专利名称：通过噁唑胺中间体制备芳基吡咯杀昆虫剂的方法
技术领域：
本发明涉及芳基吡咯杀昆虫剂的制备方法。
芳基吡咯腈是具有独特作用机理和广谱活性的、高效的杀昆虫剂、杀螨剂和杀软体动物剂。特别是，2-芳基-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈化合物显示出对广泛系列的各类害虫的有效控制，并能控制耐药害虫，如耐拟除虫菊酯、有机磷、环二烯、有机氯、有机锡、氨甲酸酯和苯并苯基脲的钩翅石蛾科/实夜蛾属、灰翅夜蛾属、粉夜蛾属、尺夜蛾属和叶螨科属类的生物类型。因为没有交叉耐药，2-芳基-5-三氟甲基吡咯-3-腈化合物和它们的衍生物在控制耐药中有潜在强度。此外，吡咯对有益种类几乎无作用，这使它们成为综合治理害虫计划中优良候选物。这些计划是当今作物生长中必不可少的。
因此，所述吡咯类的制备方法及其中间体的制备方法是极有价值的。制备2-芳基-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈的已知方法是使Reissert化合物的酸催化环来沙特化合物(1-苯酰2氰基硅酸)合介-离子中间体产物与适当的炔类进行1，3-两极环合加成得到N-取代吡咯产物，如W.M.McEwen等在有机化学杂志(Journal of organicChemistry)1980，45，1301-1308所述。相似的是，使(munchnones)(也是两性离子中间体)进行1，3-两极环合加成得到N-取代吡咯产物。另外，在制造规模上，美国专利5,030,735述及3-噁唑啉-5-酮与2-氯-丙烯腈进行1，3-两极环合加成得到N-取代吡咯产物。
本发明的一个目的是提供一类新颖、高效杀虫剂化合物的重要中间体化合物的另一个来源及其制备途径。
本发明的一个目的是提供在制备杀昆虫的、杀螨的、杀软体动物的化合物中有用的中间体5-氨基-4-芳基-2-全氟代烷基-1，3-噁唑衍生物，以及制备所述噁唑中间体的方法。
本发明的特征在于该制备方法提供了区域专一的产物。
本发明的优点在于制备N-未取代吡咯(NH-吡咯)中间体的方法，它可进一步使吡咯环氮衍生化得到各种杀虫活性的吡咯产物。
本发明提供了式IV芳基吡咯化合物的制备方法 其中n是整数1、2、3、4、5、6、7、或8；A是 或 L是氢或卤素；M和Q各自是氢、卤素、CN、NO2、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4卤代烷氧基、C1-C4烷基硫代、C1-C4烷基亚硫酰基，或当M和Q处于相邻的位置时，它们可与碳原子联在一起成环，其中MQ代表下列结构-OCH2O-，-OCF2O-或-CH＝CH-CH＝CH-；
R2，R3和R4各自代表氢、卤素、NO2、CHO，或R3和R4可与碳原子联在一起成环，其中R3R4代表结构 R5、R6、R7和R8各自是氢、卤素、CN或NO2；以及Z是O或S，该方法包括使式I的噁唑胺中间体或它的互变异构体 其中n和A如上所述，R是C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、COOR1，或任意地被一个或多个卤素、NO2、CN、C1-C4烷氧基、C1-C4烷基硫代、C1-C4烷基或C1-C4卤代烷基所取代的苯基，以及R1是C1-C4烷基或C1-C4卤代烷基，与至少一摩尔当量的2-卤代丙烯腈或2，3-二卤代丙腈在碱剂任意的有溶剂的存在下进行反应。
本发明也提供了噁唑胺中间体和它们的制备方法。
在制备规模有用的方法可较好地制得可高至定量产率的关键的中间体化合物，它在分离或在原处应用是稳定的，可从简单或易得的起始物中制得，并可以以最少的反应步骤、最佳的得率和纯度容易地转换成所需的终端产物，若可能，成为区域专一或立体专一的化合物。
