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JP6101345B2 - 1−アルキル−3−フルオロアルキル−1h−ピラゾール−4−カルボニルクロライド類の製造方法 - Google Patents

1−アルキル−3−フルオロアルキル−1h−ピラゾール−4−カルボニルクロライド類の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、N−アルキル−3−ハロアルキル−5−ハロピラゾールカルボアルデヒドを原料として還元的脱ハロゲン化によって、殺菌剤製造のための有用な前駆体である1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボニルクロライド類を製造する新規な方法に関するものである。
1−アルキル−3−ハロアルキルピラゾールカルボニルクロライド類は、植物保護有効成分、特にはSDHI系殺菌剤を製造するための重要な構成要素である。置換されていないピラゾールカルボニルクロライド類は代表的には、カルボン酸を塩素化剤と反応させることで製造される。この方法の一つの利点は、相当するカルボン酸が容易に入手できることから、工業的規模で利用可能であるという点である。置換されているピラゾールカルボニルクロライド類の製造の場合、相当するカルボン酸が容易に入手できないことから、この必要条件は満足されない。1−アルキル−3−ハロアルキルピラゾールカルボニルクロライド類は代表的には、フルオロアルキルアセト酢酸エステルを原料とする多段階変換で製造される。
Figure 0006101345
段階1および2は特に、技術的要求の厳しいものである。段階1において、完全な変換を確実に行うためには、非常に大過剰の(2から3当量)の無水酢酸が必要である。段階1からの生成物の単離および過剰の無水酢酸もしくは酢酸からのそれの分離は、コストが高く、非常に時間のかかる工程である。段階2において、第2の異性体の生成(15%以下)およびそれの分離のため、その方法は困難かつコストの高いものとなる。
下記式(I)の1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボニルクロライド:
Figure 0006101345
[式中、RはC−C−アルキルであり、RはC−C−フルオロアルキルである。]が、
第1段階で、接触水素化により、塩基存在下で、下記式(II)の5−ハロ−1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド:
Figure 0006101345
[式中、
HalはCl、BrまたはIであり、
およびRは上記の意味を有する。]を反応させて、
下記式(III)の1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド:
Figure 0006101345
[式中、RおよびRは上記の意味を有する。]を得て、
次に、フリーラジカル開始剤を加えて塩素化剤と反応させることで、前記式(III)の化合物を前記式(I)のアシルクロライドに変換する(段階2)ことで得られることが見出された。
本発明による方法は、下記図式によって説明することができる。
Figure 0006101345
本発明による方法を実施する上での原料として用いられる5−ハロ−1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド類は、式(II)によって定義される。この式(II)における基Rは、好ましくはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチルであり、特に好ましくはメチルである。基RはC−C−フルオロアルキルであり、フルオロアルキルは、少なくとも1個のフッ素原子から最高でパーフルオロ化の点まで置換されている1から5個の炭素原子を有するアルキル基である。フルオロアルキルがパーフルオロ化されていない場合、塩素および臭素などのさらなるハロゲン原子、好ましくは塩素が、さらなる置換基として存在していても良い。Rは好ましくはCFH、CF、CFCl、CClF、C、Cであり、特に好ましくはCFHおよびCFである。非常に特に好ましくは、5−クロロ−1−メチル−3−ジフルオロメチル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド(II−1)を原料として用いる。
HalはCl、BrまたはI、好ましくはClまたはBr、特に好ましくはClである。
WO93/011117A1には、相当するカルボキシアルデヒドを原料とする1−メチル−3−トリフルオロメチル−4−ピラゾールカルボン酸の合成が開示されている。しかしながら、WO93/011117A1には、相当するカルボキシアルデヒドからのピラゾールカルボニルクロライドの本発明の合成が開示されていない。接触水素化による本発明の脱ハロゲン化段階は、WO93/011117A1にも開示されていない。
WO2008/086962A2には、相当するアルデヒドから、5位でハロゲン化されている置換されたピラゾールカルボニルクロライド類を製造する方法が開示されている。接触水素化による本発明の脱ハロゲン化段階は、WO2008/086962A2にも開示されていない。
