本发明涉及具有2-酰基亚氨基吡啶结构的有害生物防除剂的最佳制造方法。
背景技术：
后述式(i)所示n-[1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)吡啶-2(1h)-亚基]-2,2,2-三氟乙酰胺等2-酰基亚氨基吡啶衍生物是作为有害生物防除剂有用的化合物(专利文献1)。
作为具有2-酰基亚氨基吡啶结构的有害生物防除剂的制造方法，已知有现有技术文献(专利文献1～4)。
在专利文献1及2中记载了，针对通过使用了三氟乙酸酯的酰化反应来制造式(i)所示化合物的方法。然而，三氟乙酸酯试剂的使用量较多，收率较低。在专利文献4中也有针对使用三氟乙酸酯的前述化合物的制造方法的记载，但收率较低，此外，反应时需要长时间。因此，这些文献所记载的制造方法并不适合工业制造。
此外，在专利文献3中也记载式(i)所示化合物的具体制造。然而，酰化步骤中所使用的试剂限定于三氟乙酸，针对如专利文献1、2及4所公开的使用三氟乙酸酯的方法则并未记载也无启示。
即，迄今为止并没有使用三氟乙酸酯，可以高收率且短时间获得式(i)所示化合物，进而适合工业制造的该化合物的制造方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/029672号
专利文献2：国际公开第2013/031671号
专利文献3：国际公开第2015/137216号
专利文献4：国际公开第2016/005276号
专利文献5：日本专利特开2003-321441号公报
非专利文献
非专利文献1：russianjournaloforganicchem48(10)p1297-1301,2012
非专利文献2：tetrahedron59,p9019-9029,2003
非专利文献3：bioorg.med.chem10,p3175-3185,2002
技术实现要素：
发明要解决的技术问题
本发明的目的在于提供以高收率且短时间制造后述式(i)所示n-[1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)吡啶-2(1h)-亚基]-2,2,2-三氟乙酰胺的方法。进而，是提供稳定且价格低廉地在工业上制造作为有害生物防除剂所需求的量的该化合物的方法。
用于解决课题的手段
本发明者等人发现通过在以式(a)所示化合物作为起始物质并以式(b)所示化合物作为中间体获得下述式(i)所示化合物的制造方法中，使用三氟乙酸酯及金属碱化合物，能够以较少的试剂使用量，且在工业及经济上效率良好地制造目标化合物，从而完成本发明。
另外，虽然在专利文献5及非专利文献1～3中已记载了使用三氟乙酸酯及金属碱化合物将三氟乙酰基导入氨基中的方法，但反应基质及生成物为与式(i)所示化合物完全不同的化合物，并未暗示本发明。
即，本发明提供以下所示的下述式(i)所示化合物的制造方法。
＜1＞一种下述式(i)所示化合物的制造方法：
[化1]
所述制造方法如下述反应式所示，包含下述步骤1和步骤2，
[化2]
[式中，r1表示甲基或乙基，r2表示氢原子、甲氧基、乙氧基、叔丁氧基，m表示钠原子或钾原子]，
步骤1：通过使用三氟乙酸酯及金属碱化合物将式(a)所示化合物的2位的氨基进行酰化，而制造式(b)所示化合物的；
步骤2：使用式(c)所示化合物将式(b)所示化合物的1位的氮原子进行烷基化。
＜2＞如＜1＞所记载的制造方法，其中，三氟乙酸酯为三氟乙酸乙酯。
＜3＞如＜1＞或＜2＞所记载的制造方法，其中，金属碱化合物为甲醇钠或乙醇钠。
