专利名称：制备n-磺酰脲的方法
技术领域：
本发明涉及制备通式(Ⅰ)的N-磺酰脲的方法。
在N-磺酰脲衍生物中有众多的生物活性化合物，其大多数有除草、植物生长调节和药物的效果。
制备上述化合物所知道的方法有在EP-PS01514、US-PS4，190，432和DE-PS2，715，786中公开了用芳基磺酰异氰酸酯和氨基三嗪或氨基嘧啶反应合成芳基磺酰脲。反应是在惰性溶剂(如二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈)中进行，通常在室温充分搅拌下进行。反应可用下面的反应式(1)表示
如果氮被异氰酸酯基团取代的含氮杂环化合物与N-芳基磺酰胺反应也可以得到芳基磺酰脲。这种方法是在EP-PS51，465、EP-PS30，140和EP-PS44，808中提出的。该反应用下面的反应式(2)表示
芳基磺酰脲也能用N-磺酰脲酸酯与氨基三嗪或氨基嘧啶反应或N-三嗪基(或嘧啶基)脲酸酯与磺酰胺反应来制取。根据EP-PS44，809、EP-PS178，101、US-PS4，662，933，这种方法被广泛的使用。该反应通常在强碱(1，4-二氮杂双环〔2.2.2〕辛烷(DABCO)、1，8-二氮杂双环〔5.4.0〕十一碳烯-7(DBU)、Me3Al)存在下按如下反应式(3、4)进行
(3)
(4)N-甲基磺酰基-氨基甲酰氯与氨基三嗪或氨基嘧啶反应也生成磺酰脲。这种反应在EP-PS01，514、EP-PS30，138、EP-PS13，480中公开，其反应式(5)如下
这些公知方法的共同特征是起始组分之一的制备是基于直接或间接的使用光气。众所周知，光气是剧毒物，它的使用、输送以及保管要求特别注意，并且它的使用意味着总有一个危险源。另一个缺点是用光气制备广泛使用的芳基磺酰基异氰酸酯要在比较高的温度(110～160℃)下进行，因此，反应要消耗很多的能量。上述方法的另一个缺点是反应式(1)-(4)中的异氰酸酯和氨基甲酸酯常要多步合成才能制得产物，而且在有些偶合反应中要使用非常易着火的催化剂(Me3Al)。
在我们探索用新工艺制备N-磺酰脲期间，发现通式(Ⅰ)的最终产物也可以由N-卤素-芳基磺酰胺化物、芳胺和一氧化碳或N-卤代芳胺、磺酰胺和一氧化碳在催化剂存在下进行反应，或羧基化(一氧化碳处理)反应后N-卤代磺酰胺化物与芳胺反应来制取。
按照本发明的方法制备通式(Ⅰ)的磺酰脲，-式(Ⅰ)中Ar1代表芳基、萘基或噻吩基和其被C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、(卤代)烷氧羰基、(卤代)烷氧基、硝基、氰基及卤素原子取代的衍生物，Ar2代表苯基、吡啶基、嘧啶基或三嗪基团和其被C1-C4(卤代)烷基、C1-C4(卤代)烷氧基、氨基、O-酰基、O-芳基磺酰基、O-(氨基甲酰取代的)基团及卤素原子取代的衍生物，其特征在于a)通式(Ⅱ)的N-卤代芳基磺酰胺化物
-其中Ar1如上定义，X代表氯或溴原子，Y代表钠离子、钾离子、季铵或季鏻离子，在羰基化催化剂、一氧化碳和通式(Ⅲ)的芳胺存在下，任意地在相转移催化剂存在下，按反应图式(A)进行反应，
-其中Ar2如上定义，或者b)通式(Ⅱ)的N-卤代芳基磺酰胺化物在羰基化催化剂存在下，且任意地在相转移催化剂存在下，按反应图式(B)与一氧化碳进行反应，然后得到的反应混合物与通式(Ⅲ)的芳胺进行反应，或者c)通式(Ⅳ)的N-卤代芳胺
-其中Ar2和X如上定义，y′代表氢原子、钠或钾离子，在一氧化碳和通式(Ⅴ)的芳基磺酰胺存在下，任意地在相转移催化剂存在下，按照图式(c)进行反应，
-其中Ar1如上定义，或者d)通式(Ⅲ)的胺、通式(Ⅵ)的胺-N，N-二卤化物和通式(Ⅴ)的芳基磺酰胺，在羰基化催化剂和一氧化碳存在下，按反应图式(D)进行反应。
