹵原子或氰基，其可相同或不同)時(shí)的那些化合物被用作制備公開在日本特許公開No.3-163063(JP-A-3-163063)中的除草劑的中間體。
特別是R為
式中R1和R2是氫原子或低級烷基，其可相同或不同，Z是-CON(R4)R5(式中R4和R5是氫原子或低級烷基，其可相同或不同，R4和R5可連在一起表示亞烷基)時(shí)的那些化合物是(制備)所述除草劑的十分有用的中間體。
下面給出本發(fā)明的典型實(shí)施例，但不應(yīng)將其視作對本發(fā)明范圍的限定。
實(shí)施例1(2-氯-4-氟-5-硝基苯氧基)乙酰胺(化合物1)的制備
在8ml97%硫酸中溶解3.7g(0.02mole)(2-氯-4-氟苯氧基)乙腈，并在10℃或更低的溫度下向所得溶液中攪拌加入2.5ml60～62%硝酸和5.8ml97%硫酸的混和酸，此后使反應(yīng)在室溫下進(jìn)行1.5小時(shí)。
反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)溶液倒入冰水中，過濾收集沉淀的晶體，水洗然后干燥，獲得黃色粗晶體狀的所期望化合物(產(chǎn)率68%)。
用乙酸乙酯將制得的粗晶體重結(jié)晶制得2.5g淡黃色晶體狀的所期望化合物。
物理性能熔點(diǎn)182～182.5℃，產(chǎn)率50.5%。NMR〔DMSO/TMS，δ值(ppm)〕。
4.75(s，2H)，7.50(bd，2H，J＝0.6Hz)，7.75(d，2H，J＝7Hz)，7.97(d，2H，J＝11Hz)實(shí)施例2(2-氯-4-氟-5-硝基苯氧基)乙酰胺(化合物1)的制備
用(2-氯-4-氟苯氧基)乙酰胺4.1g(0.02mole)代替(2-氯-4-氟苯氧基)乙腈，按與實(shí)施例1相同的方法反應(yīng)5小時(shí)制得3.6g所期望的化合物，產(chǎn)率72.4%。
實(shí)施例3(2-氯-4-氟-5-硝基苯氧基)乙酸(化合物2)的制備
用與實(shí)施例1相同的方法，使4.6g(0.02mole)(2-氯-4-氟苯氧基)乙酸乙酯反應(yīng)，然后在室溫下放置過夜。
反應(yīng)結(jié)束后，將含有所期望產(chǎn)物的反應(yīng)溶液倒入冰水中，用乙酸乙酯萃取所期望的產(chǎn)物。
用水洗滌萃取液并用硫酸鎂干燥，此后減壓蒸出溶劑。用硅膠柱色譜(CH2Cl2-CH3OH)提純所得剩余物制得所期望化合物的無定形(asocherous)晶體，產(chǎn)率30.2%。
NMR〔DMSO/TMS，δ值(ppm)〕4.57(s，2H)，7.50(bd，2H，J＝0.6Hz)，7.75(d，2H，J＝7Hz)，7.97(d，2H，J＝11Hz)，13.90(bs，1H).
