專利名稱：磺酰脲的制備方法
技術領域：
本發明涉及雜環取代的磺酰脲除草劑、特別是式Ⅰ化合物及其與酸或堿形成鹽的制備方法。
式中X為氧，-O-NR2-或-SO2-NR2-Y為氮或CH，R1為(C1-C6)-烷基，(C2-C6)、烯基或(C2-C6)-炔基，其中每個后述的三個基團各自獨立地或未被取代，或被下列的一個或多個基團取代鹵素、(C1-C4)-烷氧基和〔(C1-C4)烷氧〕羰基，或者若X＝氧，也可以是苯基，苯基或未被取代，或被下列的一個或多個基團取代鹵素、硝基、(C1-C4)、烷基，(C1-C4)-鹵代烷基，(C1-C4)-烷氧基，(C1-C4)-鹵代烷氧基和〔(C1-C4)烷氧〕羰基，R2為氫，(C1-C6)-烷基，(C2-C6)-烯基，(C2-C6)-炔基或(C3-C6)-環烷基，R3、R4各自獨立地為氫，(C1-C4)-烷基或(C1-C4)-烷氧基，其中每個后述兩個基團未被取代或被下列的一個或多個基團取代鹵素、烷氧基和烷硫基，R3、R4或者是鹵素、(C1-C4)-烷硫基，(C1-C4)-烷氨基或二-〔(C1-C4)烷〕氨基，R5為氫或(C1-C4)烷基，R6為氫式Ⅰ也包括所有未提及的、由其特定的空間類型所定義的可能存在的立體異構體，如對映體、非對映體、Z-型和E-型異構體，這些異構體表現在式Ⅰ中原子的連接上。或Ⅰ的那些化合物例如可含有一個或多個不對稱碳原子，或者也含有雙鍵，這些未在通式Ⅰ中分別表示出來。立體異構體可按照常規方法由含有立體異構體的混合物中得到，或者加入立體化學純的原料經立體選擇性反應制備。
式Ⅰ的化合物可形成鹽，為-SO2-NH基的氬被一個尤其適于農業的陽離取代。這些鹽例如是金屬，尤其是堿金屬鹽(例如Na+或K+)或堿土金屬鹽，或也可以是銨鹽或有機胺鹽。鹽的生成也可將強酸加合到式Ⅰ化合物的嘧啶基上，適宜的酸是強無機酸和有機酸，例如HCl，HBr，H2SO4或HNO3。
式Ⅰ化合物是已知的，用作具有除草作用的植物保護劑，可參加EP-A-013258(US-A-4601747)，EP-A-0342569(US-A-5104443)和EP-A-4163(US-A-4191553)。在這些專利中也引證或敘述了式Ⅰ化合物的一些制備方法。
這些已知方法的缺點是使用氯磺酰異氰酸酯(CSI)，它的高反應性能導致工業上安全問題，它的難以獲得使成本很高。因而，該已知的方法從安全技術和經濟的觀點進行大規模的工業生產是不適宜的。
新的方法表明，式Ⅰ化合物可以通過容易得到的原料進行反應而令人意外地有效地制取。
本發明的內容是該式Ⅰ化合物或其鹽的制備方法，其特征是，式Ⅱ化合物與式Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ化合物反應
式中R1，X，R3，R4，R5和Y的含義同式1所述，R7和R8分別為氫，季銨離子或一當量的一價、二價或多價金屬陽離子。
按照本發明制備式Ⅰ化合物時特別重要的化合物是R1X定義為N-〔(C1-C6)-烷基磺酰基〕-N-〔(C1-C3)-烷基〕-氨基或〔(C1-C4)-烷氧基〕-苯氧基，R3和R4各自獨立地代表(C1-C2)-烷基或(C1-C2)-烷氧基，R5為氫或甲基，R6為氫。
優選的R1X為N-〔(C1-C3)-烷基磺酰基〕-N-〔(C1-C2)-烷基〕-氨基，特別是N-〔甲基磺酰基)-N-(甲基)-胺基，N-(甲基磺酰基)-N-(乙基)-氨基，N-(乙基磺酰基)-N-(甲基)-氨基或N-(正丙基磺酰基)-N-(甲基)氨基;R1X優選的還有(C1-C3)-烷氧苯氧基，特別是2-甲氧苯氧基，2-乙氧苯氧基，2-正丙氧苯氧基或2-異丙基苯氧基。
R3和R4優選的是，各自獨立為(C1-C2)烷基或(C1-C2)-烷氧基，特別是甲基或甲氧基。
