Спосіб одержання d-(-)-n,n-діетил-2-(a-нафтокси)пропіонаміду

Реферат: Згідно з одним аспектом даного винаходу запропонований D-(-)-N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонамід по суті високої чистоти і спосіб одержання D-(-)-N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонаміду істотно більш високої чистоти, що має хімічну чистоту близько або вище 95 % і хіральну чистоту близько або більше 97 %. Згідно з іншим аспектом винаходу запропоновані агрохімічні композиції, що містять високочистий оптично активний D-(-)-N,Nдіетил-2-(-нафтокси)пропіонамід. UA 103460 C2 (12) UA 103460 C2 UA 103460 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Опис Галузь техніки, до якої належить винахід Даний винахід стосується способу одержання D-(-)-N, N,N-дieтил-2-(нафтокси)пропіонаміду (гербіцид) високої чистоти, зокрема, з L-2-галогенпропіонової кислоти або (S)-(-)-2-галогенпропіонової кислоти. Винахід додатково стосується агрохімічних композицій, що містять високочистий оптично активний D-(-)-N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонамід. Рівень техніки N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонамід відомий як напропамід, і його рацемічна суміш звичайно продається під торговим найменуванням "Девринол". Його використовують для досходової боротьби з однолітніми травами і широколистими бур'янами в багатьох культурах і на плантаціях. Другий атом вуглецю при пропіонамідній групі в напропаміді має атом водню, метильну групу, нафтоксильну частину молекули і карбоксамідну групу, утворюючи таким чином хіральний центр. Отже молекула [фіг. І] може існувати в двох хіральних стереоізомерах: D або (R) і L або (S)-ізомери. Різні способи синтезу вказаної сполуки, про які повідомляється в літературі, як правило, мають результатом різні суміші вказаних ізомерів, звичайно рацемічні суміші, і вони важко піддаються розділенню. Обидва ізомери D і L і/або їх рацемічні суміші сполуки N,N-дieтил-2-(нафтокси)пропіонаміду мають гербіцидну активність. Однак є повідомлення, Chan et al., J. Agric. Food Chem., 23(5), 1008-1010, (1975), про те, що (D)-ізомер напропаміду виявляє активність в 8 разів більше, ніж (L)-ізомер і в 1,7-2 рази більше, ніж їх рацемічна суміш, по відношенню до деяких бур'янів. Таким чином, ефективні гербіцидні композиції можуть бути приготовані з використанням приблизно половини застосовуваної в цей час кількості рацемічного напропаміду. Описані різні стратегії синтезу для одержання оптично активного 2-арилпропіонаміду і його різних гомологів, як наприклад, (а) оптично активна основа для розділення рацематів, (b) розділення діастереомерних похідних як солей складних ефірів, ангідридів, (с) біохімічні методи (асиметричний гідроліз складних ефірів або окислення ароматичних вуглеводнів (Т. Sugai and K. Mori, Agric. Bio. Chem., 48, 2501 (1984)) або (d) стерео-специфічні реакції, де вихідний матеріал має хіральний центр. Є повідомлення про різні способи одержання D-(-)-N, N-дieтил-2-(-нафтокси)пропіонаміду. Опубліковані літературні джерела, що стосуються даного предмета розгляду, наведені нижче в хронологічному порядку. Однак, точний хімікат, а також хіральна чистота D-(-) продукту, одержаного деякими з вказаних способів, не розкриті. Патент США № 3480671 (1969) (Tilles et аl) описує одержання рацемічного N,N-діетил-2-(нафтокси)протонаміду з a-нафтолу і N,N-дieтил -бромпропіонаміду в метанолі як розчиннику і із застосуванням метоксиду натрію. Патент США 3718455 (1973) (Baker et al) розкриває спосіб одержання D-ізомеру напропаміду. Згідно з цим способом, розділення dl-2-(-нафтокси)пропіонової кислоти мало результатом d-кислоту 90 % чистоти і l-кислоту 85 % чистоти. Спосіб додатково розкриває перетворення d-кислоти в хлорангідрид кислоти в DMF із застосуванням фосгену. Хлорангідрид кислоти потім перетворюють в D-ізомер N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонаміду через амідування із застосуванням діетиламіну і триетиламіну як кислотного акцептора. Молярний 1 UA 103460 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вихід D-ізомеру N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонаміду, який розкритий в патенті, становить 61 %. Одержання цим способом давало продукт з низьким загальним виходом. Цей спосіб не був спрямований на хімічну