＜4＞如＜1＞至＜3＞中任一项所记载的制造方法，其中，在步骤1中，通过在包含选自n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、n,n-二甲基乙酰胺及n-甲基-2-吡咯烷酮中的至少1种非质子性极性有机溶剂的溶剂中，使用三氟乙酸酯及金属碱化合物将式(a)所示化合物的2位的氨基进行酰化，而制造式(b)所示化合物。
＜5＞如＜1＞至＜4＞中任一项所记载的制造方法，其中，在步骤2中，在包含n,n-二甲基甲酰胺的溶剂中，使用式(c)所示化合物将式(b)所示化合物的1位的氮原子进行烷基化。
＜6＞如＜1＞至＜5＞中任一项所记载的制造方法，其中，在步骤1中，金属碱化合物的使用量相对于式(a)所示化合物为0.95～1.1当量，且三氟乙酸酯的使用量相对于式(a)所示化合物为1.0～1.5当量。
＜7＞一种式(i)所示化合物的制造方法，其中，在同一反应容器内加入三氟乙酸酯、金属碱化合物及式(c)所示化合物，如下述反应式所示，由式(a)所示化合物以一锅法制造式(i)所示化合物，
[化3]
[式中，r1表示甲基或乙基，r2表示氢原子、甲氧基、乙氧基、叔丁氧基，m表示钠原子或钾原子]。
发明效果
通过本发明，可以短时间、高收率制造作为有害生物防除剂有用的式(i)所示化合物。此外，也可视需要在同一反应容器内制造该化合物。即，根据本发明，可在工业上经济上有利地制造前述化合物。
具体实施方式
在本说明书中，所谓的“盐”，是表示无机酸盐或有机酸盐等。作为无机酸盐，可列举盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐、钠盐、钾盐等，作为有机酸盐，可列举三氟乙酸盐、二氟乙酸盐、二氯乙酸盐等。
[制造方法]
按照以下流程图进一步详细地说明本发明。
[化4]
[1]由式(a)所示化合物制造式(b)所示化合物(步骤1)
使用三氟乙酸酯(cf3coor1)由式(a)所示化合物制造式(b)所示化合物，可通过无溶剂或在不会对反应产生影响的溶剂中，将式(a)所示化合物在金属碱化合物(r2-m)的存在下进行酰化而实施。
作为能够使用的不会对反应产生影响的溶剂，可以使用烃系溶剂、酯系溶剂、醚系溶剂、非质子性极性有机溶剂、卤素系溶剂、烃系溶剂、酮系溶剂、醇系溶剂、水等，此外，也可使用包含至少1种这些溶剂的混合溶剂。具体而言，作为烃系溶剂，可列举甲苯、二甲苯、乙基苯、正己烷、环己烷等，作为酯系溶剂，可列举乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等，作为醚系溶剂，可列举二乙醚、二异丙醚、四氢呋喃、二氧杂环己烷、二甲氧基乙烷、叔丁基甲基醚等，作为非质子性极性有机溶剂，可列举n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、乙腈等，作为卤素系溶剂，可列举二氯甲烷、氯仿等，作为烃系溶剂，可列举环己烷等，作为酮系溶剂，可列举丙酮、甲基乙基酮等，作为醇系溶剂，可列举甲醇、乙醇、2-丙醇、正丁醇等。
作为上述酰化反应中能够使用的不会对该反应产生影响的溶剂，优选列举醇系溶剂、非质子性极性有机溶剂或这些的混合溶剂，更优选列举包含选自n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、n,n-二甲基乙酰胺及n-甲基-2-吡咯烷酮中的至少1种非质子性极性有机溶剂的溶剂，也可为进一步包含选自甲醇及乙醇中的至少1种醇系溶剂的混合溶剂。进一步优选列举包含n,n-二甲基甲酰胺的溶剂，也可为进一步包含选自甲醇及乙醇中的至少1种醇系溶剂的混合溶剂，特别优选为n,n-二甲基甲酰胺。
