专利名称：一种合成α-重氮羧酸酯及含多取代基环丙烷羧酸酯的方法
技术领域：
本发明属精细化工领域，系一种合成农药中间体的方法。
如下路线是合成第三代农药甲氰菊酯(IX)、甲烯菊酯(X)等中间体的工业化方法之一。
(1)(I)(II)(IV)
(V)(II)(IV) 对于反应(1)或(2)，文献以及国内工厂均以二氯甲烷、二氯乙烷或乙醚做溶剂，利用I与II或IV与II反应制得。该方法存在着溶剂毒性高、设备利用率低的问题；更重要的是以上面方法制得的IV溶在二氯甲烷或二氯乙烷等溶剂中，因溶剂的性质而影响了反应(3)的产率。例如，以乙醚做反应(1)或(2)的溶剂，因乙醚的易燃、易爆而不适于工业化生产；以二氯甲烷做反应(1)或(2)的溶剂，反应得到的IV的二氯乙烷溶液需要先浓缩以提高反应(3)的产率，但如此经脱溶后得到高浓度的IV存放并不安全；以二氯乙烷做反应(1)或(2)的IV的二氯乙烷溶液虽不需浓缩、反应(3)的产率虽较高(达60～62％)，但反应(3)完成后过量的反应物VI与溶剂二氯乙烷不易分离，目前工厂分离VI与二氯乙烷在数十块塔板数的塔中仅能得到含VI65-68％的馏分。可见，以二氯甲烷、二氯乙烷或乙醚做溶剂，或存在着不安全或需复杂的分离设备等问题。另外大量除IV以外溶剂的存在降低了反应(3)的产率。本申请人在发明专利申请(94112418.5和94110356.0)中公开了一种以采用含有Cu，Co或Rh金属离子的有机络合物为催化剂在高沸点中催化反应(3)的方法，产率为70-74％，但对于反应(1)和(2)所存在的问题尚不能解决。
本发明旨在提供一种合成工艺简化、转化率高的制备α-重氮羧酸酯IV及含多取代基环丙烷羧酸酯VIII的方法。
本发明的合成α-重氮羧酸酯IV的反应，仍然是采用上述(1)或(2)化学反应，其特征是以反应(3)中原料VI做溶剂，完成反应(1)或(2)来合成IV。也可以在上述溶剂VI中加入助溶剂III得到的混合物作为溶剂，助溶剂III应具备下列性能不溶于水或微溶于水，易溶于VI中；对IV有相当强的萃取能力，与VI、VIII易分离。 III可以是C6～C12烷烃、C6C-C18芳烃、C4-C12醚等。优选的III有硝基苯、氯化苯、正丁醚、苯甲醚、二甲苯等。助溶剂III与溶剂VI可按0～1的体积比加入(当助溶剂III为0时，即为不加入助溶剂III)，溶剂VI或混合溶剂(VI和III)的加入量与反应物I或V量的摩尔比为1～10。表1列出了部分化合物做溶剂时的反应结果，其溶剂加入的摩尔量为反应物I的2倍。
表1溶剂对反应(1)、(3)的影响
重氮化反应可以采取反应(1)或(2)完成，反应(1)更为实用。反应(1)、(2)中原料I、V的R1基可以是Me、Et、Rt、C6H5CH2；R2基可以是C1～C12烷基、C6-C18芳基，常用的R2为Et、Bu烷基。反应(1)的X可以是Cl、Br等。反应(1)可以将I的水溶液滴入II的水溶液中，也可以将II的水溶液滴入I的水溶液中。反应(2)采取将酸滴入V和II的水溶液中，或将II的水溶液滴入V和酸的混合物中。
反应(1)、(2)的温度可以在-20℃～70℃之间进行。反应温度过低时反应速度太慢，反应温度过高时生成的大量高浓度有潜在的爆炸性的重氮羧酸酯并不安全，同对产率也明显降低。反应最佳温度为-10～40℃。
反应的条件为II/I(mol/mol)＝0.7～5.0或II/H /V(mol/mol/mol)＝0.7～5.0∶0.7～5.0∶1.0，实用的为1.0～2.0∶1.0～2.0∶1或I和II混合完后加入少量酸如硫酸、盐酸、醋酸使反应完全或将酸滴入II、V的混合物中，再加入尿素分解过量的II。
