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CN106458810A - 制备3‑氯‑2‑乙烯基苯酚的方法 - Google Patents

制备3‑氯‑2‑乙烯基苯酚的方法 Download PDF

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CN106458810A CN201580030715.4A CN201580030715A CN106458810A CN 106458810 A CN106458810 A CN 106458810A CN 201580030715 A CN201580030715 A CN 201580030715A CN 106458810 A CN106458810 A CN 106458810A
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Abstract

本发明记载一种新的制备3‑氯‑2‑乙烯基苯酚的方法，由于获得了化学选择性，其还可直接转化为(3‑氯‑2‑乙烯基苯基)甲磺酸酯。

Description

制备3-氯-2-乙烯基苯酚的方法
本发明涉及一种新的制备3-氯-2-乙烯基苯酚及其盐的方法，及其用于制备药物和农用化学活性化合物的用途。
3-氯-2-乙烯基苯酚衍生物是药物和农用化学活性化合物的重要前体(参见，例如专利申请WO 2008/013622、WO 2009/094407、US 2010/0240619、US 2011/224257和WO2012/025557)。
3-氯-2-乙烯基苯酚的合成记载于专利US 1995/5424460中。将1，5，5-三氯-6-乙烯基-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中进行回流，通过消除两当量的氯化氢而形成3-氯-2-乙烯基苯酚。1，5，5-三氯-6-乙烯基-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷通过以下方式获得：通过碱性氯代环己酮得到2，2，6，6-四氯环己酮，随后加入乙烯基溴化镁并进行“原位”环化而形成环氧化物。该方法具有一些明显的缺点。首先，使用具有生殖毒性的DMF作为溶剂；根据出版物Org.Process.Res.Dev.2013，77，1517-1525，其在未来可能不再允许用于工业合成。从经济角度来说，这种溶剂也是不合适的，因为其难于从产物中分离，特别是从通常必须以其本身被焚烧的含水废弃物中分离。另外，该反应在能量消耗相对大的条件下进行，因为该反应需要153℃的反应温度。释放的氯化氢也不被中和，这在给定的反应温度下不可避免地导致溶剂的部分分解并破坏化学选择性。芳香化反应仅得到75.5％的中等产率。这是在通常为酸性的条件下得到仅中等的反应选择性或不令人满意的产物稳定性的证据。这种情况使得在该方法中纯化粗产物是绝对必须的。另外，通过该专利中记载的柱层析法进行纯化对于农用化学品、工业反应来说也是不可能的。
然而，与文献中已知的从取代的环己烷中消除卤化氢形成不饱和的环己烷，或经彻底的芳香化形成的苯衍生物的其他方法相比，上述方法代表了以迄今为止经济上最有利的方式选择性地制备2，3-取代苯酚的现有技术。由专利DE 1911/254473和US 1939/2183574可知，需要无机催化剂如氧化钙或氯化钡(II)在300-500℃的温度下，将氯代环己烷转化为环己烯。根据专利US 1940/2204565和DE 1949/824045，当使用氢氧化钠、氢氧化钙、水或有机碱如N-乙基咔唑或二苯并吡咯作为催化剂时，相同的转化可在更低(但仍较高)的温度200-300℃下进行。根据专利US 1940/2210563，从1，2-二卤代环己烷中双消除溴化氢或氯化氢同样需要在约300℃的温度下无机催化剂如氧化铝和甲醇的存在。当使用硅藻土、铁(US 1956/2729686)或活性炭(US 1956/2773105)时，通过消除三当量的氯化氢而形成相应的同分异构体化合物1，2，3-三氯苯、1，2，4-三氯苯或1，3，5-三氯苯而进行的1，2，3，4，5，6-六氯环己烷(林丹(lindane))的芳香化同样需要300-350℃的温度。使用金属盐如氯化铝(III)(US 1949/2559441；US 1956/2742508)或氯化铁(III)(US 1955/2725404)可使反应在更低的温度范围160-300℃下进行，而使用有机碱或无机碱例如氢氧化钠或烷基磺酸钠(US 1956/2745883；Chemicke Zvesti1956，436-437)甚至可将温度进一步降低至100-200℃。然而，已发现林丹在水中在125-150℃下的反应(Environ.Sci.Technol.2002，1337-1343)没有化学选择性并生成化合物1，4-二氯苯、2，5-二氯苯酚和苯酚。因此，在弱碱性的条件下，水的存在还导致氯原子被部分替换。此外，根据参考文献Helv.Chim.Act.1954，1343-1345，可以通过使用甲醇中的甲醇钠，但仍在210℃下，由林丹衍生物1，1，2，3，4，5，6-七氯-4-氟环己烷来选择性地制备1，3，4，5-四氯-2-氟苯。
