Способ получения оксимовых эфиров взаимодействием оксамина с диалкилкарбонатами

 

Изобретение относится к способу получения оксимовых эфиров общей формулы Iа, где R³ - метил, R⁴ - C₁-С₆ алкил, А - СН₃, -О-арил, -СН₂-О-арил, Х - кислород. Способ заключается в том, что оксим формулы Ila, где заместители имеют аналогичные значения, при необходимости в присутствии органического растворителя переводят с помощью основания в соль и затем эту соль подвергают взаимодействию с диметилкарбонатом. Способ обеспечивает получение продуктов с количественным выходом и высокой избирательностью. 11 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способу получения оксимовых эфиров общей формулы I в которой R¹ означает C-органический радикал, R² означает водород, алкоксигруппу, цианогруппу, нитрогруппу, SOR⁴, SO₂R³, CO₂-алкил, P(O) (OR⁴₂) или C-органический радикал, и R³, R⁴ означают необязательно замещенный C₁-C₆алкил, осуществляемому следующим путем.

Оксим общей формулы II в которой заместители R¹ и R² имеют указанное выше значение, при необходимости в присутствии органическою разбавителя переводят с помощью основания в соответствующую соль и затем эту соль подвергают взаимодействию с диалкилкарбонатом общей формулы III где R³ имеет указанное выше значение.

Предпочтительно настоящее изобретение относится к способу получения оксимовых эфиров общей формулы Iа

где R³ и R⁴ идентичны, либо различны и означают C₁-C₆алкил, a R⁴ означает дополнительно водород и
X означает кислород и NH и
A представляет собой следующие радикалы: CH₃, О-арил, CH₂-О-арил,



где
R⁵-R⁷ идентичны либо различны и означают водород, C₁-C₄алкил, арил и гетероарил, при условии, что арил представляет собой фенил и нафтил и может быть замещен одним-тремя радикалами из числа следующих: галоген, циано, нитро, C₁-C₄алкил, C₁-C₄алкокси, C₁-C₄галогеналкил, C₁-C₄галогеналкокси,
C₁-C₄алкоксимино-C₁-C₄алкил, арил, арилокси, бензил, бензилокси, гетероарил, гетероарилокси, C₃-C₆циклоалкил, C₁-C₄диалкиламино, CO₂CH₃, CO₂C₂H₅, формил и ацетил и что гетероарил представляет собой необязательно замещенный ароматический пятичленный, либо шестичленный гетероцикл,
осуществляемому следующим путем.

Оксим общей формулы IIа

в которой заместители имеют указанное выше значение, при необходимости в присутствии органического разбавителя переводят с помощью основания в соответствующую соль и затем эту соль подвергают взаимодействию с диалкилкарбонатом общей формулы III

где R³ имеет указанное выше значение.

Из публикации Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, 4^е издание, том 10/4, стр. 7 и далее известно получение оксимовых эфиров общей формулы I, осуществляемое двояким путем:
а) прямым оксимированием предварительной стадии карбонила солями алкоксиамина или

б) алкилированием предварительной стадии оксима алкилирующим агентом R¹-Z, таким, как диалкилсульфат или алкилгалогенид

Однако оба варианта этого способа обладают существенными недостатками, обусловливающими значительные трудности при получении соединений общей формулы I в промышленном масштабе. В варианте а) способа следует назвать прежде всего высокую стоимость солей алкоксиамина, а также ограниченную возможность их использования.

Главный недостаток варианта б) заключается в малой избирательности реакции алкилирования; так, наряду с требуемым О-продуктом алкилирования получают также с выходом от 10 до 20% N-продукт алкилирования в виде соответствующего нитрона.

В качестве ссылки, где описываются эти обе методики получения новых оксимовых эфиров, можно назвать, например, европейскую заявку ЕР-В 253213.

В европейской заявке ЕР-А 554767 описывается способ получения Е-оксимовых эфиров сложных эфиров фенилглиоксиловой кислоты, в котором Е-оксимы сложных эфиров фенилглиоксиловой кислоты подвергают взаимодействию с алкилирующим агентом, причем и в этом случае в качестве побочного продукта также получают соответствующий нитрон, указанный выше в варианте б) способа.

