使取代喹啉连续氧化成取代吡啶－２，３－二羧酸的方法技术

本发明专利技术提供了一个制备取代吡啶－２，３－二羧酸的新颖方法，它是通过取代喹啉的连续性的过氧化氢一次氯酸盐氧化反应而制得。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种取代吡啶-2，3-二羧酸的制备方法，它是通过合适取代的喹啉前体在碱性条件下进行连续的两部分氧化反应而制得。在美国专利特许证书第4，816，588号中可发现有关本题的问题，该专利阐述了在碱性条件下制备取代的和非取代的吡啶-2，3-二羧酸的方法及其超过以往技术的优点。在碱存在下首创性地使用过氧化氢可得到高纯度的取代的-2，3-吡啶-二羧酸，这是对制备所述二羧酸的已知方法所作出的独特的改进。本专利技术的目的是提供一个过氧化氢-碱氧化反应过程中的改进方法，以致在碱性水溶液存在下用次氯酸盐(导入它的碱金属盐或在反应系统中直接生成)进行连续氧化反应而生成高纯度的2，3-吡啶-二羧酸，且其收率也明显增加。人们已发现在过氧化氢-碱氧化反应中按顺序地加入次氯酸盐可令人惊奇地降低为了得到最佳产物纯度而使用的过氧化氢的用量，并且明显地增加了产物的收率。这样生成的取代吡啶-2，3-二羧酸在制备新颖的吡啶和喹啉咪唑啉酮除草剂中是有用的中间体，这些除草剂在美国专利第4，518，780号和美国专利第4，638，068号中已经述及。根据美国专利第4，562，257号中所述的方法从适当取代的吡啶和喹啉-2，3-二羧酸前体来制得在所述专利中用作起始原料的合适取代的吡啶和喹啉-2，3-二羧酸酐。下面的流程图Ⅰ阐述了上述美国专利中叙述的反应顺序，即从式Ⅰ的取代吡啶-2，3-二羧酸中得到有用的式Ⅳ除草剂。 本专利技术涉及制备下式Ⅰ的取代吡啶-2，3-二羧酸的新颖方法 式中X是氢或甲基，如果Y和Z结合在一起形成一个环，且YZ由结构式-(CH2)n-(其中n是3或4)所代表时，则X是氢;Y是氢，卤素，C1-C6烷基，C1-C6羟基烷基，C1-C6卤代烷基，C1-C6氨基烷基，C1-C6磺酰基烷基，硝基，羟基，甲酰基，羧基，酰基，酰氨基，氨基，C1-C4烷基氨基，二低级烷基氨基，C1-C4烷基磺酰基，亚磺酰氨基或者任意被-C1-C4烷基、C1-C4烷基磺酰基、卤素、羟基或三氟甲基所取代的苯基;Z是氢，C1-C6烷基，C1-C6羟基烷基、C1-C6卤代烷基，C1-C6氨基烷基，C1-C6磺酰基烷基，硝基，羟基，甲酰基，羧基，酰基，酰氨基，氨基，C1-C4烷基氨基，二低级烷基氨基，C1-C4烷基磺酰基，亚磺酰氨基或者任意被-C1-C4烷基、C1-C4烷基磺酰基、卤素、羟基或三氟甲基所取代的苯基;当Y和Z结合在一起形成一个环时，其中YZ由结构式-(CH2)n-(其中n是选自3或4的整数)代表，条件是X是氢;或者 ，其中L、M、Q和R1各自表示选自由羟基、卤素、C1-C4烷基、C1-C4烷基磺酰基、C1-C4卤代烷基氨基、C1-C4烷基氨基、二低级烷基氨基和三氟甲基所组成的组中的基团，条件是L、M、Q或R1中只有一个可代表不是氢、卤素或C1-C4烷基的取代基。在碱性水溶液的存在下用过氧化氢然后再加入次氯酸盐，使式Ⅱ的取代喹啉、它的N-氧化物或它的酸加成盐进行氧化反应可制得式Ⅰ的化合物 其中X、Y和Z的定义与上述式Ⅰ中的相同。R2、R3、R4和R5各自是氢、羟基、SO3H、SO2Cl、SH、卤素、NO2、NH2;条件是R2、R3、R4或R5中的一个不是氢，且当R2是羟基时，则R3、R4和R5中至少有一个不是氢。适合在本专利技术方法中使用的水溶性碱包括诸如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钙或者碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂和碳酸钙及其混合物的碱金属和碱土金属的氢氧化物和碳酸盐。氢氧化钠水溶液和氢氧化钾水溶液是优选使用的碱。在2.0-10.0摩尔当量(较好地是5.0-6.0摩尔当量)的碱性水溶液存在下，在25-125℃下，较好地在85℃-90℃下用7.0-20.0摩尔当量，较好地用7.5-9.0摩尔当量的过氧化氢处理式Ⅱ的喹啉。