R7和R8的實例是堿金屬或堿土金屬陽離子，如鈉、鉀、鎂和鈣離子。金屬陽離子的價數大于1時，與式Ⅱ化合物的式R1-X的相應的兩個或多個基團結合，式Ⅲ化合物的更多的OCN基團與金屬離子結合。R7和R8的實例也可以是季銨離子如四烷基銨，三烷基芳基銨，二烷基二芳基銨，烷基三芳基銨和四芳基銨，其中，烷基可任選地取代，例如被烷氧基或芳基取代。
在所述的和以后的式中的含烴基團，例如烷基，烷氧基，鹵代烷氧基和烷硫基以及相應的不飽和的和(或)取代的基團中，在每種情況下的烴基可以是直鏈的或是支鏈的，烷基以及組合成例如烷氧基鹵代烷基中的烷基為甲基，乙基，正-或異丙基，正-，異-，叔-或2-丁基;烯基和炔基的含義具有相應于烷基的不飽和基，如2-丙烯基，2-或3-丁烯基，2-丙炔基，2-或3-丁炔基。鹵素為氟、氯、溴或碘。鹵代烷基為被一個或多個鹵原子取代的烷基;鹵代烷基例如是CF3，CHF2，CH2CF3。芳基例如是苯基，萘基，四氫萘基，2，3-二氫化茚基，芴基等等，優選為苯基。取代的芳基或取代的苯基優選為被一個或多個、優選為1～3個下列基團取代的芳基或苯基鹵素、烷基，鹵烷基，鹵代烷氧基，硝基，氰基，烷氧羰基，鏈烷酰基，氨基甲酰基，一-和二-烷氨基羰基，一-和二-烷氨基，烷基亞磺酰基或烷基磺酰基，其中含烷基的基團有1～4個碳原子，尤以1～2個碳原子為優選，特別優選的是甲基、甲氧基和氯。
按照本發明方法制備式Ⅰ的相應的磺酰脲的收率比較高，例如80%或更高。此時的純度大都高于94%(重量計)，無需進行昂貴的純化步驟。
反應的實施優選為兩步或多步。首先是式Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的化合物相互反應。然后將生成的反應混合物與式Ⅴ化合物反應。反應物結合后生成的中間產物一般可以分離出。但整個方法也可以用一鍋煮方法進行。
組分Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的反應溫度優選在0℃到200℃之間，尤其是在+8℃到+135℃之間，最好是在+20℃到+90℃之間進行。
由Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ得到的反應混合物與氨基雜環Ⅴ的反應溫度優選為-20℃到+120℃之間，尤其是在-5℃到+80℃之間進行。
本發明方法可在無溶劑中進行。不過，該方法或各個操作步驟常常在反應條件下有惰性的無機或有機溶劑或這些溶劑的混合物存在下進行是有利的。該方法的各步之間改換溶劑也可能是有利的。
適宜的有機溶劑的實例是非質子性極性有機溶劑，如脂肪族或芳香族腈，N，N-二烷基-鏈烷烴碳酰胺，二烷基亞砜，聚烯二醇二烷基醚和N-烷基化的環狀酰胺，以及脂肪族的或優選為芳香族的、可任選由鹵素取代的烴類，或者上述有機溶劑的混合物。適宜的無機溶劑的實例是液態二氧化硫和液態氫氰酸以及它們的混合物。也可以用上述有機和無機溶劑的混合物。
優選的溶劑有例如乙腈、丙腈、苯腈、二甲基甲酰胺，二甲基亞砜，四氫噻吩砜，N-甲基吡咯酮，乙二醇二烷醚，二-、三-或四烯二醇二烷醚，特別是-二甲醚或二乙醚，甲苯，二甲苯，氯苯，液態二氧化硫，或者也可用上述溶劑的兩種或多種溶劑的混合物。該方法的第一步，即Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ或Ⅱ和Ⅳ的反應，例如在非質子性極性有機或無機溶劑中進行，如乙腈或液態二氧化硫，后面幾步例如在低極性的非質子性有機溶劑如甲苯或二甲苯中進行，這樣做可能更為有利。
當式Ⅱ和(或)式Ⅲ化合物在選定的溶劑中不能完全溶解的時候，可以通過劇烈地混合反應物，例如強效攪拌或超聲而加速反應。
