CN100402503C - 丙烯腈化合物的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种式(3)所示的3-酰氧基丙烯腈化合物的E型异构体或者式(4)所示的Z型异构体的立体选择的制造方法，其特征在于，在使式(1)所示的3-氧代丙腈化合物与式(2)所示的酰氯化物反应时，通过在进行脱氯化氢的同时使之反应、或者使用有机碱或者使用无机碱，来控制生成物的立体结构；一种式(1)所示的化合物的制造方法，其特征在于，使式(5)所示的乙腈化合物与式(6)所示的芳香族酯化合物反应，同时使用碱金属醇盐，在烃溶剂中，在将副生的醇共沸蒸馏除去并用分液槽进行分离；一种利用有机碱将3-酰氧基丙烯腈化合物的E型异构体转化化为Z型异构体的异构化方法。
Description
技术领域
本发明涉及作为国际专利申请公开WO97/40009号小册子所记载的农业园艺用的有害生物防除剂的3-酰氧基丙烯腈化合物的工业制造方法，还涉及一种3-氧代丙腈化合物的工业制造方法，其是3-酰氧基丙烯腈化合物的中间体、可用作以医药农药等生理活性物质为代表的各种精细化学药品的中间体。
背景技术
作为3-酰氧基丙烯腈的化合物的制造方法，已知有如下方法。
虽然有使3-氧代丙腈化合物与酰氯化物反应而得到3-酰氧基丙烯腈化合物的例子，但是生成物为E、Z立体异构体的混合物，没有记载以高收率只得到一种异构体(参照例如专利文献1、专利文献2和专利文献3)。
还公开了：可以使3-氧代丙腈化合物与酰氯化物反应来制造一种异构体，但是其实施例仅为氯甲酸衍生物，没有使用羧酸酰氯的实施例(参照例如专利文献4)。
使乙腈化合物与芳香族酯化合物反应的3-氧代丙腈化合物的制造方法，与使乙腈化合物与芳香族酸酰氯化物反应的3-氧代丙腈化合物的制造方法相比较，前者在工业上更有利。
即，具有如下优点：不需要经过所谓的将芳香族酯化合物水解然后变换为芳香族酸酰氯化物的2个阶段，以及与使用芳香族酸酰氯化物的反应相比可以将所使用的碱的量减少一当量。
目前，作为使乙腈化合物与芳香族酯化合物反应的3-氧代丙腈化合物的制造方法，已知有如下方法。
在非专利文献1和非专利文献2中记载了在THF溶剂中使用氢氧化钠或二异丙基酰胺锂的制造方法，但是所使用的碱价格昂贵并且在工业制造中存在操作上的危险性。
在非专利文献3、非专利文献4和专利文献5中记载了在乙醇溶剂中使用乙醇钠的制造方法，但是由于副产物多，所以收率低。
在专利文献4中记载了在甲苯溶剂中使用固体乙醇钠的例子，但是其收率低。此外，在非专利文献5、专利文献6和专利文献7中记载了在甲苯溶剂中使用甲醇钠的甲醇溶液或者固体甲醇钠，在反应后或者在反应过程中间歇地或者连续地将副生的甲醇蒸馏除去，但是收率不高，为38～76％。在该方法中通过除去副生的甲醇来提高收率，但是，由于溶剂也被一起蒸馏除去，因而在工业上存在如下缺点：需要在补加溶剂的同时进行蒸馏除去等，操作变得繁琐，且需要大量的溶剂。
另外，专利文献8记载了使用镁的醇盐的方法，但是镁的醇盐价格昂贵，不是通用的试剂，不能用于工业中。
此外，作为将E-3-酰氧基丙烯腈化合物或其与Z-3-酰氧基丙烯腈化合物的混合物异构化来得到Z-3-酰氧基丙烯腈化合物的方法，记载有利用光进行异构化的方法(参照例如专利文献4)。但是并不知道，利用E型与Z型的溶解度的差的通过有机碱进行异构化来得到纯的Z-3-酰氧基丙烯腈化合物的方法。
专利文献1：国际专利申请公开WO97/40009号小册子
专利文献2：国际专利申请公开WO98/35935号小册子
专利文献3：国际专利申请公开WO99/44993号小册子
专利文献4：国际专利申请公开WO01/09086号小册子
专利文献5：特开昭59-110691号公报
专利文献6：国际专利申请公开WO01/29003号小册子
专利文献7：国际专利申请公开WO01/07410号小册子
专利文献8：国际专利申请公开WO01/68589号小册子
非专利文献1：J.Org.Chem.，65，4515(2000)
非专利文献2：Tetrahedron Lett.，38，8121(1997)
非专利文献3：J.Chem.Soc.Perkin trans.I，1297(1989)
非专利文献4：J.Am.Chem.Soc.，110，4008(110)
非专利文献5：Chem.Pharm.Bull.，30，1033(1982)。
发明内容
本发明要解决的课题是提供一种工业上有利的3-酰氧基丙烯腈化合物和3-氧代丙腈化合物的制造方法。
本发明者们为解决上述问题进行了深入的研究，结果发现了，通过3-氧代丙腈化合物与酰氯化物的反应来立体选择性地分别制造E型、Z型的3-酰氧基丙烯腈化合物的方法，进而发现了，使乙腈化合物与芳香族酯化合物反应，同时使用碱金属醇盐、在脂肪烃溶剂中、并根据需要在极性溶剂的存在下，共沸馏去副生的醇，工业上廉价、具有通用性的高收率的中间体3-氧代丙腈化合物的制造方法，从而完成了本发明。
即，本发明涉及下述[1]～[16]。
[1]一种式(3)所示的E-3-酰氧基丙烯腈化合物
(式中，Ar1、Ar2各自独立地表示可被取代的芳香族取代基，R1表示可被取代的烷基或者可被取代的芳香族取代基)
或者式(4)所示的Z-3-酰氧基丙烯腈化合物的立体选择的制造方法，
(式中Ar1、Ar2和R1定义同上)，
其特征在于，
在使式(1)所示的3-氧代丙腈化合物
(式中，Ar1、Ar2定义同上)
与式(2)所示的酰氯化物反应时，
(式中R1定义同上)
在不使用碱将副生的氯化氢从系统内除去的同时，使反应进行，或者使用有机碱作为碱、或使用碱金属或碱土类金属的无机碱作为碱，由此控制生成物的立体结构。
