专利名称：氯代羧酰氯的制备方法
技术领域：
本发明涉及在脲化合物存在下，通过内酯与氯化剂反应制备氯代羧酰氯的新方法。
氯代羧酰氯是已知的有机合成，特别是作物保护剂和药物合成的有用中间体。
DE-A3624258公开了氯代羧酰氯的制备方法，该方法是使相应的内酯与光气在作为催化剂的季铵盐存在下反应。尽管使用该方法得到良好的收率，但是，从工业的角度上，仍留下了有待解决的问题，即，由于季铵盐在内酯和氯代羧酰氯中都是不溶的，因而给该反应混合物的后处理，特别是方法的连续操作带来困难。
EP-A413264和EP-A435714描述了用光气在氧化膦存在下将内酯氯化的方法，其中得到含磷蒸馏残余物，由于在残余物的燃烧期间形成磷酸而使该残余物的处理复杂化。此外，US-A3418365公开了从内酯起始用亚硫酰氯制备氯化酰氯的方法，该方法仅得到不理想的收率。
本发明的目的在于提供通过内酯与氯化剂反应制备氯代羧酰氯的方法，且该方法避免了现有技术方法中的缺点。
我们发现，根据本发明，上述目的由以下制备通式I氯代羧酰氯的方法实现R1-CHCl-Y-COC1 (I)其中R1是氢或C1-至C20-烷基、C2-至C12-链烯基、C2-至C12-炔基，其中每个取代基是未取代的或被C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和/或氰基单-至三取代；或者是C3-至C12-环烷基、C4-至C12-烷基环烷基、C4-至C12-环烷基烷基、杂环烷基、C5-至C20-杂环烷基烷基、C6-至C14-芳基、C7-至C20-芳基烷基或C7-至C20-烷基芳基，其中每个取代基是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和/或氰基单-至三取代；以及Y是饱和的或单-或多烯属不饱和C2-至C8-亚烷基链，该链可以被醚、硫醚、叔氨基、酮、内酯、N-烷基取代的内酰胺或砜基团中断，并且是未取代的或被C1-至C12-烷基、C1-至C8-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和氰基单-至三取代；所述方法包括在通式III脲化合物和/或通式IV脲化合物和/或通式V化合物存在下，使通式II内酯
其中R1和Y分别定义如上，与氯化剂反应；其中通式III化合物为R2R3N-CX-NR4R5(III)，其中R2、R3、R4和R5可以相同或不同且彼此独立，各自具有除氢以外的R1的含义；或者R2和R3之一与R4和R5之一一起形成含有2至8个碳原子的碳链，该链可以含有醚、硫醚、叔氨基、酮、内酯、烷基取代的内酰胺、砜或二酮基团，并且是饱和的或单-或多烯属不饱和的，和未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、苯氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和氰基单-至三取代；或者形成含有5至12个碳原子的亚环烷基、含有4至11个碳原子的亚杂环烷基、含有6至12个碳原子的亚芳基或含有3至11个碳原子的亚杂芳基，其中每个取代基是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、苯氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和/或氰基单-至三取代；和其中的X是氧或硫原子；通式IV脲化合物为
其中X定义如上，R6、R7、R8和R9可以相同或不同且彼此独立，各自具有除氢以外的R1的含义；以及通式V化合物为
其中X、R6至R9分别定义如上，以及Z1、Z2可以相同或不同，并且是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、苯氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和/或氰基单-至三取代的亚甲基、亚乙基或亚乙烯基。
Y是C2-C8-亚烷基链，该链可被以氧或硫原子为例的杂原子或被在反应条件下对氯化剂惰性的基团中断，所述基团例如为叔氨基、酮、内酯、N-烷基取代的内酰胺或砜基；Y还可进一步被在反应条件下对氯化剂惰性的基团单-至三取代，例如被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和氰基取代；优选Y仅仅含有碳原子作为链的构件，且不再有取代基；Y特别优选C2-至C4-亚烷基，例如亚乙基、亚丙基和亚丁基，尤其是亚乙基和亚丙基。
