用于合成(3-氯-2-吡啶基)肼的方法与流程

有机化合物处理,合成应用技术用于合成(3-氯-2-吡啶基)肼的方法1.相关申请的交叉引用2.本技术要求于2019年11月22日提交的美国临时申请号62/939,119的权益。技术领域3.本披露涉及合成(3-氯-2-吡啶基)肼的新颖方法。通过本文所披露的方法制备的化合物可用于制备某些作为杀虫剂受关注的邻氨基苯甲酰胺化合物，例如像杀虫剂氯虫苯甲酰胺和氰虫酰胺。背景技术：4.用于生产(3-氯-2-吡啶基)肼的常规方法存在一些工业问题，如危险材料、高成本、相对长的方法步骤及复杂的操作。使用昂贵且难以回收的试剂和有机溶剂是不希望的。5.本披露提供了可用于制备5-溴-2-(3-氯吡啶-2-基)-2h-吡唑-3-甲酸及其衍生物的新颖方法。与先前的方法相比，本披露的方法益处很多，并包括降低的成本、消除对混合溶剂分离的需要、减少的废弃物、相对短的方法步骤、简化的操作复杂性以及减少的方法危害。技术实现要素：6.在一方面，本文提供了一种制备具有式ii的化合物的方法，其中[0007][0008]r6-r10各自独立地选自氢、卤素和肼基；[0009]其中r6-r10中的至少一个是肼基，该方法包括：[0010]i)形成混合物，该混合物包含：[0011]a)具有式i的化合物，其中[0012][0013]r1-r5各自独立地选自氢和卤素[0014]其中r1-r5中的至少一个是卤素；[0015]b)无机肼衍生物；[0016]c)催化剂；[0017]d)无机碱或盐；和[0018]e)任选地有机溶剂，其任选地包含水；以及[0019]ii)使该混合物反应。具体实施方式[0020]如本文所使用的，术语“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”、“含有(contains)”、“含有(containing)”、“特征为(characterized by)”或其任何其他变体，旨在涵盖非排他性包括，受到另外明确指出的任何限制。例如，包含一系列元素的组合物、混合物、工艺或方法不必仅限于那些元素，而是可以包括未明确列出的其他元素，或此类组合物、混合物、工艺或方法的其他固有元素。[0021]连接短语“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或成分。如果在权利要求中，则此类短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些叙述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而非紧接前序部分时，该短语仅仅限制该子句中阐述的要素；整体上，该权利要求并不排除其他要素。[0022]连接词“基本上由…组成(consisting essentially of)”用于定义组合物或方法，其包括了字面上所披露的那些之外的材料、步骤、特征、组分或要素，前提是这些另外的材料、步骤、特征、组分或要素不会实质性地影响所要求的发明的基本和新颖特征。术语“基本上由……组成”居于“包含”和“由……组成”中间。[0023]当发明或其一部分由诸如“包含”之类的开放式术语定义时，应易于理解的是(除非另有说明)，该描述应被解释为还使用了术语“基本上由...组成”或“由…组成”来描述这样的发明。[0024]此外，除非明确相反地指出，否则“或”是指包含性的或而非排他性的或。例如，条件a或b由以下任一条件满足：a为真(或存在)且b为假(或不存在)、a为假(或不存在)且b为真(或存在)以及a和b皆为真(或存在)。[0025]另外，在本发明的要素或组分之前的不定冠词“一个/一种(a和an)”旨在关于该要素或组分的实例(即，出现)数量是非限制性的。因此，“一个/一种(a或an)”应被理解为包括一个或至少一个，并且要素或组分的单数单词形式也包括复数，除非数字显然意指单数。[0026]如本文所使用的，术语“约”意指该值的正负10％。[0027]术语“卤素”，单独地或在复合词如“卤代烷基”中，包括氟、氯、溴或碘。此外，当用在复合词诸如“卤代烷基”中时，所述烷基可被可以是相同或不同的卤素原子部分取代或完全取代。[0028]当基团含有可以是氢的取代基，例如r4时，则当将该取代基视为氢时，认为这等同于所述基团是未取代的。[0029]术语“肼基”包括但不限于包含肼基键(-hn-nh2)的官能团。