[2]如[1]所述的E-3-酰氧基丙烯腈化合物的立体选择的制造方法，其特征在于，在使上式(1)所示的3-氧代丙腈化合物与上式(2)所示的酰氯化物反应时，在不使用碱地将副生的氯化氢从系统内除去的同时进行反应。
[3]如[1]所述的E-3-酰氧基丙烯腈化合物的立体选择的制造方法，其特征在于，在使上式(1)所示的3-氧代丙腈化合物与上式(2)所示的酰氯化物反应时，使用有机碱作为碱。
[4]如[1]所述的Z-3-酰氧基丙烯腈化合物的立体选择的制造方法，其特征在于，在使上式(1)所示的3-氧代丙腈化合物与上式(2)所示的酰氯化物反应时，使用碱金属的无机碱或碱土类金属的无机碱作为碱。
[5]如[1]、[2]、[3]或[4]所述的制造方法，使用上式(1)(式中，Ar1和Ar2分别定义同上)所示的3-氧代丙腈化合物，该3-氧代丙腈化合物是用下述方法制造的，所述方法的特征在于，
使式(5)所示的乙腈化合物
Ar1CH2CN (5)
(式中，Ar1定义同上)
与式(6)所示的芳香族酯化合物反应，
(式中，Ar2定义同上，R2表示可被取代的烷基)，
同时使用碱金属醇盐，在脂肪烃溶剂中，共沸馏去副生的醇并用分液槽进行分离。
[6]如[1]、[2]、[3]或[4]所述的制造方法，使用上式(1)(式中，Ar1、Ar2分别定义同上)所示的3-氧代丙腈化合物，该3-氧代丙腈化合物是用下述方法制造的，所述方法的特征在于，
使上式(5)所示的乙腈化合物与上式(6)所示的芳香族酯化合物反应，同时使用碱金属醇盐，在脂肪烃溶剂中，在极性溶剂的存在下，共沸馏去副生的醇，并用分液槽进行分离。
[7]一种上式(1)所示的3-氧代丙腈化合物的制造方法，其特征在于，使上式(5)所示的乙腈化合物与上式(6)所示的芳香族酯化合物反应，同时使用碱金属醇盐，在脂肪烃溶剂中，共沸馏去副生的醇并用分液槽进行分离。
[8]一种上式(1)所示的3-氧代丙腈化合物的制造方法，其特征在于，使上式(5)所示的乙腈化合物与上式(6)所示的芳香族酯化合物反应，同时使用碱金属醇盐，在脂肪烃溶剂中，在极性溶剂的存在下，共沸馏去副生的醇并用分液槽进行分离。
[9]如[5]、[6]、[7]或[8]所述的3-氧代丙腈化合物的制造方法，上述碱金属醇盐为甲醇钠或其甲醇溶液。
[10]如[5]、[6]、[7]或[8]所述的3-氧代丙腈化合物的制造方法，上述脂肪烃溶剂为庚烷。
[11]如[6]或[8]所述的制造方法，上述极性溶剂为二甘醇单乙基醚与二甘醇二甲基醚的混合溶剂或者5-乙基-2-甲基吡啶。
[12]一种Z-3-酰氧基丙烯腈化合物的制造方法，其特征在于，用胺或吡啶等有机碱将上式(3)所示的E-3-酰氧基丙烯腈化合物或其与上式(4)所示的Z-3-酰氧基丙烯腈化合物的混合物异构化。
[13]如[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]或[12]所述的制造方法，Ar1为可被取代的苯基、可被取代的噻唑基、可被取代的吡唑基或可被取代的三唑基。
[14]如[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]或[13]所述的制造方法，Ar2为可被取代的吡唑基或可被取代的噻唑基。
[15]如[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]或[12]所述的制造方法，Ar1为4-叔丁基苯基，Ar2为1，3，4-三甲基-5-吡唑基或3-氯-1，4-二甲基-5-吡唑基。
[16]如[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]或[12]所述的制造方法，Ar1为2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基，Ar2为1，3，4-三甲基-5-吡唑基或3-氯-1，4-二甲基-5-吡唑基。
具体实施方式
作为本发明适用的化合物，在式(1)所示的3-氧代丙腈化合物、式(2)所示的酰氯化物、式(3)、式(4)所示的3-酰氧基丙烯腈化合物、式(5)所示的乙腈化合物、式(6)所示的芳香族酯化合物中，作为Ar1和Ar2，可以列举出被取代基A取代了的苯基和被取代基A取代了的杂芳基，作为取代基A，可以列举出可被取代的取代基B、卤原子、氰基、硝基等，作为取代基B，可以列举出烷基、卤代烷基、苯基、杂芳基、烷氧基等，作为R1，可以列举出可被取代基C取代的烷基、可被取代基D取代的苯基或者可被取代基D取代的杂芳基，作为取代基C，可以列举出烷氧基、卤原子、氰基、硝基等，作为取代基D，可以列举出烷基、烷氧基、卤代烷基、卤原子、氰基、硝基等，作为R2，可以列举出可被取代的烷基。
作为杂芳基，可以列举出呋喃-2-基、呋喃-3-基、吡咯-1-基、吡咯-2-基、吡咯-3-基、噁唑-2-基、噁唑-4-基、噁唑-5-基、噻唑-2-基、噻唑-4-基、噻唑-5-基、咪唑-1-基、咪唑-2-基、咪唑-4-基、异噁唑-3-基、异噁唑-4-基、异噁唑-5-基、异噻唑-3-基、异噻唑-4-基、异噻唑-5-基、吡唑-1-基、吡唑-3-基、吡唑-4-基、吡唑-5-基、1，3，4-噁二唑-2-基、1，3，4-噻二唑-2-基、1，2，4-噁二唑-3-基、1，2，4-噁二唑-5-基、1，2，4-噻二唑-3-基、1，2，4-噻二唑-5-基、1，2，4-三唑-1-基、1，2，4-三唑-3-基、1，2，4-三唑-5-基、1，2，3-噻二唑-4-基、1，2，3-噻二唑-5-基、1，2，3-三唑-1-基、1，2，3-三唑-2-基、1，2，3-三唑-4-基、1，2，3，4-四唑-1-基、1，2，3，4-四唑-2-基、1，2，3，4-四唑-5-基、吡啶-2-基、吡啶-3-基、吡啶-4-基、嘧啶-2-基、嘧啶-4-基、嘧啶-5-基、吡嗪-2-基、哒嗪-3-基、哒嗪-4-基、1，3，5-三嗪-2-基、1，2，4-三嗪-3-基、1，2，4-三嗪-5-基、1，2，4-三嗪-6-基、1，2，4，5-四嗪-3-基、3-吡唑啉-1-基、3-吡唑啉-3-基、3-吡唑啉-4-基、3-吡唑啉-5-基、1-咪唑啉-3-基、1-咪唑啉-2-基、1-咪唑啉-4-基、4-咪唑啉-2-基、2-噁唑啉-2-基、2-噁唑啉-4-基、2-噁唑啉-5-基、2-异噁唑啉-3-基、2-异噁唑啉-4-基、2-异噁唑啉-5-基、2-噻唑啉-2-基、2-噻唑啉-4-基、3-噻唑啉-2-基、咪唑啉-2-酮-1-基、2-咪唑啉酮-1-基、3(2H)-哒嗪酮-2-基、3(2H)-哒嗪酮-4-基、3(2H)-哒嗪酮-5-基或3(2H)-哒嗪酮-6-基等。