作为羰基化催化剂，用先前制备的或在反应混合物中就地制备的含钯络合物，其中配位键由碳、氮、氧、磷、硫和/或卤素原子构成，其是均相、多相或固定均相态催化剂，其量为反应初始N-卤代化合物重量的0.01～10%(重)。也可用相转移催化剂，其使用量为初始N-卤代化合物重量的0.1-10%(重)。反应介质是一种有机溶剂，它的温度是-20～130℃，初始的一氧化碳分压是0.3-10兆帕，反应时间0.5-24小时。反应混合物按公知的方法加工。
上式a)、b)、c)和d)的各种方法可用下面的反应图式(A)、(B)、(C)和(D)表示
有益的初始化合物是通式(Ⅱ)的磺酰胺化物，其中X是氯原子，y是钾离子。
此外，最佳的起始化合物是通式(Ⅱ)的磺酰胺化物，其中X是氯原子，y是季铵离子。
按照本发明的另一有效方法，(N-氯代氨基)三嗪的钠或钾盐是在芳基磺酰胺化物存在下羰基化。按照类似最佳实施方案，N-2-二氯苯基磺酰胺钾盐是在2-氨基-4-甲基-6-甲氧基三嗪存在下进行羰基化的或2-(N-氯代氨基)-4-甲基-6-甲氧基三嗪钠盐是在2-甲氧基羰基苯磺酰胺存在下进行羰基化的。
使用季铵盐、季鏻盐或冠醚型化合物作为相转移催化剂。
羰基化反应温度选择在20～100℃之间。
钯催化剂能与周期表中第Ⅵ族金属的羰化物或与周期表中第Ⅷ族金属的络合物一起使用。
对照反应式(1)-(5)所叙述的已知方法，其本质的区别在于-制备芳基磺酰脲不使用光气;
-从原料开始一步合成可制得最终产物。
按照本发明的方法，其主要优点概括如下-不必使用光气，因而本方法比较安全并且如众所周知其不危害环境;
-起始化合物N-卤代化合物是由合适的原料及使用廉价的试剂(例如NaOCl、Ca(OCl)Cl、Cl2、Br2等)制取，并有很好的产率;
-羰基化和偶合反应两者都能在室温下进行，因而节能。
作原料的N-卤代磺酰胺化物是本领域熟知的化合物，它们的制备方法在某些参考文献中已有叙述(参看MethodenderOrganischenChemie/Houben-Weyl/，BandIX，642页，1955;M.C.Campbell和G.Johnson.Chem.Rev.，1978，78/1/，65-79.Bull.Chem.Soc.Jpn.1984，57，3341-2)。
通常优先使用事先制备和提纯的N-卤代磺酰胺化物，以避免不希望有的副反应(如催化剂中毒)。
在关于通式(Ⅳ)和(Ⅵ)的胺-卤化物和胺二卤化物的文献中仅找到几份参考文献(见DE-PS2，018，719和J.Chem.Soc.PerkinsI.19771746)。
按照本发明的方法，磺酰脲合成是在溶剂中进行。在本领域通常使用的任一种溶剂，例如石油醚、己烷、辛烷、环己烷、苯和它的同系物、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、C2-C6饱和的和含C＝C键的烃的一氯和多氯的衍生物、低级脂族和环脂族的酮(如丙酮、甲乙酮、环己酮)、低级脂族酯(如甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯)、碳酸酯(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯)、酰胺(二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰三胺)、腈(乙腈、苄腈)、醚(二乙醚、二异丙基醚)都可用作反应介质。
使用催化剂，以促进N-氯代化合物羰基化反应。任何过渡金属、它们的氧化物、盐、羰基化物及其与含氮、磷、硫、氧等原子的配体形成的络合物，以及它们的混合物都可用作催化剂。催化剂可以均相的、多相的以及多相的(固定的)均相形态使用，它可以以事先制备好的形态加入，或在反应混合物中就地形成。氧化铝、硅胶、活性碳和有机聚合型载体都可用作多相的和固定相的催化剂载体。