表2R2对反应(1)的影响R2Me Et Pr i-Pr n-Bu i-Bu t-Bu产率(％)a95 93 88 8887 89 87aR1＝H表3温度对反应(1)的影响t(℃) -15 -50 10 20 30 40 50产率(％)97 9595 90 89 77 60 49R1＝H，R2＝Et本发明的合成含多取代基环丙烷羧酸酯VIII的环丙烷化反应采用反应式(3)，其催化剂与特征是直接将反应(1)或(2)得到的IV与VI的混合物滴加到含催化剂或催化剂与VI的混合物的溶液中，进行环丙烷化反应(3)。反应(3)中由于不用或仅用少量除VI以外的助溶剂代替以前反应中大量的二氯乙烷、二氯甲烷作溶剂，因而减少了反应物料的体积，使反应容器利用率提高2-3倍。此外，由于反应(1)、(2)用VI与III的混合物或VI做溶剂，反应(3)蒸出的VI或与III的混合物不需进一步分离即可再于(1)和(2)使用，从而避免了目前工业化生产中复杂的精馏设备。反应(3)所采用的催化剂及反应条件与中国专利申请号94112418.5和94110356.0中所叙述的相同，为含Cu，Co或Rh的有机络合物，例如席夫碱铜，对硝基水杨酸钴、水杨酸铑、β-荼酚铜或荼甲酸钴等。由于反应(3)不用或仅用少量除VI以外的其它溶剂，使反应中间体卡宾环丙烷化选择性进一步提高，因而反应产率又有提高。
下面结合实例对本发明的技术作进一步地说明实例1给带有温度计、滴液漏斗、连有鼓泡器的1000ml三口瓶中加入125ml H2O、70gI(R1＝H，R2＝Me)、300mlVI，降温至-15℃并保持反应过程中温度不高于-10℃，搅拌下滴入51.8gII(M＝Na，n＝1)在125mlH2O中的溶液，滴完后立即加入50ml 4N H2SO4，搅拌0.5h，分离两相，水相用50ml×3VI萃取，与前面的有机相合并，用200mlNa2CO3(5％)水溶液涤，有机相经MgSO4干燥后称重。重353g，产物IV的含量为13.4％，产率为83％。
实例2给同实例1的装置中加入69gII(M＝Na，n＝1)、250mlH2O、250mlVI、150ml氯代苯，降温至-10℃，滴入63gl(R1＝H，R2＝Me)在150mlH2O中的溶液，滴完后滴入83mlHCL(6N)后分出有机相，水相用50ml×3的氯代苯萃取，合并有机相，其它同实例1，产率93％。
实例3将实例1得到的含VI的溶液滴入到带搅拌、回流冷凝器的装入0.51gVII(β-荼酚铜)及10mlVI的三口并瓶中，搅拌，保持反应过程处于回流状态，滴完后再搅拌10分钟。常压蒸出溶剂238g；减压蒸出产品VIII60.6g，含量95％，产率75％。
实例4将实例2得到的含VI的溶液于60℃下滴加到带搅拌、回流冷凝器已装入20mlVI，1.25gVII(α-荼甲酸钴)的三口瓶中，滴完后再搅拌10分钟，其它同实例3，产率70％。
由上述实例，采用本发明提供的合成α-重氮羧酸酯及含多取代基环丙烷羧酸酯的方法，其合成工艺简单，产品转化率高，并提高了设备利用率。
权利要求
1.一种由α-氨基羧酸酯(V)或其盐(I)与亚硝酸盐(II)反应，合成α-重氮羧酸酯(IV)的方法，其特征在于使用了由2，3-二甲基-2丁烯(VI)与重氮乙酸酯反应中的原料2，3-二甲基-2-丁烯(VI)做溶剂，溶剂的使用量与反应物(V)或其盐(I)的摩尔比为1～10。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于反应原料(I)、(V)的化合物分子式为HX·NH2CHR7CO2R2(I)；NH2·CHR1CO2R2(V)；其中R1为H，Me，Et，Pr，C6H5CH2；R2为C1～C12烷基、C6～C18芳基；X为Cl或Br。
3.如权利要求1，2所述的方法，其特征在于重氮化反应(1)或(2)的条件如下II/(I)(mol/mol)＝0.7～5.0或(II)/H /(V)(mol/mol/mol)＝0.7～5.0∶0.7～5.0∶1.0，((III)＋(V))/(I)(ml.g)＝0.1～30，反应温度为-20～70℃。
