TWI383973B - 用於製備２-取代-５-（１-烷硫基）烷基吡啶之方法 - Google Patents
用於製備２-取代-５-（１-烷硫基）烷基吡啶之方法 Download PDFInfo
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Description
本發明係有關於用於製備2－取代－5－(1－烷硫基)烷基吡啶之方法。
本申請案申明補充美國專利暫時申請案系列號60/835,940，於2006年8月7日提申。
本發明係相關於某種新穎之2－取代－5－(1－烷硫基)烷基吡啶，及其製備流程。
該新穎之2－取代－5－(1－烷硫基)烷基吡啶可使用作為中間產物，以製備某些新穎之殺蟲劑；請見，如美國專利公開案2005/0228027。其優點為可有效及高產率地自非吡啶來源產生2－取代－5－(1－烷硫基)烷基吡啶。
本發明係相關於2－取代－5－(1－烷硫基)烷基－吡啶，及其環化製備方法。更特別的是，本發明係相關於一種製備2－取代－5－(1－烷硫基)烷基吡啶(I)之方法，
R1
與R2
獨立地代表H、C1
－C4
烷基，或R1
或R2
任一者與R3
結合代表一4－至6－元飽和環，或R1
與R2
結合而代表一3－至7－元飽和環，選擇性地經O或N原子取代；以及R3
代表C1
－C4
烷基或R3
與R1
或R2
任一者結合而代表一4－至6－元飽和環；以及R4
代表C1
－C4
烷基或C1
－C4
鹵素烷基；其包含環化一α,β－未飽和酮II
其中X代表鹵素、OR5
OSO2
R5
、SR5
、SOR5
、SO2
R5
或NR6
R7
；R5
代表氫、C1
－C8
烷基、C2
－C8
烯基、C1
－C8
芳基烷基、C1
－C8
鹵素烷基、C1
－C8
烷氧基烷基、C1
－C8
烷基胺基烷基、芳基或雜芳基；以及R6
與R7
獨立地代表氫、C1
－C8
烷基、C2
－C8
烯基、C1
－C8
芳基烷基、C1
－C8
鹵素烷基、C1
－C8
烷氧基烷基、C1
－C8
烷基胺基烷基、芳基或雜芳基，或R6
與R7
共同與N結合代表一5－或6－元飽和或未飽和環；以及R4
如先前所定義；與一烯胺III
其中R1
、R2
、R3
、R6
、R7
如先前所定義；在氨或可產生氨之試劑之存在下。
本發明之另一觀點為一種新穎之化合物，具有下式
其中R1
與R2
獨立地代表H、C1
－C4
烷基，或R1
或R2
任一者與R3
結合代表一4－至6－元飽和環，或R1
與R2
結合代表一3－至7－元飽和環，選擇性地經O或N原子取代；以及R3
代表C1
－C4
烷基或R3
與R1
或R2
任一者結合代表一4－至6－元飽和環；以及R4
代表C1
－C4
烷基或C1
－C4
鹵素烷基。
除非另有指出，術語“烷基”(包括衍生物術語如“鹵素烷基”與“芳基烷基”)，使用於此，係指直鏈、支鏈或環狀基團。因此，典型烷基為甲基、乙基、1－甲基乙基、丙基、1,1－二甲基乙基，以及環丙基。術語“烯基”，使用於此，包括直鏈、支鏈或環狀基團，並傾向於包括一或多個未飽和鍵結。術語“鹵素”包括氟、氯、溴與碘。術語“鹵素烷基”包括烷基基團經一至最大可能數目之鹵素原子取代。術語“芳基”，以及衍生物術語如“芳基烷基”，係指一苯基或萘基。術語“雜芳基”係指一5－或6－元芳環，含有一或多個雜原子，即N、O或S；這些雜芳環可與其他芳香族系統融合。
在本發明中，2－取代－5－(1－烷硫基)烷基吡啶(I)，
其中R1
與R2
獨立地代表H、C1
－C4
烷基，或R1
或R2
任一者與R3
結合代表一4－至6－元飽和環，或R1
與R2
結合代表一3－至7－元飽和環，選擇性地經O或N原子取代；以及R3
代表C1
－C4
烷基或R3
與R1
或R2