作为能够使用的金属碱化合物(r2-m)，可列举例如氢化钠、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾。优选的金属碱化合物为甲醇钠、乙醇钠。在碱存在下施行反应的情况下的碱的使用量相对于式(a)所示化合物(2-氨基吡啶)，例如为0.5～2.0当量，优选为0.9～1.2当量，更优选为0.95～1.1当量。金属碱化合物也可溶解于甲醇、乙醇等醇系溶剂等中而使用。
作为三氟乙酸酯(cf3coor1)的具体例，可列举三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸丙酯、三氟乙酸丁酯。优选为三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯，特别优选为三氟乙酸乙酯。三氟乙酸酯的当量相对于式(a)所示化合物(2-氨基吡啶)优选为0.9～2.0当量，更优选为1.0～1.5当量。
反应温度优选设为-80℃～80℃的范围，更优选为5℃～55℃的范围，进一步优选为25℃～45℃之间。反应时间优选设为0.1小时～7天的范围，更优选设为1小时～7小时之间。此外，反应终了后，副产物的醇(r1-oh)及作为溶剂使用的醇优选进行减压馏去。
[2]由式(b)所示化合物制造式(i)所示化合物(步骤2)
由式(b)所示化合物制造式(i)所示化合物，可通过无溶剂或在溶剂中，使式(b)所示化合物与式(c)所示化合物进行反应并进行烷基化而实施。
作为能够使用的溶剂，可以使用烃系溶剂、酯系溶剂、醚系溶剂、非质子性极性有机溶剂、卤素系溶剂、烃系溶剂、酮系溶剂、醇系溶剂、水等，此外，也可使用包含至少1种这些溶剂的混合溶剂。具体而言，作为烃系溶剂，可列举甲苯、二甲苯、乙基苯、正己烷、环己烷等，作为酯系溶剂，可列举乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等，作为醚系溶剂，可列举二乙醚、二异丙醚、四氢呋喃、二氧杂环己烷、二甲氧基乙烷、叔丁基甲基醚等，作为非质子性极性有机溶剂，可列举n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、乙腈等，作为卤素系溶剂，可列举二氯甲烷、氯仿等，作为烃系溶剂，可列举环己烷等，作为酮系溶剂，可列举丙酮、甲基乙基酮等，作为醇系溶剂，可列举甲醇、乙醇、2-丙醇、正丁醇等。
作为上述烷基化反应中能够使用的溶剂，优选为非质子性极性有机溶剂。更优选为选自n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮及乙腈中的1或2种以上溶剂，特别优选为n,n-二甲基甲酰胺。
反应温度优选设为20℃～100℃的范围，更优选设为40℃～90℃，再更优选设为60℃～70℃。反应时间优选设为0.1小时～3天的范围，更优选设为1小时～1天的范围。
本发明的特别优选方式是在前述流程图中，满足下述全部条件的方式。
在同一反应容器内，由式(a)所示化合物制造式(i)所示化合物的方法，其中，在步骤1中使用三氟乙酸乙酯作为酰化剂，使用甲醇钠或乙醇钠作为金属碱化合物(r2m)，使用包含n,n-二甲基甲酰胺的溶剂作为溶剂。再者，在步骤2中使用n,n-二甲基甲酰胺作为溶剂。在此处，使用于步骤1中的金属碱化合物的使用量为0.95～1.1当量，且三氟乙酸乙酯的使用量为1.0～1.5当量。此时的步骤1的反应温度为25℃～45℃之间，且步骤2的反应温度为60℃～70℃之间。
在本发明中，上述流程图所示的式(b)所示化合物可在未进行后处理或分离的情形下直接用于下一步骤中，更优选如以下流程图(下述反应式)所示，在同一反应容器内，通过一锅法由式(a)所示化合物制造式(i)所示化合物。
[化5]
前述反应式中的r1、r2及m的定义如上所述。在此情况，更优选视需要在加入式(c)所示化合物之前通过蒸馏等馏去溶剂。
