專利名稱：3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的制備方法，該化合物是生產(chǎn)殺昆蟲劑的中間產(chǎn)物。
由于眾所周知，3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮。
可用作生產(chǎn)美國專利第4176189號(hào)所述的殺昆蟲活性化合物的中間產(chǎn)物，因而急待開發(fā)其有效的工業(yè)生產(chǎn)方法。
我們對(duì)于開發(fā)3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的生產(chǎn)方法進(jìn)行了廣泛的研究。結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)采用下述方法可容易地實(shí)現(xiàn)該目的。基于此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，我們完成了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明提供3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的生產(chǎn)方法，它包括(ⅰ)將式(Ⅰ)化合物與式(Ⅱ)化合物在堿存在下反應(yīng)，得到式(Ⅲ)的1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮衍生物。式(Ⅰ)如下
其中R代表烷基、烷氧基烷基或芳烷基;式(Ⅱ)為其中X代表離去基;式(Ⅲ)為
其中R定義如上;和(ⅱ)將式(Ⅲ)衍生物水解。
首先，就上述式(Ⅰ)和式(Ⅲ)而言，烷基包括低級(jí)(例如C1-C4)烷基，例如甲基、乙基等;烷氧基烷基包括低級(jí)(例如C1-C4)烷氧基低級(jí)(例如C1-C4)烷基，例如甲氧基乙基、乙氧基乙基等;芳烷基包括苯基取代的低級(jí)(例如C1-C4)烷基，例如芐基、β-苯乙基、α-苯乙基等。
式(Ⅱ)中的離去基包括鹵素原子(例如氯、溴、碘等)和磺酸殘基-OSO2Ra，其中Ra是低級(jí)(例如C1-C4)烷基、苯基、甲苯基等。所述磺酸殘基的例子有甲磺酸殘基、對(duì)甲苯磺酸殘基、苯磺酸殘基等。
當(dāng)驟(ⅰ)包括將式(Ⅰ)化合物與式(Ⅱ)化合物反應(yīng)，其中所用的堿包括堿金屬氫氧化物，例如氫氧化鉀、氫氧化鈉等，和堿金屬碳酸鹽，例如碳酸鈉、碳酸鉀等。
步驟(ⅰ)中，式(Ⅰ)化合物與式(Ⅱ)化合物的反應(yīng)通常在溶劑中進(jìn)行，溶劑可選自例如酮類，例如甲基異丁基酮、丙酮等;醚類，例如四氫呋喃等;鹵代烷烴，例如二氯甲烷，1，2-二氯乙烷等;二甲基甲酰胺和二甲基亞砜。
該反應(yīng)通常在約-10℃至約50℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行約1-24小時(shí)。就反應(yīng)物的用量而言，式(Ⅱ)化合物的用量通常為每摩爾式(Ⅰ)化合物約1-5mol，堿的用量通常為每摩爾(Ⅰ)式化合物約1-2mol。
反應(yīng)完全后，可用常規(guī)方法將1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮衍生物(Ⅲ)分離，例如向反應(yīng)混合物中加水，用有機(jī)溶劑提取，減壓除去有機(jī)溶劑。
步驟(ⅰ)的該反應(yīng)最好在助劑(例如相轉(zhuǎn)移催化劑)的存在下進(jìn)行。所述助劑的用量通常為每摩爾式(Ⅰ)化合物約0.001-0.2mol。上述助劑包括，尤其是叔胺，例如三[2-(α-甲氧基乙氧基)乙基]胺，三(3，6-二氧雜環(huán)庚烷基)胺，三(3，6-二氧雜環(huán)辛烷基)胺等;季銨鹽，例如四正丁基溴化銨，芐基三乙基氯化銨，四正丁基硫酸銨等;冠醚，例如18-冠-6，二環(huán)己基并-18-冠-6等;和聚乙二醇類，例如聚乙二醇(PEG)400，PEG1540等。這些試劑可單獨(dú)或結(jié)合使用。
所得的式(Ⅲ)1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮衍生物，或者是粗品，或者是經(jīng)過色譜等方法分離的，經(jīng)步驟(ⅱ)即水解后，得3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮。
步驟(ⅱ)的水解反應(yīng)按下法進(jìn)行在約20-100℃下，將式(Ⅲ)1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮衍生物在酸(例如鹽酸或硫酸)水溶液中處理約5分鐘-24小時(shí)。所述酸的用量最好是每1mol式(Ⅲ)1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮衍生物約1-500mol。水解完全后，可用常規(guī)方法將3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮分離，例如減壓除去溶劑或用水稀釋反應(yīng)混合物，并用有機(jī)溶劑提取。必要時(shí)，產(chǎn)品化合物可進(jìn)一步經(jīng)色譜等方法分離。
