專利名稱：4－碘－2－[n－(n－烷基氨基羰基)－氨基磺?；鵠苯甲酸甲酯及其衍生物、和其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備活性化合物的、特別是除草磺酰胺類的中間體的技術(shù)領(lǐng)域。
已知，芳基-SO2-NH-CO-NH-R所示的脲-其中芳基是取代的或未取代的芳基且R是烷基-原則上可以與光氣反應(yīng)，給出相應(yīng)的芳基-SO2-NCO所示的異氰酸酯，而后者可以被用來制備除草活性的磺酰脲(EP-A-0584043；US-A-4566898)。為了能夠采用一般的方法來制備芳基=2-羰基甲氧基-5-碘苯-1-基這一系列的磺酰脲(它是一類有用的除草磺酰脲類(WO-A-92/13845))，提出了提供式(Ⅰ)的化合物這樣一種任務(wù)
其中R是烷基或環(huán)烷基，后二個(gè)基團(tuán)中的每一個(gè)為未取代或取代的。尤其要完成的任務(wù)是提供一種制備式(Ⅰ)化合物的有效方法。
出人意外的是，如下文所討論的，由式(Ⅱ)化合物為起始原料，經(jīng)由中間體(Ⅲ)和(Ⅳ)，可以以非常高的收率獲得式(Ⅰ)化合物。本發(fā)明因此使得有可能有效地制備除草磺酰脲類和其它活性化合物。
本發(fā)明涉及制備式(Ⅰ)的N-取代的4-碘-2-[N-(氨基羰基)氨基磺?；鵠苯甲酸甲酯的方法
其中R是烷基或環(huán)烷基，后二個(gè)基團(tuán)中的每一個(gè)為未取代或取代的，且優(yōu)選的是，R是未取代的或由一個(gè)或多個(gè)選自下列的基團(tuán)取代的(C1-C12)烷基鹵素、(C1-C6)烷氧基、(C1-C6)烷硫基、(C1-C6)鹵代烷氧基和取代或未取代的苯基，或R是未取代的或由一個(gè)或多個(gè)選自下列的基團(tuán)取代的(C3-C12)環(huán)烷基鹵素、(C1-C4)烷基、(C1-C4)鹵代烷基、(C1-C4)烷氧基、(C1-C4)鹵代烷氧基和(C1-C4)烷硫基，所述方法的特征在于，(a)在酸H+X-，其中X-是一個(gè)當(dāng)量的陰離子，例如X-=Cl-、I-或HSO4-存在下，將式(Ⅱ)化合物重氮化，
給出式(Ⅲ)化合物(重氮鹽)
其中X-具有與酸H+X-中一樣的含意，和(b)在碘離子存在下，使分離后的或優(yōu)選未分離的式(Ⅲ)化合物反應(yīng)，給出式(Ⅳ)化合物
和(c)使式(Ⅳ)化合物與式(Ⅴ)的異氰酸酯反應(yīng)
R-N=C=O(Ⅴ)其中R如式(Ⅰ)中所定義，給出式(Ⅰ)化合物。
本發(fā)明還提供此方法的各個(gè)單獨(dú)的步驟。
在式(Ⅰ)中和在下文所用的化學(xué)式中，基團(tuán)烷基、烷氧基、鹵代烷基、鹵代烷氧基和烷硫基和相應(yīng)的取代基團(tuán)其碳骨架均可以是直鏈或支鏈的。除非另有指明，這些基團(tuán)優(yōu)選是低級碳骨架，例如具有1至4個(gè)碳原子的那些。烷基，以及在組合基團(tuán)如烷氧基、鹵代烷基等中的烷基是，例如，甲基、乙基、正-或異丙基、正-、異-、叔-或2-丁基、戊基類、己基類如正己基、異己基或1,3-二甲基丁基、庚基類如正庚基、1-甲基己基和1,4-二甲基戊基。環(huán)烷基是碳環(huán)狀飽和環(huán)系，例如具有3至8個(gè)環(huán)原子的那些，如環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基等。
