专利名称：生产芳族和杂芳族羧酸、羧酸酯和羧酰胺的方法
生产芳族和杂芳族羧酸、羧酸酯和羧酰胺的方法发明领域本发明涉及一种制备芳族和杂芳族羧酸、羧酸酯和羧酰胺的新方法。 现有技术通过使通式I的芳族或杂芳族卤化物与一氧化碳和水、氨、醇或胺在零价或二价 钯化合物、二齿二膦和碱存在下反应制备芳族和杂芳族羧酸、羧酸酯、羧酰胺的方法由美国 专利US 5 344 961或欧洲专利申请EP 0 282 266A2已知，R-Xn(I),其中下标和变量具有如下含义η为1-4的整数R为取代或未取代的芳族或杂芳族基团，且X为氯、溴或碘原子，尤其是氯原子。在美国专利US 5 344 961中，使用如下通式的二齿二膦(R-)2P-R，-P(-R)2，其中变量具有如下含义R为具有至多15个碳原子的芳族基团，R的至少一个芳环被吸电子或显示负诱导 效应的基团，尤其是烷氧基或二烷基氨基取代，且R’为具有至多10个，优选2-4个碳原子的连接烃基。优选基团R为2-甲氧基苯基、2-丙氧基苯基、2，4_ 二乙氧基苯基、2-二甲基氨基 苯基、2-乙基甲基氨基苯基和2，4，6_三甲氧基苯基，尤其是2-甲氧基苯基。合适的基团 R’为1，2-亚乙基、1，3-亚丙基、1，4-亚丁基、2，2-二甲基-1，3-亚丙基和2，3-二甲基-1， 4-亚丁基。然而，优选使用1，3_[二 甲氧基苯基)膦基]丙烷。如美国专利的实施例 中显示，仅溴苯可以用一氧化碳和醇在乙酸钯和1，3_[二 甲氧基苯基)膦基]丙烷存 在下定量转化得到苯甲酸乙酯，与其相反氯苯仅至多转化大约10%。4-甲氧基氯苯甚至仅 至多5%转化成4-甲氧基苯甲酸乙酯。如果1，3-[ 二 甲氧基苯基)膦基]丙烷用1，3-二(二苯基膦基)丙烷替换的话，则在15小时后，溴苯本身仅产生痕量苯甲酸乙酯。欧洲专利申请EP 0 282 266 A2建议了一系列用于上述方法的二膦。然而，在实 施例1至21中，仅使用1，4_ 二( 二苯基膦基)丁烷。芳族酯和酰胺的收率公认地高于美 国专利US 5 344 961方法中的收率但在此也仅实现低于中等收率的收率。因此欧洲专利申请EP 0 282 266 A2和美国专利US 5 344 961没有向本领域技 术人员建议或说明如何甚至在芳族氯化物的情况下可以显著提高有用产物的收率。描述在2007年6月1日申请号EP 07109463. 5的在先欧洲专利申请中给出使4-溴-3-二氟甲基-1-甲基吡唑与2- (3，4，5-三氟苯基)苯胺和一氧化碳在如下条件下反 应得到N-[2- (3,4,5-三氟苯基)苯基]-3- 二氟甲基-1-甲基吡唑-4-羧酰胺，(a)在N-甲基吡咯烷酮中在Pd(C6H5CN)2C12、2，2-二甲基-1，3-二(二苯基膦基) 丙烷和碳酸钾存在下，或
(b)在乙腈中在Pd(C6H5CN)2Cl2、3，3_ 二(二苯基膦基亚甲基)庚烷、三乙胺和碳 酸钾存在下。在先欧洲专利申请中，将2，2_—甲基-1，3-二(二苯基膦基)丙烷描述为P印star 且将二( 二苯基膦基亚甲基)庚烷描述为Et，Bu-P印star。目的因此本发明的目的是得到开头提及的新型可选方法，其不仅在芳族溴化物的情况 下而且在芳族和杂芳族氯化物的情况下，以特别高收率，尤其是基本定量或定量收率得到 芳族和杂芳族羧酸酯和羧酰胺。另外，新方法应该可以甚至在芳族和杂芳族氯化物的情况 下，以特别高收率，尤其是基本定量或定量收率制备芳族和杂芳族羧酸。