本發(fā)明所用的式(Ⅰ)化合物可通過將易得的咪唑烷-2，4-二酮與式(Ⅳ)化合物在堿存在下反應(yīng)制得。式(Ⅳ)如下Y-CH2OR (Ⅳ)式中R如上文定義，Y代表離去基。
至于式(Ⅳ)化合物，離去基Y包括囟素，例如氯、溴、碘。該反應(yīng)所用的堿包括堿金屬氫氧化物例如氫氧化鉀、氫氧化鈉等，和堿金屬碳酸鹽例如碳酸鈉，碳酸鉀等。
咪唑烷-2，4-二酮與式(Ⅳ)化合物的反應(yīng)通常在溶劑中進(jìn)行?？捎玫娜軇┌ㄍ?、例如甲基異丁基酮、丙酮等;醚類，例如四氫呋喃等;囟代烷烴，例如二氯甲烷，1，2-二氯乙烷等;二甲基甲酰胺和二甲基亞砜。
該反應(yīng)通常在約-10℃至約50℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行約1-24小時(shí)。式(Ⅳ)化合物的用量通常為每摩爾式咪唑烷-2，4-二酮化合物約0.3-3mol，所述堿的用量通常為每摩爾咪唑烷-2，4-二酮化合物約0.3-3mol。
反應(yīng)完全后，可用常規(guī)方法將式(Ⅰ)化合物分離，例如向反應(yīng)混合物中加水稀釋，用有機(jī)溶劑提取，減壓除去有機(jī)溶劑。
該反應(yīng)最好在助劑(例如相轉(zhuǎn)移催化劑)的存在下進(jìn)行。所述助劑的用量通常為每摩爾咪唑烷-2，4-二酮約0.001-0.2mol?？捎玫闹鷦┌ㄉ鲜霾襟E(ⅰ)中化合物(Ⅰ)與化合物(Ⅱ)反應(yīng)所提到的助劑。
如上所述，式(Ⅲ)化合物可用作制備3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的中間體。有利的是生產(chǎn)殺昆蟲劑活性成份的直接中間體3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮可由式(Ⅲ)化合物經(jīng)過單一步驟即水解制得。
下列實(shí)施例僅意在進(jìn)一步詳述本發(fā)明，決不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1-1將500mg(2.27mmol)3-芐氧甲基咪唑烷-2，4-二酮和37mg(0.115mmol)四丁基溴化銨溶于8ml甲基異丁基酮中，室溫和攪拌下加114mg(2.85mmol)氫氧化鈉。然后，在室溫和攪拌下滴加610mg(4.55mmol)甲磺酸炔丙酯，室溫下繼續(xù)攪拌7小時(shí)。加水，混合物用乙酸乙酯提取。有機(jī)層先后用水和飽和氯化鈉水溶液洗滌，用無水硫酸鈉干燥。堿壓蒸去溶劑，殘留物經(jīng)硅膠柱色譜(洗脫劑;己烷∶乙酸乙酯＝3∶1)分離，得461mg(1.78mmol)3-芐氧甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮。收率79%1H-NMR，δ(CDCl3)2.35(1H，t，J＝2Hz)，3.90(2H，s)，4.20(2H，d，J＝2Hz)4.65(2H，s)，5.05(2H，s)，7.20-7.45(5H，m)實(shí)施例1-2將25ml(304mmol)濃(約36%W/W)鹽酸加到0.55g(2.13mmol)3-芐氧甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮中，混合物于60℃攪拌1小時(shí)。減壓蒸去鹽酸，殘留物經(jīng)硅膠柱色譜分離(洗脫劑;己烷∶2-丙醇＝3∶1)，得0.20g(1.19mmol)3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮。收率56%1H-NMR，δ(CDCl3)2.35(1H，t，J＝2Hz)，4.05(2H，s)，4.25(2H，d，J＝2Hz)，5.05(2H，s)，5.30(1H，s，-OH)下述對(duì)比實(shí)施例與本發(fā)明所用的式(Ⅰ)化合物的制備有關(guān)。