业已发现，式I的5-氨基-4-芳基-2-全氟代烷基-1，3-噁唑衍生物及其互变异构体是制备2-芳基-5-(全氟代烷基)吡咯-3-腈杀昆虫剂、杀螨剂和杀软体动物剂化合物的有效的关键中间体。本发明的噁唑胺衍生物具有式I结构 其中n是整数1、2、3、4、5、6、7、或8；R是C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、COOR1，或任意地被一个或多个卤素、NO2、CN、C1-C4烷氧基、C1-C4烷基硫代、C1-C4烷基或C1-C4卤代烷基所取代的苯基；A是 或 L是氢或卤素；M和Q各自是氢、卤素、CN、NO2、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4卤代烷氧基、C1-C4烷基硫代、C1-C4烷基亚硫酰基，或当M和Q处于相邻的位置时，它们可与碳原子联在一起成环，其中MQ代表下列结构-OCH2O-，-OCF2O-或-CH＝CH-CH＝CH-；R2，R3和R4各自代表氢、卤素、NO2、CHO，或R3和R4可与碳原子联在一起成环，其中R3R4代表结构 R5、R6、R7和R8各自是氢、卤素、CN或NO2；以及Z是O或S。
式I的5-氨基-4-芳基-2-全氟代烷基-1，3-噁唑衍生物可由下列的互变异构体代表5-亚氨基-4-芳基-2-全氟代烷基-3-噁唑啉(式Ia)或5-亚氨基-4-芳基-2-全氟代烷基-2-噁唑啉(式Ib)，其中R、A和n的定义同上。 术语卤素是指Cl、Br、F或I，术语卤代烷基包括任何含从1至2n＋1卤素原子的有n个碳原子的烷基。
式I的中间体和它们的互变异构体系通过使式II的全氟代烷酰基氨基腈化合物在酸和式III酰卤的存在下，任意地有溶剂的存在，环合制得 其中A的定义同上， 其中X是Cl或Br，R的定义同上。任意地有溶剂存在下反应式如流程I所示。
流程I 美国专利5,426,225述及式II化合物和它们的制备。
适合于制备式I中间体中使用的溶剂是芳香烃和卤代芳香烃，较好的是诸如甲苯、苯、二甲苯之类的芳香烃，更好的是甲苯或二甲苯或它们的结合。
适用于环合的酸包括硫酸、甲磺酸、苯-磺酸、对-甲苯磺酸、氟硼酸、三氟化硼络合物之类。三氟化硼络合物可包括醚合三氟化硼、BF3甲醇络合物、BF3乙醇络合物之类。
令人惊奇的是，业已发现在碱和任意地有溶剂的存在下，式I的噁唑胺中间体用2-卤代丙烯腈或2，3-二卤代丙腈进行1，3-二极环合加成，在一步转换中得到区域专一性的式IV的2-芳基-5-全氟代烷基吡咯-3-腈。使用2-卤代丙烯腈作为1，3-两极化剂的反应如流程II所示，其中X是Cl或Br
流程II 用于本发明方法的碱是碱金属碳酸盐或碳酸氢盐、三(C1-C4烷基)胺、碱金属氢氧化物、碱金属乙酸盐、4-二甲基氨基吡啶、吡啶之类。较好的碱是碱金属碳酸盐和诸如三乙胺的三(C1-C4烷基)胺。
用于本发明方法中的溶剂是一般适用于制造方法中、且反应试剂能溶于其中的有机溶剂，如乙腈、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺之类或它们的结合。
根据本发明的方法，式II的全氟代烷酰基氨基腈于基本上等摩尔量式III乙酰卤在酸的存在下，任意地有溶剂的存在下，进行混合形成式I的噁唑胺中间体。所述的中间体可用诸如过滤或萃取的常规技术分离。式I噁唑胺的形成速率可随温度的增加而增加。但是，应当明白，过高反应温度会引起分解，使得率和纯度降低。典型的反应温度范围是20℃-100℃，较好的是60-90℃。分离出的噁唑胺中间体后，通过使所述的噁唑与约1摩尔当量的2-卤代丙烯腈或2，3-二卤代丙腈在至少1摩尔当量的碱和任意地有溶剂的存在下混合，可转化为所需的式IV芳基吡咯产物。
另一种方案是式I噁唑胺中间体可在原处形成而无需分离，直接转化成所需的仍有区域专一性的式IV芳基吡咯产物。在该技术方案(流程III所示)中，式II的全氟代烷酰基氨基腈与约1摩尔当量的式III乙酰卤在酸的存在下和任意地有溶剂的存在下混合。当式I的唑胺完全形成后，反应混合物用至少1摩尔当量的2-卤代丙烯腈或2，3-二卤代丙腈，以及至少1摩尔当量的碱处理。式IV的芳基吡咯产物用常规方法，如用水稀释反应混合物，然后过滤或萃取，进行分离。
