專利名稱：水溶劑存在下,3－三氟甲基－5－羥基吡唑磷酸酯衍生物的改良制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在水溶劑存在下，3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物的改良制備方法。更詳細地說，本發(fā)明使用5-羥基吡唑衍生物和鹵磷酸鹽衍生物作為原料物質(zhì)，通過酯化反應(yīng)實施。該方法選用二甲氨基吡啶類物質(zhì)作催化劑，選用堿金屬氫氧化物作無機強堿，最大可能的排除了有機溶劑的使用，用水溶劑取而代之，不但最大限度地縮短了反應(yīng)時間，而且具有使制備收率提高的效果。尤其是通過使用無機強堿和水溶劑，使得3-三氟甲基-5-羥基吡唑及鹵磷酸鹽類未反應(yīng)物質(zhì)的分離容易，僅用萃取一類簡單的精制工藝即可回收得到高純度目的產(chǎn)物，是工業(yè)上具有很好實用價值的如下化學(xué)式1所示3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物的改良制備方法。 式中R1表示氫原子或鹵素原子；R2表示C1～C6直鏈或支鏈低級烷基；R3表示C1～C6直鏈或支鏈低級烷氧基、C1～C6直鏈或支鏈低級烷硫基、苯氧基或硫代苯氧基；R4表示氫原子、C1～C6直鏈或支鏈低級烷基、苯基或取代苯基，當為取代苯基時，取代基是鹵原子、三氟甲基或者C1～C6直鏈或支鏈低級烷氧基；X表示氧或硫原子。
除蟲菊酯(ピ レトロイド)類化合物不但價格高，而且保管、使用時在空氣中容易分解而失效。盡管有這些缺點，它們?nèi)匀皇且恢北粡V泛使用的優(yōu)秀的殺蟲劑。但是，多年反復(fù)使用后，害蟲對農(nóng)藥產(chǎn)生了抗藥性，此類化合物不能發(fā)揮有效的殺蟲效果，必須大量使用才能有效。
于是，有了用吡唑類磷酸酯衍生物代替除蟲菊酯類化合物作為殺蟲劑的方案(韓國專利第16993號)。但是，這些吡唑類化合物不滿足生理活性，特別是對抗藥性蔬菜蟲蝶、水稻害蟲、蚜蟲群等的殺蟲效果極弱。
一方面，本發(fā)明人要開發(fā)的物質(zhì)是比上述吡唑類磷酸酯衍生物具有優(yōu)良生理活性，更廣泛殺蟲效果的殺蟲劑。該殺蟲劑是用化學(xué)式1表示的新型3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物(韓國專利第36480號、日本專利第1,837,380號、美國專利第4,822,779號)。
通過對化學(xué)式1所表示的新型化合物的高效、大量生產(chǎn)方法的反復(fù)研究，出于開發(fā)用水溶劑代替對環(huán)境有害、高價的有機溶劑的可能方法的目的，本發(fā)明開發(fā)出了一種改良的制備方法。詳細地說，本發(fā)明的制備方法是在5-羥基吡唑衍生物和鹵磷酸衍生物的酯化反應(yīng)中，選用二甲氨基吡啶和堿金屬氫氧化物類無機強堿性物質(zhì)作為催化劑，采用酯化反應(yīng)的反應(yīng)條件，使所用有機溶劑能最大限度排除、即使用水溶劑取而代之，不但使反應(yīng)能順利進行，而且在精制方法上，不必使用柱層析進行分離，用簡單的萃取就能夠回收得到高純度的目的產(chǎn)物。
所以，本發(fā)明的目的是為化學(xué)式1表示的3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物提供工業(yè)化大生產(chǎn)實用的改良制備方法。
本發(fā)明是化學(xué)式1表示的3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物的制備方法，該方法由化學(xué)式2表示的5-羥基吡唑衍生物和化學(xué)式3表示的鹵磷酸鹽衍生物出發(fā)，經(jīng)酯化反應(yīng)而進行的。
本發(fā)明的特征在于使用二甲氨基吡啶、堿金屬氫氧化物類無機強堿性物質(zhì)作催化劑，用水作溶劑進行酯化反應(yīng)。 式中，R1、R2、R3、R4、X的定義與前述定義相同，Hal表示鹵原子。
以下就本發(fā)明作詳細說明。
本發(fā)明是涉及如韓國專利第36480號、日本專利第1,837,380號、美國專利第4,822,779號中所公開的化學(xué)式1表示的3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物的制備方法。本發(fā)明制備方法，極大地排除了作為反應(yīng)溶劑使用的高價有機溶劑，不但使工業(yè)上利用價值上升，減少了對環(huán)境有害物質(zhì)的排放，而且通過堿金屬氫氧化物類無機強堿和水溶劑的使用，還具有可有效除去未反應(yīng)物，省略了諸如柱層析一類復(fù)雜的精制工藝的效果，是一種改良的制備方法。