對(duì)比實(shí)施例1將216mg(3.85mmol)氫氧化鉀和73mg(0.226mmol)三[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺混懸于5ml甲基異丁基酮中，隨后加900mg(8.99mmol)咪唑烷-2，4-二酮，混合物于室溫?cái)嚢?0分鐘。然后，0℃下滴加704mg(4.50mmol)芐氧甲基氯，室溫?cái)嚢?小時(shí)。向此反應(yīng)混合物加入水，分出有機(jī)層，依次用水和飽和氯化鈉水溶液洗滌，用無水硫酸鈉干燥。減壓蒸去溶劑，殘留物經(jīng)硅膠色譜分離(洗脫劑;己烷∶乙酸乙酯＝1∶1)，得687mg(3.12mmol)3-芐氧甲基咪唑烷-2，4-二酮，收率70%(以芐氧甲基氯為基準(zhǔn)計(jì))1H-NMR，δ(CDCl3)3.90(2H，s)，4.60(2H，s)，5.05(2H，s)，6.00-6.20(1H，brs，-NH)，7.20-7.45(5H，m)對(duì)比實(shí)施例2用73mg(0.126mmol)四丁基硫酸銨代替73mg三[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺，重復(fù)對(duì)比實(shí)施例1的過程，得612mg(2.78mmol)3-芐氧甲基咪唑烷-2，4-二酮。收率62%(以芐氧甲基氯為基準(zhǔn)計(jì))
對(duì)比實(shí)施例3用73mg(0.226mmol)四丁基溴化銨代替73mg三[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺，重復(fù)對(duì)比實(shí)施例1的過程，得556mg(2.52mmol)3-芐氧甲咪唑烷-2，4-二酮。收率56%(以芐氧甲基氯為基準(zhǔn)計(jì))對(duì)比實(shí)施例4用346mg(0.225mmol)聚乙二醇1540代替73mg三[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺，重復(fù)對(duì)比實(shí)施例1的過程，得562mg(2.55mmol)3-芐氧甲基咪唑烷-2，4-二酮。收率57%(以芐氧甲基氯為基準(zhǔn)計(jì))按照本發(fā)明方法，可以很容易制得3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮，它是生產(chǎn)殺昆蟲活性化合物的重要中間體。所述殺昆蟲活性化合物可按照美國專利第4176189號(hào)所述的方法由所述3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮制得。
權(quán)利要求
1.3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的生產(chǎn)方法，它包括(i)將式(Ⅰ)化合物與式(Ⅱ)化合物在堿存在下反應(yīng)，得到式(Ⅲ)的1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮衍生物；式(Ⅰ)如下
其中R代表烷基、烷氧基烷基或芳烷基；式(Ⅱ)為其中X代表離去基；式(Ⅲ)為
其中R定義如上；和(ii)將式(Ⅲ)衍生物水解。
2.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(ⅱ)中的水解在酸的水溶液中進(jìn)行。
3.權(quán)利要求1的方法，其中X代表的離去基是鹵素原子或磺酸殘基。
4.權(quán)利要求1的方法，其中堿是堿金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽。
5.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(ⅰ)的反應(yīng)在相轉(zhuǎn)移催化劑的存在下進(jìn)行。
6.權(quán)利要求1的方法，其中式(Ⅱ)化合物和所述堿的用量分別為每摩爾式(Ⅰ)化合物約1-5mol和約1-2mol。
7.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(ⅰ)中的反應(yīng)在約-10℃到約50℃下進(jìn)行，步驟(ⅱ)中的水解在約20℃到約100℃下進(jìn)行。
8.權(quán)利要求1的方法，其中式(Ⅰ)化合物是通過將咪唑烷-2，4-二酮與式(Ⅳ)化合物反應(yīng)而制得的，式(Ⅳ)為式中R代表烷基、烷氧基烷基或芳烷基，Y代表離去基。
9.下式化合物
式中R代表烷基，烷氧基烷基或芳烷基。
10.權(quán)利要求9的化合物，它可用下式表示
全文摘要
本發(fā)明提供3-羥甲基-1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮的生產(chǎn)方法，它包括(i)將式(I)化合物與式(II)化合物在堿存在下反應(yīng)，得到式(III)的1-炔丙基咪唑烷-2，4-二酮衍生物。(ii)將式(III)衍生物水解。式(I)、式(II)和式(III)如下，其中各取代基定義見說明書。
文檔編號(hào)C07D233/72GK1078463SQ9310299
公開日1993年11月17日 申請(qǐng)日期1993年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月10日
發(fā)明者田辺陽, 村上正成, 山本仁已 申請(qǐng)人:住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社