流程III 碱为了易于理解本发明，现提出下列实施例。这些实施例仅供阐述，不能理解为用来限制范围或划定本发明的原理。
术语1NMR、13CNMR和19FNMR依次指质子、碳13和氟19核磁共振，HPLC指高效液相色谱，GLC指气-液色谱。
实施例1N-4-(对-氯苯基)-2-(三氟代甲基)-5-噁唑基乙酰胺的制备
在室温下用甲磺酸(2.4g，0.025mol)处理N-〔(对-氯苯基)氰基甲基〕-2，2，2-三氟乙酰胺(13.1g，0.05mol)在甲苯中的淤浆。反应混合物用乙酰氯(4.32g，0.055mol)处理，在80℃下加热2小时，冷却并过滤。将滤饼溶于乙酸乙酯，用水洗涤，真空浓缩得到残留物。残留物用乙酸乙酯/庚烷结晶得到白色固体的标题产物，13.8g(90％得率)，mp207.5℃-208.5℃，用IR、1NMR、13CNMR和19FNMR分析识别。
实施例2N-4-(对-氯苯基)-2-(三氟甲基)-5-噁唑基草氨酸乙酯的制备 在80℃下将N-〔(对-氯苯基)氰基甲基〕-2，2，2-三氟代乙酰胺39.4g，015mol)甲磺酸(14.4g 0.015mol)和乙基草酰氯(22.5g0.165mol)在甲苯中的搅拌着的混合物加热2小时，冷却到室温并用乙酸乙酯稀释。反应溶液用水洗涤，真空浓缩得到固体残留物。该固体残留物用甲苯-庚烷重结晶得到白色晶体的标题产物，41.8g(70％得率)，mp107.0℃-108.5℃，用IR、1NMR、13CNMR和19FNMR分析识别。
实施例35-(乙酰氨基)-4-芳基-2-全氟代烷基-1，3-噁唑的制备 用实施例1和2所述的主要的相同过程，得到下表I中所示的酰氨基噁唑。
表I mpL M Q R ℃H4-CF3H-CH3187.0-187.5H4-Br H-CH3215.0-216.03-Cl 4-Cl H-CH3171.0-172.0H4-Cl H-C6H5172-176H4-CF3H-C6H5146-149H4-Br H-C6H5167-1703-Cl 4-Cl H-C6H5180-182H-OCF2O- -C2H5-实施例42-(对-氯苯基)-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈的制备 在室温下用2-氯丙烯腈处理N-4-(对-氯苯基)-2-(三氟甲基)-5-噁唑基草氨酸乙酯(10.9g，0.03mol)在乙腈中的混合物。反应混合物用三乙胺)(TEA)(7.3g，0.072mol)滴加处理，在70-72℃下加热5小时，冷却到室温，用水稀释。稀释的反应混合物用乙酸乙酯萃取。合并萃取液，用水洗涤，真空浓缩得到半固体残留物。该残留物溶于1∶1乙酸乙酯庚烷，通过硅胶过滤。滤液进行真空浓缩得到固体残留物，该固体用乙酸乙酯/庚烷重结晶得到白色固体的标题产物，4.6g(57％得率)，mp238℃-241℃，用1NMR、19FNMR、GLC和HPLC分析识别。
实施例52-(对-氯苯基)-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈的制备 用2，3-二氯丙腈代替2-氯丙烯腈和应用3。4当量的三乙胺并重复上述实施例4的主要的相同过程得到标题产物，得率为58％。
实施例62-(对-氯苯基)-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈的制备 用2-氯丙烯腈(3.15g，0.036mol)处理N-4-(对-氯苯基)-2-(三氟甲基)-5-噁唑基乙酰胺(9.2g，0.03mol)在乙腈中的淤浆状物。反应混合物用三乙胺(7.3g，0.072mol)滴加处理，在70-72℃下加热2小时，冷却到室温，用水稀释。稀释的反应混合物用乙酸乙酯萃取。合并萃取液，用水洗涤，真空浓缩得到半固体残留物。快速层析残留物(硅胶，15％乙酸乙酯在庚烷中作为洗脱剂)得到淡黄色固体的标题产物，3.7g(46％得率)，mp238℃-241℃，用1NMR和19FNMR分析识别。