[0030]本发明的某些化合物可以一种或多种立体异构体存在。各种立体异构体包括对映异构体、非对映异构体、阻转异构体和几何异构体。本领域的技术人员将理解，一种立体异构体当相对于一种或多种其他立体异构体富集时，或当与一种或多种其他立体异构体分离时，可能更有活性和/或可能表现出有益的效果。另外，本领域的技术人员知道如何分离、富集和/或选择性地制备所述立体异构体。[0031]本披露的实施例包括：[0032]实施例1.一种制备具有式ii的化合物的方法，其中[0033][0034]r6-r10各自独立地选自氢、卤素和肼基；[0035]其中r6-r10中的至少一个是肼基，该方法包括：[0036]i)形成混合物，该混合物包含：[0037]a)具有式i的化合物，其中[0038][0039]r1-r5各自独立地选自氢和卤素[0040]其中r1-r5中的至少一个是卤素；[0041]b)无机肼衍生物；[0042]c)催化剂；[0043]d)无机碱或盐；和[0044]e)任选地有机溶剂，其任选地包含水；以及[0045]ii)使该混合物反应。[0046]实施例2.如实施例1所述的方法，其中该混合物进一步包含水性溶剂，其包含水。[0047]实施例3.如实施例2所述的方法，其中该水性溶剂是水。[0048]实施例4.如实施例1所述的方法，其中该无机肼衍生物选自水性肼、水合肼、肼盐及其组合。[0049]实施例5.如实施例4所述的方法，其中该无机肼衍生物是包含一水合肼的水性肼。[0050]实施例6.如实施例1所述的方法，其中该无机肼衍生物以大于1m/m、大于2m/m、大于3m/m、大于5m/m或大于10m/m；或从约1m/m至约10m/m，或从约1m/m至约3m/m、从约2m/m至约5m/m，或从约3m/m至约10m/m的量存在。[0051]实施例7.如实施例1所述的方法，其中该催化剂选自相转移催化剂、有机碱催化剂及其组合。[0052]实施例8.如实施例1所述的方法，其中该催化剂选自季铵盐、冠醚、无机盐、有机碱及其组合。[0053]实施例9.如实施例7所述的方法，其中该相转移催化剂选自四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、甲基三辛基氯化铵(aliquat-336)、18-冠-6、苄基三乙基氯化铵及其组合。[0054]实施例10.如实施例9所述的方法，其中该相转移催化剂是甲基三辛基氯化铵。[0055]实施例11.如实施例7所述的方法，其中该有机碱催化剂选自1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯及其组合。[0056]实施例12.如实施例1所述的方法，其中该无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、粉状碳酸钾(400目)、碳酸氢钾、碳酸氢钠、磷酸氢二钾、磷酸三钾、磷酸氢二钠、磷酸三钠、甲醇钠、叔丁醇钾及其组合。[0057]实施例13.如实施例12所述的方法，其中该无机碱是碳酸钾或磷酸三钾。[0058]实施例14.如实施例1所述的方法，其中该盐选自硫酸钠、硫酸钾、氯化钠、氯化钾、碘化钾及其组合。[0059]实施例15.如实施例1所述的方法，其中该有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、庚烷、甲苯、正辛烷及其组合。[0060]实施例16.如实施例1所述的方法，其中该混合物基本上不含有机溶剂。[0061]实施例17.如实施例1所述的方法，其中该具有式i的化合物选自2-氯吡啶、2,3-二氯吡啶、2,6-二氯吡啶及其组合。[0062]实施例18.如实施例1所述的方法，其中该具有式ii的化合物选自2-肼基吡啶、(3-氯-2-吡啶基)肼、(6-氯-2-吡啶基)肼及其组合。[0063]实施例19.如实施例1所述的方法，其中使该混合物反应的该方法步骤在约90℃至约115℃范围内的温度下发生。[0064]实施例20.如实施例1所述的方法，其中使该混合物反应的该方法步骤在约6小时至约30小时范围内的反应时间期间发生。[0065]实施例21.如实施例1所述的方法，其中使该混合物反应的该方法步骤在约1.0332kg/cm2至约5kg/cm2范围内的压力下发生。[0066]在一方面，根据由方案1表示的方法制备具有式ii的化合物。r基团如本披露中的任何地方所定义。