專利名稱：氯代羧酰氯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在脲化合物存在下，通過內(nèi)酯與氯化劑反應(yīng)制備氯代羧酰氯的新方法。
氯代羧酰氯是已知的有機合成，特別是作物保護劑和藥物合成的有用中間體。
DE-A3624258公開了氯代羧酰氯的制備方法，該方法是使相應(yīng)的內(nèi)酯與光氣在作為催化劑的季銨鹽存在下反應(yīng)。盡管使用該方法得到良好的收率，但是，從工業(yè)的角度上，仍留下了有待解決的問題，即，由于季銨鹽在內(nèi)酯和氯代羧酰氯中都是不溶的，因而給該反應(yīng)混合物的后處理，特別是方法的連續(xù)操作帶來困難。
EP-A413264和EP-A435714描述了用光氣在氧化膦存在下將內(nèi)酯氯化的方法，其中得到含磷蒸餾殘余物，由于在殘余物的燃燒期間形成磷酸而使該殘余物的處理復(fù)雜化。此外，US-A3418365公開了從內(nèi)酯起始用亞硫酰氯制備氯化酰氯的方法，該方法僅得到不理想的收率。
本發(fā)明的目的在于提供通過內(nèi)酯與氯化劑反應(yīng)制備氯代羧酰氯的方法，且該方法避免了現(xiàn)有技術(shù)方法中的缺點。
我們發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明，上述目的由以下制備通式I氯代羧酰氯的方法實現(xiàn)R1-CHCl-Y-COC1 (I)其中R1是氫或C1-至C20-烷基、C2-至C12-鏈烯基、C2-至C12-炔基，其中每個取代基是未取代的或被C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-?；?、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和/或氰基單-至三取代；或者是C3-至C12-環(huán)烷基、C4-至C12-烷基環(huán)烷基、C4-至C12-環(huán)烷基烷基、雜環(huán)烷基、C5-至C20-雜環(huán)烷基烷基、C6-至C14-芳基、C7-至C20-芳基烷基或C7-至C20-烷基芳基，其中每個取代基是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-?；2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和/或氰基單-至三取代；以及Y是飽和的或單-或多烯屬不飽和C2-至C8-亞烷基鏈，該鏈可以被醚、硫醚、叔氨基、酮、內(nèi)酯、N-烷基取代的內(nèi)酰胺或砜基團中斷，并且是未取代的或被C1-至C12-烷基、C1-至C8-烷氧基、C2-至C4-?；?、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和氰基單-至三取代；所述方法包括在通式III脲化合物和/或通式IV脲化合物和/或通式V化合物存在下，使通式II內(nèi)酯
其中R1和Y分別定義如上，與氯化劑反應(yīng)；其中通式III化合物為R2R3N-CX-NR4R5(III)，其中R2、R3、R4和R5可以相同或不同且彼此獨立，各自具有除氫以外的R1的含義；或者R2和R3之一與R4和R5之一一起形成含有2至8個碳原子的碳鏈，該鏈可以含有醚、硫醚、叔氨基、酮、內(nèi)酯、烷基取代的內(nèi)酰胺、砜或二酮基團，并且是飽和的或單-或多烯屬不飽和的，和未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-?；2-至C4-酰氧基、苯氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和氰基單-至三取代；或者形成含有5至12個碳原子的亞環(huán)烷基、含有4至11個碳原子的亞雜環(huán)烷基、含有6至12個碳原子的亞芳基或含有3至11個碳原子的亞雜芳基，其中每個取代基是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、苯氧基、C2-至C4-?；?、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和/或氰基單-至三取代；和其中的X是氧或硫原子；通式IV脲化合物為
其中X定義如上，R6、R7、R8和R9可以相同或不同且彼此獨立，各自具有除氫以外的R1的含義；以及通式V化合物為
其中X、R6至R9分別定義如上，以及Z1、Z2可以相同或不同，并且是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-?；2-至C4-酰氧基、苯氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和/或氰基單-至三取代的亞甲基、亞乙基或亞乙烯基。