任一者結合代表一4－至6－元飽和環；以及R4
代表C1
－C4
烷基或C1
－C4
鹵素烷基係藉由環化一α,β－未飽和酮II
其中X代表鹵素，OR5
OSO2
R5
、SR5
、SOR5
、SO2
R5
或NR6
R7
；R5
代表氫、C1
－C8
烷基、C2
－C8
烯基、C1
－C8
芳基烷基、C1
－C8
鹵素烷基、C1
－C8
烷氧基烷基、C1
－C8
烷基胺基烷基、芳基或雜芳基；以及R6
與R7
獨立地代表氫、C1
－C8
烷基、C2
－C8
烯基、C1
－C8
芳基烷基、C1
－C8
鹵素烷基、C1
－C8
烷氧基烷基、C1
－C8
烷基胺基烷基、芳基或雜芳基，或R6
與R7
共同與N結合代表一5－或6－元飽和或未飽和環；以及R4
如先前所定義；與一烯胺III
其中R1
、R2
、R3
、R6
、R7
如先前所定義，而製備。
α,β－未飽和酮(II)為商業上可購得，或可製備自相對應之乙烯基受質與乙醯化試劑。一般而言，烷基乙烯基醚可以鹵素烷基醋酸酐乙醯基化，產生II類型之化合物。烯胺(III)可方便地製備自適當之經取代胺類，加成為經適當取代之醛類，在水吸收材料存在下，具備或不具備適當之溶劑。一般而言，經適當取代之3－烷硫基丙醛係與無水二取代胺，於約－20℃至約20℃反應，在乾燥劑如無水碳酸鉀存在下，產物以蒸餾分離出。
約等莫耳量之α,β－未飽和酮(II)與烯胺(III)及氨，為此方法所必須，雖然2－4倍過量之氨或氨前驅物通常為較佳。
典型可產生氨之試劑，包括，如1)一酸之銨鹽，較佳為有機酸，2)甲醯胺，或3)具酸或酸鹽之甲醯胺。可使用脂肪族或芳香有機酸之銨鹽，但為了流程之方便性，較佳為C1
－C4
烷酸之銨鹽。甲酸銨與醋酸銨為最佳。
此反應較佳引入於極性高沸點溶劑，其可與水互溶。較佳之溶劑包括醯胺如甲醯胺、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺，醇類如甲醇、乙醇、異丙醇、(2－甲氧基)乙醇與烷基腈，與乙腈，為較佳。
此反應係於溫度約－20℃至約150℃下引入。通常溫度較佳為約0℃至約80℃。
產物係以一般技術分離出，如矽膠層析法或分餾法。
在典型反應中，該α,β－未飽和酮(II)與烯胺(III)係於約－5℃至約20℃，溶解於極性溶劑中，攪拌至該α,β－未飽和酮(II)與烯胺(III)被消耗。之後加入有機酸之銨鹽，混合物加熱，至反應完全。溶解於非水互溶之溶劑中，以水清洗，並選擇性地，以濃鹽水清洗，之後該2－取代－5－(1－烷硫基)烷基吡啶(I)係以真空蒸餾方法單離出。
下列範例係用於詳細說明本發明。
5－(1－甲基硫基)乙基－2－(三氟甲基)吡啶之製備
步驟1. 1－(3－甲基硫基丁－1－烯基)吡咯烷之製備
在乾燥之5000毫升(ml)圓底瓶中，其裝配有機械式攪拌器、氮氣入口、額外之漏斗，以及加熱器，注入591 g(4.27莫耳)之無水顆粒碳酸鉀，以及1428ml(17.1莫耳)之無水吡咯烷。混合物係於氮氣環境下攪拌，並以冰浴冷卻至4℃，之後加入1050ml(8.9莫耳)之3－甲基－硫基丁醛，加入速率係使溫度維持低於10℃。添加完成後，冷卻浴移除，反應回溫至室溫。之後將反應內容物經燒結玻璃過濾漏斗過濾，移除固體，該固體以200ml無水乙醚清洗。濾液於迴旋濃縮儀中真空濃縮，至所有吡咯烷移除，得1,519g之1－(3－甲基硫基丁－1－烯基)吡咯烷，為紅色液體。1
H NMR CDCl3
δ 1.36(d,3H),1.85(m,4H),2.02(s,3H),3.02(m,4H),3.26(q,1H),3.98(dd,1H),6.25(d,1H)。
步驟2. 5－(1－甲基硫基)乙基－2－(三氟甲基)吡啶之製備