[0067]方案1.[0068][0069]该方面包括将具有式ii的化合物、无机肼衍生物、催化剂、碱或盐以及任选地溶剂混合，并使混合物反应。[0070]在一个实施例中，混合物进一步包含水性溶剂，其包含水。在另一个实施例中，混合物进一步包含水。[0071]在一个实施例中，无机肼衍生物选自水性肼、水合肼、肼盐及其组合。在一个实施例中，水性肼包括一水合肼。在一个实施例中，无机肼衍生物是具有在约30％至约64％范围内的浓度的肼水溶液。在一个实施例中，无机肼衍生物以大于1m/m、大于2m/m、大于3m/m、大于5m/m或大于10m/m；或从约1m/m至约10m/m，或从约1m/m至约3m/m、从约2m/m至约5m/m，或从约3m/m至约10m/m的量存在。[0072]在一个实施例中，催化剂选自相转移催化剂、有机碱催化剂及其组合。在另一个实施例中，催化剂是相转移催化剂，其选自四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、甲基三辛基氯化铵、18-冠-6、苄基三乙基氯化铵及其组合。在另一个实施例中，催化剂是有机碱催化剂，其选自1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(dabco)、1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu)及其组合。在一个实施例中，催化剂以从约0.1mol％至约1mol％的量存在于混合物中。在另一个实施例中，催化剂以从约0.25mol％至约0.75mol％的量存在于混合物中。[0073]在一个实施例中，碱选自无机碱和有机碱。在另一个实施例中，碱是无机碱，其选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、粉状碳酸钾(400目)、碳酸氢钾、碳酸氢钠、磷酸氢二钾、磷酸三钾、磷酸氢二钠、磷酸三钠、甲醇钠、叔丁醇钾及其组合。在一个实施例中，碱以从约0.1mol％至约2mol％的量存在于混合物中。在另一个实施例中，碱以从约0.25mol％至约1.5mol％的量存在于混合物中。[0074]在另一个实施例中，盐是无机盐。在另一个实施例中，盐选自硫酸钠、硫酸钾、氯化钠、氯化钾、碘化钾及其组合。[0075]在一个实施例中，溶剂选自有机溶剂、水性溶剂及其组合。在一个实施例中，水性溶剂包括水。在另一个实施例中，溶剂是有机溶剂，其选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、庚烷、甲苯、正辛烷及其组合。在另一个实施例中，混合物基本上不含有机溶剂。在另一个实施例中，混合物中不存在有机溶剂。[0076]在一个实施例中，具有式i的化合物选自2-氯吡啶、2,3-二氯吡啶、2,6-二氯吡啶及其组合。在另一个实施例中，具有式i的化合物选自2-溴吡啶、2,3-二溴吡啶、2,6-二溴吡啶及其组合。[0077]在一个实施例中，具有式ii的化合物选自2-肼基吡啶、(3-氯-2-吡啶基)肼、(6-氯-2-吡啶基)肼及其组合。[0078]在一个实施例中，使混合物反应的方法步骤在约50℃至约200℃范围内的温度下发生。在另一个实施例中，使混合物反应的方法步骤在约90℃至约115℃范围内的温度下发生。[0079]在一个实施例中，使混合物反应的方法步骤在约6小时至约30小时范围内的反应时间期间发生。[0080]在一个实施例中，使混合物反应的方法步骤在约1.0332kg/cm2至约10kg/cm2范围内的压力下发生。在另一个实施例中，使混合物反应的方法步骤在约1.0332kg/cm2至约5kg/cm2范围内的压力下发生。[0081]在一个实施例中，当该方面包括包含无机碱和相转移催化剂的混合物时，肼的需要量显著降低。[0082]在一方面，根据由方案2表示的方法制备(3-氯-2-吡啶基)肼。[0083]方案2.[0084][0085]在一方面，根据由方案3表示的方法制备2-肼基吡啶。[0086]方案3.[0087][0088]实例[0089]无需进一步详细阐述，据信本领域技术人员使用先前描述可以最大程度地利用本发明。因此，以下实例应被解释为仅是说明性的，并且不以任何方式限制本披露。以下实例的起始材料可能不一定是通过特定的制备运行来制备，其程序在其他实例中描述。还应理解，本文列举的任何数值范围包括从下限值到上限值的所有值。