Y是C2-C8-亞烷基鏈，該鏈可被以氧或硫原子為例的雜原子或被在反應(yīng)條件下對氯化劑惰性的基團中斷，所述基團例如為叔氨基、酮、內(nèi)酯、N-烷基取代的內(nèi)酰胺或砜基；Y還可進一步被在反應(yīng)條件下對氯化劑惰性的基團單-至三取代，例如被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-?；?、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和氰基取代；優(yōu)選Y僅僅含有碳原子作為鏈的構(gòu)件，且不再有取代基；Y特別優(yōu)選C2-至C4-亞烷基，例如亞乙基、亞丙基和亞丁基，尤其是亞乙基和亞丙基。
彼此獨立地，化合物I、II、III、IV和V中的取代基R1至R9具有以下含義-C1-至C20-烷基，優(yōu)選C1-至C12-烷基；特別優(yōu)選C1-至C8-烷基，例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、正己基、異己基、正庚基、異庚基、正辛基和異辛基；尤其是C1-至C4-烷基，例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基和叔丁基；-C1-至C12-鏈烯基，優(yōu)選C2-至C8-鏈烯基，例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-甲基乙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-甲基-1-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-甲基-2-丙烯基、2-甲基-2-丙烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-甲基-1-丁烯基、2-甲基-1-丁烯基、3-甲基-1-丁烯基、1-甲基-2-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基、3-甲基-2-丁烯基、1-甲基-3-丁烯基、2-甲基-3-丁烯基、3-甲基-3-丁烯基、1，1-二甲基-2-丙烯基、1，2-二甲基丙烯基、1-乙基-1-丙烯基、1-乙基-2-丙烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、5-己烯基；特別優(yōu)選乙烯基、2-丙烯基和1-丁烯基；-C1-至C12-炔基，優(yōu)選C2-至C8-炔基，例如乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基、3-丁炔基、1-甲基-2-丙炔基、1-戊炔基、2-戊炔基、3-戊炔基、1-甲基-2-丁炔基、1-甲基-3-丁炔基、2-甲基-3-丁炔基、3-甲基-1-丁炔基、1，1-二甲基-2-丙炔基、1-乙基-2-丙炔基、1-己炔基、2-己炔基、3-己炔基、4-己炔基、5-己炔基；特別優(yōu)選乙炔基、1-丙炔基和1-丁炔基。
上述基團可以被C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-?；?、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和/或氰基取代；優(yōu)選取代的烷基，特別優(yōu)選鹵素-或氰基取代的烷基，例如氰基甲基、氯甲基。
此外，R1至R9是-C3-至C12-環(huán)烷基，優(yōu)選C5-至C8-環(huán)烷基，例如環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基和環(huán)辛基；特別優(yōu)選環(huán)戊基和環(huán)己基；-C4-至C12-烷基環(huán)烷基，優(yōu)選C5-至C10-烷基環(huán)烷基，特別優(yōu)選C5-至C8-烷基環(huán)烷基；-C4-至C12-環(huán)烷基烷基，優(yōu)選C5-至C10-環(huán)烷基烷基，特別優(yōu)選C5-至C8-環(huán)烷基烷基；-C5-至C20-烷基環(huán)烷基烷基，優(yōu)選C6-至C16-烷基環(huán)烷基烷基，特別優(yōu)選C7-至C12-烷基環(huán)烷基烷基；-雜環(huán)烷基，例如在環(huán)上含有1或2個O、N和/或S原子的5-或6-元環(huán)，且該環(huán)可以是芳香的或非芳香的，如2-或3-呋喃基、2-或3-噻吩基、2-或3-吡咯基、2-或4-咪唑基、2-或3-噁唑基、2-或3-噁唑基、2-或3-噻唑基、吡啶基、嗎啉基、硫代嗎啉基和吡唑基；-C6-至C14-芳基，例如苯基、1-萘基和2-萘基，優(yōu)選苯基；-C7-至C20-烷基芳基，優(yōu)選C7-至C16-烷基芳基，尤其是C7-至C12-烷基苯基，例如2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2-乙基苯基、3-乙基苯基和4-乙基苯基；-C7-至C20-芳基烷基，優(yōu)選C7-至C16-芳基烷基，尤其是C7-至C12-苯基烷基，例如芐基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、1-苯基丁基、2-苯基丁基、3-苯基丁基、4-苯基丁基，特別優(yōu)選芐基、1-苯基乙基和2-苯基乙基。