[实施例]
以下示出本发明的具体例，但本发明并不限定于此。
(实施例1)
依次添加三氟乙酸乙酯31.24g(0.22mol)、2-氨基吡啶18.82g(0.20mol)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)16g，溶解后于室温滴加甲醇钠(28.0％甲醇溶液)38.57g(0.20mol)。于25℃搅拌1小时后，减压馏去甲醇、乙醇。在其中添加将2-氯-5-氯甲基吡啶32.70g(0.20mol)溶解于18.8g的dmf中而得的物质，于60℃搅拌3小时15分钟。然后，添加水110ml，于室温搅拌3小时后，滤取析出物，以40ml的水施行压洗2次，通过于70℃减压干燥一晚而获得目标物59.81g(收率94.7％，纯度98.6％)。
(实施例2～4及比较例1)
在实施例2～4中，如表1所示改变实施例1中的步骤1的三氟乙酸乙酯相对于2-氨基吡啶的当量来施行反应，获得表1所示的收率、纯度的目标物。在比较例1中，如表1所示改变实施例1中的步骤1的三氟乙酸乙酯相对于2-氨基吡啶1当量的当量来施行反应。其结果，虽然获得目标物，但如表1所示，相较于实施例1～4的收率而言呈较差的结果。
(实施例5～7以及比较例2及3)
在实施例5～7中，如表2所示改变实施例1中的步骤1的甲醇钠相对于2-氨基吡啶1当量的当量来施行反应，获得表2所示的收率、纯度的目标物。在比较例2、3中，如表2所示改变实施例1中的步骤1的甲醇钠相对于2-氨基吡啶1当量的当量来施行反应。其结果，虽然获得目标物，但如表2所示，相较于实施例1、5～7的收率而言呈较差的结果。
(实施例8～10)
依次添加三氟乙酸乙酯31.24g(0.22mol)、2-氨基吡啶18.82g(0.20mol)、dmf16g，溶解后在室温滴加甲醇钠(28.0％甲醇溶液)38.57g(0.20mol)。于表3所示的各温度(5℃、25℃、45℃或55℃)进行搅拌后，减压馏去甲醇、乙醇。在其中添加将2-氯-5-氯甲基吡啶32.70g(0.20mol)溶解于18.8g的dmf中而得的物质，于60℃进行搅拌。然后，添加水110ml，于室温搅拌3小时后，滤取析出物，以40ml的水施行压洗2次，于70℃减压干燥一晚。其结果，获得表3所示的收率、纯度的目标物。
(实施例11及12以及比较例4)
依次添加三氟乙酸乙酯31.24g(0.22mol)、2-氨基吡啶18.82g(0.20mol)、dmf16g，溶解后于室温滴加甲醇钠(28.0％甲醇溶液)38.57g(0.20mol)。于25℃搅拌1小时后，减压馏去甲醇、乙醇。在其中添加将2-氯-5-氯甲基吡啶32.70g(0.20mol)溶解于18.8g的dmf中而得的物质，于表4所示的各温度(50℃、70℃)搅拌1～7小时。然后，添加水110ml，于室温搅拌3小时后，滤取析出物，以40ml的水施行压洗2次，于70℃减压干燥一晚。其结果，获得表4所示的收率、纯度的目标物。此外，在比较例4中，将步骤2中的前述温度改变成80℃来施行反应，如表4所示，收率相较于实施例1、11、12而言呈较差的结果。
(实施例13)
依次添加三氟乙酸甲酯14.09g(0.11mol)、2-氨基吡啶9.41g(0.10mol)、dmf13g，溶解后在室温滴加甲醇钠(28.0％甲醇溶液)19.29g(0.10mol)。在25℃搅拌40分钟后，减压馏去乙醇。在其中添加将2-氯-5-氯甲基吡啶16.17g(0.10mol)溶解在9.4g的dmf中而得的物质，在60℃搅拌2小时20分钟。然后，添加水60ml及甲醇6ml，在室温搅拌1小时后，滤取析出物，以30ml的水施行压洗2次，以60v/v％甲醇水溶液20ml施行压洗2次，在70℃减压干燥8小时。其结果，获得目标物28.85g(收率91.4％，纯度98.6％)。