例如，如果将范围指定为10-50，则预期本说明书中明确地列举了如12-30、20-40或30-50等值。这些仅是具体意图的实例，并在所列举的最低值与最高值之间(并且包括其最低值和最高值)的数值的所有可能的组合将被认为在本技术中清楚地陈述。[0090]实例1.无有机溶剂。[0091]在25℃-30℃下，将243.2g(2.4m/m)的一水合肼(100％)以单批次添加到300.0g(2.027摩尔)的2,3-二氯吡啶、2.1g的甲基三辛基氯化铵(相对于2,3二氯吡啶0.25摩尔％，0.7％)和98g的k2co3(0.35m/m)的混合物中。没有观察到放热。作为参考，100％一水合肼相当于64％水性肼。将混合物在1小时内加热至110℃-115℃，并保持回流14小时。lc a％监测示出99.2％(3-氯-2-吡啶基)肼和0.1％的2,3-二氯吡啶。将反应物质冷却至80℃，添加300g水，并在搅拌下将反应物质进一步冷却至25℃-30℃。将所形成的沉淀物通过过滤收集，并用1000g水洗涤该物质，并在60℃下在100-150托真空下干燥12小时，直到获得恒重。[0092]表1.输出摘要。[0093](3-氯-2-吡啶基)肼的总重量280g产物的性质浅褐色结晶粉末纯度96％产率92.4％熔点163.5℃-164.9℃[0094]实例2.正丁醇作为溶剂。[0095]在25℃-30℃下，将20.3g(2.4m/m)的100％一水合肼以单批次添加到25.0g(0.169摩尔)的2,3-二氯吡啶、0.35g的甲基三辛基氯化铵(相对于2,3二氯吡啶0.5摩尔％，1.4％)、88g的正丁醇和16.3g的k2co3(0.7m/m)的混合物中。没有观察到放热。作为参考，100％一水合肼相当于64％水性肼。将混合物在1小时内加热至102℃-105℃，并保持回流30小时。lc a％监测示出90.6％(3-氯-2-吡啶基)肼和8.09％的2,3-二氯吡啶。将反应物质冷却至80℃，添加40g水，并在搅拌下将反应物质进一步冷却至25℃-30℃。将所形成的沉淀物通过过滤收集，并用150g水洗涤该物质，并在60℃下在100-150托真空下干燥12小时，直到获得恒重。[0096]表2.输出摘要。[0097](3-氯-2-吡啶基)肼的总重量22.0g产物的性质白色结晶粉末纯度99.76％(lc a％)产率90.5％(基于lc a％)熔点164.2℃-165.7℃[0098]实例3.2-氯吡啶作为反应物。[0099]在25℃-30℃下，将26.42g(2.4m/m)的64％水性肼以单批次添加到25.0g(0.22摩尔)的2-氯吡啶、0.35g的甲基三辛基氯化铵(相对于2-氯吡啶0.4摩尔％，1.4％)和21.3g的k2co3(0.7m/m)的混合物中。没有观察到放热。作为参考，100％一水合肼相当于64％水性肼。将混合物在1小时内加热至102℃-105℃，并保持回流21小时。lc a％监测示出59.45％2-肼基吡啶和32.80％的2-氯吡啶。将反应物质冷却至80℃，添加40g水，并在搅拌下将反应物质进一步冷却至25℃-30℃。将水层和有机层分离，并且使有机层在60℃下在100托真空下经受蒸馏持续10小时，直到获得作为残余物的2-肼基吡啶(8g，lca％＝93％)。将该粗产物通过用甲苯结晶进一步纯化以获得结晶的2-肼基吡啶。[0100]表3.输出摘要。[0101]2-肼基吡啶的总重量3.2g产物的性质褐色结晶粉末纯度97.8％(lc a％)产率13％(基于lc a％)熔点40℃-43℃[0102]实例4.磷酸三钾作为碱。[0103]在25℃-30℃下，将39.72g(2.4m/m)的一水合肼(100％)以单批次添加到50.0g(0.331摩尔)的2,3-二氯吡啶、0.34g的甲基三辛基氯化铵(相对于2,3二氯吡啶0.25摩尔％，0.7％)和24.6g的k3po4(0.35m/m)的混合物中。观察到放热至45℃。作为参考，100％一水合肼相当于64％水性肼。将混合物在1h内加热至110℃-120℃，并保持回流5小时。lc a％监测示出98.5％(3-氯-2-吡啶基)肼和0.1％的2,3二氯吡啶。将反应物质冷却至80℃，添加50g的水，并在搅拌下将反应物质进一步冷却至25℃-30℃。将所形成的沉淀物通过过滤收集，并用165g水洗涤该物质，并在60℃下在100-150托真空下干燥12小时，直到获得恒重。[0104]表4.输出摘要。