在乾燥之5000毫升(ml)圓底瓶中，其裝配有磁性攪拌器、氮氣入口、額外之漏斗，以及加熱器，注入654ml(4.59莫耳)之4－乙氧基－1,1,1－三氟－丁－3－烯－2－酮與1000ml之無水乙腈。該溶液冷卻至5℃，加入786g(4.59莫耳)之1－(3－甲基硫基丁－1－烯基)吡咯烷，加入速率係使溫度維持低於10℃。添加完成後，冷卻浴移除。反應於室溫下攪拌1.5小時，之後530g(6.88莫耳)之醋酸銨部分地加入，反應於80℃加熱15小時。冷卻後，反應於迴旋濃縮儀中真空濃縮，移除乙腈，殘餘物溶解於3公升之乙醚中。醚類萃取物以3×100ml水清洗，移除醋酸銨，以無水硫酸鎂乾燥、過濾，並於迴旋濃縮儀中真空濃縮。粗產物經Kugelrohr蒸餾，於0.3mmHg下。於85－110℃蒸餾出之產物經收集，得599g如標題化合物5－(1－甲基硫基)乙基－2－(三氟甲基)吡啶，為黃色油狀物。1
H NMR CDCl3
δ 1.62(d,3H),1.95(s,3H),3.93(q,1H),7.67(d,1H),7.90(dd,1H),8.67(d,1H)。
5－(1－甲基硫基)乙基－2－(三氟甲基)吡啶之製備
步驟1.N,N
－二甲基－(3－甲基硫基丁－1－烯基)胺之製備
在乾燥之50ml圓底瓶中，裝配有磁性攪拌子，加入3－甲基硫基丁醛(2.04g,17.2mmol)、碳酸鉀(1.19g,8.6mmol)，以及無水乙腈(5ml)。錐形瓶配置有3－通活塞，氣體可在家用真空度下排出。二甲基胺(過量)係引入該系統，經由連接在活塞上之氣球，所得之磁性攪拌懸浮液係置於水浴中，緩和明顯的放熱反應。氣球重新灌入二甲基胺，反應於室溫下攪拌90分鐘，期間採樣進行GC分析，顯示醛類起始物質完全消耗掉。反應經過濾，溶劑以迴旋濃縮移除，得粗N,N
－二甲基－(3－甲基硫基－丁－1－烯基)胺，為淡黃色液體(2.45g)。1
H NMR CDCl3 1.35(d,3H),2.00(s,3H),2.60(s,6H),3.24(m,1H),4.06(dd,1H),5.97(dd,1H)。
步驟2. 5－(1－甲基硫基)乙基－2－(三氟甲基) 啶之製備
該N,N
－二甲基－(3－甲基硫基丁－1－烯基)胺(2.45g,17.0mmol)係溶於無水乙 (10ml)中，於室溫下滴加入4－乙氧基－1,1,1－三氟－丁－3－烯－2－酮(2.90g,17.2mmol)，歷時10分鐘，淡橘色溶液於室溫下攪拌16小時。所得之葡萄酒色(burgundy)溶液係加入醋酸銨(1.33g,17.2mmol)，反應加熱至回流，並攪拌1小時。反應冷卻至室溫，以乙醚(150ml)稀釋，以水清洗(3×50ml)，以濃鹽水清洗(50ml)，以硫酸鈉乾燥、過濾，溶劑於迴旋濃縮儀中真空移除。所得之棕色液體係經由快速層析純化(SiO2
，20% EtOAc/己烷)，得5－(1－甲基硫基)乙基－2－(三氟甲基) 啶，為橘色液體(1.67g,44%)。1
H NMR CDCl3 1.62(d,3H),1.95(s,3H),3.93(q,1H),7.67(d,1H),7.90(dd,1H),8.67(d,1H)。
Claims (3)
- 一種製備2-取代-5-(1-烷硫基)烷基吡啶(I)之方法，
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中R1 與R2 獨立地代表H或甲基，R3 代表甲基，以及R4 代表三氟甲基。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中該可產生氨之試劑為一有機酸之銨鹽。
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