实施例72-(对-氯苯基)-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈的制各 用2-氯丙烯腈(4.2g，0.048mol)处理N-4-(对-氯苯基)-2-(三氟甲基)-5-噁唑基苯甲酰胺(14.7g，0.04mol)在乙腈中的淤浆状物。反应混合物用三乙胺(9.72g，0.096mol)滴加处理，在70-72℃下加热1小时，冷却到室温，用水稀释。稀释的反应混合物用乙酸乙酯萃取。合并萃取液，用水洗涤，真空浓缩得到蜡状固体残留物.快速层析残留物(硅胶，15％乙酸乙酯在庚烷中作为洗脱剂)得到淡黄色固体的标题产物，6.2g(47％得率)，mp240℃-242℃，用1NMR和19FNMR分析识别。
实施例82-芳基-5-全氟代烷基吡咯-3-腈的制备 用实施例4-7所述的必要的相同过程，并用合适的噁唑胺起始物，得到下表II所示的吡咯化合物。
表II 噁唑 吡咯mp ％R L M Q ℃ 得率-CH3H4-BrH ＞230 69-CH3H4-CF3H219-22058-CH33-Cl 4-ClH ＞240 64-C6H5H4-BrH ＞230 28实施例9 2-(对-氯苯基)-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈的制备在室温下依次用甲磺酸(2.4g，0.025mol)和乙酰氯(4.32g，0.055mol)处理N-〔(对-氯苯基)氰基甲基〕-2，2，2-三氟乙酰胺(13.1g，0.05mol)在甲苯中的浆，再在80℃下加热2小时，冷却到室温，用乙腈稀释，首先用2-氯丙烯腈(5.25g，0.06mol)处理，然后用三乙胺(13.7g，0.135mol)滴加处理，在70-72℃下加热1小时，冷却到室温，用水稀释。该混合物用乙酸乙酯萃取。合并萃取液，用水洗涤，真空浓缩得到残留物。快速层析残留物(硅胶；15％乙酸乙酯在庚烷中作为洗脱剂)得到标题产物。
权利要求
1.一种式IV的芳基吡咯化合物的制备方法 其中n是整数1、2、3、4、5、6、7、或8；A是 或 L是氢或卤素；M和Q各自是氢、卤素、CN、NO2、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4卤代烷氧基、C1-C4烷基硫代、C1-C4烷基亚硫酰基，或当M和Q处于相邻的位置时，它们可与碳原子联在一起成环，其中MQ代表下列结构-OCH2O-，-OCF2O-或-CH＝CH-CH＝CH-；＝R2，R3和R4各自代表氢、卤素、NO2、CHO，或R3和R4可与碳原子联在一起成环，其中R3R4代表结构 R5、R6、R7和R8各自是氢、卤素、CN或NO2；以及Z是O或S，该方法包括使式II的全氟代烷酰基氨基腈化合物其中A及N如上所述，与至少1摩尔当量的式III的酰基卤反应 其中A和n的定义同上， 其中R是C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、COOR1，或任意地被一个或多个卤素、NO2、CN、C1-C4烷氧基、C1-C4烷基硫代、C1-C4烷基或C1-C4卤代烷基所取代的苯基；其中X是Cl或Br在有酸及任意地有溶剂存在下，反应形成噁唑胺中间体，使该中间体与至少1摩尔当量的2-卤代丙烯腈或2，3-二卤代丙腈在至少1摩尔当量的碱存在下反应得到所需的式IV芳基吡咯。
2.根据权利要求1所述的方法，其中有溶剂存在，温度约为20℃-100℃，碱是碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐、碱金属氢氧化物、碱金属乙酸盐、三(C1-C4烷基)胺、4-二甲基氨基吡啶或吡啶，酸是硫酸、甲磺酸、苯-磺酸、对-甲苯磺酸、氟硼酸、三氟化硼络合物。