або хіральну чистоту продукту. До того ж цей спосіб передбачає технологію розділення, яка є такою, що дорого коштує, і вимагає великих витрат часу. Отже, цей спосіб не придатний для комерційного виробництва D-ізомеру N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонаміду. James H.H Chan et al, J. Agric. Food Chem., 23(5), 1008-1010, (1975), розкрита процедура для D-ізомеру напропаміду. Спосіб передбачає застосування L(+) форми молочної кислоти як вихідного матеріалу і потім перетворення в складний ефір і після подальших реакцій в D-ізомер напропаміду. Цей спосіб передбачає множину стадій, і загальний вихід є низьким. Спосіб також залежить від доступності L(+) форми молочної кислоти, яка не є легкодоступною. Тому цей спосіб не придатний для великомасштабного виробництва. Патент США 3998880 (1976) (Simone et al) описує наступний спосіб одержання рацемічного N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонаміду. Спосіб включає взаємодію 2-хлорпропіонової кислоти з діетиламіном в присутності фосфорилхлориду, що дає проміжну сполуку 2хлорпропіонілдіетиламід, який потім піддають реакції з -нафтолом і гідроксидом натрію, щоб одержати N, N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонамід. Однак цей спосіб інформує про одержання рацемічного N, N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонаміду. Патент США 4548641 (1985) (Walker et al) описує два способи одержання оптично активного ізомеру N,N-діалкіл-2-(4-заміщеного--нафтокси)пропіонаміду. Згідно з першим способом, оптично активний нижчий алкіловий складний ефір 2-галогенпропіонової кислоти піддають взаємодії із 4-заміщеним -нафтолом, щоб одержати оптично активну 4-заміщену-нафтоксипропіонову кислоту. Цю кислоту потім перетворюють в хлорангідрид кислоти з використанням фосгену і потім піддають реакції з діалкіламіном до одержання бажаного оптично активного ізомеру. Цей спосіб, що передбачає перетворення нижчого алкілового складного ефіру 2-галогенпропіонової кислоти в оптично активну 4-заміщену-нафтоксипропіонову кислоту, дає низький вихід і може давати небагато побічного продукту (наприклад, кільця типу фурану, конденсованого з нафталіновим кільцем), який дуже важко відділити від бажаного продукту. Згідно з другим способом, оптично активний амід одержують при взаємодії складного ефіру з аміном в присутності промотору, яким є галогенід металу групи IIIА, що має молекулярну масу 26 або більше, або металу групи IVB. Цей діалкілований амід обробляють заміщеним нафтолом, щоб одержати продукт з бажаним ізомером. Продукти, одержані цим способом, недостатньо збагачені з точки зору оптичної чистоти. Lin Jin et al, Pesticides, 39, 18-20, (2000) повідомляли про інший спосіб розділення при одержанні оптично активного ізомеру. Ці методики розділення передбачали дуже складні втомливі процедури і розділяючих агентів, що дорого коштують. Методики розділення також вимагали великої кількості розчинника, приводячи до високої вартості. Тому існує потреба в одержанні комерційно доступного високочистого оптично активного D(-)-N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонаміду для більш ефективної гербіцидної дії і в способі, відповідному для одержання комерційно доцільного D-ізомеру D-(-)-N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонаміду високої чистоти. Цілі винаходу Мета даного винаходу полягає в наданні способу одержання D-(-)-N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонаміду, щоб одержувати продукт високої хіральної чистоти і з прийнятним високим виходом. Інша мета даного винаходу полягає в наданні способу одержання D-(-)-N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонаміду по суті ще більш високої хімічної чистоти з D-(-)-N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонаміду по суті високої чистоти. Додатково мета винаходу полягає в наданні нового способу, який відбувається через проміжну сполуку L-(+)-2-галогенпропіонілхлорид. Ще одна мета винаходу полягає в наданні способу, який є простим і може бути застосований для великомасштабного виробництва D-(-)-N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонаміду. Ще одна мета винаходу полягає в наданні продукту D-(-)-N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонаміду, що має хімічну чистоту більше 90 % і хіральну чистоту більше 80 %, якість якого може бути додатково підвищена до продукту більш високої чистоти. 