加料完成后，让反应温度在25-125℃下，较好地在85-90℃至少保温一小时。使反应混合物冷却至约25-90℃，较好地是约65-70℃之间，加入无机酸使pH呈约8-14，较好地为10.5-11.5。此时，加入1.0-4.0摩尔当量(较好地是1.0-2.0摩尔当量)的次氯酸盐，它以5%-30%水溶液形式而被加入或者在反应容器中直接通入氯气而形成。合适的反应温度约25-125℃，但是在较低温度下，为使氧化完全，则需要延长反应时间。根据本专利技术的方法将式Ⅱ喹啉氧化成式Ⅰ的吡啶-2，3-二羧酸可分成两个过程。氧化反应的开始步骤是在碱性水溶液的存在下通过过氧化氢使带官能团的非杂原子芳环开裂成式Ⅱa的中间产物。该方法的第二过程是通过加入次氯酸阴离子使式Ⅱa中间产物中的侧链氧化成羧酸官能团，下列流程图Ⅱ阐述了这一过程 其中R6和R7表示从羧酸、羟基乙酸、醛、羟甲基，以及其他处于氧化反应中间产物阶段的烷基中选择的官能团混合物。令人惊奇地发现鉴于过氧化氢较好地在第一氧化步骤，即芳环系统的开裂中使用，次氯酸阴离子则较好地用于完成所得中间产物的氧化，从而得到最终的二羧酸产物。加入次氯酸阴离子时反应溶液的pH值对反应收率有极大的影响。已经发现反应液的pH值调至约10.5-11.5范围时，则可得良好收率的反应产物。在加入5%-30%次氯酸盐溶液或在反应容器内通入氯气而形成次氯酸盐后，用碘化钾-淀粉指示剂试验检测反应溶液中次氯酸阴离子的存在。在碘化钾-淀粉试验里阴性时(通常在约一小时后)，用无机酸酸化反应混合物，并且用诸如过滤或用合适的有机溶剂萃取的经典操作可分离得到产物二羧酸，合适的有机溶剂为诸如四氢呋喃、丙酮、C3-C6醇类或为乙二醇的单C1-C4醚。优选的有机溶剂是四氢呋喃。下表Ⅰ中列出了通过该过程制得的化合物表Ⅰ XYZH CH3HH C2H5HH H CH3CH3H HH C2H5C2H5H H2N-C6-H12HHBrHH NH2HH NH2CH3H HOCH2HH CH2＝CH-CH2CH3H CH2＝CH-CH2HH -SO2NH2CH3H CH3-CH(OH) H在前述方法中可使用的式Ⅱ喹啉是3-乙基-8-氯代喹啉、8-氯代喹啉、3-甲基-8-氯代喹啉、5-羟基喹啉、8-喹啉磺酰氯、8-(3-乙基-喹啉)磺酸、8-喹啉磺酸、5-硝基-8-羟基喹啉等等。为了便于进一步理解本专利技术，下列实施例主要阐述其较特定的细节。除非另作说明，所有的份数是重量份数，所有的度是摄氏温度。实施例1通过过氧化氢和次氯酸钠来制备吡啶-2，3-二羧酸搅拌8-氨基喹啉(7.21克;0.05摩尔)和15%氢氧化钾水溶液(121.6克，0.325摩尔)的混合物并在80-90℃下在1小时内用8摩尔当量的30%过氧化氢处理该搅拌着的混合物。再让反应混合物在80-90℃下维持1/2小时，然后冷至65℃，用96%硫酸调至pH11，然后用15%次氯酸钠(44.7克，0.09摩尔)处理。使反应温度在65℃-70℃之间保持11/2小时。让反应混合物冷至25℃得到了标题产物，用高压液相色谱分析测得其收率为53.4%。用上述方法，采用如表Ⅱ所列的式Ⅲ喹啉化合物可制得吡啶-2，3-二羧酸。表Ⅱ用过氧化氢和次氯酸盐使取代的喹啉连续氧化成吡啶-2，3-二羧酸(PDC) 式Ⅲ化合物碱的摩PDC的R2R3R4R5碱尔当量收率%OHHHClKOH5.553.6NO2H H H KOH 6.5 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种下式Ⅰ吡啶－２，３－二羧酸的制备方法：　　＊＊＊（Ⅰ）　　其中Ｘ是氢或甲基，假如Ｙ和Ｚ结合在一起形成一个环，ＹＺ由结构式：－（ＣＨ↓〔２〕）ｎ－（其中ｎ是３中４）表示时，则Ｘ是氢；　　