根據(jù)本發(fā)明，化學(xué)式1表示的化合物的制備方法詳細說明如下如下反應(yīng)式所示，本發(fā)明所用原料物質(zhì)為化學(xué)式2表示的5-羥基吡唑衍生物，雖然它們在反應(yīng)溶劑中以互變異構(gòu)體存在，而且其存在比例因反應(yīng)溶劑而異，但本發(fā)明人的研究表明，實際酯化反應(yīng)與互變異構(gòu)體無關(guān)，可得到相同收率的相同目的產(chǎn)物。所以，盡管5-羥基吡唑衍生物實際上是其互變異構(gòu)體的混合物，本發(fā)明仍以化學(xué)式2簡單表示。 一方面，根據(jù)本發(fā)明，所用催化劑為二甲氨基吡啶，具體地說是2-二甲氨基吡啶或4-二甲氨基吡啶。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明，酯化反應(yīng)時所用堿為堿金屬氫氧化物，如氫氧化鈉、氫氧化鉀等均可。在實施本發(fā)明時，若使用堿金屬碳酸鹽、碳酸氫鹽等無機弱堿或者胺類化合物等有機堿，則由于酯化反應(yīng)不能順利進行，反應(yīng)結(jié)束時，副產(chǎn)物3-三氟甲基-5-羥基吡唑和鹵磷酸鹽難以除去，最終目的產(chǎn)物的純度及收率低下，需要精制過程才能分離出目的產(chǎn)物。
相反，若根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)條件進行酯化反應(yīng)，反應(yīng)終了后，即使只用二氯甲烷、氯仿類溶劑就能回收得到高純度的目的產(chǎn)物。其理由是作為未反應(yīng)物存在的3-三氟甲基-5-羥基吡唑和鹵磷酸鹽通過與堿的反應(yīng)，能以羥基鹽的形態(tài)自動轉(zhuǎn)移到水層。所以，根據(jù)本發(fā)明制備方法，即使不經(jīng)過柱層析一類復(fù)雜的精制工序，也能回收得到高純度的目的產(chǎn)物。
本發(fā)明的最大特征還在于用水作為反應(yīng)溶劑。必要時可用水和少量有機溶劑混合使用，有機溶劑可以從C3-C8的低級烴類(如戊烷、己烷、庚烷、辛烷)、醚、四氫呋喃、二氯甲烷、氯仿、乙腈等物質(zhì)中選擇。這時，有機溶劑對水的體積分數(shù)要低于50％，如果使用量超出50％(體積)，本發(fā)明要限制有機溶劑使用量的目的和效果將得不到充分的體現(xiàn)。
上述反應(yīng)條件下，酯化反應(yīng)在水的回流溫度下3小時內(nèi)可完成，制備收率在85％以上。以化學(xué)式2表示的化合物被完全消耗的時刻作為反應(yīng)終點，在反應(yīng)終了時，可以借助TLC、GC等方法容易地確認。酯化反應(yīng)全部結(jié)束后，則可用眾所周知的方法如用有機溶劑萃取上述反應(yīng)溶液，萃取液再用水洗滌數(shù)次以除去溶劑，之后再進行必要的重蒸餾、重結(jié)晶、柱層析分離等操作。此外，上述化學(xué)式1表示的本發(fā)明的目的產(chǎn)物可用NMR、IR、MS等方法鑒定確認。
現(xiàn)用如下實施例詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些實例。
實施例1 在4-二甲氨基吡啶催化劑和水溶劑存在下，0，0-二乙基-O-(1-苯基-3-三氟甲基-5-吡唑)硫代磷酸酯的制備 將1-苯基-3-三氟甲基-5-羥基吡唑(5.00g，0.022mol)和NaOH(1.76g，0.044mol)溶解于水(100mL)，加入二乙基氯硫代磷酸酯(4.13g，0.022mol)和4-二甲氨基吡啶(以下簡記為4-DMAP，0.1g，1.0mmol)，之后，攪拌回流3小時。反應(yīng)終了后，用二氯甲烷(50ml×2)萃取反應(yīng)混合物，萃取液水洗數(shù)次，洗凈后用MgSO4干燥，除去溶劑，得到淡黃色油狀標題化合物(7.36g，收率88％，純度＞95％)。1HNMR(CDCl3)δ7.5(m，5H)，6.4(s，1H)，4.2(q，4H)，1.3(t，6H)Mass(m/e)380采用與實施例1相同的方法，在表1所列條件下進行多次酯化反應(yīng)，結(jié)果如表1。
表1
仍采用與實施例1同樣的方法，在表2所列條件下進行酯化反應(yīng)表2
表2結(jié)果表明在同樣反應(yīng)條件(4-DMAP催化劑，NaOH類無機強堿，回流)下，如果僅用二氯甲烷作為反應(yīng)溶劑，則由于NaOH大部分不能溶解，結(jié)果使制備收率低下。
相反，根據(jù)本發(fā)明，單獨使用水溶劑，由于未反應(yīng)的5-羥基吡唑和鹵磷酸鹽通過與NaOH的反應(yīng)，在水層變成羥基鹽的形式，能自動除去，利用色譜法層析分離，可得到純度95％以上的目的產(chǎn)物。另外，必要時用水與少量有機溶劑混合作為反應(yīng)溶劑使用，也可得到較滿意的結(jié)果。