WO2004/063165A1には、N−アリール−3−メチル−5−クロロピラゾール−カルボアルデヒド類における塩素原子の脱離が記載されている。5−ハロ−N−アルキル−3−ハロアルキルピラゾール−4−カルボアルデヒド類のその還元は先行技術では知られていない。同時に、1−置換−ピラゾール−4−カルボキシレートの3位におけるハロアルキル基(CFCl)を部分的に還元して、1−置換された3−ハロ−3−フルオロアルキルピラゾール−4−カルボン酸類を形成することが可能であることが知られている(WO2012/010692A1)。
驚くべきことに、特定の条件下で、3位におけるハロアルキル基に影響したり還元することなく、そして4位にあるアルデヒド基を還元することなく、N−アルキル−3−ハロアルキル−5−ハロピラゾールカルボアルデヒドからハロゲン原子を選択的に除去することが可能であることが見出された。
式(II)の5−ハロ−1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド類は公知であるか、公知の方法によって製造することができる(J. Het. Chem. 1990, 27, 243、WO2006/018725A1、WO2011/061205A1参照)。
式(II)の5−ハロ−1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド類は、簡単かつ簡便な方法で、例えば
(a)下記式(V)のエステル:
Figure 0006101345
[式中、Rは上記の意味を有し、Rはメチルまたはエチルである。]を、塩基(例えば、水素化ナトリウムまたはNaエトキシド)の存在下、酢酸エチルと反応させて、下記式(VI)のβ−ケトエステル:
Figure 0006101345
[式中、Rは上記の意味を有する。]を得て、それを
(b)下記式(VII)のアルキルヒドラジン:
Figure 0006101345
[式中、Rは上記の意味を有する。]と、希釈剤(例えばトルエン)の存在下、反応させて、下記式(VIII)の5−ヒドロキシピラゾール類:
Figure 0006101345
[式中、RおよびRは上記の意味を有する。]を得て、それを
(c)最終段階で、ハロゲン化剤(例えば、塩化ホスホリル、臭化ホスホリルまたはヨウ化ホスホリル)と、適宜に希釈剤(例えば、トルエン)存在下または希釈剤の非存在下、および、ジメチルホルムアミドの存在下、反応させることで製造することができる。
この方法の各段階は、簡便な原料を用いて行われ、完全に位置選択的である。
段階1:還元/接触水素化
接触水素化による還元的脱ハロゲン化は、5−ハロ−1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド類については知られていない。この点において、その反応条件下で、アルデヒド基も少なくとも部分的に反応することが予想されるかも知れない。驚くべきことに、式(II)のピラゾール誘導体は、その反応条件下で選択的に反応して、式(III)のピラゾール誘導体を与える。
5−ハロ−1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド類の還元的脱ハロゲン化により、1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド類が選択的かつ高収率で生じることも、驚くべきものと見なされる。
本発明による方法を実施する場合、反応温度は比較的広い範囲で変動し得る。概して0℃から180℃の温度、好ましくは0℃から100℃の温度、特に好ましくは20℃から80℃の温度を用いる。
反応時間は、反応物の反応性に応じて20時間以内であってよいが、変換が完了する場合にはそれより早く反応を終了させることもできる。好ましくは反応時間は3から10時間である。
当該反応は水素の存在下で行う。純粋な水素または水素と窒素もしくはアルゴンなどの不活性ガスの混合物(1:1以下)のいずれかを用いることが可能である。その反応は、0.1MPaから5MPa(1バールから50バール)、好ましくは0.1MPaから2MPa(1バールから20バール)、特に好ましくは0.2MPaから1MPa(2バールから10バール)の圧力で行う。
反応中に生成する塩化水素、臭化水素もしくはヨウ化水素を捕捉するため、塩基を加える。加えられる塩基として、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、リン酸一、二もしくは三ナトリウムまたはリン酸三カリウム、水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウムなどの無機塩基、またはトリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、ジアザビシクロノネン(DBN)、ピリジン、ルチジン、2−、3−もしくは4−ピコリンまたはジアザビシクロオクタン(DABCO)などの有機塩基を用いることができる。好ましくはトリエチルアミンを用いる。基質に対して、0.5から20モル当量、好ましくは0.5から5モル当量、特に好ましくは1から5モル当量の塩基を加える。