与在上述实施例中没有羰基的环己烷相比，根据烯醇化程度，卤代或未卤代的苯酚可在相对温和的条件下由饱和或部分不饱和的环己酮或环己二酮进行制备。例如，在105℃下，使用作为溶剂的DMA和碱三乙胺，可成功地进行2，6-二氯-3，5，5-三甲基环己-2-烯-1-酮形成异构体化合物2-氯-3，4，5-三甲基苯酚和2-氯-3，5，6-三甲基苯酚的反应，在每种情况下的产率为35％(Bull.Soc.Chim.Belg.1987，663-674)。然而，这是相对特殊的情况，其中该反应不是仅通过消除氯化氢进行，因为产物的形成需要将一个偕位(geminal)甲基在共振稳定的阳离子上进行米尔文(Meerwein)重排。在另一反应中，对于消除氯化氢而形成相应地苯酚而言，优选在二氯代环己-1，3-二酮和在66℃温度下在四氢呋喃中的情况下(Tetrahedron1982，1221-1225)或在二氯代环己酮和110℃的温度下在甲苯中的情况下(Tetrahedron Lett.2007，8930-8934)使用有机碱如1，8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)。虽然可实现良好的产率，但获得和处理均昂贵的原子不经济的有机碱对于工业合成来说是不合适的，因此排除这些方法。为此，在0℃下，通过使用四氢呋喃中的1，5-二氮杂二环(4.3.0)壬-5-烯(DBN)，将卤代的环氧环己烷3，4-二溴-6-氯-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷以51％的产率转化为2-氯苯酚的方法(J.Chem.Soc.1984，2659-2664)不是一种可行的替代方案。在相当高的反应温度165℃下，由氯代环氧甾体(epoxysteroid)热消除(热解)氯化氢而形成稠合的1，2-二羟基苯，也仅得到22％的产率(J.Chem.Soc.1998，1967-1972)。
此时将省略例如与卤代醌衍生物形成氢醌或进一步的环己二酮和环己三酮的芳香化以及与环己烷(酮)稠合至芳族体系的芳香化的进一步对比，因为所述体系更容易进行芳香化并且因为所得产物结构与文中所讨论的体系不具有可比性。
鉴于此并考虑到上述缺点，由于原料相对容易获得和实现化学选择性，仅有RhonePoulenc Chimie的专利US 1995/5424460代表了相关现有技术和唯一可用于开发工业合成3-氯-2-乙烯基苯酚的方法。
根据上述现有技术，本发明的目的是提供一种不具有上述缺点并因此能够以高产率获得3-氯-2-乙烯基苯酚(I)的方法。
上述目的通过制备式(I)的3-氯-2-乙烯基苯酚的方法而实现，
其特征在于，将式(II)的1，5，5-三氯-6-乙烯基-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷在碱、偶极非质子添加剂和任选地溶剂的存在下进行反应得到式(I)的化合物，
出乎意料地，式(I)的3-氯-2-乙烯基苯酚可以以高纯度进行制备，从而本发明的方法克服了先前记载于现有技术中的制备方法的上述缺点。
方法说明
方案1：
通过将1，5，5-三氯-6-乙烯基-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷(II)在碱、偶极非质子添加剂和任选地溶剂的存在下进行反应来制备3-氯-2-乙烯基苯酚(I)。
合适的偶极非质子添加剂为，例如酰胺类(如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮)、碳酸酯类(碳酸亚丙基酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯)、腈类(如乙腈、丙腈)、亚砜类/砜类(如二甲基砜、环丁砜)、脲类(N，N-二甲基丙烯基脲、N，N-二甲基乙烯基脲)和氨基甲酸酯类(如N，N-二甲基氨基甲酸甲酯、N，N-二甲基氨基甲酸乙酯)。优选的添加剂为N，N-二甲基乙酰胺、碳酸亚丙基酯和环丁砜，其中特别优选N，N-二甲基乙酰胺。
合适的溶剂为醚类(如甲基叔丁基醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、环戊基甲基醚、1，4-二氧六环)、脂族和芳族类(如甲基环己烷、正庚烷、甲苯、氯苯、二甲苯、均三甲苯、1，2-二氯苯)、酯类(如乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯)、醇类(如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇)或所述这些溶剂的混合物。优选的溶剂为醚类和酯类。非常特别优选乙酸正丁酯。
本发明的反应在碱和偶极非质子添加剂的存在下进行，或在碱、偶极非质子添加剂和溶剂的存在下进行。
优选使用碱和作为添加剂的N，N-二甲基乙酰胺。
还优选使用碱、作为添加剂的N，N-二甲基乙酰胺和另外的溶剂。
还优选使用碱、作为添加剂的N，N-二甲基乙酰胺和另外的作为溶剂的乙酸正丁酯。
合适的碱为碳酸盐(如碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾和碳酸钙)、磷酸盐(如磷酸钾、磷酸钠和磷酸锂)、羧酸盐(如乙酸钾、乙酸钠和乙酸锂以及甲酸钾、甲酸钠、甲酸锂)、氢氧化物(如氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂)以及有机碱(如三乙胺、二乙基异丙基胺、三正丁基胺、吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶和三甲基吡啶)。所述碱优选以化学计量的量使用，以精确地捕获所形成的两当量的氯化氢并始终保持pH为中性。优选使用碳酸盐和有机碱。特别优选使用碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、三乙胺、二乙基异丙基胺、三正丁基胺、吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶和三甲基吡啶。非常特别优选使用三乙胺、三正丁基胺、碳酸钙和碳酸锂。非常特别优选使用碳酸锂。