彼此独立地，化合物I、II、III、IV和V中的取代基R1至R9具有以下含义-C1-至C20-烷基，优选C1-至C12-烷基；特别优选C1-至C8-烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基和异辛基；尤其是C1-至C4-烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基；-C1-至C12-链烯基，优选C2-至C8-链烯基，例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-甲基乙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-甲基-1-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-甲基-2-丙烯基、2-甲基-2-丙烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-甲基-1-丁烯基、2-甲基-1-丁烯基、3-甲基-1-丁烯基、1-甲基-2-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基、3-甲基-2-丁烯基、1-甲基-3-丁烯基、2-甲基-3-丁烯基、3-甲基-3-丁烯基、1，1-二甲基-2-丙烯基、1，2-二甲基丙烯基、1-乙基-1-丙烯基、1-乙基-2-丙烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、5-己烯基；特别优选乙烯基、2-丙烯基和1-丁烯基；-C1-至C12-炔基，优选C2-至C8-炔基，例如乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基、3-丁炔基、1-甲基-2-丙炔基、1-戊炔基、2-戊炔基、3-戊炔基、1-甲基-2-丁炔基、1-甲基-3-丁炔基、2-甲基-3-丁炔基、3-甲基-1-丁炔基、1，1-二甲基-2-丙炔基、1-乙基-2-丙炔基、1-己炔基、2-己炔基、3-己炔基、4-己炔基、5-己炔基；特别优选乙炔基、1-丙炔基和1-丁炔基。
上述基团可以被C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和/或氰基取代；优选取代的烷基，特别优选卤素-或氰基取代的烷基，例如氰基甲基、氯甲基。
此外，R1至R9是-C3-至C12-环烷基，优选C5-至C8-环烷基，例如环戊基、环己基、环庚基和环辛基；特别优选环戊基和环己基；-C4-至C12-烷基环烷基，优选C5-至C10-烷基环烷基，特别优选C5-至C8-烷基环烷基；-C4-至C12-环烷基烷基，优选C5-至C10-环烷基烷基，特别优选C5-至C8-环烷基烷基；-C5-至C20-烷基环烷基烷基，优选C6-至C16-烷基环烷基烷基，特别优选C7-至C12-烷基环烷基烷基；-杂环烷基，例如在环上含有1或2个O、N和/或S原子的5-或6-元环，且该环可以是芳香的或非芳香的，如2-或3-呋喃基、2-或3-噻吩基、2-或3-吡咯基、2-或4-咪唑基、2-或3-噁唑基、2-或3-噁唑基、2-或3-噻唑基、吡啶基、吗啉基、硫代吗啉基和吡唑基；-C6-至C14-芳基，例如苯基、1-萘基和2-萘基，优选苯基；-C7-至C20-烷基芳基，优选C7-至C16-烷基芳基，尤其是C7-至C12-烷基苯基，例如2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2-乙基苯基、3-乙基苯基和4-乙基苯基；-C7-至C20-芳基烷基，优选C7-至C16-芳基烷基，尤其是C7-至C12-苯基烷基，例如苄基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、1-苯基丁基、2-苯基丁基、3-苯基丁基、4-苯基丁基，特别优选苄基、1-苯基乙基和2-苯基乙基。