一般式(II)の化合物の還元における接触水素化については、あらゆる接触水素化触媒を触媒として用いることができる。好適な触媒には、適宜に、従来の無機担体で担持された周期表の8から10族の1以上の金属などがある。例としては、ルテニウム触媒、パラジウム触媒、白金触媒およびロジウム触媒などの貴金属触媒、ラネーニッケル触媒ならびにラネーコバルトおよびリンドラー触媒などがある。しかしながら、これらの不均一触媒に加えて、均一触媒での水素化も行うことができ、例えばウィルキンソン触媒での水素化である。関連する触媒は、担持された形態で、例えば炭素(チャコールもしくは活性炭)、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、炭酸カルシウムもしくは二酸化チタンに担持させて用いることができる。この種類の触媒はそれ自体、当業者に公知である。特に好ましいものは、炭酸カルシウムに担持されたパラジウム触媒である。触媒は、含水品で、または乾燥形態で用いることができる。使用される触媒は好ましくは、再利用されて複数回の変換に用いられる。本発明による方法において、触媒は、使用される式(II)のハロ−1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒドに対して約0.01から約30重量%の濃度で用いる。その触媒は好ましくは、約0.1から約5重量%の濃度で用いる。
その反応は、溶媒存在下で行う。好適な溶媒は、アルコール類、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、THF、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、ヘキサン、ヘプタン、ペンタンまたは石油エーテルである。特に好ましくは、メタノール、エタノール、DMSO、ジメチルアセトアミド、DMFまたはNMPを用いる。
段階2:塩素化
式(III)における基RおよびRは上記の意味を有する。非常に特に好ましくは、1−メチル−3−ジフルオロメチル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド(III−1)および1−メチル−3−トリフルオロメチル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド(III−2)であり、特には化合物(III−1)である。
ピラゾールアルデヒド類からアシルクロライド類への塩素化はWO2008/086962に記載されている。
代表的には、式(III)の1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒドおよび塩素化剤を、1:3から1:2、好ましくは1:1.4から1:1のモル比で用いる。
塩素または塩素放出剤を塩素化剤として用いることができる。その反応は適宜に、窒素、二酸化炭素もしくは貴ガスなどの不活性希釈剤ガスの存在下、行うことができる。好適な塩素化剤は、完全ではないが、例えばCl、SOCl、SOCl、N−クロロコハク酸イミドまたはこれらの混合物がある。好ましくは、塩素化剤としてCl、SOClまたはこれらの混合物を用いる。特に好ましくは、塩素化剤としてSOClおよびClを用いる。
式(III)の1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド類の塩素化剤との反応は代表的には、一般的な反応条件下で不活性である希釈剤の存在下、行う。使用される希釈剤は、例えばモノ塩素化もしくは多塩素化された脂肪族もしくは芳香族炭化水素またはそれらの混合物であることができる。好適な希釈剤の例には、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン類、トリクロロベンゼン類、クロロトルエン類、クロロベンゾトリフルオリド類、塩化メチレン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素がある。好ましい希釈剤は、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,3−ジクロロベンゼン、1,4−ジクロロベンゼン、1,2,3−トリクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼン、4−クロロトリフルオロメチルベンゼン、1,3,5−トリクロロベンゼン、2−クロロトルエン、3−クロロトルエン、4−クロロトルエンまたはこれらの混合物である。特に好ましくは、クロロベンゼンおよびジクロロベンゼンを用いる。
希釈剤は代表的には、置換されたアルデヒド(III)に対して20:1から1:20、好ましくは10:1から1:10の比率で用いる。
本発明によれば、前記塩素化はフリーラジカル条件下で行う。その必要条件は、塩素フリーラジカル形成である。
有機パーオキサイドまたはアゾ化合物が、熱および/または光の作用下にフリーラジカルを分解して、フリーラジカル塩素化を開始することが知られている。
好適なパーオキサイドおよびアゾ化合物の例には、完全ではないが、tert−ブチルヒドロパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ジ(4−tert−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2′−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、パーオキシピバリン酸tert−ブチル、パーオキシ−2−エチルヘキサン酸tert−アミル、パーオキシ−2−エチルヘキサン酸tert−ブチルがある。