4.如权利要求1，3所述的方法，其特征在于重氮化反应(1)或(2)的条件如下(II)/(I)(mol/mol)＝1.0～2.0或(II)/H＋/(V)(mol/mol/mol)＝1.0～2.0∶1.0～2.0∶1.0，((III)＋(V))/(I)(ml/g)＝0.5～10，反应温度为-10～40℃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于溶剂中可加助溶剂(III)，组成(VI)和(I)混合物作溶剂，其助溶剂(III)与溶剂(VI)的体积比为0～1；所谓的助溶剂(III)为C6-C12烷烃、C6-C18芳烃或C4-C12醚。
6.一种以α-氨基羧酯(V)或其盐(I)与亚硝酸盐(II)进行重氮化反应(1)或(2)所合成的α-重氮羧酸酯(IV)与2，3-二甲基-2-丁烯(VI)反应合成多取代基环丙烷羧酸酯的方法，其特征在于是将反应(1)或(2)所得到的产物(IV)与(VI)或(IV)、(VI)和(III)混合物不再做进一步纯化直接滴加到作为催化剂的过渡金属络合物(VII)或(VII)与(VI)的混合物中，进行环丙烷化反应(3)生成多取代环丙烷羧酸酯(VIII)的方法。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于反应(3)完成后，(VIII)与(VI)、(III)的混合物只需简单蒸馏即可达到很好的分离，蒸出的(VI)和(III)不需进一步精馏即可做为反应(1)或(2)的溶剂循使用。
全文摘要
一种合成α-重氮羧酸酯及含多取代基环丙烷羧酸酯的方法，其特征是1.重氮化反应采用的溶剂是下步环丙烷化反应的原料2，3-二甲基-2-丁烯或它与C
文档编号C07C245/00GK1151985SQ95113948
公开日1997年6月18日 申请日期1995年11月30日 优先权日1995年11月30日
发明者李争宁, 陈惠麟, 郑卓, 于振远, 谢威杨, 韩梅, 张文明, 程喣红 申请人:中国科学院大连化学物理研究所
技术领域：
本发明属精细化工领域，系一种合成农药中间体的方法。
如下路线是合成第三代农药甲氰菊酯(IX)、甲烯菊酯(X)等中间体的工业化方法之一。
(1)(I)(II)(IV)
(V)(II)(IV) 对于反应(1)或(2)，文献以及国内工厂均以二氯甲烷、二氯乙烷或乙醚做溶剂，利用I与II或IV与II反应制得。该方法存在着溶剂毒性高、设备利用率低的问题；更重要的是以上面方法制得的IV溶在二氯甲烷或二氯乙烷等溶剂中，因溶剂的性质而影响了反应(3)的产率。例如，以乙醚做反应(1)或(2)的溶剂，因乙醚的易燃、易爆而不适于工业化生产；以二氯甲烷做反应(1)或(2)的溶剂，反应得到的IV的二氯乙烷溶液需要先浓缩以提高反应(3)的产率，但如此经脱溶后得到高浓度的IV存放并不安全；以二氯乙烷做反应(1)或(2)的IV的二氯乙烷溶液虽不需浓缩、反应(3)的产率虽较高(达60～62％)，但反应(3)完成后过量的反应物VI与溶剂二氯乙烷不易分离，目前工厂分离VI与二氯乙烷在数十块塔板数的塔中仅能得到含VI65-68％的馏分。可见，以二氯甲烷、二氯乙烷或乙醚做溶剂，或存在着不安全或需复杂的分离设备等问题。另外大量除IV以外溶剂的存在降低了反应(3)的产率。本申请人在发明专利申请(94112418.5和94110356.0)中公开了一种以采用含有Cu，Co或Rh金属离子的有机络合物为催化剂在高沸点中催化反应(3)的方法，产率为70-74％，但对于反应(1)和(2)所存在的问题尚不能解决。
本发明旨在提供一种合成工艺简化、转化率高的制备α-重氮羧酸酯IV及含多取代基环丙烷羧酸酯VIII的方法。