Из Journ. Org. Chem. 1993, 58, 5765-5770 известно, что из алифатических оксимов взаимодействием с диметилкарбонатом можно получить в основном оксазолиноны и лишь в незначительных количествах О-производные метила. В результате взаимодействия бензофеноноксима с диметилкарбонатом получали 56% оксимметилового эфира и 24% N-метилнитрона. В результате взаимодействия ацетофенона с диметилкарбонатом получали 45% сопряженного О-производного метила. Из этой публикации очевидно, что реакция между оксимами и диметилкарбонатом характеризуется малой избирательностью касательно образования оксимового эфира.

Исходя из вышеизложенного, в основу изобретения была положена задача разработать простой, экономичный и пригодный для применения в промышленном масштабе способ получения оксимовых эфиров формулы I.

Неожиданным образом было установлено, что оксим общей формулы II можно с высокой избирательностью реакции и целенаправленно алкилировать по О-атому диалкилкарбонатом в присутствии основания. Выход нежелательного побочного продукта (нитрона), образующегося в результате алкилирования по атому азоту оксима, составляет в предлагаемом способе максимум 5%, как правило, однако, менее 2%.

Хотя возможность использования диалкилкарбонатов в качестве алкилирующих агентов в принципе известна, совершенно неожиданным, однако, оказался тот факт, что таким путем вообще и при этом с высокой О-избирательностью можно осуществлять алкилирование оксимов общей формулы II.

При осуществлении способа согласно изобретению работают, как правило, таким образом, что сначала оксим общей формулы II подвергают взаимодействию с основанием и затем образовавшийся оксимат при температурах в интервале от 80 до 130^oC вводят в реакцию с диалкилкарбонатом при температурах в интервале от 80 до 130^oC, предпочтительно при температуре кипения соответствующего диалкилкарбоната.

Во многих случаях предпочтительно образовавшийся оксимат выделять, после чего подвергать его в чистом виде взаимодействию с диалкилкарбонатом, предпочтительно с диметилкарбонатом при температурах в интервале от 80 до 130^oC, прежде всего при температуре кипения соответствующего диалкилкарбоната. При этом целесообразно отказаться от применения добавок растворителя или разбавителя и использовать вместо них диалкилкарбонат в избытке. Этот последний может быть возвращен в процесс во время реакции, либо после ее завершения путем перегонки как под вакуумом, так и при нормальном давлении.

Если тем не менее реакцию хотят проводить в присутствии разбавителя, то рекомендуется в качестве такового применять толуол, ксилол, диметилформамид, либо спирт, как, например, метанол или этанол.

Перевод оксимов в оксиматы осуществляют взаимодействием с органическим, либо неорганическим основанием. Пригодными для использования в указанных целях органическими основаниями являются третичные амины, такие, как триалкиламины. В качестве примеров таких триалкиламинов можно назвать триэтиламин, триметиламин и диэтилметиламин.

Пригодными для использования в тех же целях неорганическими основаниями являются гидроксиды, карбонаты, алкоголяты или гидриды щелочных металлов, как, например, карбонат калия, гидроксид калия, метанолат калия, трет-бутилат калия, карбонат натрия, гидроксид натрия, метанолат натрия и гидрид натрия. Предпочтительны из них триэтиламин, метанолат натрия или карбонат калия. Взаимодействие оксимов с основанием осуществляют предпочтительно в присутствии разбавителя, такого, например, как толуол, ксилол, метанол, этанол или диметилкарбонат. Предпочтительны из них метанол и диметилкарбонат. Эту реакцию проводят в диапазоне температур от +20 до +100^oC. Основание применяют при этом в количестве 0,1-3 мол. эквивалента по отношению к оксиму.

В качестве диалкилкарбонатов могут применяться C₁-C₆диалкилкарбонаты, такие, например, как диметилкарбонат, диэтилкарбонат, ди-н-пропилкарбонат, диизопропилкарбонат, ди-н-бутилкарбонат, ди-н-пентилкарбонат, ди-н-гексил-карбонат; предпочтительно, однако, проводить реакцию с использованием диметилкарбоната. При использовании добавок растворителя или разбавителя диалкилкарбонат применяют в количестве от 1 до 10 мол. эквивалентов. Предпочтительно, однако, применять диалкилкарбонат в избытке без добавок разбавителя.