3.一种式IV芳基吡咯化合物的制备方法 其中n是整数1、2、3、4、5、6、7、或8；A是 或 L是氢或卤素；M和Q各自是氢、卤素、CN、NO2、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4卤代烷氧基、C1-C4烷基硫代、C1-C4烷基亚硫酰基，或当M和Q处于相邻的位置时，它们可与碳原子联在一起成环，其中MQ代表下列结构-OCH2O-，-OCF2O-或-CH＝CH-CH＝CH-；R2，R3和R4各自代表氢、卤素、NO2、CHO，或R3和R4可与碳原子联在一起成环，其中R3R4代表结构 R5、R6、R7和R8各自是氢、卤素、CN或NO2；以及Z是O或S，该方法包括使式I的噁唑胺中间体或它的互变异构体 其中n和A如上所述，R是C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、COOR1，或任意地被一个或多个卤素、NO2、CN、C1-C4烷氧基、C1-C4烷基硫代、C1-C4烷基或C1-C4卤代烷基所取代的苯基，以及R1是C1-C4烷基或C1-C4卤代烷基，与至少一摩尔当量的2-卤代丙烯腈或2，3-二卤代丙腈在碱剂及任意的有溶剂的存在下进行反应。
4.根据权利要求3所述的方法，其中碱是碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐、碱金属氢氧化物、碱金属乙酸盐、三(C1-C4烷基)胺、4-二甲基氨基吡啶或吡啶，碱的存在量是1摩尔当量。
5.根据权利要求3所述的方法，其中R是C1-C4烷基或苯基，n是1或2，A是
6.一种式I的化合物 其中n是整数1、2、3、4、5、6、7、或8；R是C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、COOR1，或任意地被一个或多个卤素、NO2、CN、C1-C4烷氧基、C1-C4烷基硫代、C1-C4烷基或C1-C4卤代烷基所取代的苯基；A是 或 L是氢或卤素；M和Q各自是氢、卤素、CN、NO2、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4卤代烷氧基、C1-C4烷基硫代、C1-C4烷基亚硫酰基，或当M和Q处于相邻的位置时，它们可与碳原子联在一起成环，其中MQ代表下列结构-OCH2O-，-OCF2O-或-CH＝CH-CH＝CH-；R1是C1-C4烷基或C1-C4卤代烷基；R2，R3和R4各自代表氢、卤素、NO2、CHO，或R3和R4可与碳原子联在一起成环，其中R3R4代表结构R5、R6、R7和R8各自是氢、卤素、CN或NO2；以及Z是O或S；或是该化合物的互变异构体。
7.根据权利要求6所述的化合物，其中R是C1-C6烷基、COOR1或苯基，n是1或2，A是
8.根据权利要求6所述的化合物，其中A是
9.根据权利要求8所述的化合物，其中R2是3位的氢，R3和R4各自是氢或卤素，Z是S。
10.一种制备式I化合物的方法 其中n、R和A的定义如权利要求书所述，该方法包括啊至少1摩尔当量的式III化合物和酸存在下，任意地有溶剂的存在， 使式II化合物环合制得所需的式I化合物。
全文摘要
本发明涉及2-芳基-5-(全氟代烷基)吡咯-3-腈的制备方法，包括使5-氨基-4-芳基-2-全氟代烷基-1，3-噁唑和适当的1，3-两极化剂环合加成。芳基-吡咯-3-腈产物和它的衍生物是高效的杀昆虫剂、杀螨剂和杀软体动物剂。
文档编号C07D207/335GK1133836SQ9511893
公开日1996年10月23日 申请日期1995年11月22日 优先权日1994年11月22日
发明者V·卡缅斯旺兰 申请人:美国氰胺公司