本发明的解决方案我们已经发现制备芳族和杂芳族羧酸、羧酸酯和羧酰胺的新方法通过使通式I的 芳族或杂芳族商化物与一氧化碳和水、氨、醇或胺在碱和零价或二价钯化合物及二齿二膦 或零价或二价钯与二齿二膦的配合物存在下反应而实现，R-Xn(I),其中下标和变量具有如下含义η为1-6的整数，R为取代或未取代的芳族或杂芳族基团，且X为氯、溴或碘原子；其中使用通式II的二齿二膦(R1-) (R2-) P-Y-P (-R3) (-R4) (II)，其中变量具有如下含义R1-R4相互独立为相同或不同的未取代芳基或被至少一个显示正共振效应或正诱 导效应的基团取代的芳基，或未取代或取代的环烷基；且Y为总共具有2-20个碳原子的烃基，其中至少一个碳原子带有仅一个或不带有氢 原子作为取代基；不包括4-溴-3- 二氟甲基-1-甲基吡唑与2- (3，4，5-三氟苯基)苯胺和一氧化碳 在如下条件下反应得到N-[2- (3,4,5-三氟苯基)苯基]-3- 二氟甲基-1-甲基吡唑-4-羧 酰胺，(a)在N-甲基吡咯烷酮中在Pd(C6H5CN)2C12、2，2-二甲基-1，3-二(二苯基膦基) 丙烷和碳酸钾存在下，或(b)在乙腈中在Pd(C6H5CN)2Cl2、3，3_ 二(二苯基膦基亚甲基)庚烷、三乙胺和碳 酸钾存在下。制备芳族和杂芳族羧酸、羧酸酯和羧酰胺的新方法在下文描述为“本发明方法”。发明优点鉴于现有技术，对本领域技术人员而言，令人惊奇且不可预知的是本发明的根本 目的可以借助于本发明方法实现。具体而言，令人惊奇的是本发明方法不仅在芳族溴化物的情况下而且在芳族和杂 芳族氯化物的情况下以特别高收率，尤其是基本定量或定量收率得到芳族和杂芳族羧酸酯 和羧酰胺。另外，新方法可以甚至在芳族和杂芳族氯化物的情况下以特别高收率，尤其是基本定量或定量收率制备芳族和杂芳族羧酸。发明详述本发明方法重要的是使用通式(II)的二齿二膦(R1-) (R2-) P-Y-P (-R3) (-R4)(II)。在本发明上下文中，将IUPAC命名法用于描述二齿二膦II (比较Riimpp Online 2008，“膦”)。另外，在本发明上下文中，对于二齿二膦II的描述，出于简单和清楚的目的，基 本结构基于丙烷链或在2-位或2，2-位取代的1，3-亚丙基，即使这在个别情况下与IUPAC 规则冲突。在本发明上下文中，使用惰性取代基和连接基团，即就此而言在本发明方法的条 件下，取代基和连接基团不与任何原料和终产物反应和/或引发和/或催化分解反应。然 而，惰性取代基可以引起诱导效应和/或共振效应。在通式II中，基团R1-R4相互独立地为相同或不同的未取代芳基或被至少一个显 示正共振效应即+M效应或正诱导效应即+1效应的基团取代的芳基，或未取代或取代的环焼基。术语“正共振效应”或“+M效应”，参考R6mpp Online 2008, “共振”，术语“正诱 导效应”或“+I效应”，参考R0mpp Online 2008，“诱导效应”。显示正共振效应即+M效应或正诱导效应即+1效应的基团在上述意义上优选为惰 性。引起+M效应的合适基团的实例为氨基和羟基，条件是它们在本发明给定方法的 条件下为惰性。引起+1效应的合适基团的实例为上述具有一个碳原子或2-12个碳原子的支化或非支化烷基。优选取代和未取代的芳基在环中具有6-20个碳原子。优选基团R1-R4选自未取代的苯基和萘基以及被至少一个显示正共振效应或正诱 导效应的基团取代的苯基和萘基。尤其是使用未取代的苯基。优选未取代和取代的环烷基R1-R4在环中具有5-16个碳原子。优选使用环戊基和 环己基，尤其是环己基。优选取代的环烷基R1-R4的取代基选自氟原子、氯原子、溴原子、腈基、硝基以及包 含或由如下基团组成的取代基至少一个具有至多12个碳原子的非卤化、部分卤化或全卤 化的，尤其是非氟化、部分氟化及全氟化的非支化或支化烷基，至少一个具有3-16个碳原 子的非卤化、部分卤化或全卤化的，尤其是非氟化、部分氟化及全氟化的环烷基和/或至少 一个具有6-20个碳原子的非氟化、部分氟化及全氟化的芳基。