(实施例14)
依次添加三氟乙酸乙酯31.24g(0.22mol)、2-氨基吡啶18.82g(0.20mol)、dmf16g，溶解后在室温滴加甲醇钠(20.0％甲醇溶液)68.05g(0.20mol)。在室温搅拌1小时后，减压馏去乙醇。在其中添加将2-氯-5-氯甲基吡啶32.70g(0.20mol)溶解在18.8g的dmf中而得的物质，在60℃搅拌4小时。然后，添加水110ml，在室温搅拌2.5小时后，滤取析出物，以40ml的水施行压洗2次，在70℃减压干燥一晚。其结果，获得目标物58.56g(收率92.7％，纯度99.7％)。
(实施例15)
依次添加三氟乙酸乙酯15.62g(0.11mol)、2-氨基吡啶9.41g(0.20mol)、dmf9g，一边以自来水冷却容器的外侧，一边在室温耗费6分钟添加已溶解的氢化钠(纯度62.2％)3.86g(0.10mol)。在室温搅拌1小时后，减压馏去甲醇、乙醇。在其中添加三氟乙酸乙酯1.42g(0.01mol)、氢化钠(纯度62.2％)309mg(0.008mol)并搅拌30分钟后，添加将2-氯-5-氯甲基吡啶16.17g(0.092mol)溶解在10ml的dmf中而得的物质，在60℃搅拌3小时。然后，添加甲醇6ml与水60ml的混合液，在室温搅拌30分钟后，滤取析出物，以30ml的水施行压洗2次，以60v/v％甲醇水溶液20ml施行压洗2次，铺展在盘中并在通风器内干燥7天。其结果，获得目标物29.03g(收率82.0％，纯度94.7％)。
(实施例16)
依次添加三氟乙酸乙酯15.62g(0.11mol)、2-氨基吡啶9.41g(0.20mol)、dmf9g，在冰冷却下耗费4分钟添加叔丁醇钾(纯度99.6％)11.27g(0.10mol)。在室温搅拌1小时30分钟后，减压馏去甲醇、叔丁醇。在其中添加将2-氯-5-氯甲基吡啶16.17g(0.092mol)溶解在10ml的dmf中而得的物质，在60℃搅拌4小时。然后，添加甲醇6ml与水60ml的混合液，在室温搅拌30分钟后，滤取析出物，以30ml的水施行压洗2次，以60v/v％甲醇水溶液20ml施行压洗2次，在0℃减压干燥一晚。其结果，获得目标物29.03g(收率92.0％，纯度99.3％)。
(实施例17)
依次添加三氟乙酸乙酯31.24g(0.22mol)、2-氨基吡啶18.82g(0.20mol)，在45℃溶解后恢复至室温，滴加甲醇钠(28.0％甲醇溶液)38.59g(0.20mol)。在25℃搅拌30分钟后，减压馏去甲醇、乙醇。在其中添加将2-氯-5-氯甲基吡啶32.35g(0.20mol)溶解在35ml的二甲基亚砜中而得的物质，在60℃搅拌2小时。然后，添加水160ml，在室温搅拌3小时后，滤取析出物，以40ml的水施行压洗2次，铺展在盘中并在通风器内干燥一晚。其结果，获得目标物57.77g(收率91.7％，纯度99.3％)。
(实施例18)
依次添加三氟乙酸乙酯15.62g(0.22mol)、2-氨基吡啶9.41g(0.10mol)、n-甲基-2-吡咯烷酮9.4g，溶解后在室温滴加甲醇钠(28.4％甲醇溶液)19.02g(0.10mol)。在25℃搅拌30分钟后，减压馏去甲醇、乙醇。在其中添加将2-氯-5-氯甲基吡啶(纯度99.07％)16.17g(实质0.10mol)溶解在9.4g的n-甲基-2-吡咯烷酮中而得的物质，在60℃搅拌3小时15分钟。然后，添加水60ml、甲醇6ml，在室温搅拌2小时30分钟后，滤取析出物，以30ml的水施行压洗2次，以60v/v％甲醇水溶液20ml施行压洗2次，在70℃减压干燥一晚。其结果，获得目标物27.55g(收率87.3％，纯度99.8％)。