作为烷基，有直链或支链状烷基，可以列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、戊-1-基、戊-2-基、戊-3-基、2-甲基丁-1-基、2-甲基丁-2-基、2-甲基丁-3-基、3-甲基丁-1-基、2，2-二甲基丙-1-基、己-1-基、己-2-基、己-3-基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1，1-二甲基丁基、1，2-二甲基丁基、1，3-二甲基丁基、2，2-二甲基丁基、2，3-二甲基丁基、3，3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1，1，2-三甲基丙基、1，2，2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基、正庚基、正辛基、正壬基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等。
作为烷氧基，有直链或支链状的烷氧基，可以列举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异氧丙基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、1-甲基丁基氧基、2-甲基丁基氧基、3-甲基丁基氧基、1，1-二甲基丙基氧基、1，2-二甲基丙基氧基、2，2-二甲基丙基氧基、1-乙基丙基氧基、正己基氧基、1-甲基戊基氧基、2-甲基戊基氧基、3-甲基戊基氧基、4-甲基戊基氧基、1，1-二甲基丁基氧基、1，2-二甲基丁基氧基、1，3-二甲基丁基氧基、2，2-二甲基丁基氧基、2，3-二甲基丁基氧基、3，3-二甲基丁基氧基、1-乙基丁基氧基、2-乙基丁基氧基、1，1，2-三甲基丙基氧基、1，2，2-三甲基丙基氧基、1-乙基-1-甲基丙基氧基、1-乙基-2-甲基丙基氧基、正庚基氧基、正辛基氧基、正壬基氧基和正癸基氧基等。
作为卤代烷基，有直链或支链状卤代烷基，可以列举出氟甲基、氯甲基、溴甲基、氟乙基、氯乙基、溴乙基、氟代正丙基、氯代正丙基、二氟甲基、氯二氟甲基、三氟甲基、二氯甲基、三氯甲基、二氟乙基、三氟乙基、三氯乙基、氯二氟甲基、溴二氟甲基、三氟氯乙基、六氟正丙基、氯丁基、氟丁基、氯代正戊基、氟代正戊基、氯代正己基、氟代正己基等。
作为卤原子，可以列举出氯原子、氟原子、溴原子、碘原子等。
3-氧代丙腈化合物与式(7)所示的3-羟基丙烯腈化合物是互变异构体的关系，为同一化合物。
(式中，Ar1、Ar2分别定义同上)
用于得到3-酰氧基丙烯腈化合物的3-氧代丙腈化合物与酰氯化物反应时所使用的试剂和反应条件如下所述，但并不限于这些。
在使酰氯化物反应时不使用碱将副生的氯化氢从系统内除去的方法如下所述，但是并不限于此。
作为酰氯化物的使用量，优选相对于1mol的3-氧代丙腈化合物，为0.5～10mol，进一步优选为2～5mol。在过剩的成分为低沸点的酰氯化物时，可以通过在反应后馏去回收进行再利用。
作为反应中使用的溶剂，只要是对本反应惰性的溶剂，就没有特别的限制，可以列举出例如乙醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、二甲氧基甲烷、二乙氧基甲烷、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、二甘醇二甲基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇二丁基醚、三甘醇二甲基醚、1，4-二噁烷等醚类，戊烷、己烷、环己烷、甲基环己烷、庚烷、辛烷、癸烷等脂肪烃类，苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙基苯、氯苯、邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯、硝基苯、四氢化萘等芳香族烃类，乙腈、丙腈等腈类，乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯等酯类。这些溶剂可单独或组合使用。
作为溶剂的使用量，优选相对于3-氧代丙腈化合物为1～20倍量，进一步优选为3～10倍量。
作为反应温度，优选为50～120℃，进一步优选为60～100℃。
作为用于除去反应中的副生的氯化氢的方法，可以列举出，在减压下脱氯化氢、同时滴加酰氯化物，或者在气相或者反应液中流通氮气、氩气等对反应惰性的气体的气流来进行充气，在利用惰性气体的携带、排出而脱氯化氢的同时，滴加酰氯化物的方法，但是并不限于这些方法。
如果在反应时不将氯化氢除去，则立体选择性降低，反应停止。
酰氯化物的滴加时间为，考虑到副生的氯化氢的除去速度、要花费大于等于除去氯化氢所用的时间，但通常为1～15小时，滴加后的反应时间通常为1小时～10小时。