鹵素是，例如，氟、氯、溴或碘。鹵代烷基、鹵代鏈烯基和鹵代炔基分別是部分或全部由鹵素、優(yōu)選由氟、氯和/或溴、特別是由氟或氯取代的烷基、鏈烯基和炔基，例如CF3、CHF2、CH2F、CF3CF2、CH2FCHCl2、CCl3、CHCl2、CH2CH2Cl；鹵代烷基是例如，OCF3、OCHF2、OCH2F、CF3CF2O、OCH2CF3和OCH2CH2Cl；這點(diǎn)同樣適應(yīng)于鹵代鏈烯基或其它由鹵素取代的基團(tuán)。
如果取代是如“一個(gè)或多個(gè)選自下列一組基團(tuán)”所定義，則這點(diǎn)既適用于由一個(gè)或多個(gè)相同的基團(tuán)取代，也適用于由不同的基團(tuán)單-或多取代。
取代或未取代的苯基優(yōu)選的是未取代的、或由相同或不同的選自下列的基團(tuán)單-或多取代的苯基鹵素、烷基、鹵代烷基、烷氧基、鹵代烷氧基、烷硫基、羥基、氨基、硝基、氰基、偶氮基、烷氧羰基、烷基羰基、甲酰基、氨基甲?；?、單-和二烷基氨基羰基、取代的氨基如酰基氨基、單-或二烷基氨基、和烷基亞磺酰基、鹵代烷基亞磺?；?、烷基磺?；?、鹵代烷基磺?；?，優(yōu)選由選自下列的相同或不同的基團(tuán)至多三取代鹵素、(C1-C4)烷基、(C1-C4)烷氧基、(C1-C4)鹵代烷基、(C1-C4)鹵代烷氧基、CN和硝基，例如鄰-、間-和對甲苯基、二甲基苯基類、2-、3-和4-氯苯基、2-、3-和4-三氟-和-三氯苯基、2,4-、3,5-、2,5-和2,3-二氯苯基、鄰-、間-和對甲氧基苯基。
本發(fā)明還涉及式(Ⅰ)包括的所有立體異構(gòu)體及其混合物。這些式(Ⅰ)化合物含有一個(gè)或多個(gè)未在式(Ⅰ)中未特別指明的不對稱碳原子?？赡艿暮陀善涮貏e空間形式限定的立體異構(gòu)體如對映體和非對映體，均由式(Ⅰ)所包括，且可以通過常規(guī)方法由立體異構(gòu)體混合物獲得，或通過組合使用立體化學(xué)純的起始原料，由立體選擇性反應(yīng)制備。式(Ⅰ)還包含提到的化合物的互變異構(gòu)體，只要它們是通過質(zhì)子遷移產(chǎn)生且只要它們是化學(xué)穩(wěn)定的。
式(Ⅰ)化合物可以形成鹽，其中-SO2-NH基的氫，或其它酸性氫原子由農(nóng)業(yè)上適合的陽離子替代。這些鹽是例如金屬鹽；優(yōu)選堿金屬鹽或堿土金屬鹽，特別是鈉和鉀鹽，或銨鹽或與有機(jī)胺形成的鹽。同樣，鹽形成可以通過將酸與堿基團(tuán)進(jìn)行加成反應(yīng)而實(shí)施，堿基團(tuán)如氨基或烷基氨基。適合于此目的的酸是強(qiáng)無機(jī)酸或有機(jī)酸，例如，HCl、HBr、H2SO4或HNO3。
式(Ⅱ)化合物是已知的(參見，EP-A-382436、EP-A-382437)，或可以通過常規(guī)的方法，由簡單的市售可得化合物制備(參見，例如用《有機(jī)化學(xué)雜志》27(1962)2177頁等中的方法制備類似的異丙基酯)。