就此而言，取代基同样可以 经由碳-碳单键或惰性二价官能团键合至至少一个基团R1-R4上。优选惰性二价官能团选自醚、硫醚、羧酸酯、硫代羧酸酯、碳酸酯、硫代碳酸酯、磷 酸酯、硫代磷酸酯、膦酸酯、硫代膦酸酯、亚磷酸酯、硫代亚磷酸酯、磺酸酯、酰胺、胺、硫代酰 胺、磷酰胺、硫代磷酰胺、膦酰胺、硫代膦酰胺、磺酰胺、酰亚胺、酰胼、氨基甲酸酯、脲、硫脲、 羰基、硫代羰基、砜或亚砜基。基团R1-R4尤其为未取代的苯基和环己基。在通式II中，变量Y为总共具有2-20个，优选3-16个，尤其是3-10个碳原子的烃基，至少一个，优选一个碳原子带有仅一个或不带有，优选不带有氢原子作为取代基。烃基Y包含碳原子和氢原子或它们仅包含这些。优选它们仅包含碳原子和氢原 子。烃基Y可以包含芳族基团或脂环族基团。烃基Y可以为取代和未取代的。
合适烃基Y的实例为乙叉基，丙叉基，丁叉基，1，2-和1，3-亚环戊基，环戊叉基，1， 2-、1，3-和1，4-亚环己基，环己叉基或存在于私)-Yv)结构中的二价烃基
权利要求
1.一种通过使通式I的芳族或杂芳族商化物与一氧化碳和水、氨、醇或胺在碱和零价 或二价钯化合物及二齿二膦或零价或二价钯与二齿二膦的配合物存在下反应而制备芳族 和杂芳族羧酸、羧酸酯和羧酰胺的方法，R-Xn(I)，其中下标和变量具有如下含义 η为1-6的整数，R为取代或未取代的芳族或杂芳族基团，且X为氯、溴或碘原子；其中使用通式II的二齿二膦(R1-) (R2-) P-Y-P (-R3) (-R4) (II)，其中变量具有如下含义R1-R4相互独立为相同或不同的未取代芳基或被至少一个显示正共振效应或正诱导效 应的基团取代的芳基，或未取代或取代的环烷基；且Y为总共具有2-20个碳原子的烃基，其中至少一个碳原子带有仅一个或不带有氢原子 作为取代基；不包括4-溴-3- 二氟甲基-1-甲基吡唑与2-(3，4，5-三氟苯基)苯胺和一氧化碳在 如下条件下反应得到N-[2- (3,4,5-三氟苯基)苯基]-3- 二氟甲基-1-甲基吡唑-4-羧酰 胺，(a)在N-甲基吡咯烷酮中在Pd(C6H5CN)2Cl2、2，2-二甲基-1，3-二(二苯基膦基)丙 烷和碳酸钾存在下，或(b)在乙腈中在Pd(C6H5CN)2C12、3，3-二(二苯基膦基亚甲基)庚烷、三乙胺和碳酸钾 存在下。
2.根据权利要求1的方法，其中基团R1-R4选自在环中具有6-20个碳原子的未取代芳 基，被至少一个显示正共振效应或正诱导效应的基团取代的具有6-20个碳原子的取代芳 基，以及在环中具有5-16个碳原子的取代和未取代的环烷基。
3.根据权利要求1或2的方法，其中在通式II中，基团R1-R4相同。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中基团R1-R4选自未取代的苯基和萘基，被至 少一个显示正共振效应或正诱导效应的基团取代的取代苯基和萘基，以及未取代和取代的 环戊基和环己基。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中显示正共振效应或正诱导效应的基团为具 有一个碳原子或2-12个碳原子的支化或非支化烷基。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中基团R1-R4为未取代的苯基或环己基。
7.根据权利要求1-6的方法，其中烃基Y总共包含3-15个碳原子。
8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中烃基Y仅包含烃原子和氢原子。
9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中烃基Y表示为通式III -C(-R7)2-C(-R5) (-R6)-C(R7)2- (III)。