為進行式Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ化合物的反應，例如可以先將式Ⅲ和Ⅳ的化合物反應，例如在反應溫度0℃到80℃、沒有溶劑、或在上述的非質子性極性的有機或無機溶劑的存在下反應，生成結構尚不清楚的加成化合物(加合物1)。然后是Ⅱ與上面得到的加合物1反應，最簡單地以上面得到的反應混合物的形式，并任選地加溫進行反應，從而又得到結構尚不清楚的加成化合物(加合物2)，后者按照本發明方法適于與式Ⅴ化合物反應。與化合物Ⅱ的反應例如在溫度0～200℃之間進行，優選為+8℃到+135℃，尤其是在+20℃到+90℃，在前述的非質子性極性有機或非質子性極性無機溶劑的存在下進行。上述的化合物Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的反應不在固定的溫度下而是在提高的溫度梯度下進行，這常常是有利的。
根據用確證反應和光譜方法研究的結果，中間生成的加成產物不像開始所設想的是由式R1XSO2-N＝C＝O的異氰酸酯所構成，雖然加合物2與式Ⅴ的胺反應至少會得到形式上為式Ⅰ的取代的脲，后者可認為是式R1XSO2-NCO的異氰酸酯與式Ⅴ的胺之間的反應的結果。
因此，本發明內容還包括所述的加合物1和2，它們可通過所述的化合物Ⅲ和Ⅳ的反應方法和按照本發明的方法后來與化合物Ⅱ反應而得到。
也可以用另外的制備方法共同使式Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的化合物反應，優選于較低溫度到-10℃或更低溫度下進行，通常是在加溫的反應溫度下進行。另一個方法也可以共同使式Ⅱ和Ⅲ和化合物反應，磺酰氯(或Ⅳ化合物)可在加熱到反應溫度之前或在式Ⅱ化合物反應溫度下加入。
式Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ化合物的反應最好在非質子性條件下進行。
當R7或R8或兩者都是氫時，通常以每摩爾當量的氫加入1摩爾當量的輔助堿為宜。用作輔助堿的可以是無機堿例如堿土金屬的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽，堿金屬的碳酸鹽和或碳酸氫鹽，以及類似的堿，或者是有機堿，例如三烷基胺。
當式Ⅱ和Ⅲ化合物的R7＝氫、R8不是氫時，加入的Ⅱ∶Ⅲ的摩爾比最高為大約1∶2，特別是在摩爾比大約是1∶2有利，此時化合物Ⅲ至少1摩爾當量作為輔助堿起作用。在R7＝氫的情況下Ⅱ∶Ⅲ的摩爾比也可用大約1∶1，此時為使反應完全，至少要加入1當量的其它輔助堿，若R8也是氫時，至少要加入2當量的其它輔助堿，作為輔助堿可以用上面提及的堿。
若R7和R8都是金屬陽離子或季銨陽離子時，式Ⅱ和Ⅲ化合物也可不用輔助堿，以大約1∶1的摩爾比加入。
磺酰氯(式Ⅳ化合物)最好以等摩爾量加到式Ⅱ化合物中，或者過量加入，例如Ⅱ∶Ⅳ的摩爾比為1∶1到1∶2，優選為1∶1到1∶1.5，再過量也是可以的。但一般最好是在加入式Ⅴ化合物之前把過量加入的磺酰氯蒸餾除去。
加入到式Ⅱ化合物中的式Ⅴ化合物可以是等摩爾量，或缺量或過量。Ⅴ的未反應部分可按常規方法自反應混合物中分離出，并可再參與反應。
按照本發明方法制備通式Ⅰ化合物所必需的原料式Ⅲ和Ⅳ化合物可以買到，或用已知方法容易制取。式Ⅱ化合物或可買到，或按常規方法制備，例如磺酰氯與胺反應。
式Ⅴ雜環同樣或可買到，或用適當方法制備，例如參見US-A-4310470，EP-A-0027200，US-A-4299960，M.J.Langermann，C.K.Banks，J.Am.Chem.Soc.73 3011(1951)。