按照方法步驟(a)，重氮化式(Ⅱ)化合物可以在對重氮反應(yīng)本身而言是常規(guī)的條件下進(jìn)行。例如，在酸H+X--其中X-優(yōu)選是Cl-、I-或HSO4--存在下重氮化式(Ⅱ)化合物是在水溶液中進(jìn)行的，且如果適宜，優(yōu)選通過加入在此反應(yīng)條件下是惰性的有機(jī)溶劑，和通過使用亞硝酸鹽來進(jìn)行。例如，每摩爾式(Ⅱ)化合物使用1.0-1.2摩爾的亞硝酸鹽，優(yōu)選1.01-1.05摩爾的亞硝酸鹽，亞硝酸金屬鹽如NaNO2(亞硝酸鈉)，來進(jìn)行重氮化。
適合用于重氮化的酸是無機(jī)酸或強(qiáng)有機(jī)酸。優(yōu)選的是氫鹵酸如鹽酸或氫碘酸，或硫酸。以化學(xué)計(jì)量為基準(zhǔn)，通常過量使用酸H+X-；在n大于1的n價(jià)酸的情況下，如硫酸(n=2)，將單價(jià)酸的化學(xué)計(jì)量除以n，獲得n價(jià)酸的化學(xué)計(jì)量。每摩爾的式(Ⅱ)化合物采用5至15摩爾的單價(jià)酸，優(yōu)選每摩爾的式(Ⅱ)化合物采用8至12摩爾的H+X-。
用于重氮化的溶劑是水或水與一種在反應(yīng)條件下是惰性的有機(jī)溶劑的混合物，例如有機(jī)溶劑選自-取代或未取代的芳烴如甲苯、氯苯、二氯苯、氯甲苯或二甲苯，-鹵代脂族烴如二氯甲烷和-醚類如二乙醚、二噁烷和四氫呋喃。
適合于重氮化給出式(Ⅲ)化合物的溫度可以容易地用預(yù)備試驗(yàn)確定；通常，反應(yīng)是在-5至50℃，優(yōu)選在10至20℃，特別是15至20℃的范圍下進(jìn)行。
式(Ⅲ)化合物的重氮鹽可以通過常規(guī)方法分離，但對低穩(wěn)定性的重氮基應(yīng)加以注意；然而，優(yōu)選的是采用化合物(Ⅲ)，不經(jīng)中間分離而制備式(Ⅳ)化合物。
式(Ⅲ)的重氮鹽，優(yōu)選其中X-=I-(碘陰離子)的那些，是新穎的且同樣構(gòu)成本發(fā)明主題的一部分。
按照方法步驟(b)，使化合物(Ⅲ)反應(yīng)給出式(Ⅳ)化合物是在與方法步驟(a)同樣的水溶液或水-有機(jī)溶劑或溶劑混合物中進(jìn)行的，或在相似的改性溶劑(混合物)中進(jìn)行。在此反應(yīng)中，重氮基由碘原子替代，且因此碘離子是在反應(yīng)混合物中所需的。在其中X-=I-的情況下，這些碘離子可以來源于重氮鹽本身。如果X-不是碘陰離子，且例如是Cl-，碘必須以另外的形式加入，例如堿金屬碘化物如碘化鈉或碘化鉀。在此情況下，每摩爾的式(Ⅲ)用例如1.1至1.5摩爾的碘。另外，碘可以在前一步驟(a)中就已加入式(Ⅱ)化合物中。
由式(Ⅲ)化合物形成式(Ⅳ)化合物通常在10至40℃，優(yōu)選15至30℃的范圍下進(jìn)行。
式(Ⅳ)化合物的制備是通過先將式(Ⅱ)化合物加入鹽酸水溶液中，并混合入催化量的甲苯，如果適宜，與消泡劑一起來進(jìn)行。在15至20℃，緩慢加入NaNO2的水溶液，將混合物攪拌一段時(shí)間，使用酰氨基磺酸來破壞過量的亞硝酸鹽。所得的式(Ⅲ)重氮鹽(其中X-=Cl-)在15至20℃下以其水溶液形式加入碘化鉀水溶液中。混合物攪拌一段時(shí)間后濾出沉淀物，用亞硫酸氫鹽洗滌(例如NaHSO3)，直到再無碘，并干燥。
出人意外的是，經(jīng)重氮鹽(Ⅲ)制備碘苯基磺酰胺(Ⅳ)給出非常高的收率?？梢垣@得大于理論值90％的收率。