催化剂加入的比例为开始反应的一氯代化合物重量的0.01-10%(重)。
催化剂的回收方法取决于使用的催化剂的类型。反应混合物中，室温下微溶性催化剂和载体催化剂可以用简单过滤方法除去。溶解的催化剂可以在考虑催化剂的化学和物理特性选用沉淀、分离、萃取，吸附等方法来处理它的过程中从反应混合物中回收。
羰基化反应中使用的一氧化碳，可用纯一氧化碳或用一种混合气体，如它与空气的混合物。然而，有些催化剂或试剂，对某些一氧化碳的稀释组分是很敏感的，因此，各种催化剂和试剂许可的稀释组分的数量和质量可以是不同的。反应器中一氧化碳的分压最好在104-107帕之间。
羰基化反应在温度为-20-130℃进行，最佳温度是20-100℃。合适的温度是分别取决于催化剂的活性或反应组分的热稳定性。
磺酰胺的N-卤代衍生物在有机溶剂中通常是弱溶的。为了获得适当的反应速度，有必要使用相转移催化剂。要达到这一目的，可以使用季铵盐、季鏻盐或冠醚型化合物。作为冠醚型化合物可提及几种双环己基-18-冠-6、18-冠-6、(1，4，7，10，13，15)-六氧杂环十八烷和二苯并-18-冠-6。
按照本发明的另一方法，通式(Ⅱ)的N-卤代芳基磺酰胺化物是在羰基化催化剂、一氧化碳存在下和任意在相转移催化剂存在下，与芳胺进行反应或通式(Ⅱ)的N-卤代磺酰胺化物先进行催化羰基化作用，然后由制得的中间体与芳胺进行反应。根据又一方法，通式(Ⅳ)的卤代胺是在催化剂、一氧化碳存在下和任意在相转移催化剂存在下与通式(Ⅴ)的磺酰胺进行反应。
按照本发明方法的最佳实施方案，含氨基的组分在羰基化作用期间也存在于反应混合物中。在这种情况下，平行发生两步反应。
含氨基的组分也可在羰基化作用后加入到反应混合物中。在这种情况下可在与羰基化作用一样的溶剂中进行偶合反应。利用缓和的热处理(多半是在真空中)除去溶剂且在新的溶剂中进行反应这也是可能的。除改变溶剂的可能性外，两步溶解有助于更好的利用压力密封装置。
按照本发明的方法，对于含氨基组分的偶合反应，一般不需要有催化剂或添加剂。
偶合反应后，过滤得到产物或在液体不易过滤或产物易溶解的情况下利用沉淀得到产物，或在缓和环境下除去溶剂离析出最终产物。这样制得的磺酰脲，可使用已知的方法提纯。
在下面的实施例中详细地描述按照本发明的方法。所有实施例中得到的产物利用质谱(快速原子碰撞技术)进行鉴定并使用高效液体色谱(HPLC)进行定量分析。
实施例1将2.28克(0.01摩尔)N-氯对甲苯磺酸钠盐、0.14克PdCl2、0.2cm3乙腈和10cm3二氯甲烷置入一密封的压力釜中，在用CO冲洗几次气相之后，将一氧化碳的压力调节到5.0兆帕。羰基化反应在室温和搅拌下持续5个小时。在计算量的CO耗尽之后，将气相放出，并将反应混合物移入一玻璃设备中。把1.4克(0.01摩尔)2-氨基-4-甲基-6-甲氧基三嗪加入到反应混合物中，并在气密密封中搅拌16小时。在真空中除去溶剂，将固体部分溶解在每0.5克固体产物用100毫升水和0.3克K2CO3的混合物中。过滤除去不溶部分，用酸化溶液至PH＝3的方法将产物从滤液中移出。如需要，产物可用结晶法进一步提纯。产率2.45克N-对甲苯磺酰基-N′-(4-甲基-6-甲氧基-2-三嗪基)脲(72.5%)。
实施例2重复实施例1的方法，但不同的是用2.0克(9.4毫摩尔)N-氯-苯磺酰胺钠盐作为起始化合物，在羰基化反应后将其与1.31克(9.4毫摩尔)2-氨基-4-甲基-6-甲氧基三嗪偶合。产率2.15克(70.8%)N-苯磺酰基-N′-(4-甲基-6-甲氧基-2-三嗪基)脲。