本发明方法的优选实施方案如下：将式(II)的化合物与添加剂和碱一起置于反应容器中的有机溶剂中，并将反应容器密封。随后加热反应混合物，同时搅拌2至24小时直至反应完全。
本发明方法的一个非常特别优选实施方案如下：将式(II)的化合物与N，N-二甲基乙酰胺和碳酸锂一起置于反应容器中的乙酸叔丁酯中，并将反应容器密封。随后加热反应混合物同时充分搅拌2至48小时直至反应完全。
本发明的方法通常在50℃至150℃，优选110℃至130℃的温度下进行。
根据溶剂，本发明的方法在大气压或在最高达5巴的压力下进行。优选在大气压下进行。
然后，式(I)化合物的后处理和分离通过将反应混合物冷却至15-35℃，并随后过滤掉盐或用去离子水洗涤而进行。视需要，优选将有机相共沸干燥，并将产物在溶液中进一步反应，以进行羟基随后的官能化或在减压下除去溶剂后作为油状物分离。
根据溶剂、浓度和所施用的外部温度，反应时间可在几分钟至几小时的范围内进行较大的变化。
通常，式(I)化合物的后处理和分离通过将反应混合物冷却至-20℃至25℃的温度而进行。在水性除去盐和偶极非质子添加剂后，在减压下除去溶剂或萃取剂后，式(I)的化合物以油状从有机相分离。
如果对以此方式获得的式(I)的化合物提供碱，则会形成相应的盐，即，酚盐。
本方法的另一优点在于，式(I)的化合物能够以直接用于后续反应而无需预先纯化的纯度进行制备。例如，在专利US 2011/224257中描述的烷基化反应中，有机相经水相洗涤和干燥有机相之后，3-氯-2-乙烯基苯酚(I)可以在溶剂或萃取剂中进一步反应(例如烯丙基化，炔丙基化或2-甲氧基乙基化)或进行磺化或酰化反应，
其中
A选自甲磺酰基、甲苯磺酰基、酰基、膦酰基、磷酰基。
在优选的实施方案中，式(I)的化合物直接转化成式(III-I)的物质(3-氯-2-乙烯基苯基)甲磺酸酯
式(II)的化合物由US 1995/5424460可知。
以下实施例用于说明本发明：
3-氯-2-乙烯基苯酚的制备
将15.00g(纯度80％，52.7mmol，1.0当量)的1，5，5-三氯-6-乙烯基-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷和4.70g(52.7mmol，1.0当量)的碳酸锂和19.2g的N，N-二甲基乙酰胺(220.5mmol，4.18当量)置于在反应容器中的28.8g的乙酸正丁酯(247.9mmol，4.7当量)中，并伴随着搅拌加热至125℃的内部温度(135℃的外部温度)。8小时后，通过GC分析测定原料全部转化成3-氯-2-乙烯基苯酚。然后通过移除加热浴并混入25mL的去离子水将悬浮液冷却至25℃的内部温度。随后进行相分离，并将有机相用2×20mL的半饱和(half-concentrated)的氯化钠溶液以及2×20mL的去离子水洗涤。然后在减压下从有机相中除去水和溶剂，并分离出黄色油状产物6.93g(理论的85％)，1H-NMR(CDCl3，400MHz)δ(ppm)＝7.08(dd，J＝8.0，8.0Hz，1H，H5-Ar)，6.96(d，J＝8.0Hz，1H，H4-Ar)，6.84(d，J＝8.0Hz，1H，H6-Ar)，6.79(dd，J＝12.0，12.0Hz，1H，Hc-vin)，5.74(d，J＝12.0Hz，1H，Hb-Vin)，5.73(s，1H，OH)，5.68(d，J＝12.0Hz，1H，Ha-Vin)。
下表中的几个实施例可以证实不同的碱对化学选择性的影响，以及因此对除此之外在相同条件下进行的反应的产率的影响：
碱 产率
1.0当量的碳酸锂 85％
1.0当量的碳酸钙 84％
1.0当量的碳酸钠 73％
1.0当量的碳酸钾 62％
2.0当量的三乙胺 84％
通过3-氯-2-乙烯基苯酚直接制备(3-氯-2-乙烯基苯基)甲磺酸酯
将15.00g(纯度80％，52.7mmol，1.0当量)的1，5，5-三氯-6-乙烯基-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷和4.70g(52.7mmol，1.0当量)的碳酸锂和19.2g的N，N-二甲基乙酰胺(220.5mmol，4.18当量)置于反应容器中的28.8g乙酸正丁酯中，并伴随着搅拌加热至125℃的内部温度(135℃的外部温度)。8小时后，通过GC分析测定原料全部转化成3-氯-2-乙烯基苯酚。然后通过移除加热浴并混入25mL的去离子水将悬浮液冷却至25℃的内部温度。随后进行相分离，并将有机相用2×20mL的半饱和的氯化钠溶液以及2×20mL的去离子水洗涤。然后将有机相在减压下进行共沸干燥并蒸馏除去少量溶剂。蒸馏残余物随后混入5.90g(58.28mmol，1.3当量)三乙胺，冷却至0℃并在15分钟内向反应混合物中加入6.67g(58.28mmol，1.3当量)甲基磺酰氯。在结束加入后，将混合物加热至22℃，并将50mL去离子水混入悬浮液中。随后进行相分离，水相用25mL乙酸正丁酯萃取并合并，有机相用50mL去离子水洗涤。随后，将剩余的水和大部分溶剂从有机相中蒸馏除去。使用正庚烷吸收然后冷却至-20℃，使得可通过结晶、过滤和干燥而获得浅黄色固体的目标产物。产率8.71g(两步理论值的71％)，1H-NMR(CDCl3，400MHz)δ(ppm)＝7.36(dd，J＝8.0，1.2Hz，1H，H4-Ar)，7.34(dd，J＝8.0，1.2Hz，1H，H2-Ar)，7.23(dd，J＝8.0，1.2Hz，1H，H3-Ar)，6.80(dd，J＝18.0，12.0Hz，1H，Hc-vin)，5.92(dd，J＝18.0，1.6Hz，1H，Hb-Vin)，5.74(dd，J＝12.0，1.6Hz，1H，Ha-Vin)，3.12(s，3H，OSO2CH 3)。