考慮已知的相似方法的收率，如此高的收率是出人意外的。根據(jù)《美國化學(xué)協(xié)會(huì)雜志》55(1933)1652，使用亞硝酸鈉和鹽酸來重氮化4-氨基苯甲酸乙酯、隨后與碘化鉀反應(yīng)，給出4-碘苯甲酸乙酯，收率只有理論值的68.5％；與此相比，由于磺基酰氨基使它具有另一個(gè)官能基，使得用式(Ⅲ)化合物的反應(yīng)進(jìn)行得出人意外的好。
式(Ⅳ)碘苯基化合物迄今只能以不充分的收率制備。因此，在氨存在下，由4-碘-2-氯磺酰基苯甲酸甲酯為起始原料，式(Ⅳ)化合物只以約75％的收率獲得(參見，WO 92/13845，實(shí)施例6，第26頁)；用這種反應(yīng)類型，通常觀察到由于閉環(huán)成多糖衍生物而造成的收率損失。然而，使用本發(fā)明的方法，式(Ⅳ)化合物是高收率地獲得的，且沒有不需要的碘多糖。
在方法步驟(c)中，式(Ⅳ)化合物與式R-N=C=O(Ⅴ)的異氰酸酯反應(yīng)給出式(Ⅰ)化合物。反應(yīng)優(yōu)選是用堿催化和在惰性溶劑中進(jìn)行，針對步驟(a)和(b)已提到的加入的有機(jī)溶劑在此同樣適合；也可以采用有機(jī)溶劑，且適合的溶劑可以通過比較預(yù)備實(shí)驗(yàn)而容易地找出。
方法(c)的優(yōu)選溶劑是在此反應(yīng)條件下是惰性的非含水有機(jī)溶劑，例如選自下列-取代或未取代的芳族烴如甲苯、氯苯、二氯苯類、氯甲苯類或二甲苯類，-鹵代脂族烴如二氯甲烷、醚類如乙醚、二噁烷和四氫呋喃和-酮類如丙酮。
優(yōu)選氯苯。
適合的堿是無機(jī)或有機(jī)堿，例如，碳酸鹽如碳酸鉀、碳酸鈉，取代的胺類如三乙胺、DBU(1,8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯)等；優(yōu)選的是堿如碳酸鉀。每摩爾的式(Ⅳ)化合物采用例如1摩爾至1.1摩爾、優(yōu)選1.01至1.05摩爾量的堿。
每摩爾的式(Ⅳ)采用例如1.0-2.0摩爾，優(yōu)選1.01至1.1摩爾量的式(Ⅴ)異氰酸酯。所用的優(yōu)選的異氰酸酯是異氰酸甲酯、異氰酸乙酯、異氰酸正丙基酯、異氰酸異丙基酯、異氰酸正丁基酯、異氰酸異-、仲-或叔丁基酯、異氰酸正戊基酯、異氰酸正己基酯、異氰酸環(huán)己基酯、異氰酸十二烷基酯，優(yōu)選R為(C4-C6)烷基的異氰酸酯。
當(dāng)使用溶劑如甲苯、二甲苯或氯苯時(shí)，制備式(Ⅰ)化合物的方法步驟(c)中的反應(yīng)溫度優(yōu)選分成二個(gè)階段。首先，例如溫度保持在55-60℃2小時(shí)，之后在90℃下保持5至10小時(shí)，優(yōu)選6至9小時(shí)。在溶劑如丙酮存在下，例如，反應(yīng)先在室溫下攪拌進(jìn)行，之后攪拌回流4至10小時(shí)，優(yōu)選5至8小時(shí)。
式(Ⅰ)化合物的制備是例如通過將式(Ⅳ)的磺基酰胺與碳酸鉀和式(Ⅴ)的異氰酸酯在氯苯中混合，先將反應(yīng)在55至60℃下進(jìn)行，之后在90℃下進(jìn)行。冷卻至室溫后，將反應(yīng)混合物與水混合，并用2N鹽酸調(diào)節(jié)至pH為1-2。分離出有機(jī)相，洗滌至再無酸，并濃縮。殘留物為以高收率與非常高的純度獲得的式(Ⅰ)化合物。
迄今，式(Ⅰ)化合物只以不夠充分的收率獲得。因此，例如通過2-(氨基磺?；?-4-氯苯甲酸異丙酯與異氰酸丁酯在2-丁酮中反應(yīng)，只以理論值44％的收率獲得所需的丁基磺酰脲2-[N-(N-丁基氨基羰基)氨基磺?；鵠-4-氯苯甲酸異丙酯(US-A-4566898，實(shí)施例5)。