不過，本發(fā)明的目的是提供適合工業(yè)化大生產(chǎn)的改良制備方法，從本發(fā)明的目的來說，與用水與有機溶劑混合使用作為反應(yīng)溶劑相比，更希望單獨使用水作為溶劑。
實施例2 4-二甲氨基吡啶催化劑和水溶劑存在下，0，0-二乙基-O-(1-甲基-3-三氟甲基-5-吡唑)硫代磷酸酯的制備 1-甲基-3-三氟甲基-5-羥基吡唑(1.66g，0.01mol)和NaOH(0.8g，0.02mol)溶于水(50ml)中，加入二乙基氯硫代磷酸鹽(1.89g，0.01mol)和4-二甲氨基吡啶(0.1g，0.8mmol)，之后，室溫下攪拌48小時。反應(yīng)結(jié)束后，用二氯乙烷萃取反應(yīng)混合溶液(30mL×2)，萃取液再用水洗滌數(shù)次，用MgSO4干燥除去溶劑，得到淡黃色油狀標題化合物(2.80g，收率88％，純度＞95％)。1HNMR(CDCl3)δ6.3(s，1H)，3.9(q，4H)，3.6(s，3H)，1.2(t，6H)Mass(m/e)318如上文所述，本發(fā)明的效果在于單獨使用水溶劑即可得到3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物，而且收率足夠高。本發(fā)明的效果還在于大量生產(chǎn)時需要使用噸位級數(shù)量的溶劑，由于用水溶劑取代了有機溶劑，既降低了生產(chǎn)成本，又顯著減少了對環(huán)境有害的有機物質(zhì)的排放。
權(quán)利要求
1.化學(xué)式1表示的3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物制備方法，該方法通過化學(xué)式2表示的5-羥基吡唑衍生物與化學(xué)式3表示的鹵磷酸鹽衍生物進行酯反應(yīng)實現(xiàn)，其特征在于上述酯化反應(yīng)使用二甲氨基吡啶作催化劑，使用堿金屬氫氧化物類無機強堿，用水作溶劑， 式中R1表示氫原子或鹵素原子；R2表示C1～C6直鏈或支鏈低級烷基；R3表示C1～C6直鏈或支鏈低級烷氧基、C1～C6直鏈或支鏈低級烷硫基、苯氧基或硫代苯氧基；R4表示氫原子、C1～C6直鏈或支鏈低級烷基、苯基或取代苯基，當為取代苯基時，取代基是鹵原子、三氟甲基或者C1～C6直鏈或支鏈低級烷氧基；X表示氧、硫原子；Hal表示鹵素原子。
2.權(quán)利要求1記載的3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物的改良制備方法，其特征是二甲氨基吡啶為2-二甲氨基吡啶或4-二甲氨基吡啶。
3.權(quán)利要求1記載的3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物的改良制備方法，其特征是堿金屬金氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
4.權(quán)利要求1記載的3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物的改良制備方法，其特征是酯化反應(yīng)在常溫到回流的溫度范圍內(nèi)進行。
5.權(quán)利要求1記載的3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物的改良制備方法，其特征是酯化反應(yīng)進行時，可混合使用選自C3～C8低級烴、醚、四氫呋喃、二氯甲烷、氯仿和乙腈的有機溶劑，使用量為水溶劑的50％(體積)以下。
6.權(quán)利要求1記載的3-三氟甲基-5-羥基吡唑磷酸酯衍生物的改良制備方法，其特征是化學(xué)式1表示的化合物為0，0-二乙基-O-(1-苯基-3-三氟甲基-5-吡唑)硫代磷酸酯或0，0-二乙基-O-(1-甲基-3-三氟甲基-5-吡唑)硫代磷酸酯。
全文摘要
在水溶劑存在下,3－三氟甲基－5－羥基吡唑磷酸酯衍生物的改良制備方法,是由5－羥基吡唑衍生物和鹵磷酸酯衍生物作為原料通過酯化反應(yīng)而實現(xiàn)的。反應(yīng)中選擇使用了二甲氨基吡啶類催化劑和堿金屬氫氧化物類無機強堿,以及水溶劑。本發(fā)明的改進減少了有機溶劑的使用、縮短了反應(yīng)時間,提高了收率,并使反應(yīng)物與產(chǎn)物容易分離,具有優(yōu)良工業(yè)實用價值。
文檔編號C07F9/6503GK1332171SQ0012269
公開日2002年1月23日 申請日期2000年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月27日
發(fā)明者孔泳大 申請人:韓國化學(xué)研究所