并且，R2和R3之一可以与R4和R5之一一起形成可通过相邻碳原子或在1，3位连接的含有5至12个碳原子的亚环烷基；其实例包括1，2-或1，3-亚环戊基、1，2-或1，3-亚环己基或1，2-或1，3-亚环庚基。上述亚环烷基还可以含有1或多个以氮、氧或硫为例的杂原子代替1或多个碳原子。此外，R2和R3之一还可以与R4和R5之一一起形成通过相邻碳原子连接的含有6至12个碳原子的(二价)亚芳基；其实例包括邻亚苯基、1，2-或2，3-亚萘基和1，2-或2，3-亚蒽基，优选邻亚苯基；上述亚芳基还可以含有1或多个以氮为例的杂原子代替1或多个碳原子，其实例包括2，3-或3，4-亚吡咯基、2，3-或3，4-亚吡啶基、2，3-、3，4-、5，6-或6，7-亚喹啉基或2，3-、5，6-或6，7-亚喹喔啉基。
优选的通式III脲化合物是在反应条件下为液体的化合物，特别优选N，N′-二甲基亚乙基脲、N，N′-二甲基亚丙基脲、N，N′-四丁基脲、N，N′-四甲基硫脲、N-氯甲基-N′-氰基甲基亚丙基脲、N-甲基-N′-乙基亚丙基脲、1，3-二甲基-1，3-二氢苯并咪唑-2-酮、1-甲基-3-苯基咪唑烷-2，4，5-三酮、1，3，4，6-四甲基-1，3，4，6-四氢咪唑并[4，5-D]咪唑-2，5-二酮和4-甲氧基-1-甲基-3-苯基咪唑烷-2-硫酮。
上述脲化合物既可以使用其本身，也可以其氢卤酸盐的形式(例如盐酸盐)或与光气反应得到的盐(Vilsmeier盐)的形式来使用；优选盐酸盐。
按照以Houben-Weyl，有机化学方法(Methoden der organischenChemie)，(1983)第E4卷，第335-391页和484-505页描述的反应为例的方法可以制备通式III、IV和V脲化合物。
所用通式III、IV和/或V化合物与内酯II的摩尔比为0.001∶1至0.2∶1，优选0.002∶1至0.1∶1，特别优选0.005∶1至0.05∶1。
特别应提及的是，考虑方法产物I的重要性，起始物料II尤其为未取代的内酯，即丁内酯、戊内酯和己内酯。
如果使用低熔点的液体内酯，通常反应可以在没有溶剂的情况下进行；否则建议反应在惰性溶剂中进行，合适的溶剂包括高沸点烃，如异丙基苯、甲苯、二甲苯、苯；或芳族氯化合物，如氯苯或二氯苯；或也优选使用以内酯II为基础计最多达50重量％量的方法产物。
适于用作氯化剂的是本身已知的试剂，例如光气、亚硫酰氯、草酰氯和三氯化磷，优选使用光气；氯化剂与内酯II的摩尔比是0.5∶1至50∶1，优选1∶1至2∶1，特别优选1∶1至1.5∶1，最优选1∶1至1.2∶1。
通常，附加使用氯化氢是有益的，即使用量为内酯II的5至100mol％，优选20至40mol％。
本发明方法中，内酯II在脲化合物III、IV或V的存在下反应的条件是，温度为-20至180℃，优选0至120℃，特别优选40至100℃；且压力为0.01至50巴，优选0.5至5巴，特别优选0.9至1巴，最优选大气压。
如果反应间歇进行的话，建议制备内酯和脲化合物连同必要时使用的溶剂的溶液，且将氯化剂按照其消耗的速度引入溶液；这样，每摩尔内酯II使用1至3摩尔的氯化剂就足够了；过量氯化剂以常规方式再循环进入反应容器。
本发明方法的优点在方法连续进行的情况下显得格外突出，既可以使用一系列搅拌罐、逆流操作反应柱、回路反应器、管式反应器，也可以将上述反应器组合使用。
反应混合物的后处理是以本身已知的方式进行的，即通常是通过蒸馏；必要时，如果氯化剂用的是光气，则在蒸馏之前可以先除去过量光气。
本发明方法的有益之处还在于在相对温和的条件和少量脲化合物存在下反应进行得完全和具有选择性。可以常规后处理方法对反应产物进行后处理，而不会产生含磷残余物，且该方法可以连续进行。
通过以下实施例对本发明进行更加详细的说明。实施例实施例1至4140℃下，在持续7小时期间，将b摩尔光气和c摩尔氯化氢引入3摩尔γ-丁内酯和0.02摩尔脲化合物III(R2，R3＝CH3，Z是可变的)的混合物中。
反应结束后，通过在大约80℃下通过氮气从反应混合物中除去过量光气和氯化氢，并用气相色谱对混合物进行分析。
实施例1至4的详情和结果见下表1。实施例5140℃下，在持续7小时期间，将b摩尔亚硫酰氯滴入和c摩尔氯化氢气体通入3摩尔内酯II和0.02摩尔二甲基亚丙基脲的混合物中。反应结束后，通过在大约80℃下通过氮气从反应混合物中除去过量氯化氢，并用气相色谱对混合物进行分析。实施例5的详情和结果见下表1。
表1