實(shí)施例4(5-溴-2-氯-4-氟苯氧基)乙腈(化合物3)的制備
在10ml二氯甲烷中懸浮1.0g(7.5mmole)無水氯化鋁，并將1.0g(5.4mmole)的(2-氯-4-氟苯氧基)乙腈加至該懸浮液中，此后回流下滴加0.95g(5.9mmole)的溴。滴加結(jié)束后使反應(yīng)在回流下進(jìn)行2小時(shí)。
反應(yīng)結(jié)束后，使反應(yīng)混合物冷卻，然后將其倒入冰水中，用乙醚萃取所期望的化合物。
用水、10%硫代硫酸鈉水溶液和飽和氯化鈉水溶液依次洗滌萃取液，并用硫酸鎂干燥。然后減壓下蒸去溶劑，用正己烷重結(jié)晶所得殘余物制得1.1g所期望的化合物。
物理性能熔點(diǎn)72.3℃，產(chǎn)率77%。
實(shí)施例5(2-氯-5-氯乙酰基-4-氟苯氧基)乙酰胺(化合物6)的制備
將0.85g(7.5mmole)氯乙酰氯與2.0g(15.0mmoles)無水氯化鋁混合，將所得混合物加熱至80℃，然后加入1.0g(4.9mmoles)的(2-氯-4-氟苯氧基)乙酰胺并使反應(yīng)在90℃下進(jìn)行9小時(shí)。
反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物冷卻至80℃并加入5ml乙酸。將由此制得的混合物倒入冰水中，過濾收集沉淀的結(jié)晶并用乙醇重結(jié)晶獲得1.0g所期望的化合物。
物理性能熔點(diǎn)166.3℃，產(chǎn)率73%。
實(shí)施例6(2-氯-5-二氯乙酰基-4-氟苯氧基)乙酰胺(化合物7)的制備
將0.93g(6.3mmole)的二氯乙酰氯與2.0g(15.0mmoles)無水氯化鋁混合，并將所得混合物加熱至50℃。然后加入1.0g(4.9mmole)的(2-氯-4-氟苯氧基)乙酰胺，并在70～80℃下使反應(yīng)進(jìn)行8小時(shí)。
反應(yīng)結(jié)束后，使反應(yīng)混合物冷卻并加入冰水，然后攪拌2小時(shí)。用乙酸乙酯萃取出所期望的化合物，用水洗滌萃取液并用硫酸鎂干燥。然后減壓蒸去乙酸乙酯，用硅膠柱色譜提純所得殘余物，制得0.5g所期望的化合物。
物理性能熔點(diǎn)132.3℃，產(chǎn)率33%。
實(shí)施例7(2-氯-5-氯乙?；?4-氟苯氧基)乙腈(化合物11)的制備
將0.85g(7.5mmole)的氯乙酰氯與2.0g(15.0mmole)無水氯化鋁混合，并將所得混合物加熱至60℃。然后加入0.9g(4.0mmole)的(2-氯-4-氟苯氧基)乙腈并使反應(yīng)在70℃下進(jìn)行3小時(shí)。
反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物倒入冰水中并攪拌1小時(shí)。過濾收集沉淀的結(jié)晶并用乙醇重結(jié)晶制得0.93g所期望的化合物。
物理性能熔點(diǎn)122.1℃，產(chǎn)率73%。
實(shí)施例8(2-氯-5-二氯乙酰基-4-氟苯氧基)乙腈(化合物13)的制備
將0.93g(6.3mmole)的二氯乙酰氯和0.9g(4.9mmole)的(2-氯-4-氟苯氧基)乙腈與2.0g(15.0mmole)的無水氯化鋁混合物，使反應(yīng)在60℃下進(jìn)行2小時(shí)。
反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物冷卻并加入5ml硝基甲烷。將所得混合物倒入冰水中，此后用乙酸乙酯萃取出所期望的化合物并用水洗滌萃取液、硫酸鎂干燥。然后減壓蒸去溶劑，用硅膠柱色譜純化所得殘余物，制得0.97g所期望化合物。
物理性能熔點(diǎn)98.7℃，產(chǎn)率67%。
實(shí)施例9(2-氯-4-氟-5-三氯甲基苯氧基)乙腈(化合物14)的制備
將1.5g(11.2mmole)無水氯化鋁懸浮在10ml四氯化碳中并滴加1.0g(5.4mmole)的(2-氯-4-氟苯氧基)乙腈。滴加結(jié)束后使反應(yīng)在60℃下進(jìn)行1小時(shí)。
反應(yīng)結(jié)束后，使反應(yīng)混合物冷卻并加入冰水，然后攪拌1小時(shí)。用乙酸乙酯萃取出所期望的化合物并用水洗滌萃取液，硫酸鎂干燥。然后在減壓下蒸去溶劑，用硅膠柱色譜提純所得殘余物，制得1.2g油狀的所期望化合物。
物理性能油狀，產(chǎn)率72%。
NMR〔CDCL3/TMS，δ值(ppm)〕4.88(s，2H)，7.09(d，1H，J＝10.4Hz)，7.79(d，1H，J＝7.1Hz).