并且，R2和R3之一可以與R4和R5之一一起形成可通過相鄰碳原子或在1，3位連接的含有5至12個碳原子的亞環(huán)烷基；其實例包括1，2-或1，3-亞環(huán)戊基、1，2-或1，3-亞環(huán)己基或1，2-或1，3-亞環(huán)庚基。上述亞環(huán)烷基還可以含有1或多個以氮、氧或硫為例的雜原子代替1或多個碳原子。此外，R2和R3之一還可以與R4和R5之一一起形成通過相鄰碳原子連接的含有6至12個碳原子的(二價)亞芳基；其實例包括鄰亞苯基、1，2-或2，3-亞萘基和1，2-或2，3-亞蒽基，優(yōu)選鄰亞苯基；上述亞芳基還可以含有1或多個以氮為例的雜原子代替1或多個碳原子，其實例包括2，3-或3，4-亞吡咯基、2，3-或3，4-亞吡啶基、2，3-、3，4-、5，6-或6，7-亞喹啉基或2，3-、5，6-或6，7-亞喹喔啉基。
優(yōu)選的通式III脲化合物是在反應(yīng)條件下為液體的化合物，特別優(yōu)選N，N′-二甲基亞乙基脲、N，N′-二甲基亞丙基脲、N，N′-四丁基脲、N，N′-四甲基硫脲、N-氯甲基-N′-氰基甲基亞丙基脲、N-甲基-N′-乙基亞丙基脲、1，3-二甲基-1，3-二氫苯并咪唑-2-酮、1-甲基-3-苯基咪唑烷-2，4，5-三酮、1，3，4，6-四甲基-1，3，4，6-四氫咪唑并[4，5-D]咪唑-2，5-二酮和4-甲氧基-1-甲基-3-苯基咪唑烷-2-硫酮。
上述脲化合物既可以使用其本身，也可以其氫鹵酸鹽的形式(例如鹽酸鹽)或與光氣反應(yīng)得到的鹽(Vilsmeier鹽)的形式來使用；優(yōu)選鹽酸鹽。
按照以Houben-Weyl，有機化學(xué)方法(Methoden der organischenChemie)，(1983)第E4卷，第335-391頁和484-505頁描述的反應(yīng)為例的方法可以制備通式III、IV和V脲化合物。
所用通式III、IV和/或V化合物與內(nèi)酯II的摩爾比為0.001∶1至0.2∶1，優(yōu)選0.002∶1至0.1∶1，特別優(yōu)選0.005∶1至0.05∶1。
特別應(yīng)提及的是，考慮方法產(chǎn)物I的重要性，起始物料II尤其為未取代的內(nèi)酯，即丁內(nèi)酯、戊內(nèi)酯和己內(nèi)酯。
如果使用低熔點的液體內(nèi)酯，通常反應(yīng)可以在沒有溶劑的情況下進行；否則建議反應(yīng)在惰性溶劑中進行，合適的溶劑包括高沸點烴，如異丙基苯、甲苯、二甲苯、苯；或芳族氯化合物，如氯苯或二氯苯；或也優(yōu)選使用以內(nèi)酯II為基礎(chǔ)計最多達50重量％量的方法產(chǎn)物。
適于用作氯化劑的是本身已知的試劑，例如光氣、亞硫酰氯、草酰氯和三氯化磷，優(yōu)選使用光氣；氯化劑與內(nèi)酯II的摩爾比是0.5∶1至50∶1，優(yōu)選1∶1至2∶1，特別優(yōu)選1∶1至1.5∶1，最優(yōu)選1∶1至1.2∶1。
通常，附加使用氯化氫是有益的，即使用量為內(nèi)酯II的5至100mol％，優(yōu)選20至40mol％。
本發(fā)明方法中，內(nèi)酯II在脲化合物III、IV或V的存在下反應(yīng)的條件是，溫度為-20至180℃，優(yōu)選0至120℃，特別優(yōu)選40至100℃；且壓力為0.01至50巴，優(yōu)選0.5至5巴，特別優(yōu)選0.9至1巴，最優(yōu)選大氣壓。
如果反應(yīng)間歇進行的話，建議制備內(nèi)酯和脲化合物連同必要時使用的溶劑的溶液，且將氯化劑按照其消耗的速度引入溶液；這樣，每摩爾內(nèi)酯II使用1至3摩爾的氯化劑就足夠了；過量氯化劑以常規(guī)方式再循環(huán)進入反應(yīng)容器。
本發(fā)明方法的優(yōu)點在方法連續(xù)進行的情況下顯得格外突出，既可以使用一系列攪拌罐、逆流操作反應(yīng)柱、回路反應(yīng)器、管式反應(yīng)器，也可以將上述反應(yīng)器組合使用。
反應(yīng)混合物的后處理是以本身已知的方式進行的，即通常是通過蒸餾；必要時，如果氯化劑用的是光氣，則在蒸餾之前可以先除去過量光氣。
本發(fā)明方法的有益之處還在于在相對溫和的條件和少量脲化合物存在下反應(yīng)進行得完全和具有選擇性。可以常規(guī)后處理方法對反應(yīng)產(chǎn)物進行后處理，而不會產(chǎn)生含磷殘余物，且該方法可以連續(xù)進行。
通過以下實施例對本發(fā)明進行更加詳細的說明。實施例實施例1至4140℃下，在持續(xù)7小時期間，將b摩爾光氣和c摩爾氯化氫引入3摩爾γ-丁內(nèi)酯和0.02摩爾脲化合物III(R2，R3＝CH3，Z是可變的)的混合物中。
反應(yīng)結(jié)束后，通過在大約80℃下通過氮氣從反應(yīng)混合物中除去過量光氣和氯化氫，并用氣相色譜對混合物進行分析。
實施例1至4的詳情和結(jié)果見下表1。實施例5140℃下，在持續(xù)7小時期間，將b摩爾亞硫酰氯滴入和c摩爾氯化氫氣體通入3摩爾內(nèi)酯II和0.02摩爾二甲基亞丙基脲的混合物中。反應(yīng)結(jié)束后，通過在大約80℃下通過氮氣從反應(yīng)混合物中除去過量氯化氫，并用氣相色譜對混合物進行分析。實施例5的詳情和結(jié)果見下表1。