1)二甲基亚丙基脲，作为实施例1的蒸馏残余物。
权利要求
1.制备通式I氯代羧酰氯的方法，R1-CHCl-Y-COCl(I)其中R1是氢或C1-至C20-烷基、C2-至C12-链烯基、C2-至C12-炔基，其中每个取代基是未取代的或被C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和/或氰基单-至三取代；或者是C3-至C12-环烷基、C4-至C12-烷基环烷基、C4-至C12-环烷基烷基、杂环烷基、C5-至C20-杂环烷基烷基、C6-至C14-芳基、C7-至C20-芳基烷基或C7-至C20-烷基芳基，其中每个取代基是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和/或氰基单-至三取代；以及Y是饱和的或单-或多烯属不饱和C2-至C8-亚烷基链，该链可以被醚、硫醚、叔氨基、酮、内酯、N-烷基取代的内酰胺或砜基团中断，并且是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和氰基单-至三取代；所述方法包括在通式III脲化合物和/或通式IV脲化合物和/或通式V化合物存在下，使通式II内酯
其中R1和Y分别定义如上，与氯化剂反应；其中通式III化合物为R2R3N-CX-NR4R5(III)，其中R2、R3、R4和R5可以相同或不同且彼此独立，各自具有除氢以外的R1的含义；或者R2和R3之一与R4和R5之一一起形成含有2至8个碳原子的碳链，该链可以含有醚、硫醚、叔氨基、酮、内酯、烷基取代的内酰胺、砜或二酮基团，并且是饱和的或单-或多烯属不饱和的，和未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、苯氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和氰基单-至三取代；或者形成含有5至12个碳原子的亚环烷基、含有4至11个碳原子的亚杂环烷基、含有6至12个碳原子的亚芳基或含有3至11个碳原子的亚杂芳基，其中每个取代基是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、苯氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和/或氰基单-至三取代；和其中的X是氧或硫原子；通式IV脲化合物为
其中X定义如上，R6、R7、R8和R9可以相同或不同且彼此独立，各自具有除氢以外的R1的含义；以及通式V化合物为
其中X、R6至R9分别定义如上；以及Z1、Z2可以相同或不同，并且是未取代的或被C1-至C4-烷基、C1-至C4-烷氧基、C2-至C4-酰基、C2-至C4-酰氧基、苯氧基、C2-至C8-二烷基氨基、卤素、硝基和/或氰基单-至三取代的亚甲基、亚乙基或亚乙烯基。
2.如权利要求1所述制备氯代羧酰氯的方法，其中使用N，N′-二甲基亚乙基脲、N，N′-二甲基亚丙基脲、N，N′-四丁基脲、N，N′-四甲基硫脲、N-氯甲基-N′-氰基甲基亚丙基脲、N-甲基-N′-乙基亚丙基脲、1，3-二甲基-1，3-二氢苯并咪唑-2-酮、1-甲基-3-苯基咪唑烷-2，4，5-三酮、1，3，4，6-四甲基-1，3，4，6-四氢咪唑并[4，5-D]咪唑-2，5-二酮和4-甲氧基-1-甲基-3-苯基咪唑烷-2-硫酮。
3.如权利要求1或2所述制备氯代羧酰氯的方法，其中脲化合物与内酯II的摩尔比为0.001∶1至0.2∶1。
4.如权利要求1至3任一项所述制备氯代羧酰氯的方法，其中所用氯化剂为光气、亚硫酰氯、草酰氯或三氯化磷。
5.如权利要求1至4任何一项所述制备氯代羧酰氯的方法，其中氯化剂与内酯II的摩尔比是0.5∶1至50∶1。
6.如权利要求1至5任何一项所述制备氯代羧酰氯的方法，其中反应在氯化氢存在下进行。
7.如权利要求1至6任何一项所述制备氯代羧酰氯的方法，其中反应在-20至180℃下进行。
全文摘要
本发明提供在脲化合物存在下通过内酯与氯化剂反应制备通式(Ⅰ)R
文档编号C07C51/58GK1272104SQ98809671
公开日2000年11月1日 申请日期1998年11月21日 优先权日1997年12月4日
发明者H－J·维尔, A·斯坦姆, T·韦博, J·亨克尔曼 申请人:巴斯福股份公司