反应结束后，将过量的酰氯化物馏去回收或者将其在冷却至室温或其以下后用碱水分解，然后利用萃取操作，可以溶液的形式得到3-酰氧基丙烯腈化合物。进而，还可以通过对该溶液直接进行冷却而析出结晶或者蒸馏除去溶剂，然后加入析晶溶剂，使其重结晶，然后过滤，来得到结晶。
在使酰氯化物反应时使用有机碱或无机碱的方法如下所述，但是并不限于此。
作为酰氯化物的使用量，优选相对于1mol的3-氧代丙腈化合物为0.5～2mol，进一步优选为1.0～1.2mol。
作为反应中使用的溶剂，只要是在本反应中不活泼的溶剂，就没有特别的限制，可以列举出例如乙醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、二甲氧基甲烷、二乙氧基甲烷、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、二甘醇二甲基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇二丁基醚、三甘醇二甲基醚、1，4-二噁烷等醚类，戊烷、己烷、环己烷、甲基环己烷、庚烷、辛烷、癸烷等脂肪烃类，苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙基苯、氯苯、邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯、硝基苯、四氢化萘等芳香族烃类，乙腈、丙腈等腈类，乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯等酯类。这些溶剂可单独或组合使用。
作为溶剂的使用量，优选相对于3-氧代丙腈化合物为1～20倍量，进一步优选为3～10倍量。
作为有机碱，可以列举出三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基苯甲胺等叔胺类，吡啶、N，N-二甲基氨基吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、喹啉等吡啶类，在工业上优选三丁胺、N，N-二甲苯胺、N，N-二甲基苯甲胺等可回收再利用的有机碱。
作为有机碱的使用量，优选相对于1mol的3-氧代丙腈化合物为0.5～3mol，进一步优选为1.0～1.2mol。
作为无机碱，可以使用与3-氧代丙腈化合物反应生成盐的无机碱，可以列举出碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、碳酸铯等碱金属的碳酸氢盐或碳酸盐，碳酸镁等碱土类金属的碳酸盐，氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属的氢氧化物，氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锶等碱土类金属的氢氧化物等，在工业上，优选廉价的碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾等。
作为无机碱的使用量，优选相对于1mol的3-氧代丙腈化合物为0.5～4.0mol，进一步优选为1.0～1.5mol。
在使用无机碱时，如果在生成3-氧代丙腈化合物后，蒸馏除去副生的水后进行反应，则可以减少酰氯化物的使用量。
作为使用有机碱时的反应温度，可以为从极低的温度到溶剂的沸点的温度，但优选为-10～20℃。
作为使用无机碱情况下的反应温度，在生成3-氧代丙腈化合物的盐时，必须加热至50℃～溶剂的沸点的温度，优选加热至60℃～溶剂的沸点的温度。在使之生成盐后的与酰氯化物的反应温度通常可以为极低的温度～溶剂的沸点，更优选为-10～20℃。
作为使用有机碱或者无机碱情况下的反应后的处理，在所使用的溶剂不溶于水的情况下，在直接进行水洗后，或者在所使用的溶剂溶于水的情况下，在蒸馏除去后、或者直接加入萃取溶剂进行萃取后，可以以溶液的形式得到3-酰氧基丙烯腈化合物。进而，将该溶液直接冷却使其结晶析出，或者也可以在蒸馏除去溶剂后、加入析晶溶剂、使其重结晶、然后通过过滤来得到结晶。
在使3-酰氧基丙烯腈化合物的E、Z混合物异构化来得到Z-3-酰氧基丙烯腈化合物时所使用的试剂和反应条件如下所述，但并不限于此。
关于反应溶剂的种类及其使用量、有机碱的种类，与在使酰氯化物反应时使用有机碱来制造E-3-酰氧基丙烯腈化合物的情况一样。
作为溶剂的使用量，其也随着溶剂的种类的不同而不同，优选例如相对于3-酰氧基丙烯腈化合物为1倍量～5倍量。
作为有机碱的使用量，优选相对于1mol的3-酰氧基丙腈化合物为0.01～2.0mol，进一步优选为0.1～1.0mol。
上述反应可以通过在溶剂中加热3-酰氧基丙烯腈化合物的E、Z混合物与有机碱，然后在使Z-3-酰氧基丙烯腈化合物结晶析出的同时，缓慢冷却，过滤，来得到Z-3-酰氧基丙烯腈化合物。这时，如果在冷却时添加Z-3-酰氧基丙烯腈化合物的晶种，则可以发生快速的结晶化、异构化而提高收率。
为了得到3-氧代丙腈化合物，在使乙腈化合物与芳香族酯化合物反应时使用的试剂和反应条件如下所述，但并不限于此。
作为乙腈化合物的使用量，优选相对于1mol芳香族酯化合物为1.0～2.0mol，进一步优选为1.0～1.2mol。
作为芳香族酯化合物的酯部分，可以列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基等直链或支链烷基或苄基、苯乙基等取代烷基，但是从容易除去所生成的醇的观点出发，优选甲基、乙基等低沸点醇的酯，最优选反应所副生的醇与脂肪烃溶剂分离的甲酯。