表1
1)二甲基亞丙基脲，作為實施例1的蒸餾殘余物。
權(quán)利要求
1.制備通式I氯代羧酰氯的方法，R1-CHCl-Y-COCl(I)其中R1是氫或C1-至C20-烷基、C2-至C12-鏈烯基、C2-至C12-炔基，其中每個取代基是未取代的或被C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和/或氰基單-至三取代；或者是C3-至C12-環(huán)烷基、C4-至C12-烷基環(huán)烷基、C4-至C12-環(huán)烷基烷基、雜環(huán)烷基、C5-至C20-雜環(huán)烷基烷基、C6-至C14-芳基、C7-至C20-芳基烷基或C7-至C20-烷基芳基，其中每個取代基是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-?；?、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和/或氰基單-至三取代；以及Y是飽和的或單-或多烯屬不飽和C2-至C8-亞烷基鏈，該鏈可以被醚、硫醚、叔氨基、酮、內(nèi)酯、N-烷基取代的內(nèi)酰胺或砜基團中斷，并且是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-?；2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和氰基單-至三取代；所述方法包括在通式III脲化合物和/或通式IV脲化合物和/或通式V化合物存在下，使通式II內(nèi)酯
其中R1和Y分別定義如上，與氯化劑反應(yīng)；其中通式III化合物為R2R3N-CX-NR4R5(III)，其中R2、R3、R4和R5可以相同或不同且彼此獨立，各自具有除氫以外的R1的含義；或者R2和R3之一與R4和R5之一一起形成含有2至8個碳原子的碳鏈，該鏈可以含有醚、硫醚、叔氨基、酮、內(nèi)酯、烷基取代的內(nèi)酰胺、砜或二酮基團，并且是飽和的或單-或多烯屬不飽和的，和未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、苯氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和氰基單-至三取代；或者形成含有5至12個碳原子的亞環(huán)烷基、含有4至11個碳原子的亞雜環(huán)烷基、含有6至12個碳原子的亞芳基或含有3至11個碳原子的亞雜芳基，其中每個取代基是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、苯氧基、C2-至C4-?；2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和/或氰基單-至三取代；和其中的X是氧或硫原子；通式IV脲化合物為
其中X定義如上，R6、R7、R8和R9可以相同或不同且彼此獨立，各自具有除氫以外的R1的含義；以及通式V化合物為
其中X、R6至R9分別定義如上；以及Z1、Z2可以相同或不同，并且是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、苯氧基、C2-至C8-二烷基氨基、鹵素、硝基和/或氰基單-至三取代的亞甲基、亞乙基或亞乙烯基。
2.如權(quán)利要求1所述制備氯代羧酰氯的方法，其中使用N，N′-二甲基亞乙基脲、N，N′-二甲基亞丙基脲、N，N′-四丁基脲、N，N′-四甲基硫脲、N-氯甲基-N′-氰基甲基亞丙基脲、N-甲基-N′-乙基亞丙基脲、1，3-二甲基-1，3-二氫苯并咪唑-2-酮、1-甲基-3-苯基咪唑烷-2，4，5-三酮、1，3，4，6-四甲基-1，3，4，6-四氫咪唑并[4，5-D]咪唑-2，5-二酮和4-甲氧基-1-甲基-3-苯基咪唑烷-2-硫酮。
3.如權(quán)利要求1或2所述制備氯代羧酰氯的方法，其中脲化合物與內(nèi)酯II的摩爾比為0.001∶1至0.2∶1。
4.如權(quán)利要求1至3任一項所述制備氯代羧酰氯的方法，其中所用氯化劑為光氣、亞硫酰氯、草酰氯或三氯化磷。
5.如權(quán)利要求1至4任何一項所述制備氯代羧酰氯的方法，其中氯化劑與內(nèi)酯II的摩爾比是0.5∶1至50∶1。
6.如權(quán)利要求1至5任何一項所述制備氯代羧酰氯的方法，其中反應(yīng)在氯化氫存在下進行。
7.如權(quán)利要求1至6任何一項所述制備氯代羧酰氯的方法，其中反應(yīng)在-20至180℃下進行。
全文摘要
本發(fā)明提供在脲化合物存在下通過內(nèi)酯與氯化劑反應(yīng)制備通式(Ⅰ)R
文檔編號C07C51/58GK1272104SQ98809671
公開日2000年11月1日 申請日期1998年11月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月4日
發(fā)明者H－J·維爾, A·斯坦姆, T·韋博, J·亨克爾曼 申請人:巴斯福股份公司