實(shí)施例10(2-氯-5-氰乙酰基-4-氟苯氧基)乙腈(化合物17)的制備
向4.5g(33.6mmole)無水氯化鋁中加入0.57g(7.8mmole)二甲基甲酰胺(DMF)，然后向懸浮液中在室溫下加入1.0g(5.6mmole)的(2-氯-4-氟苯氧基)乙腈。此后向所得混合物中緩慢滴入2.9g(28.0mmole)氰基乙酰氯。滴加結(jié)束后使反應(yīng)在55℃進(jìn)行3小時(shí)。
反應(yīng)結(jié)束后，用薄層色譜和氣相色譜(面積百分比7.0%)分析反應(yīng)混合物，所得分析結(jié)果與用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)所得結(jié)果一致，由此可以確認(rèn)制得了所期望的化合物。
通式(Ⅰ)的化合物列于表1
式(Ⅰ′)表示的芳族化合物衍生物是制備公開在日本特許公開No.3-163063中的除草劑的特別重要的中間體。可用如下述的方法制得作為最終產(chǎn)品的典型的除草劑。
(式中R、R1、R2、X和Y定義如上，R3″為低級烷氧基，R4″為低級烷基或低級鹵代烷基，R5″為低級烷基或低級鹵化烷基，Hal為鹵原子)。
權(quán)利要求
1.制備通式(Ⅰ)所示芳族化合物的方法
[式中X1和X2是鹵原子，其可相同或不同，R是下式表示的基團(tuán)
(式中R1和R2是氫原子或低級烷基，其可相同或不同，Z是氰基、-CO-OR3(式中R3是氫原子或低級烷基)或-CO-N(R4)R5(式中R4和R5是氫原子或低級烷基，其可相同或不同，R4和R5可連在一起表示亞烷基))；Y是硝基、鹵原子、鹵代烷基或下式表示的基團(tuán)
(式中R6、R7和R8是氫原子、鹵原子或氰基，其可相同或不同)]，該方法包括使親電子試劑與通式(Ⅱ)表示的化合物反應(yīng)。
(式中X1、X2和R定義同上)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制備芳族化合物的方法，其中的親電子試劑是硝化試劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的制備芳族化合物的方法，其中的親電子試劑是鹵化試劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的制備芳族化合物的方法，其中的親電子試劑是路易斯酸和通式(Ⅲ)
通式(Ⅳ)
或通式(Ⅴ)表示的化合物的混合物，式中R6，R7和R8是氫原子、鹵原子或氰基，其可相同或不同，X3是鹵原子，X4是鹵原子，其可相同或不同。
5.通式(Ⅰ)所示的芳族化合物
〔式中X1和X2是鹵原子，其可相同或不同，R是下式表示的基團(tuán)
(式中R1和R2是氫原子或低級烷基，Z是氰基，-CO-OR3(式中R3是氫原子或低級烷基)或-CO-N(R4)R5(式中R4和R5是氫原子或低級烷基，其可相同或不同，R4和R5也可連在一起代表亞烷基));Y是硝基、鹵原子、鹵代烷基或下式表示的基團(tuán)
(式中R6，R7和R8是氫原子、鹵原子或氰基，其可相同或不同);倘若當(dāng)Y是硝基時(shí)，X1是氟原子，X2是氯原子和Z是氰基或-CONR4R5，若當(dāng)Y是氟原子時(shí)，X1是氟原子，X2是氯原子和Z是氰基，若當(dāng)Y是氯原子時(shí)，X1是氟原子，X2是氯原子和Z是-COOR3(式中R3是非氫基團(tuán))、-CONR4R5或氰基。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的化合物，其中所述Y是
式中R6，R7和R8是氫原子、鹵原子或氰基，其可相同或不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的化合物，其中所述化合物的R是
式中R1和R2是氫原子或低級烷基，其可相同或不同，Z是-CON(R4)R5(式中R4和R5是氫原子或低級烷基，其可相同或不同，R4和R5也可連在一起表示亞烷基)。
全文摘要
公開了一種制備式(I)芳族化合物的方法，該方法包括使親電子試劑與式(II)化合物反應(yīng)(式中R、X
文檔編號C07C235/20GK1085545SQ9310697
公開日1994年4月20日 申請日期1993年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月16日
發(fā)明者大谷隆, 高石日出男, 津幡健治, 濱口洋 申請人:日本農(nóng)藥株式會社