好ましくは、次のフリーラジカル開始剤:2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、パーオキシ−2−エチルヘキサン酸tert−アミル、パーオキシ−2−エチルヘキサン酸tert−ブチルを用いる。フリーラジカル開始剤は代表的には、式(III)のアルデヒドに対して、0.01から1mol%、好ましくは0.1から0.5mol%の量で用いる。
本発明による全ての方法が、標準圧で行われる。しかしながら、高圧下または減圧下で、通常は0.01MPaから1MPa(0.1バールから10バール)で操作を行うことも可能である。
塩素化に代えて、別法として、式(III)の1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド類を、希釈剤(例えばアセトニトリル)の存在下、および酸化剤(例えば、クロロクロム酸ピリジニウム(PCC))の存在下、パーハロ酸(例えば過ヨウ素酸)と反応させることで変換して、下記式(IV)の1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボン酸を得ることができる。
Figure 0006101345
式中、RおよびRは上記の意味を有する。
式(III)の1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド類および式(IV)の1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボン酸類のいずれも、植物保護剤の合成において重要な中間体である(例えばWO2007/087906参照)。
本発明による式(I)の1,3−ジアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボニルクロライド類の製造について、上記の記載をさらに説明する下記の実施例で説明する。しかしながら、これら実施例は本発明を限定しないものとして解釈すべきである。
製造例
実施例1
1−メチル−3−ジフルオロメチル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド(III−1)
Figure 0006101345
オートクレーブ中、5−クロロ−3−(ジフルオロメチル)−1−メチル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド10gをエタノール150mLに溶かし、トリエチルアミン10.4gおよび5%パラジウム/炭酸カルシウム500mgを加えた。オートクレーブに窒素を流し、次に0.5MPa(5バール)水素まで加圧した。反応混合物を30℃で4時間撹拌した。触媒を濾過した後、溶媒を減圧下に除去し、生成物を、融点46から47℃を有する固体として得た(7.4g)。
H NMR(CDCl)4.1(s、3H)、6.85(t、1H)、7.73(s、1H)、10.1(s、1H)ppm。
実施例2
4,4−ジフルオロ−3−オキソブタン酸エチル(VI−1)
Figure 0006101345
窒素雰囲気下、水素化ナトリウム(パラフィン中60%分散品)46.7g(1.168mol)をテトラヒドロフラン600mLに加えた。酢酸ジフルオロエチル125g(1.008mol)および酢酸エチル88.7g(1.010mol)の混合物を、温度を40℃以下に維持しながら35℃で滴下した。混合物をさらに室温で終夜撹拌した。反応混合物を氷水1.7リットルに注意深く投入し、硫酸を加えることでpHを調節してpH3とした。混合物を2回抽出し、各回ともメチルtert−ブチルエーテル500mLで抽出を行い、合わせた有機相を飽和塩化ナトリウム溶液で2回洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水し、40℃および150hPa(150mbar)で濃縮し、60hPa(60mbar)で蒸留した(ビグリューカラム)。生成物を、85℃から87℃で無色液体として得た(104g、理論値の62%で純度>99%(GC))。
実施例3
3−(ジフルオロメチル)−1−メチル−1H−ピラゾール−5−オール(VIII−1)
Figure 0006101345
4,4−ジフルオロ−3−オキソブタン酸エチル166g(1mol)をメチルtert−ブチルエーテル500mLに入れ、ギ酸140gで処理した。混合物を冷却して5℃とした後、モノメチルヒドラジン119g(40%水溶液として)を加えた。次に、混合物を22℃で22時間撹拌した。相を分離し、有機相を水200mLで洗浄し、MgSOで脱水した。溶媒を減圧下に除去した後、生成物148gを、融点133℃および純度95%を有する黄色固体として得た。収率95%。
実施例4
5−クロロ−3−(ジフルオロメチル)−1−メチル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド(II−1)
Figure 0006101345