实施例3重复实施例1的方法，不同的是用1.27克(0.01摩尔)2-氯苯胺作为偶合剂。产率2.1克(64.8%)N-对甲苯磺酰基-N′-(2-氯代苯基)脲。熔点为164-166℃。特征红外光谱为3305.9;3059.5;1697.1;1351.8和1123.4cm-1。
实施例4将2.28克(10毫摩尔)4-MePhSO2NClNa、46.7毫克氯化钯、10.0cm3二氯甲烷和0.5cm3乙腈装入一密闭的压力反应釜，用一氧化碳吹洗反应釜后，将CO的压力调节至4.1兆帕。反应混合物在室温下搅拌6小时，接着在用外部冷却排除气相后，在N2气氛中滴加1.28克(10毫摩尔)2-氯苯胺。进一步搅拌10分钟后，将含有白色沉淀物的反应混合物蒸发至干燥。分离出3.56克沉淀物，根据高效液体色谱(HPLC)分析沉淀为N-(4-甲基苯磺酰基)-N′-(2-氯代苯基)脲，产率为78%。下面的化合物〔N-(Ar1-磺酰基)-N′-Ar2-脲〕根据表1中所列参数，在不同的温度下，用实施例4的方法制备。(当制备氨基三嗪衍生物时，在加入氨基三嗪组份后将反应混合物搅拌14小时)。
实施例10重复实施例4中的方法制备N-(4-甲基苯基磺酰基)-N′-(2-氯代苯基)脲，不同的是CO的初始压力根据表2改变，反应参数和所得产率列于表2。
表2实施温度Pco时间催化剂添加剂产率例号(℃)(兆帕)(小时)(%)10 60 0.8 4.0 PdCl2PhCN 7680毫克 2cm311 25 1.5 9.5 PdCl2CH3CN 8652.1毫克 0.5cm312 25 6.0 5.0 PdCl2CH3CN 81110毫克 0.5cm313 25 9.0 3.8 PdCl2CH3CN 6850毫克 0.5cm3实施例14重复实施例1中的方法，不同的地方是化合物磺酰胺化物与在反应中添加的不同的阳离子或相转移催化剂一起使用。这样生成的通式(Ⅰ)的Ar2SO2NHCONHAr2化合物的产率以及反应参数列于表3。
实施例22将3.05克(10毫摩尔)2-溴苯基磺酰胺钾盐、1.4克2-氨基-4-甲基-6-甲氧基三嗪、2.0cm3的苄腈放入一容积为45cm3的密封压力釜中，吹洗数次后将一氧化碳的压力调至4.0兆帕。在搅拌下将反应釜加热至60℃，保持此温度1.5小时。冷却后浓缩反应混合物，用乙醚分离沉淀物，过滤、洗涤、干燥沉淀物。根据高效液体色谱法分析，分离出的物料的77%的有机物质是N-(2-溴代苯基磺酰基)-N′-(4-甲基-6-甲氧基-三嗪基)脲。按照表4中的数据，用类似的方法制备通式(Ⅰ)表示的其它化合物。
实施例30将2.15克2-MeOC(O)PhSO2NH2、0.7克2-氨基-4-甲基-6-甲氧基三嗪、1.05克2-(N，N-二氯氨基)-4-甲基-6-甲氧基三嗪、139毫克PdCl2、10cm3二氯甲烷以及0.3cm3乙腈放入一密闭压力釜中，把一氧化碳的压力调至3.5兆帕。在室温下搅拌5.5小时后得到产率为3%的N-(2-甲氧基羰基)-苯基-磺酰基)-N′-(4-甲基-6-甲氧基三嗪)脲。
实施例31重复实施例4中的方法制备通式(Ⅰ)表示的化合物，不同的地方是添加剂/催化剂的比率，作用物/催化剂的比率以及催化剂的用量改变了。CO的初始压力为4.0-6.0兆帕，并且如果没有特别提到其它的溶剂，所用的溶剂是CH2Cl2，Ar2＝2-氯苯基，作用物的量为10毫摩尔的N-氯磺酰胺化物的钠盐或钾盐。数据列于表5。
实施例48重复实施例4中的方法，不同的是Ar1和Ar2取代基改变了。在加入含氨基组分后要进行搅拌，如果是加入的嘧啶衍生物搅拌2小时，如加入的是三嗪衍生物搅拌8-14小时。所得的通式(Ⅰ)表示的化合物的产率列于表6中。
权利要求
1.通式(I)的磺酰脲的制备方法，