本發明方法的優點是，式Ⅳ和Ⅴ化合物的未反應部分以及用過的溶劑基本上可定量回收，可再套用。
難溶的副產物組分，例如氯化鈉，可以在反應階段中分離出。
本發明方法的另一優點是，欲得之式Ⅰ產物當任選地加入水或其它極性溶劑時，會以高純度的難溶化合物自反應介質中沉出。
下面的實施例中是以重量百分率表示的，除非另行給定。
實施例1.1-〔(N-甲基磺酰基-N-甲氨基)-磺酰基〕-3-(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)-脲340g(2.52mol)磺酰氯溶于1.5l乙腈中，劇烈攪拌下于20分鐘內分次向其中加入260g(4.0mol)氰酸鈉(20℃)。攪拌15分鐘后，于25℃下滴加入222g(2.0mol)甲磺酰-N-甲胺，慢慢升溫，劇烈攪拌下加熱回流200分鐘。然后在100mbar壓力下用溶劑蒸除過量的磺酰氯，直至內溫到50℃。用氮氣平衡壓力后加入1.5l乙腈(也可選用甲苯等)，在0℃下加入155g(1.0mol)2-氨基-4，6-二甲氧基嘧啶。75分鐘后加入1.01水，濾集沉淀，洗滌，得到304g 1-〔(N-甲基磺酰基-N-甲胺基)-磺酰基〕-3-(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)-脲，m.p.176-178℃。產物與對照樣品相符，用高壓液相色譜(HPLC)分析，純度為96%，收率為理論量77%。
2.1-(2-乙氧苯氧磺酰基)-3-(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)-脲26.0g(0.4mol)粉碎為氰酸鈉于室溫下懸浮于200ml乙腈中，在20分鐘內與28.3g(0.21mol)磺酰氯混合，此時溫度升至44℃。50℃攪拌4小時后，減壓蒸餾，冷卻到27℃，于10分鐘內同27.6g(0.2mol)2-乙氧基酚混合。放置過夜，室溫下加入15.5g(0.1mol)2-氨基-4，6-二甲氧基嘧啶。在50℃攪拌120分鐘，減壓蒸除溶劑，加入100ml水，用二氯甲烷萃取。蒸除有機溶劑后剩余49.9g固體物，HPLC分析顯示含量為71.6%(重量)的1-(2-乙氧基苯氧磺酰基)-3-(4，6-二甲氧基-2-嘧啶基)-脲，收率為理論量的89%。
按照實施例1和2也可得到下表所列的式Ⅰ(Y＝CH)化合物
權利要求
1.制備式Ⅰ化合物或其鹽的方法
式中X為氧、-O-NR2-，-SO2-NR2-，Y為氮或CH，R1為(C1-C6)-烷基，(C2-C6)-烯基或(C2-C6)-炔基，這三個基團都各自獨立地或未被取代，或被下列的一個或多個基團取代，鹵素，(C1-C4)-烷氧基和[(C1-C4)-烷氧]-羰基，或者當X=氧時，也可以是苯基，苯基或未被取代，或被下列的一個或多個基團取代鹵素，硝基，(C1-C4)-烷基，(C1-C4)鹵代烷基，(C1-C4)-烷氧基(C1-C4)-鹵代烷氧基和[(C1-C4)-烷氧]-羰基，R2為氫，(C1-C6)-烷基，(C2-C6)-烯基，(C2-C6)-炔基或(C3-C6)-環烷基，R3，R4各自獨立為氫，(C1-C4)-烷基或(C1-C4)-烷氧基，這兩個基團或未被取代或被下列的一個或多個基團取代鹵素，烷氧基和烷硫基，R3，R4或者是鹵素，(C1-C4)-烷硫基，(C1-C4)-烷氨基或二、[(C1-C4)烷]氨基，R5為氫或(C1-C4)-烷基，R6為氫，該制備方法的特征是，式Ⅱ化合物與式Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ化合物反應