作为碱金属醇盐，可以列举出锂、钠、钾、铷、铯等的甲醇盐或乙醇盐等，最优选反应所副生的醇为与烃溶剂分离的甲醇、且廉价、在工业上通用的甲醇钠，从操作的容易性的观点出发，进一步优选为甲醇钠的甲醇溶液。
作为碱金属醇盐的使用量，优选相对于1mol芳香族酯化合物为0.5～2.0mol，进一步优选为1.0～1.3mol。
作为脂肪烃溶剂，可以列举出2-甲基戊烷、甲基环戊烷、己烷、环己烷、甲基环己烷、庚烷、辛烷、2，2，4-三甲基戊烷、壬烷等，但优选与甲醇分离、沸点较高的环己烷、甲基环己烷、庚烷、辛烷、2，2，4-三甲基戊烷等，从价格和操作的容易性的观点出发，在工业上进一步优选为庚烷。烃溶剂还可以是2种或其以上的混合溶剂。
作为脂肪烃溶剂的使用量，优选相对于芳香族酯化合物为3～20倍量，进一步优选为5～12倍量。
此外，还可以根据需要使用极性溶剂。极性溶剂使伴随反应而生成的3-氧代丙腈化合物的碱金属盐以结晶形式迅速析出。在仅使用脂肪烃溶剂、碱金属盐形成油状而析出时，有时在结晶时会产生槽壁附着等，因而极性溶剂的存在常常是有用的。
作为极性溶剂，可以列举出2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、5-乙基-2-甲基吡啶、2，3-二甲基吡啶、2，4-二甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶、2，4，6-三甲基吡啶、喹啉等吡啶类，丁醚、二甘醇二甲基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇二丁基醚、三甘醇二甲基醚、三甘醇二乙基醚等醚类，二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、二甘醇单丁基醚、三甘醇单甲基醚、三甘醇单乙基醚等具有醚结构的醇类等高沸点的溶剂类，其中，优选例如5-乙基-2-甲基吡啶、二甘醇二甲基醚、二甘醇单乙基醚等的后处理时可以分离除去到废水中的溶剂类。这些溶剂还可以混合使用。
作为极性溶剂的使用量，优选相对于芳香族酯化合物为0.01～5倍量，进一步优选为0.1～1倍量。
此外，在不防碍烃溶剂与甲醇的分离的范围内，还可以在上述溶剂中少量混入芳香族醚类、醇类等不影响反应的溶剂类。
在将乙腈化合物、芳香族酯化合物、烃溶剂、极性溶剂的混合物通过分液槽进行回流的同时、缓慢添加甲醇钠使其反应，并且在将此时副生的甲醇用分液槽进行分液除去的同时进行反应。
作为反应的温度，可以在从室温到所使用溶液的沸点的范围内进行，优选为60℃～反应溶剂的沸点的温度。反应温度越高，反应速度就变得越大。
作为反应时的压力，可以在常压或者减压状态下进行，从反应温度的控制的容易性的观点出发，优选为在减压状态下的回流。
甲醇钠的添加是在小于等于分液槽中的甲醇的分离速度的速度下进行的，其滴加时间通常为1～15小时，滴加结束后的反应时间通常为1～15小时。
为了使反应平稳地进行并提高收率，可以使用精馏塔进行回流。利用精馏塔，可以实现甲醇的分离效率的提高，同时可以防止原料的乙腈化合物和芳香族酯化合物随之一起被蒸馏除去。
此外，如果在加入甲醇钠之前预先通过共沸脱水除去原料中的水，则能够抑制芳香族酯化合物的水解并提高收率。
如果反应中存在氧，则反应液变成黑色，收率降低以及在后处理时在分液时，引起不溶物的增加，因而必须在氮气等惰性气体的气氛中进行反应。
作为反应后的处理方法是，在冷却到30℃或其以下后，投入水使其分液成烃溶剂层和含有3-氧代丙腈化合物的碱金属盐的水层。通过分液将原料残渣的乙腈化合物和芳香族酯化合物和脂溶性副产物的大部分由烃溶剂层除去。进而为了进行精制，还可以用少量的烃溶剂将含有3-氧代丙腈化合物的碱金属盐的水层进行洗涤、分液。3-氧代丙腈化合物可以通过用盐酸或乙酸等酸中和该水层而以结晶的形式获得，或者在中和时通过使甲苯或二甲苯等萃取溶剂存在而以溶液的形式获得。
实施例
下面，通过列举实施例来对本发明进行更详细的说明，但是本发明并不限于这些实施例。
[实施例1]
将456g(1.47mol)的3-氧代-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈与2738g二甲苯加入到10L的反应烧瓶中并升温至70℃，在68～71℃/10～13kPa的减压条件下脱氯化氢的同时、在回流条件下用10小时滴加534g(4.43mol)新戊酰氯。直接反应3小时，然后为了除去过剩的新戊酰氯，在70℃、减压条件下蒸馏除去2181g新戊酰氯与二甲苯的混合物。在投入456g 70℃的温水后，滴加228g 2.7％的碳酸氢钠水溶液。在将水层分液后，用456g 70℃的温水洗涤，将水层分液而得到二甲苯溶液。用液相色谱进行定量分析，可以判定在该二甲苯中含有555g(收率95.6％)的(2E)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈。在90℃蒸馏除去二甲苯，然后投入1141g庚烷，从70℃缓慢冷却使其结晶。在0℃老化1小时后，过滤、干燥，得到533g(收率91.9％)(2E)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈(熔点：110℃)
[实施例2]