Взаимодействие оксиматов с диалкилкарбонатами осуществляют, как правило, при нормальном давлении в диапазоне температур от 80 до 130^oC. Определенные преимущества, однако, можно получить в том случае, если проводить реакцию в автоклаве при давлении 1-100 бар, предпочтительно 1-20 бар. В этом диапазоне давления основание применяют предпочтительно в количестве от 0,1 до 1 мол. эквивалента по отношению к окcиму.

Предлагаемый согласно изобретению способ может применяться для получения оксимовых эфиров формул I и Iа, в которых заместители имеют следующее значение:
алкил представляет собой насыщенные, прямоцепочечные либо разветвленные углеводородные радикалы с 1-6 атомами углерода, например, метил, этил, пропил, 1-метилэтил, бутил, 1-метилпропил, 2-метилпропил, 1,1-диметилэтил, пентил, 1-метилбутил, 2-метилбутил, 3-метилбутил, 2,2-диметилпропил, 1-этилпропил, гексил, 1,1-диметилпропил, 1,2-диметилпропил, 1-метилпентил, 2-метилпентил, 3-метилпентил, 4-метилпентил, 1,1-диметилбутил, 1,2-диметилбутил, 1,3-диметилбутил, 2,2-диметилбутил, 2,3-диметилбутил, 3,3-диметилбутил, 1-этилбутил, 2-этилбутил, 1,1,2-триметилпропил, 1,2,2-триметилпропил, 1-этил-1-метилпропил и 1-этил-2-метилпропил;
галоген представляет собой фтор, хлор, бром и иод;
галогеналкил представляет собой прямоцепочечные либо разветвленные алкильные группы с 1-4 атомами углерода, как, например, метил, этил, пропил, 1-метилэтил, бутил, 1-метилпропил, 2-метилпропил, 1,1-диметилэтил, причем в этих группах атомы водорода могут быть частично либо полностью замещены на атомы галогена, например, C₁-C₂галогеналкил, такой, как хлорметил, дихлорметил, трихлорметил, фторметил, дифторметил, трифторметил, хлорфторметил, дихлорфторметил, хлордифторметил, 1-фторэтил, 2-фторэтил, 2,2-дифторэтил, 2,2,2-трифторэтил, 2-хлор-2-фторэтил, 2-хлор-2,2-дифторэтил, 2,2-дихлор-2-фторэтил, 2,2,2-трихлорэтил и пентафторэтил;
алкокси представляет собой прямоцепочечные либо разветвленные алкильные группы с 1-6 атомами углерода, такие, как метил, этил, пропил, 1-метилэтил, бутил, 1-метилпропил, 2-метилпропил, 1,1-диметилэтил, пентил, 1-метилбутил, 2-метилбутил, 3-метилбутил, 2,2-диметилпропил, 1-этилпропил, гексил, 1,1-диметилпропил, 1,2-диметилпропил, 1-метилпентил, 2-метилпентил, 3-метилпентил, 4-метилпентил, 1,1-диметилбутил, 1,2-диметилбутил, 1,3-диметилбутил, 2,2-диметилбутил, 2,3-диметилбутил, 3,3-диметилбутил, 1-этилбутил, 2-этилбутил, 1,1,2-триметилпропил, 1,2,2-триметилпропил, 1-этил-1-метилпропил и 1-этил-2-метилпропил, связанные через атом кислорода (-O-) со скелетом;
галогеналкокси представляет собой прямоцепочечные либо разветвленные галогеналкильные группы с 1-4 атомами углерода, такие, как хлорметил, дихлорметил, трихлорметил, фторметил, дифторметил, трифторметил, хлорфторметил, дихлорфторметил, хлордифторметил, 1-фторэтил, 2-фторэтил, 2,2-дифторэтил, 2,2,2-трифторэтил, 2-хлор-2-фторэтил, 2-хлор-2,2-дифторэтил, 2,2-дихлор-2-фторэтил, 2,2,2-трихлорэтил и пентафторэтил, связанные через атом кислорода (-O-) со скелетом;
алкоксиминоалкил представляет собой, например, метоксиминометил, 1-метоксимино-1-этил, этоксиминометил, 1-метоксимино-2-этил, 1-этоксимино-1-этил, 1-этоксимино-2-этил;
циклоалкил представляет собой моноциклические алкильные группы с 3-12 углеродными членами цикла, например, C₃-C₈циклоалкил, такой, как циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, циклогептил и циклооктил;
гетарил, соответственно гетарилокси представляет собой ароматические моно- либо полициклические радикалы, которые наряду с углеродными членами цикла могут содержать дополнительно от одного до четырех атомов азота, либо от одного до трех атомов азота и один атом кислорода или серы, либо не содержать ни одного атома азота, а содержать один атом кислорода или серы и которые непосредственно (гетарил) или через атом кислорода (гетарилокси) связаны со скелетом, например,