3−(ジフルオロメチル)−1−メチル−1H−ピラゾール−5−オール137.5g(929mmol)のジメチルホルムアミド136mL(1858mmol)およびトルエン750mL中溶液に、冷却下で塩化ホスホリル571g(3716mmol)を滴下した。混合物を3時間還流下に加熱し、放冷し、反応混合物を氷水4リットルに注意深く投入した。生成物を3回抽出し、各回酢酸エチル1500mLで抽出を行い、合わせた有機相を飽和重炭酸ナトリウムで2回洗浄し、最後に飽和塩化ナトリウム溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水し、濃縮した。黄褐色固体の形態での5−クロロ−3−(ジフルオロメチル)−1−メチル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド(II−1)138g(純度>99%(GC))が得られ、それ以上精製せずにこれを次の反応段階で用いた。
実施例5
1−メチル−3−ジフルオロメチル−1H−ピラゾール−4−カルボニルクロライド
Figure 0006101345
1−メチル−3−ジフルオロメチル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド16g(100mol)、塩化スルフリル13.5g(100mmol)および2,2−アゾイソブチロニトリル0.2gのクロロベンゼン50mL中溶液を70℃から80℃で6時間撹拌した。反応溶液を濃縮した。生成物18.8g(収率95%)を、純度(GC)98%を有する油状物として得た。

Claims (12)

  1. 下記式(I)の1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボニルクロライド:
    Figure 0006101345
    [式中、RはC−C−アルキルであり、RはC−C−フルオロアルキルである。]の製造方法であって、
    第1段階で、接触水素化により、塩基を加えて、下記式(II)の5−ハロ−1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド:
    Figure 0006101345
    [式中、RおよびRは上記の意味を有し、HalはCl、BrまたはIである。]を反応させて、下記式(III)の1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド:
    Figure 0006101345
    [式中、RおよびRは上記の意味を有する。]を得て、
    次いで、フリーラジカル開始剤を加えて塩素化剤と反応させることで、前記式(III)の化合物を前記式(I)のアシルクロライドに変換することを特徴とする製造方法。
  2. がメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチルであり、RがCFH、CF、CFCl、CClF、C、Cであり、HalがClである式(II)の5−ハロ−1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒドを用いる、請求項1に記載の製造方法。
  3. がメチルであり、RがCFHまたはCFであり、HalがClである式(II)の5−ハロ−1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒドを用いる、請求項1または2に記載の製造方法。
  4. 5−クロロ−1−メチル−3−ジフルオロメチル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒド(II−1)を用いる、請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の製造方法。
  5. 前記接触水素化を、炭酸カルシウムに担持されたパラジウム触媒を用いて行う、請求項1から4のうちのいずれか1項に記載の製造方法。
  6. 前記接触水素化を0℃から100℃の温度で行う、請求項1から5のうちのいずれか1項に記載の製造方法。
  7. 前記接触水素化を1から20バールの圧力で行う、請求項1から6のうちのいずれか1項に記載の製造方法。
  8. 前記接触水素化に加える塩基がトリエチルアミンである、請求項1から7のうちのいずれか1項に記載の製造方法。
  9. 式(II)の化合物に対して0.5から5モル当量の塩基を前記接触水素化で加える、請求項1から8のうちのいずれか1項に記載の製造方法。
  10. SOClを塩素化剤として用いる、請求項1から9のうちのいずれか1項に記載の製造方法。
  11. 前記フリーラジカル開始剤が、2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、パーオキシ−2−エチルヘキサン酸tert−アミルおよびパーオキシ−2−エチルヘキサン酸tert−ブチルからなる群から選択される、請求項1から10のうちのいずれか1項に記載の製造方法。
  12. 前記フリーラジカル開始剤を、式(III)の1−アルキル−3−フルオロアルキル−1H−ピラゾール−4−カルボアルデヒドに対して0.1から0.5mol%の量で用いる、請求項1から11のうちのいずれか1項に記載の製造方法。
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