在装备有精馏塔的2L的反应烧瓶内，加入116.7g(0.55mol)的2-苯基-4-氰基甲基-5-乙基-1，2，3-三唑、91g(0.5mol)1，3，4-三甲基吡唑-5-甲酸乙酯、900g庚烷、60g二甘醇二甲基醚、30g二甘醇单乙基醚，然后加热到90～95℃进行共沸脱水，然后用10小时滴加115.5g(0.6mol)的28％的Na，使其反应7小时。在冷却至30℃或其以下后，投入3000g水将庚烷层分液，进而，用600g庚烷洗涤水层、分液，投入900g二甲苯，然后滴加62.5g(0.6mol)的35％的盐酸进行中和。在分液水层后，用600g水洗涤二次，分液，得到含有156.8g(收率90％)的3-氧-(2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈的二甲苯溶液。
[实施例3]
将594g(1.92mol)的3-氧-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈、6000g四氢呋喃加入到10L的反应烧瓶内，加入214g(2.11mol)三乙胺，然后在25～27℃用1小时滴加255g(2.11mol)新戊酰氯。在反应20小时后，减压浓缩除去四氢呋喃，然后，加入1800g甲苯、1800g水，分液甲苯层。在蒸馏除去甲苯后，投入794g己烷并溶解，缓慢冷却到7℃使其结晶。过滤后，用1000g冷却到5℃的己烷洗涤，干燥，得到554g(收率73.4％)(2E)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈。
[实施例4]
将223g(0.639mol)的3-氧-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈、4456g 1，4-二噁烷加入10L的反应烧瓶内，投入97.2g(0.351mol)碳酸钾，然后升温至60℃并搅拌3小时。为了除去副生的水，在减压蒸馏除去486g溶剂后，在60℃用1小时滴加92.5g(0.767mol)新戊酰氯。在反应2小时后，减压浓缩除去溶剂1，4-二噁烷，然后，加入456g甲苯并溶解。用446g水洗涤2次，得到含有217g(78.6％)的(2Z)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(5-乙基-2-苯基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈和43g(收率15.5％)(2E)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(5-乙基-2-苯基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈的甲苯溶液。在进行减压蒸馏而除去甲苯后，溶解至780g乙腈中，缓慢冷却到0℃使其结晶。过滤后，用260g乙腈洗涤，干燥，得到166g(收率63.1％)(2Z)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(5-乙基-2-苯基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈。
[实施例5]
在回流条件下，将400ml乙腈中混合有180g(2E)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈、20g吡啶的混合物搅拌72小时。用液相色谱进行分析，结果可知反应液中的(2E)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈与(2Z)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈的比为5∶6。然后，以每1小时10℃的速度进行降温、最终在15℃搅拌24小时。向均匀的溶液中添加(2Z)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈的晶种，搅拌3小时，然后冷却，使1小时后的液体温度达到5℃。在5℃搅拌1小时，然后过滤，用150ml 5℃的庚烷洗涤所得到的结晶，干燥，得到82g纯度为99％的(2Z)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈(熔点：146℃)。
[实施例6]
将156.8g(0.45mol)的3-氧-2-(2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈和900g二甲苯加入3L的反应烧瓶中并升温至70℃，在68～71℃/10～13kPa的减压条件下脱氯化氢的同时，在回流条件下用10小时滴加162.7g(1.35mol)新戊酰氯。直接反应5小时，然后为了除去过剩的新戊酰氯，在70℃、减压条件下蒸馏除去新戊酰氯与二甲苯的混合物740g。在投入156g 70℃的温水后，滴加70g 2.7％碳酸氢钠水溶液。在将水层分液后，用156g 70℃的温水洗涤，分液水层。得到含有181g(收率93.0％)的(2E)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈的二甲苯溶液。在减压条件下在90℃将甲苯基本全部蒸馏除去，然后投入540g乙腈，从70℃缓慢冷却、进行结晶，在0℃搅拌1小时，然后过滤，干燥，得到163.5g(收率84％)(2E)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈(熔点：119℃)
[实施例7]