- 5-членный гетероарил, содержащий от одного до трех атомов азота: 5-членные гетероарильные группы, которые наряду с атомами углерода могут содержать в качестве членов цикла от одного до трех атомов азота, например, 2-пирролил, 3-пирролил, 3-пиразолил, 4-пиразолил, 5-пиразолил, 2-имидазолил, 4-имидазолил, 1,2,4-триазол-3-ил и 1,3,4-триазол-2-ил;
- 5-членный гетероарил, содержащий от одного до четырех атомов азота, либо от одного до трех атомов азота и один атом серы или кислорода, либо не содержащий ни одного атома азота, а содержащий один атом кислорода или серы: 5-членные гетероарильные группы, которые наряду с атомами углерода могут содержать в качестве членов цикла от одного до четырех атомов азота, либо от одного до трех атомов азота и один атом серы или кислорода, либо не содержать ни одного атома азота, а содержать один атом кислорода или серы, например, 2-фурил, 3-фурил, 2-тиенил, 3-тиенил, 2-пирролил, 3-пирролил, 3-изоксазолил, 4-изоксазолил, 5-изоксазолил, 3-изотиазолил, 4-изотиазолил, 5-изотиазолил, 3-пиразолил, 4-пиразолил, 5-пиразолил, 2-оксазолил, 4-оксазолил, 5-оксазолил, 2-тиазолил, 4-тиазолил, 5-тиазолил, 2-имидазолил, 4-имидазолил, 1,2,4-оксадиазол-3-ил, 1,2,4-оксадиазол-5-ил, 1,2,4-тиадиазол-3-ил, 1,2,4-тиадитазол-5-ил, 1,2,4-триазол-3-ил, 1,3,4-оксадиазол-2-ил, 1,3,4-тиадиазол-2-ил, 1,3,4-триазол-2-ил;
- сконденсированный с бензольным ядром 5-членный гетероарил, содержащий от одного до трех атомов азота, либо один атом азота и/или один атом кислорода или серы: 5-членные гетероарильные группы, которые наряду с атомами углерода могут содержать в качестве членов цикла от одного до четырех атомов азота либо от одного до трех атомов азота и один атом серы или кислорода, либо один атом кислорода или серы и в которых два смежных углеродных члена, либо один атом азота и один смежный углеродный член могут быть соединены мостиковой связью посредством бута-1,3-диен-1,4-дииловой группы;
- связанный через атом азота 5-членный гетероарил, содержащий от одного до четырех атомов азота, или связанный через атом азота сконденсированный с бензольным ядром 5-членный гетероарил, содержащий от одного до трех атомов азота: 5-членные гетероарильные группы, которые наряду с атомами углерода могут содержать в качестве членов цикла от одного до четырех атомов азота, соответственно от одного до трех атомов азота и в которых два смежных углеродных члена, либо один атом азота и один смежный углеродный член могут быть соединены мостиковой связью посредством бута-1,3-диен-1,4-дииловой группы, причем эти циклы связаны через один из азотных членов со скелетом;
- 6-членный гетероарил, содержащий от одного до трех, соответственно от одного до четырех атомов азота: 6-членные гетероарильные группы, которые наряду с атомами углерода могут содержать в качестве членов цикла от одного до трех, соответственно от одного до четырех атомов азота, например, 2-пиридинил, 3-пиридинил, 4-пиридинил, 3-пиридазинил, 4-пиридазинил, 2-пиримидинил, 4-пиримидинил, 5-пиримидинил, 2-пиразинил, 1,3,5-триазин-2-ил, 1,2,4-триазин-3-ил и 1,2,4,5-тетразин-3-ил;
- сконденсированный с бензольным ядром 6-членный гетероарил, содержащий от одного до четырех атомов азота: 6-членные гетероарильные группы, в которых два соседних углеродных члена цикла могут быть соединены мостиковой связью посредством бута-1,3-диен-1,4-дииловой группы, например, хинолин, изохинолин, хиназолин и хиноксалин.