Ｙ是氢，卤素，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔６〕烷基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔６〕羟基烷基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔６〕卤代烷基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔６〕氨基烷基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔６〕磺酰基烷基，硝基，羟基，甲酰基，羧基，酰基，酰氨基，氨基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基氨基，二低级烷基氨基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基磺酰基，亚磺酰氨基或者被－Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基、Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基磺酰基、卤素、羟基或三氟甲基任意取代的苯基；　　Ｚ是氢，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔６〕烷基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔６〕羟基烷基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔６〕卤代烷基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔６〕氨氨基烷基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔６〕磺酰基烷基，硝基，羟基，甲酰基，羧基，酰基，酰氨基，氨基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基氨基，二低级烷基氨基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基磺酰基，亚磺酰氨基或者被－Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基，Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基磺酰基、卤素、羟基或三氟甲基所任意取代的苯基；当Ｙ和Ｚ结合在一起形成一个环，其中ＹＺ由结构式：（ＣＨ↓〔２〕）ｎ－（其中ｎ是选自３或４的整数）所表示，条件是Ｘ是氢；或者是＊＊＊，其中Ｌ、Ｍ、Ｑ和Ｒ各自代表选自由羟基、卤素、Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基、Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基磺酰基、Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕卤代烷基氨基、Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基氨基、二低级烷基氨基及三氟甲基所组成组中的基团，条件是Ｌ、Ｍ、Ｑ或Ｒ↓〔１〕中只有一个可代表除氢、卤素或Ｃ↓〔１〕－Ｃ↓〔４〕烷基外的取代基，其特征在于该方法包括在２．０－１０．０摩尔当量的碱性水溶液存在下在约２５－１２５℃的温度范围内使下式Ⅱ的喹啉化合物、它的Ｎ－氧化物或它的酸加成盐：　　＊＊＊（Ⅱ）　　（其中Ｘ、Ｙ和Ｚ的定义与上述式Ⅰ的相同，　　Ｒ↓〔２〕、Ｒ↓〔３〕、Ｒ↓〔４〕和Ｒ↓〔５〕各自是氢、羟基、ＳＯ↓〔３〕Ｈ、ＳＯ↓〔２〕Ｃｌ、ＳＨ、卤素、ＮＯ↓〔２〕、ＮＨ↓〔２〕；假如Ｒ↓〔２〕、Ｒ↓〔３〕、Ｒ↓〔４〕或Ｒ↓〔５〕中的一个不是氢，而当Ｒ↓〔２〕是羟基时则Ｒ↓〔３〕、Ｒ↓〔４〕和Ｒ↓〔５〕中至少有一个不是氢；）　　与约７．０－２０．０摩尔当量的过氧化氢反应，将这样形成的反应混合物冷至１２５℃以下，用...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰约瑟夫帕斯卡弗吉，
申请(专利权)人：美国氰胺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]