2 UA 103460 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Додаткова мета винаходу полягає в наданні агрохімічної композиції з використанням D-(-)N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонаміду більш високої чистоти і спосіб одержання його і великомасшабного виробництва з комерційною доцільністю. Суть винаходу Згідно з одним аспектом даного винаходу запропонований D-(-)-N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонамід по суті високої чистоти і спосіб одержання D-(-)-N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонаміду істотно більш високої чистоти, що має хімічну чистоту приблизно близько або вище 95 % і хіральну чистоту приблизно близько або більше 97 %. Згідно з іншим аспектом винаходу запропоновані агрохімічні композиції, що містять високочистий оптично активний D-(-)-N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонамід. Опис винаходу Даний винахід стосується по суті високочистого D-(-)-N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонаміду і способу одержання по суті високочистого D-(-)-N, N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонаміду. Також даний винахід стосується агрохімічних композицій, що містять високочистий оптично активний D-(-)-N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонамід. Спосіб, що використовується в цей час для одержання напропаміду, описаний в літературі попереднього рівня техніки, патенті США 3998880, вище. Він починається з рацемічної 2хлорпропіонової кислоти і протікає до рацемічного 2-хлорпропіонілдіетиламіду шляхом взаємодії кислоти з діетиламіном в присутності хлориду фосфору. За цим йде реакція з нафтолом в присутності надлишку водного розчину гідроксиду лужного металу до одержання рацемічного напропаміду. Даний винахід, з іншого боку, починається з L-(-)-2-галогенпропіонової кислоти, щоб отримати D-(-)-N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонамід через L-(+)-2-галогенпропіонілхлорид. Проміжні стадії способу за даним винаходом підбирають так, щоб L-(+)-2-галоген-N,Nдіетилпропіонамід зберігав свою хіральність під час його одержання без рацемізації, так що реакція SN2 на стадії III дає повну інверсію до D-(-) хіральності і оптичної активності. Відповідно даний винахід стосується способу одержання D-(-)-N,N-діетил-2-(нафтокси)пропіонаміду високої чистоти, що включає: (і) взаємодію L-2-(-)-галогенпропіонової кислоти з хлоруючим агентом, переважно тіонілхлоридом, і диметилформамідом до утворення L-2-(+)-галогенпропіонілхлориду і витягання продукту із застосуванням фракційної перегонки з реакційної маси після завершення реакції; (іі) взаємодію L-2-(+)-галогенпропіонілхлориду, одержаного в кінці стадії (і), з водним розчином діетиламіну в присутності надлишку водного розчину гідроксиду лужного металу в органічному розчиннику до утворення L-(+)-2-галоген-N,N-діетилпропіонаміду і відгонку частини розчинника після завершення реакції і використання реакційної маси, що залишається, in situ для наступної стадії; (ііі) взаємодію in situ, маси, що містить L-(+)-2-галоген-N,N-діетилпропіонамід, утворений на стадії (іі), з -нафтолом в присутності водного лугу в органічному розчиннику до утворення D-(-)N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонаміду і відділення органічної фази від водної фази після завершення реакції і відгонку розчинника. Одержаний продукт був хімічно і хірально більш чистим і його потім витягували з органічної фази промиванням вказаної органічної фази водою і видаленням розчинника у вакуумі. Якість цього продукту, що має хімічну чистоту більше 90 % і хіральну чистоту більше 80 %, додатково підвищували для одержання продукту більш високої чистоти. Спосіб підвищення чистоти D-(-)-N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонаміду до D-(-)-N,N-діетил2-(-нафтокси)протонаміду більш високої чистоти включає розчинення і кристалізацію збагаченого продукту. D-(-)-N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонамід, одержаний в кінці стадії (ііі), розчиняли в розчиннику, фільтрували і промивали охолодженим гексаном. Розчинник видаляли з кристалів, одержуючи кристалічний D-(-)N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонамід, що має хімічну чистоту більше 95 %. Спосіб за даним винаходом, таким чином, забезпечує продукти, що мають D-(-)-N,N-діетил2-(-нафтокси)пропіонамід високої чистоти. Спосіб за даним винаходом може бути використаний для одержання продукту будь-якої бажаної чистоти, але як бажаний рівень чистоти застосовні наступні керівні вказівки: (a) ПРОДУКТ ВИСОКОЇ ЧИСТОТИ, що має хімічну чистоту приблизно близько або вище 90 %, хіральну чистоту приблизно близько або більше 80 %; і/або (b) ПРОДУКТ БІЛЬШ ВИСОКОЇ ЧИСТОТИ, що має хімічну чистоту приблизно близько або вище 95 %, хіральну чистоту приблизно близько або більше 97 %. 