本发明的合成α-重氮羧酸酯IV的反应，仍然是采用上述(1)或(2)化学反应，其特征是以反应(3)中原料VI做溶剂，完成反应(1)或(2)来合成IV。也可以在上述溶剂VI中加入助溶剂III得到的混合物作为溶剂，助溶剂III应具备下列性能不溶于水或微溶于水，易溶于VI中；对IV有相当强的萃取能力，与VI、VIII易分离。 III可以是C6～C12烷烃、C6C-C18芳烃、C4-C12醚等。优选的III有硝基苯、氯化苯、正丁醚、苯甲醚、二甲苯等。助溶剂III与溶剂VI可按0～1的体积比加入(当助溶剂III为0时，即为不加入助溶剂III)，溶剂VI或混合溶剂(VI和III)的加入量与反应物I或V量的摩尔比为1～10。表1列出了部分化合物做溶剂时的反应结果，其溶剂加入的摩尔量为反应物I的2倍。
表1溶剂对反应(1)、(3)的影响
重氮化反应可以采取反应(1)或(2)完成，反应(1)更为实用。反应(1)、(2)中原料I、V的R1基可以是Me、Et、Rt、C6H5CH2；R2基可以是C1～C12烷基、C6-C18芳基，常用的R2为Et、Bu烷基。反应(1)的X可以是Cl、Br等。反应(1)可以将I的水溶液滴入II的水溶液中，也可以将II的水溶液滴入I的水溶液中。反应(2)采取将酸滴入V和II的水溶液中，或将II的水溶液滴入V和酸的混合物中。
反应(1)、(2)的温度可以在-20℃～70℃之间进行。反应温度过低时反应速度太慢，反应温度过高时生成的大量高浓度有潜在的爆炸性的重氮羧酸酯并不安全，同对产率也明显降低。反应最佳温度为-10～40℃。
反应的条件为II/I(mol/mol)＝0.7～5.0或II/H /V(mol/mol/mol)＝0.7～5.0∶0.7～5.0∶1.0，实用的为1.0～2.0∶1.0～2.0∶1或I和II混合完后加入少量酸如硫酸、盐酸、醋酸使反应完全或将酸滴入II、V的混合物中，再加入尿素分解过量的II。
表2R2对反应(1)的影响R2Me Et Pr i-Pr n-Bu i-Bu t-Bu产率(％)a95 93 88 8887 89 87aR1＝H表3温度对反应(1)的影响t(℃) -15 -50 10 20 30 40 50产率(％)97 9595 90 89 77 60 49R1＝H，R2＝Et本发明的合成含多取代基环丙烷羧酸酯VIII的环丙烷化反应采用反应式(3)，其催化剂与特征是直接将反应(1)或(2)得到的IV与VI的混合物滴加到含催化剂或催化剂与VI的混合物的溶液中，进行环丙烷化反应(3)。反应(3)中由于不用或仅用少量除VI以外的助溶剂代替以前反应中大量的二氯乙烷、二氯甲烷作溶剂，因而减少了反应物料的体积，使反应容器利用率提高2-3倍。此外，由于反应(1)、(2)用VI与III的混合物或VI做溶剂，反应(3)蒸出的VI或与III的混合物不需进一步分离即可再于(1)和(2)使用，从而避免了目前工业化生产中复杂的精馏设备。反应(3)所采用的催化剂及反应条件与中国专利申请号94112418.5和94110356.0中所叙述的相同，为含Cu，Co或Rh的有机络合物，例如席夫碱铜，对硝基水杨酸钴、水杨酸铑、β-荼酚铜或荼甲酸钴等。由于反应(3)不用或仅用少量除VI以外的其它溶剂，使反应中间体卡宾环丙烷化选择性进一步提高，因而反应产率又有提高。
下面结合实例对本发明的技术作进一步地说明实例1给带有温度计、滴液漏斗、连有鼓泡器的1000ml三口瓶中加入125ml H2O、70gI(R1＝H，R2＝Me)、300mlVI，降温至-15℃并保持反应过程中温度不高于-10℃，搅拌下滴入51.8gII(M＝Na，n＝1)在125mlH2O中的溶液，滴完后立即加入50ml 4N H2SO4，搅拌0.5h，分离两相，水相用50ml×3VI萃取，与前面的有机相合并，用200mlNa2CO3(5％)水溶液涤，有机相经MgSO4干燥后称重。重353g，产物IV的含量为13.4％，产率为83％。
实例2给同实例1的装置中加入69gII(M＝Na，n＝1)、250mlH2O、250mlVI、150ml氯代苯，降温至-10℃，滴入63gl(R1＝H，R2＝Me)在150mlH2O中的溶液，滴完后滴入83mlHCL(6N)后分出有机相，水相用50ml×3的氯代苯萃取，合并有机相，其它同实例1，产率93％。