Claims (17)

1.制备式(I)的3-氯-2-乙烯基苯酚的方法，
其特征在于，将式(II)的1，5，5-三氯-6-乙烯基-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷在碱、偶极非质子添加剂和任选地溶剂的存在下进行反应而得到式(I)的化合物
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述碱为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、三乙胺、二乙基异丙基胺、三正丁基胺、吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶或三甲基吡啶。
3.根据权利要求1所述的方案，其中所述碱为三乙胺、三正丁基胺、碳酸钙或碳酸锂。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述碱为碳酸锂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述添加剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸亚丙基酯或环丁砜。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述添加剂为N，N-二甲基乙酰胺。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，除了碱和添加剂之外还使用溶剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述溶剂为甲基叔丁基醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、环戊基甲基醚、1，4-二氧六环、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯或乙酸正丁酯。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述溶剂为乙酸正丁酯。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的式(I)的化合物用于制备药物和农用化学活性化合物的用途。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的式(I)的化合物用于制备农用化学活性化合物的用途。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的式(I)的化合物用于制备杀真菌活性化合物的用途。
13.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，式(I)的化合物不经分离而是使用碱和试剂Q-A直接进一步转化成式(III)的化合物，
其中，
A选自甲磺酰基、甲苯磺酰基、酰基、膦酰基、磷酰基，
其中Q选自氯和溴。
14.根据权利要求13所述的方法，其中Q为氯且A为甲磺酰基。
15.式(III)的化合物，其中
A选自甲磺酰基、甲苯磺酰基、酰基、膦酰基和磷酰基。
16.式(III-I)的化合物
17.式(I)的化合物用于制备式(III-I)的(3-氯-2-乙烯基苯基)甲磺酸酯的用途
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