3 UA 103460 C2 Процес підвищення якості D-(-)-N,N-діетил-2-(-нафтокси)пропіонаміду високої чистоти, одержаного в кінці стадії 3, до продукту більш високої чистоти, що має більш високу хімічну і хіральну чистоту. 5 10 15 20 25 30 35 40 Можливо використовувати той самий процес, використовуючи різні галогени, подібні хлорпропіоновій кислоті, бромпропіоновій кислоті, йодпропіоновій кислоті і тому подібне. Застосування сполук хлору переважне для великомасштабного виробництва. Спосіб за даним винаходом застосовний для великомасштабного виробництва комерційно доцільного D-(-)-N,N-діетил-(-нафтокси)пропіонаміду високої чистоти, і про нього не було ні повідомлень, ні пропозицій в попередніх публікаціях. Спосіб також надає можливості для додаткового підвищення якості продукту високої чистоти до продукту більш високої хімічної і хіральної чистоти. Продукт високої чистоти Стадія І: Перетворення (L)-(-)-2-галогенпропіонової кислоти в (L)-(+)-2галогенпропіонілхлорид 26 У цій реакції (L)-(-)-2-галогенпропіонову кислоту (L-CPA), що має [a]D : -16,2° (нерозбавлена, 1=10 см) піддають реакції з надлишком тіонілхлориду в присутності невеликих кількостей диметилформаміду для одержання (L)-(+)-2-галогенпропіонілхлориду. Тіонілхлорид додають при 50 °C-60 °C, переважно при 50 °C-55 °C. Реакцію проводять або з інертними органічними розчинниками, такими як толуол, гексан і т.д., або без розчинників. Переважно, реакцію проводять без розчинників. Молярне відношення реагентів -(L)-(-)-2галогенпропіонової кислоти до тіонілхлориду складає від 1:1 до 1:1,5 моль, але переважне відношення становить 1:1,3-1:1,5 моль. Температура реакційної суміші знаходиться в межах від 50 °C до 60 °C, переважно 58 °C-60 °C. Температури реакційної суміші є також дуже важливим фактором для запобігання рацемізації. Реакцію відстежують по GC, використовуючи DB-5 капілярну колонку і реакція приходить до завершення, коли вміст L-CPA становить 1 % по площі, протягом близько 5-8 год. Після завершення реакції гази НСl і SO2 в газопромивнику припиняють виділятися. (L)-(+)-2галогенпропіонілхлорид відганяють з сирої маси. Рідину відганяють при атмосферному тиску, використовуючи фракціонуючу колонку. Хімічну чистоту дистильованого (L)-(+)-2-галогенпропіонілхлориду визначають газовою хроматографією і підтверджують порівнянням часу втримання (RT) зі стандартним зразком 2галогенпропіонілхлориду. Стадія II: Перетворення (L)-(+)-2-галогенпропіонілхлориду в (L)-(+)-N,N-діетил-2галогенпропіонамід. Другою стадією за даним винаходом є реакція оптично активного (L)-2-(+)галогенпропіонілхлориду з невеликим надлишком діетиламіну. Цю реакцію проводять шляхом додання (L)-(+)-2-галогенпропіонілхлориду в розчин діетиламіну у воді і водному розчині гідроксиду лужного металу, переважно гідроксиду натрію. Переважно, діетиламін використовують в кількості 1,01-2 моль, але переважно 1,01-1,5 моль на один моль (L)-(+)-2-галогенпропіонілхлориду. Гідроксид лужного металу використовують у вигляді водного розчину 25-50 % по масі, і він присутній в кількості 1-3 моль на моль (L)-(+)-2галогенпропіонілхлориду. 4 UA 103460 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Органічний розчинник, що використовується для реакції на другій стадії, переважно вибраний з неполярних розчинників, таких як бензол, толуол, ксилол або їх суміші; більш переважний толуол. Додання хлорангідриду кислоти у водний розчин аміну здійснюють при 20-30 °C, переважно при 25-27 °C. Реакційну суміш звичайно підтримують при 20-30 °C, переважно при 25-27 °C. Реакцію відстежують за допомогою капілярної колонки GC (DB-5) і продовжують доти, поки вміст (L)-(+)-(2)-галогенпропіонілхлориду не стане