(实施例19)
依次添加三氟乙酸乙酯15.62g(0.22mol)、2-氨基吡啶9.41g(0.10mol)、n,n-二甲基乙酰胺9.4g，溶解后在室温滴加甲醇钠(28.4％甲醇溶液)19.02g(0.10mol)。在25℃搅拌30分钟后，减压馏去甲醇、乙醇。在其中添加将2-氯-5-氯甲基吡啶(纯度99.07％)16.17g(实质0.10mol)溶解在9.4g的n-甲基-2-吡咯烷酮中而得的物质，在60℃搅拌2小时40分钟。然后，添加水60ml、甲醇6ml，在室温搅拌1小时后，滤取析出物，以30ml的水施行压洗2次，以60v/v％甲醇水溶液20ml施行压洗2次，在70℃减压干燥一晚。其结果，获得目标物28.31g(收率89.7％，纯度99.9％)。
(实施例20)
将2-氨基吡啶4.72g(0.050mol)溶解在dmf4.2g中，添加三氟乙酸乙酯7.14ml(0.060mol)后，在冰冷却下添加甲醇钠粉末2.99g(0.054mol)。在室温搅拌1小时后进行冰冷，追加甲醇钠0.60g(0.032mol)、三氟乙酸乙酯1.4ml(0.012mol)，在室温搅拌30分钟后，减压浓缩甲醇。在其中添加将2-氯-5-氯甲基吡啶8.13g(0.050mol)溶解在10ml的dmf中而得的物质，在60℃搅拌4小时。然后，添加水28ml，在室温搅拌1小时后，滤取析出物，以10ml的水施行压洗2次，以10ml的60v/v％甲醇水溶液10ml的水施行压洗2次，在60℃减压干燥7小时。其结果，获得目标物13.55g(收率85.8％)。
如以上所示，本发明的制造方法的收率极高，此外，可以短时间制造前述式(i)所示2-酰基亚氨基吡啶衍生物。
另一方面，在现有技术例如专利文献4中，在使用甲苯当作酰化步骤(相当在本发明的步骤1)中的溶剂，使用乙腈当作烷基化步骤(相当在本发明的步骤2)中的溶剂来进行制造的情况，显示出总计收率为83.9％，步骤2的反应时间为18小时。
于是，通过以下所示的方法，确认本发明的制造方法相较于现有技术而言的优越性。
(实施例21以及比较例5及6)
在实施例21中，将实施例1中的步骤2的反应温度及反应时间由60℃及3小时改变成70℃及1.5小时来施行反应。此外，在比较例5及6中，按照专利文献4的记载，将实施例1及21中的步骤2的溶剂由dmf改变成乙腈来施行反应。将这些结果(收率)与步骤2中的反应条件一起示于表5。
除了步骤2中的溶剂以外，在相同条件下进行，比较结果为：通过本发明的制造方法所获得的目标物的收率显著高于现有的制造方法中所得的目标物的收率，可确认本发明的优越性。
(实施例22)
为了确认本发明为适合工业制造的方法，施行由数量级为上述克级的制造按比例扩大成千克级的制造。即，依次添加三氟乙酸乙酯6.64kg、2-氨基吡啶4.01kg、dmf10.6l，溶解后于室温滴加甲醇钠(28.0％甲醇溶液)8.36kg。于25℃搅拌1小时后，减压馏去甲醇、乙醇。在其中添加将2-氯-5-氯甲基吡啶7.06kg溶解于1.68l的dmf中而得的物质，于60℃搅拌3小时。然后，添加水5.84kg、甲醇7.36l，于室温搅拌一晚后，滤取析出物，以合计19l的60v/v％甲醇水溶液施行压洗，于70℃减压干燥一晚。其结果，获得目标物12.60kg(收率93.8％，纯度98.3％)。从而，也可确认本发明为在工业上合适的制造方法。
[产业上的可利用性]
根据本发明，可视需要以一锅法在工业上有利地制造作为有害生物防除剂有用的前述式(i)所示2-酰基亚氨基吡啶衍生物。此外，可在不会产生吡啶酸盐等废弃物的情形下制造前述衍生物。因此，根据本发明，可减少对环境的负荷并稳定且价格低廉地供给作为有害生物防除剂所需求的量的前述衍生物。