式中R1，R3，R4，R5，X和Y的含義與式Ⅰ同，R7和R8的含義是氫，季銨離子或一個當量的一價、二價或多價的金屬陽離子。
2.按照權利要求1的方法，其特征是R1X為N-〔(C1-C6)-烷基磺酰基〕-N-〔(C1-C3)-烷基〕-氨基或〔(C1-C4)-烷氧〕-苯氧基，R3，R4各自獨立為(C1-C2)-烷基或(C1-C2)-烷氧基，R5為氫或甲基，R6為氫。
3.按照權利要求1或2的方法，其特征是，R1X為N-〔(C1-C3)-烷基磺酰基〕-N-〔(C1-C2)-烷基〕-氨基或(C1-C3)-烷氧苯氧基，
4.按照權利要求1到3中的一個方法，其特征是，R3和R4為甲基或甲氧基。
5.按照權利要求1到4中的一個方法，其特征是，首先將式Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的化合物相互反應，然后與式Ⅴ進行反應。
6.按照權利要求5的方法，其特征是，式Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ化合物的反應溫度是在0℃到200℃之間。
7.按照權利要求5或6的方法，其特征是，與式Ⅴ化合物的反應溫度是在-20℃到120℃之間。
8.按照權利要求1到7中的一個方法，其特征是，該方法或各個方法步驟是在反應條件下為惰性的無機溶劑或有機溶劑或這些溶劑的混合物中進行。
9.按照權利要求8的方法，其特征是，溶劑選自非質子性極性有機溶劑和被鹵素適當取代的脂肪族或芳香族的烴，以及這些有機溶劑的混合物。
10.按照權利要求1到9中的一個方法，其特征是，式Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的化合物是非質子性條件下進行反應的。
11.按照權利要求10的方法，其特征是，R8是個金屬陽離子或季銨陽離子，加入的式Ⅱ和Ⅲ的化合物比例為a)若R7＝H，摩爾比最高為1∶2，或b)若R7＝H，在有等摩爾量的輔助堿(不同于化合物Ⅲ)的存在下，Ⅱ和Ⅲ的摩爾比大約為1∶1，或c)若R7＝金屬陽離子或季銨陽離子，摩爾比為大約1∶1，沒有輔助堿。
12.按照權利要求1到11中的一個方法，其特征是，加入的式Ⅳ化合物等當量于或過量于式Ⅱ化合物。
13.制備加成化合物(“加合物1”)的方法，其特征是，式Ⅲ化合物與式Ⅳ化合物反應式中，R8為氫，季銨離子或一當量的一價、二價或多價的金屬陽離子。
14.按照權利要求13的方法，其特征是，在無溶劑或有非質子性極性有機或非質子性極性無機溶劑存在下，反應是在0℃到80℃溫度間進行的。
15.按照權利要〔13或14的方法得到的加成化合物(“加合物1”)。
16.制備加成化合物(“加合物2”)的方法，其特征是，按照權利要求15得到的加成化合物(“加合物1”)與式Ⅱ化合物反應，式中R1和X的含義與權項1到4中式Ⅰ定義的相同，R7為氫，季銨離子或一當量的一價，二價或多價的金屬陽離子。
17.按照權利要求16的方法，其特征是，該反應在非質子性極性有機或非質子性極性無機溶劑的存在下在反應溫度為0℃到200℃之間進行。
18.按照權利要求16或17得到的加成化合物(“加合物2”)。
19.制備如在權利要求1-4中一項所述的式Ⅰ化合物的方法，其特征是，由權利要求18得到的加成化合物與與Ⅴ化合物反應
式中R3，R4，R5，X和Y的含義與上述的式Ⅰ所定義的相同。
全文摘要
式I化合物或其鹽的制備方法是式II化合物與式III、IV和V化合物反應，式中取代基含義詳見說明書。
文檔編號C07D251/46GK1076193SQ9310246
公開日1993年9月15日 申請日期1993年3月6日 優先權日1992年3月7日
發明者G·施萊格爾 申請人:赫徹斯特股份公司