在回流条件下，将600g乙腈中混合有216.3g(2E)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈、20g吡啶的混合物搅拌5小时。用液相色谱进行分析，结果可知均一的反应液中的(2Z)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈与(2E)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈的比约为4∶6。然后，缓慢冷却、在20小时后达到25℃。然后，将通过在25℃搅拌48小时而得到的浆料溶液冷却至10℃，在30分钟后进行过滤，使用150ml 5℃的乙腈∶庚烷＝1∶1的溶液洗涤所得到的结晶，干燥，得到166g纯度为99％的(2Z)-3-(2，2-二甲基丙酰基氧)-2-(2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙烯腈(熔点：143℃)。
[实施例8]
向装备有精馏塔和分液槽的300ml的反应烧瓶内加入11.3g(65.2mmol)4-叔丁基苯基乙腈、10.8g(59.5mmol)1，3，4-三甲基吡唑-5-甲酸乙酯、100g庚烷、10.0g 5-乙基-2-甲基吡啶，用氮气置换，然后加热至90～95℃并共沸脱水1小时。原样保持在该温度，用3小时滴加13.8g(71.5mmol)28％的甲醇钠甲醇溶液，进而反应11小时。冷却至30℃或其以下，然后投入108g水、并分液庚烷层而得到水层。用液相色谱定量分析所得到的水层，结果可以判定其含有15.5g(收率为84.5％)3-氧-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈。
[实施例9]
向装备有精馏塔和分液槽的300ml的反应烧瓶内加入11.3g(65.2mmol)4-叔丁基苯基乙腈、10.8g(59.5mmol)1，3，4-三甲基吡唑-5-甲酸乙酯、100g庚烷、10.0g 5-乙基-2-甲基吡啶、3.0g二甘醇单乙基醚、用氮气置换，然后加热至90～95℃、共沸脱水1小时。原样保持在该温度，用5小时滴加13.8g(71.5mmol)28％的甲醇钠甲醇溶液，进而反应5小时。在冷却至30℃或其以下后，投入108g水、分液庚烷层而得到水层。用液相色谱定量分析所得到的水层，结果可以判定其含有17.0g(收率92.1％)3-氧-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈。
[实施例10]
向装备有精馏塔和分液槽的300ml的反应烧瓶内加入11.3g(65.2mmol)4-叔丁基苯基乙腈、10.8g(59.5mmol)1，3，4-三甲基吡唑-5-甲酸乙酯、100g庚烷、1.5g二甘醇单乙基醚、用氮气置换，然后加热至90～95℃、共沸脱水1小时。原样保持在该温度，用3小时滴加13.8g(71.5mmol)28％的甲醇钠甲醇溶液，进而反应7小时。在冷却至30℃或其以下后，投入108g水、分液庚烷层而得到水层。用液相色谱定量分析所得到的水层，结果可以判定其含有15.7g(收率85.8％)3-氧-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈。
[实施例11]
向装备有精馏塔和分液槽的10L的反应烧瓶内加入314g(1.81mol)4-叔丁基苯基乙腈、300g(1.65mol)1，3，4-三甲基吡唑-5-甲酸乙酯、3000g庚烷、225g二甘醇二甲基醚、99g二甘醇单乙基醚、用氮气置换，然后加热至90～95℃、共沸脱水1小时。原样保持在该温度，用10小时滴加381g(1.98mol)28％的甲醇钠甲醇溶液，进而反应7小时。在冷却至30℃或其以下后，投入3000g水、分液庚烷层，进而用600g庚烷洗涤水层，分液。用液相色谱定量分析所得到的水层，结果可知其含有466g(收率91.5％)2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基-5-吡唑基)-3-氧代丙腈。向其中投入2760g二甲苯，然后滴加206g(1.98mol)35％的盐酸来进行中和。在分液水层后，用600g水洗涤2次，分液，得到3-氧-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈的二甲苯溶液。用液相色谱进行定量分析，结果可以判定其含有456g(收率89.0％)3-氧-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈。
[实施例12]
向装备有精馏塔和分液槽的2000ml的反应烧瓶内加入83.7g(483mmol)4-叔丁基苯基乙腈、80.0g(439mmol)1，3，4-三甲基吡唑-5-甲酸乙酯、640g庚烷、160g二甘醇单丁基醚、用氮气置换，然后加热至90～95℃、共沸脱水1小时。原样保持在该温度，用3小时滴加93.2g(482mmol)28％的甲醇钠甲醇溶液，进而反应10小时。在冷却至30℃或其以下后，投入600g水、分液庚烷层，得到水层。在用160g庚烷洗涤所得到的水层后，加入400g甲苯，然后用35％的盐酸将pH调节为7。在分液后，用160g水洗涤甲苯层2次，得到含有116g(收率85.1％)的3-氧-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈的甲苯溶液。在减压下蒸馏除去甲苯，然后加入120g二正丁基醚，在120℃的温度下使之完全溶解，然后冷却至20℃，进而用150g二正丁基醚分散所析出的结晶，加入200g正己烷并在10℃搅拌1小时。过滤所得到的结晶，用150g正己烷洗涤。得到92.3g3-氧-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈(熔点178℃)。
[实施例13]