[0105](3-氯-2-吡啶基)肼的总重量44.4g产物的性质浅褐色结晶粉末纯度99.36％(lc a％)产率92.8％(基于lc a％)熔点162.9℃-165.4℃[0106]实例5.氢氧化钾和磷酸三钾作为碱。[0107]在25℃-30℃下，将33.11g(2m/m)的一水合肼(100％)以单批次添加到50.0g(0.331摩尔)的2,3-二氯吡啶、0.34g的甲基三辛基氯化铵(相对于2,3二氯吡啶0.25摩尔％，0.7％)、7.03g的k3po4(0.1m/m)和4.37g的koh(0.2m/m)的混合物中。观察到放热至34℃-36℃。作为参考，100％一水合肼相当于64％水性肼。将混合物在1h内加热至110℃-120℃。在加热下以2小时间隔将17.48gkoh(0.8m/m)以4等分批次添加，并在所有4个批次加入后保持回流2小时。lc a％监测示出98.9％(3-氯-2-吡啶基)肼和0.1％的2,3-二氯吡啶。将反应物质冷却至80℃，并且添加50g的水，并在搅拌下将物质进一步冷却至25℃-30℃。将所形成的沉淀物通过过滤收集，并用165g水洗涤该物质，并在60℃下在100-150托真空下干燥12h，直到获得恒重。[0108]表5.输出摘要。[0109](3-氯-2-吡啶基)肼的总重量45.2g产物的性质浅褐色结晶粉末纯度98.46％(lc a％)产率93.6％(基于lc a％)熔点162.7℃-165.5℃[0110]实例6.逐批添加的氢氧化钾作为碱。[0111]将18.8g的85％koh(0.7m/m)逐批添加到60.0g(0.405摩尔)的2,3-二氯吡啶、0.41g的甲基三辛基氯化铵(相对于2,3二氯吡啶0.25摩尔％)和48.6g(2.4m/m)的一水合肼(100％)的混合物中。逐批添加是通过在0小时时添加20％(3.8g，0.14m/m)的氢氧化钾并且在100℃下以2小时的间隔将剩余的氢氧化钾(15g，0.56m/m)以8等分批次添加来进行的。作为参考，100％一水合肼相当于64％水性肼。将混合物保持在110℃-115℃下持续16h。lc a％监测示出99.38％的(3-氯-2-吡啶基)肼和0.635％的2,3-二氯吡啶。将反应物质冷却至80℃，并且添加60g的水，并在搅拌下进一步冷却至25℃-30℃。将所形成的沉淀物通过过滤收集，并用200g的水洗涤该物质，并在60℃下在100-150托真空下干燥12h，直到获得恒重。[0112]表6.输出摘要。[0113](3-氯-2-吡啶基)肼的总重量54.0g产物的性质浅褐色结晶粉末纯度97.7％(lc a％)产率92.5％(基于lc a％)[0114]实例7.氢氧化钾作为碱。[0115]在25℃-30℃下，将18.8g的koh 85％(0.70m/m)以单批次添加到60.0g(0.405摩尔)的2,3-二氯吡啶、0.41g的甲基三辛基氯化铵(相对于2,3二氯吡啶0.25摩尔％)和48.6g(2.4m/m)的一水合肼(100％)的混合物中。将所得混合物在1h内加热至110℃-115℃，并保持回流17小时。lc a％监测示出99.4％(3-氯-2-吡啶基)肼且无2,3-二氯吡啶。将反应物质冷却至80℃，添加60g的水，并然后在搅拌下进一步冷却至25℃-30℃。将所形成的沉淀物通过过滤收集，用200g水洗涤该物质，并在60℃下在100-150托真空下干燥12h，直到获得恒重。[0116]表7.输出摘要。[0117](3-氯-2-吡啶基)肼的总重量46.0g产物的性质浅褐色结晶粉末纯度96.62％(lc a％)产率77.5％(基于lc a％)[0118]该书面描述使用实例来说明本披露，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本披露，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本披露的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实例。如果这样的其他实例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性区别的等效结构要素，则它们旨在这些权利要求的范畴内。









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