其中Ar1代表苯基、萘基或噻吩基，或者是它们被C1-4烷基、C1-4卤代烷基、(卤代)烷氧基羰基、(卤代)烷氧基、硝基、氰基或卤原子取代的衍生物；Ar2代表苯基、吡啶基、嘧啶基或三嗪基，或者是它们被C1-4(卤代)烷基、C1-4(卤代)烷氧基、氨基、O-酰基、O-芳基磺酰基、O-(取代的氨基甲酰基)或卤原子取代的衍生物；其特征在于a)通式(Ⅱ)的N-卤代芳基磺酰胺化物
其中Ar1如上定义，X代表氯或溴原子，y代表钠离子、钾离子、季铵离子或季鏻离子，在羰基化催化剂、一氧化碳存在下，任意地在相转移催化剂存在下和通式(Ⅲ)的芳胺反应，其中Ar2如上定义；或者b)通式(Ⅱ)的N-卤芳基磺酰胺化物，在羰基化催化剂存在下及任意的在相转移催化剂存在下，与一氧化碳反应，然后将所得的反应混合物与通式(Ⅲ)的芳胺反应；或者c)通式(Ⅳ)的N-卤代芳胺
其中Ar2和X如上定义，y′代表氢原子、钠或钾离子，在羰基化催化剂、一氧化碳存在下，并任意地在相转移催化剂存在下，与通式(V)的芳基磺酰胺反应，其中Ar1如上定义；或者d)通式(Ⅲ)的胺，通式(Ⅵ)的胺-N，N-二卤化物，通式(Ⅴ)的芳基磺酰胺化物，在羰基化催化剂、一氧化碳存在下及任意地在相转移催化剂存在下反应，在上述反应中事先制备的或是在反应混合物中就地制备的含钯配合物用作羰基化催化剂，配合物中的配价键是由碳、氮、氧、磷、硫和/或卤素原子构成的，催化剂的形式为均相、多相或固定均相，其用量为起始N-卤化合物重量的10-2-10%(重)，任意的相转移催化剂的量为起始N-卤化合物重量的10-1-10%(重)，反应在溶剂中进行，反应温度在-20至130℃之间，一氧化碳的初始分压为0.3-10兆帕，反应进行0.5至24小时，然后用已知的方法处理反应混合物。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于在欲进行羰基化的磺酰胺化物的通式(Ⅱ)中，X代表氯原子，y代表钾离子。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于在欲进行羰基化的磺酰胺化物的通式(Ⅱ)中，X代表氯原子，y代表季铵离子。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于(N-氯代氨基)三嗪的钠盐或钾盐在芳基磺酰胺存在下进行羰基化。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于羰基化是在季胺盐、季鏻盐或冠醚型相转移催化剂存在时进行。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于羰基化是在25-100℃的温度下进行。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于2-N-2-二氯苯基磺酰胺钾盐的羰基化是在2-氨基-4-甲基-6-甲氧基三嗪存在下进行的。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于2-(N-氯代氨基)-4-甲基-6-甲氧基三嗪钠盐的羰基化是在2-甲氧基-羰基-苯磺酰胺存在下进行。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于钯催化剂与元素周期表中第Ⅵ族金属的羰合物和/或元素周期表中第Ⅷ族金属的配合物一起使用。
全文摘要
本文是关于通式(I)磺酰脲的制造方法。
文档编号C07B61/00GK1038638SQ8910252
公开日1990年1月10日 申请日期1989年3月4日 优先权日1988年3月4日
发明者拜谢涅伊·加博尔, 内梅特·山多尔, 希马恩迪·拉斯洛, 拜拉克·玛莉亚, 绍博·玛莉亚, 杜考伊·约热弗, 纳吉·洛约什, 蒂默尔迪·埃莱梅尔, 舍普泰伊·乔鲍, 伊丽莎白·埃伊切哈尔特·迪欧赛吉妮 申请人:氮化学工业区菲兹弗工厂, 匈牙利科学院中心化学研究所