向装备有精馏塔的2L反应烧瓶内，加入106g(0.5mol)2-苯基-4-氰基甲基-5-乙基-1，2，3-三唑、91g(0.5mol)1，3，4-三甲基吡唑-5-甲酸乙酯、530g庚烷、106g二甘醇二甲基醚，然后加热至90～95℃、进行共沸脱水。然后，保持在氮气气氛下小心加入61.7g(0.55mol)叔丁醇钾，然后加热至95℃，在除去从精馏塔馏出的馏出液的同时，反应15小时。在冷却至30℃或其以下后，投入3000g水、分液庚烷层，用600g庚烷进一步洗涤水层，分液。用液相色谱定量分析所得到的水层，结果可以判定其含有118.5g(收率68％)2-(2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基-5-吡唑基)-3-氧代丙腈。将该水溶液加热到40℃，在搅拌的同时加入35％的盐酸、将pH调节为1，将用2小时冷却至15℃而得到结晶进行过滤。用200ml水洗涤结晶滤饼3次，然后干燥，得到116g(收率66.5％)2-(2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基)-3-(1，3，4-三甲基-5-吡唑基)-3-氧代丙腈(熔点119℃)。
[实施例14]
向装备有精馏塔和分液槽的10L的反应烧瓶内加入314g(1.81mol)4-叔丁基苯基乙腈、300g(1.65mol)1，3，4-三甲基吡唑-5-甲酸乙酯、3000g庚烷、225g二甘醇二甲基醚、99g二甘醇单乙基醚、用氮气置换，然后加热至90～95℃、共沸脱水1小时。原样保持在该温度，用10小时滴加381g(1.98mol)28％的甲醇钠甲醇溶液，进而反应10小时。在此期间，在分液槽中连续除去分离到庚烷的下层的醇。冷却至30℃或其以下，然后投入3000g水并分液庚烷层，进一步用600g庚烷洗涤水层，分液。用液相色谱定量分析所得到的水层，结果可以判定其含有478g(收率：94.0％)2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基-5-吡唑基)-3-氧代丙腈。向其中缓慢滴加206g(1.98mol)35％的盐酸来进行中和。在搅拌1小时后，过滤所分离出的结晶，在用300g水洗涤后进行干燥，得到469g(收率92.0％)3-氧-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈。
[实施例15]
向装备有精馏塔和分液槽的10L的反应烧瓶内加入314g(1.81mol)4-叔丁基苯基乙腈、277g(1.65mol)1，3，4-三甲基吡唑-5-甲酸甲酯、3000g庚烷、225g二甘醇二甲基醚、99g二甘醇单乙基醚、用氮气置换，然后加热至90～95℃、共沸脱水1小时。原样保持在该温度，用13小时滴加381g(1.98mol)28％的甲醇钠甲醇溶液，进一步反应10小时。在此期间，在分液槽中连续除去分离到庚烷的下层的甲醇。在冷却至30℃或其以下后，投入3000g水并分液庚烷层，进一步用600g庚烷洗涤水层，分液。用液相色谱定量分析所得到的水层，结果可以判定其含有486g(收率95.5％)2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基-5-吡唑基)-3-氧代丙腈。向其中缓慢加入206g(1.98mol)35％的盐酸进行中和。在搅拌1小时后，过滤所分离出的结晶，在用300g水洗涤后进行干燥，得到475g(收率93.4％)3-氧-2-(4-叔丁基苯基)-3-(1，3，4-三甲基吡唑-5-基)丙腈。
发明的效果
根据本发明，能够高收率且选择性地制造丙烯腈化合物。
Claims (10)
1.一种式(3)所示的E-3-酰氧基丙烯腈化合物
式中，
或者式(4)所示的Z-3-酰氧基丙烯腈化合物的立体选择的制造方法，
式中Ar1、Ar2和R1定义同上，
其特征在于，
在使式(1)所示的3-氧代丙腈化合物
式中，Ar1、Ar2定义同上
与式(2)所示的酰氯化物反应时，
式中R1定义同上
在不使用碱将副生的氯化氢从系统内除去的同时，使反应进行，或者使用有机碱作为碱、或使用碱金属或碱土类金属的无机碱作为碱，由此控制生成物的立体结构。
2.如权利要求1所述的E-3-酰氧基丙烯腈化合物的立体选择的制造方法，其特征在于，在使上式(1)所示的3-氧代丙腈化合物与上式(2)所示的酰氯化物反应时，在不使用碱地将副生的氯化氢从系统内除去的同时进行反应。
3.如权利要求1所述的E-3-酰氧基丙烯腈化合物的立体选择的制造方法，其特征在于，在使上式(1)所示的3-氧代丙腈化合物与上式(2)所示的酰氯化物反应时，使用有机碱作为碱。
4.如权利要求1所述的Z-3-酰氧基丙烯腈化合物的立体选择的制造方法，其特征在于，在使上式(1)所示的3-氧代丙腈化合物与上式(2)所示的酰氯化物反应时，使用碱金属的无机碱或碱土类金属的无机碱作为碱。
5.如权利要求1、2、3或4所述的制造方法，Ar1为4-叔丁基苯基。
6.如权利要求1、2、3或4所述的制造方法，Ar1为2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基。
7.如权利要求1、2、3或4所述的制造方法，Ar2为1，3，4-三甲基-5-吡唑基。
8.如权利要求1、2、3或4所述的制造方法，R1为叔丁基。
9.如权利要求1、2、3或4所述的制造方法，Ar1为4-叔丁基苯基，Ar2为1，3，4-三甲基-5-吡唑基，R1为叔丁基。
10.如权利要求1、2、3或4所述的制造方法，为Ar1为2-苯基-5-乙基-1，2，3-三唑-4-基，Ar2为1，3，4-三甲基-5-吡唑基，R1为叔丁基。
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