然而，用根據(jù)本發(fā)明的方法出人意外地高收率地獲得了式(Ⅰ)化合物。使用此方法只產(chǎn)生少量的廢物，且體積收率高。因此，例如，由于上面提到的原因，以式(Ⅳ)化合物或式(Ⅱ)化合物為起始原料，以如此高的收率或經(jīng)幾個(gè)步驟以如此高的總收率獲得式(Ⅰ)的化合物，這是不能預(yù)料到的。
在下列實(shí)施例中，量是指重量，除非另有具體指明。
實(shí)施例14-碘-2-氨基磺?；郊姿峒柞?Ⅳ)將1000g(4.34mol)4-氨基-2-氨基磺?；郊姿峒柞ズ?400ml水與3700ml濃鹽酸(濃度37％)迅速混合。向此混合物中加入10ml甲苯?；旌衔锢鋮s至15℃，并在15-20℃下、在1小時(shí)的時(shí)間內(nèi)加入315gNaNO2(4.56mol)于1740ml水中的溶液。攪拌繼續(xù)1小時(shí)，使用酰氨基磺酸破壞過量的亞硝酸鹽。在第二容器中，先加入1082g碘化鉀(6.51mol)和7000ml水。在15至20℃下，經(jīng)1至2小時(shí)的時(shí)間加入重氮鹽溶液。所得的懸浮液用10升水稀釋，抽濾濾除沉淀物。之后將濾餅用435g Na2S2O5于8.5升水中的混合物洗滌至再無碘，之后用25升水洗滌至中性。獲得1771g(濕量)的式(Ⅳ)化合物。在50℃真空(減壓下)干燥后，獲得1403g(理論值的94.8％)的4-碘-2-氨基磺酰基苯甲酸甲酯(式Ⅴ的磺基酰胺)，熔點(diǎn)175-177℃。
實(shí)施例24-碘-2-[N-(N-丁基氨基羰基)氨基磺?；鵠苯甲酸甲酯(Ⅰ)將由實(shí)施例1得到的34.1g(0.1mol)式(Ⅳ)的磺基酰胺和14.7g碳酸鉀(0.105mol)與于250ml氯苯中的10.6g異氰酸正丁酯(純度98％)(0.105mol)混合，并將混合物在55至60℃下保持2小時(shí)。之后將混合物在90℃下攪拌8.5小時(shí)。將混合物冷卻至室溫，先加入200ml水，之后加入2N鹽酸，直到pH達(dá)到1-2。分離出有機(jī)相，用50ml水洗滌四次至再無酸。減壓去除溶劑，余下43.8g所需的式(Ⅰ)化合物(理論值的99.3％)，熔點(diǎn)128-130℃。
對比實(shí)施例(US-A-4566898)將1063.4g 2-(氨基磺?；?-4-氯苯甲酸異丙酯、590.4g異氰酸正丁酯和590.4g碳酸鉀于10.8升2-丁酮中的混合物加熱回流過液。在冷卻到室溫后，將反應(yīng)混合物每次倒入10升冰水中。水相用9升二氯甲烷萃取。水相用濃鹽酸酸化至pH為1.0，并將所得的沉淀物濾出。在干燥后，獲得714.6g 2-[N-(N-丁基氨基羰基)氨基磺?；鵠-4-氯苯甲酸異丙酯(理論值的44％)，熔點(diǎn)129-132℃。
權(quán)利要求
1．式(Ⅰ)化合物，