10.根据权利要求9的方法，其中基团R5和R6选自如下基团 -具有一个碳原子或2-12个碳原子的线性或支化烷基；-在环中具有5-16个碳原子的取代和未取代的环烷基；-在环中具有6-20个碳原子的取代和未取代的芳基；-在环烷基中具有5-16个碳原子的取代和未取代的χ-环烷基链烷-1-基或在芳基中 具有6-20个碳原子的取代和未取代的χ-芳基链烷-1-基，其中在每种情况下在1，χ-亚烷 基中具有一个碳原子或2-6个碳原子，其中χ为1-6的整数；或-在芳基中具有6-20个碳原子且在1，y-亚环烷基中具有5-16个碳原子的取代和未 取代的y_芳基环烷-1-基，其中y为1-12的整数。
11.根据权利要求9或10的方法，其中在通式III中，基团R5和R6都不为氢原子。
12.根据权利要求9-11中任一项的方法，其中在通式III中，基团R5和R6相同。
13.根据权利要求11或12的方法，其中基团R5和R6相互环状连接。
14.根据权利要求9-13中任一项的方法，其中基团R5和R6选自甲基、乙基、丙基、正丁 基、正戊基、正己基、苯基、苄基、环戊基和环己基。
15.根据权利要求9-14中任一项的方法，其中基团R7选自氢原子、氟原子、氯原子、溴 原子、腈基、硝基以及基团R5和R6。
16.根据权利要求15的方法，其中基团R7为氢原子。
17.根据权利要求14-16中任一项的方法，其中通式II的二齿二膦选自如下化合物 -2-甲基-、2-乙基-、2-丙基-、2-正丁基-、2-正戊基-、2-正己基-、2-环己基-和2-苯基-1，3-二(二苯基膦基)丙烷和-1，3-二(二环己基膦基)丙烷，-2，2- 二甲基 _、2，2- 二乙基 _、2，2- 二丙基 _、2，2- 二正丁基 _、2，2- 二(正戊基)、 -2，2-二(正己基)、2，2_ 二环己基-和2，2_ 二苯基-1，3-二(二苯基膦基)丙烷 和-1，3-二(二环己基膦基)丙烷，-2-甲基-2-乙基-、-2-丙基-、-2-正丁基-、-2-正戊基-、-2-正己基-、-2-环己 基-和-2-苯基-1，3-二(二苯基膦基)丙烷和-1，3-二(二环己基膦基)丙烷，-2-乙基-2-丙基-、-2-正丁基-、-2-正戊基-、-2-正己基-、-2-环己基-和-2-苯 基-1，3-二(二苯基膦基)丙烷和-1，3-二(二环己基膦基)丙烷，-2-丙基-2-正丁基-、-2-正戊基-、-2-正己基-、-2-环己基-和-2-苯基-1，3- 二 (二苯基膦基)丙烷和-1，3-二(二环己基膦基)丙烷，-2-正丁基-2-正戊基-、-2-正己基-、-2-环己基-和-2-苯基-1，3- 二( 二苯基膦 基)丙烷和-1，3-二(二环己基膦基)丙烷，-2-正戊基-2-正己基-、-2-环己基-和-2-苯基-1，3-二(二苯基膦基)丙烷和-1，3-二(二环己基膦基)丙烷，-2-正己基-2-环己基-和-2-苯基-1，3-二(二苯基膦基)丙烷及-1，3-二(二环 己基膦基)丙烷，和-2-环己基-2-苯基-1，3-二(二苯基膦基)丙烷和-1，3-二(二环己基膦基)丙烷。
18.根据权利要求17的方法，其中通式II的二齿二膦选自2-乙基-2-丁基-和2， 2-二甲基-1，3-二(二苯基膦基)丙烷。
19.根据权利要求1-18中任一项的方法，其中通式I的芳族基团R衍生于苯和多环芳 烃且杂芳族基团R衍生于单环和多环芳族杂环。
20.根据权利要求19的方法，其中所述多环芳烃选自如下烃-其中至少两个苯核、至少两个稠合多环芳烃或至少一个苯核和至少一个稠合多环芳烃经由至少一个碳-碳单键相互连接的烃，和-稠合多环芳烃。
21.根据权利要求19的方法，其中所述芳族杂环包含至少一个选自氮原子、氧原子和 硫原子的杂原子。