实例3将实例1得到的含VI的溶液滴入到带搅拌、回流冷凝器的装入0.51gVII(β-荼酚铜)及10mlVI的三口并瓶中，搅拌，保持反应过程处于回流状态，滴完后再搅拌10分钟。常压蒸出溶剂238g；减压蒸出产品VIII60.6g，含量95％，产率75％。
实例4将实例2得到的含VI的溶液于60℃下滴加到带搅拌、回流冷凝器已装入20mlVI，1.25gVII(α-荼甲酸钴)的三口瓶中，滴完后再搅拌10分钟，其它同实例3，产率70％。
由上述实例，采用本发明提供的合成α-重氮羧酸酯及含多取代基环丙烷羧酸酯的方法，其合成工艺简单，产品转化率高，并提高了设备利用率。
权利要求
1.一种由α-氨基羧酸酯(V)或其盐(I)与亚硝酸盐(II)反应，合成α-重氮羧酸酯(IV)的方法，其特征在于使用了由2，3-二甲基-2丁烯(VI)与重氮乙酸酯反应中的原料2，3-二甲基-2-丁烯(VI)做溶剂，溶剂的使用量与反应物(V)或其盐(I)的摩尔比为1～10。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于反应原料(I)、(V)的化合物分子式为HX·NH2CHR7CO2R2(I)；NH2·CHR1CO2R2(V)；其中R1为H，Me，Et，Pr，C6H5CH2；R2为C1～C12烷基、C6～C18芳基；X为Cl或Br。
3.如权利要求1，2所述的方法，其特征在于重氮化反应(1)或(2)的条件如下II/(I)(mol/mol)＝0.7～5.0或(II)/H /(V)(mol/mol/mol)＝0.7～5.0∶0.7～5.0∶1.0，((III)＋(V))/(I)(ml.g)＝0.1～30，反应温度为-20～70℃。
4.如权利要求1，3所述的方法，其特征在于重氮化反应(1)或(2)的条件如下(II)/(I)(mol/mol)＝1.0～2.0或(II)/H＋/(V)(mol/mol/mol)＝1.0～2.0∶1.0～2.0∶1.0，((III)＋(V))/(I)(ml/g)＝0.5～10，反应温度为-10～40℃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于溶剂中可加助溶剂(III)，组成(VI)和(I)混合物作溶剂，其助溶剂(III)与溶剂(VI)的体积比为0～1；所谓的助溶剂(III)为C6-C12烷烃、C6-C18芳烃或C4-C12醚。
6.一种以α-氨基羧酯(V)或其盐(I)与亚硝酸盐(II)进行重氮化反应(1)或(2)所合成的α-重氮羧酸酯(IV)与2，3-二甲基-2-丁烯(VI)反应合成多取代基环丙烷羧酸酯的方法，其特征在于是将反应(1)或(2)所得到的产物(IV)与(VI)或(IV)、(VI)和(III)混合物不再做进一步纯化直接滴加到作为催化剂的过渡金属络合物(VII)或(VII)与(VI)的混合物中，进行环丙烷化反应(3)生成多取代环丙烷羧酸酯(VIII)的方法。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于反应(3)完成后，(VIII)与(VI)、(III)的混合物只需简单蒸馏即可达到很好的分离，蒸出的(VI)和(III)不需进一步精馏即可做为反应(1)或(2)的溶剂循使用。
全文摘要
一种合成α-重氮羧酸酯及含多取代基环丙烷羧酸酯的方法，其特征是1.重氮化反应采用的溶剂是下步环丙烷化反应的原料2，3-二甲基-2-丁烯或它与C
文档编号C07C245/00GK1151985SQ95113948
公开日1997年6月18日 申请日期1995年11月30日 优先权日1995年11月30日
发明者李争宁, 陈惠麟, 郑卓, 于振远, 谢威杨, 韩梅, 张文明, 程喣红 申请人:中国科学院大连化学物理研究所
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