其中R是烷基或環(huán)烷基，后二個(gè)基團(tuán)中的每一個(gè)為未取代或取代的。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中R是未取代或由一個(gè)或多個(gè)選自下列的基團(tuán)取代的(C1-C12)烷基鹵素、(C1-C6)烷氧基、(C1-C6)烷硫基、(C1-C6)鹵代烷氧基和取代或未取代的苯基，或R是未取代或由一個(gè)或多個(gè)選自下列的基團(tuán)取代的(C3-C12)環(huán)烷基鹵素、(C1-C4)烷基、(C1-C4)鹵代烷基、(C1-C4)烷氧基、(C1-C4)鹵代烷氧基和(C1-C4)烷硫基。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的化合物，其中R是未取代或由一個(gè)或多個(gè)選自下列基團(tuán)取代的(C1-C12)烷基鹵素、(C1-C4)烷氧基和苯基，或是(C3-C12)環(huán)烷基。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中R是正丁基。
5．式(Ⅲ)化合物
其中X-是當(dāng)量的陰離子。
6．根據(jù)權(quán)利要求4的化合物，其中X-=I-。
7．制備權(quán)利要求1中所定義的式(Ⅰ)化合物的方法，它包括，使式(Ⅳ)化合物與式(Ⅴ)的異氰酸酯反應(yīng)，
R-N=C=O(Ⅴ)其中R如式(Ⅰ)中所定義，給出式(Ⅰ)化合物。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中(a)在酸H+X-存在下，其中X-是當(dāng)量的陰離子，將式(Ⅱ)化合物重氮化，
給出式(Ⅲ)化合物(重氮鹽)
其中X-具有與酸H+X-中一樣的含意，和(b)在碘離子存在下，使式(Ⅲ)化合物反應(yīng)，給出式(Ⅳ)化合物
和(c)使式(Ⅳ)化合物與式(Ⅴ)的異氰酸酯反應(yīng)R-N=C=O(Ⅴ)其中R如式(Ⅰ)中所定義，給出式(Ⅰ)化合物。
9．制備權(quán)利要求5或6中所定義的式(Ⅲ)化合物的方法，它包括，(a)在酸H+X-存在下，其中X-是當(dāng)量的陰離子，將式(Ⅱ)化合物重氮化，給出式(Ⅲ)化合物(重氮鹽)
10．制備式(Ⅳ)化合物的方法，
它包括，在碘離子存在下，使式(Ⅲ)化合物反應(yīng)，
其中X-是當(dāng)量的陰離子，給出式(Ⅳ)。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，先在酸H+X-存在下，其中X-是當(dāng)量的陰離子，重氮化式(Ⅱ)化合物，
給出式(Ⅲ)化合物。
12．權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)中所定義的式(Ⅰ)化合物用于制備除草的磺酰脲類的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及其中R代表(取代的)烷基或(取代的)環(huán)烷基的式(Ⅰ)化合物,這些式(Ⅰ)化合物適合作為制備除草的磺酰脲類的中間體產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明,式(Ⅰ)化合物是如下制備的:(a)在酸H
文檔編號(hào)C07C303/40GK1223638SQ97195832
公開日1999年7月21日 申請日期1997年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月28日
發(fā)明者L·韋爾斯, H·克諾爾 申請人:赫徹斯特-舍林農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司