Оксимовые эфиры общей формулы I, соответственно их предварительные стадии, оксимы общей формулы II могут быть представлены в виде E- и Z-изомеров. Оба изомера, равно как и смесь E/Z-изомеров также включены в объем настоящего изобретения. Предпочтительно, однако, оксимы общей формулы II применяют в виде E-изомеров, получая после реакции согласно пункту I формулы изобретения E-оксимовые эфиры общей формулы I.

Ниже предлагаемый способ подробнее поясняется на примерах его осуществления.

Пример 1
Получение O-E-метилоксима метилового эфира 2-(2'-метилфеноксиметил)фенилглиоксиловой кислоты
К 18 г 30%-ного раствора метанолат натрия/метанол при комнатной температуре добавляют раствор из 30 г E-оксима метилового эфира 2-(2'-метилфеноксиметил)фенилглиоксиловой кислоты [известен из европейской заявки ЕР 554767] [чистота 95,6%] , после чего концентрируют досуха с помощью ротационного испарителя при 50^oC/1,33 кПа (10 мм). 3атем добавляют 100 мл диметилкарбоната и суспензию нагревают в течение 11 ч с обратным холодильником. После охлаждения до комнатной температуры добавляют 200 мл воды и дважды экстрагируют соответственно порциями по 150 мл метиленхлорида. Объединенные органические фазы сушат и концентрируют. Образовавшийся остаток (29,5 г) имеет следующий состав [количественный ЖХВД-анализ, в мас.%]:
1,2% исходный материал (E-оксим);
0,5% метилнитрон метилового эфира 2-(2'-метилфеноксиметил)фенилглиоксиловой кислоты (нитрон);
88,7% O-E-метилоксим метилового эфира 2-(2'-метилфеноксиметил) фенилглиоксиловой кислоты (E-оксимовый эфир);
1,2% 2-(2'-метилфеноксиметил)бензонитрил.

Избирательность касательно O/N-алкилирования составляет 177:1, при выходе 86,7% (нитрон + E-оксимовый эфир).

Формула изобретения

1. Способ получения оксимовых эфиров общей формулы Ia,

где R³ означает метил;
R⁴ означает С₄-С₆алкил;
А представляет собой -СН₃, -О-арил, -СН₂-О-арил;
Х означает кислород,
отличающийся тем, что оксим общей формулы IIa,

в которой заместители имеют указанные выше значения, при необходимости в присутствии органического растворителя переводят с помощью основания в соответствующую соль и затем эту соль подвергают взаимодействию с диметилкарбонатом общей формулы III

где R³ имеет указанное выше значение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оксим общей формулы IIb

в которой заместители имеют указанное выше значение, сначала с помощью метанолата натрия переводят в соответствующую натриевую соль и затем эту соль подвергают взаимодействию с диметилкарбонатом с получением в результате соответствующего оксимового эфира.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение формулы IIc

с помощью метанолата натрия переводят в соответствующую натриевую соль и затем эту соль подвергают взаимодействию с диметилкарбонатом с получением в результате оксимового эфира формулы Ib

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что R³ и R⁴ означают метил, а Х представляет собой кислород.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве основания применяют третичный амин либо гидроксид, карбонат, алкоголят или гидрид щелочного металла.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве основания применяют триэтиламин, триметиламин или диэтилметиламин.

7. Способ по одному из пп.1 - 6, отличающийся тем, что основание применяют в количестве 0,1 - 3 мол. эквивалента.

8. Способ по одному из пп.1 - 7, отличающийся тем, что реакцию между оксимом и основанием осуществляют при температуре в интервале 20 - 100^oC.

9. Способ по одному из пп.1 - 7, отличающийся тем, что взаимодействие с диметилкарбонатом осуществляют при температуре в интервале 80 - 130^oC.

10. Способ по одному из пп.1 - 9, отличающийся тем, что реакцию между оксимом и основанием осуществляют в присутствии толуола, ксилола, метанола, этанола или диметилкарбоната.

11. Способ по одному из пп.1 - 10, отличающийся тем, что взаимодействие с диметилкарбонатом осуществляют в диапазоне давления 1 - 100 бар.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что реакцию осуществляют в присутствии 0,1 - 1 мол. эквивалента основания.

РИСУНКИ

Рисунок 1