22.根据权利要求1-21中任一项的方法，其中所述醇选自在分子中具有1-4个羟基的 脂族、脂环族、芳族和杂芳族醇。
23.根据权利要求1-22中任一项的方法，其中所述胺选自在分子中具有1-4个氨基的 脂族、脂环族、环状、芳族和杂芳族伯胺和仲胺。
24.根据权利要求22或23的方法，其中所述醇和/或胺的相应母体被至少一个惰性取 代基取代。
25.根据权利要求I-M中任一项的方法，其中所述零价钯化合物选自金属钯和有机钯 (0)化合物且所述二价钯化合物选自有机钯(II)化合物和钯(II)盐。
26.根据权利要求25的方法，其中所述金属钯具有载体。
27.根据权利要求25的方法，其中所述有机钯(0)化合物选自三(η2-烯烃)钯(0)、 二(卡宾)钯(0)、钯(0)-膦配合物和混合的钯(0)-(η2-烯烃)_膦配合物，所述有机钯 (II)化合物选自钯(II)-螯合物、具有单价配体和H-键合配体的供体加合物及具有单价 配体和卤化物的配合物，所述钯(II)盐选自钯(II)的卤化物和羧酸盐。
28.根据权利要求1-27中任一项的方法，其中所述碱选自碱金属盐，醇盐，如权利要求 23中定义的过量胺，以及叔胺。
29.根据权利要求116中任一项的方法，其中通式I的芳族或杂芳族卤化物与水、醇、 或胺以卤化物I 水、醇或胺基于相应亲核氧原子或氮原子的摩尔比为0.5 1至2 1反 应。
30.根据权利要求1- 中任一项的方法，其中所述零价或二价钯化合物基于卤化物I 以0. 001-5mol%的量使用。
31.根据权利要求118中任一项的方法，其中所述碱以在卤化物I中的卤原子与碱的 当量比为11至14使用。
32.根据权利要求1-31中任一项的方法，其中所述反应在芳族溶剂或极性非质子有机 溶剂中进行。
33.根据权利要求32的方法，其中所述有机溶剂选自过量通式I的芳族或杂芳族卤化 物、甲苯、二甲苯、酰胺、醚、砜和腈。
34.根据权利要求32或33的方法，其中在卤化物I与醇或胺反应中的有机溶剂基本或 完全无水。
35.根据权利要求1-34中任一项的方法，其中除了通式II的二膦或其与零价或二价钯 的配合物之外，还使用至少一种有机单膦。
36.根据权利要求1-35中任一项的方法，其中所述反应在90-200°C的温度下进行。
37.根据权利要求1-36中任一项的方法，其中所述反应在0.9-100巴(90-10 OOOkPa) 的一氧化碳分压下进行。
全文摘要
本发明涉及通过使芳族或杂芳族卤化物R-Xn与一氧化碳和水、氨、醇或胺在碱和零价或二价钯化合物及二齿二膦或零价或二价钯与二齿二膦的配合物存在下反应而生产芳族和杂芳族羧酸、羧酸酯和羧酰胺的方法，其中n为1-6的整数，R为取代或未取代的芳族或杂芳族基团，且X为氯、溴或碘原子；其中使用二齿二膦(R1-)(R2-)P-Y-P(-R3)(-R4)，其中R1-R4为未取代的芳基或被至少一个具有正共振效应或正诱导效应的基团取代的芳基，或未取代或取代的环烷基；且Y为总共具有2-20个碳原子的烃基，其中至少一个碳原子带有仅一个或不带有氢原子作为取代基；不包括4-溴-3-二氟甲基-1-甲基吡唑与2-(3，4，5-三氟苯基)苯胺和一氧化碳反应形成N-[2-(3，4，5-三氟苯基)苯基]-3-二氟甲基-1-甲基吡唑-4-羧酰胺。
文档编号C07C69/76GK102046577SQ200980119322
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月25日 优先权日2008年5月27日
发明者A·G·阿尔滕霍夫, J·施密特-莱托夫, J·莱茵海默, K·维斯尔-斯托尔, M·拉克, N·沙兰德 申请人:巴斯夫欧洲公司