制备5-溴-2-氟苯硼酸的方法 【发明背景】
本发明专利申请是申请日为1997年6月13日，申请号为97112744.1，名称为“制备5-溴-2-氟苯硼酸的方法”的发明专利申请的分案申请。
5-溴-2-氟苯硼酸是合成许多非酯拟除虫菊酯类化合物中的重要的中间体。在美国专利5,068,403和Pesticide Science，28，pp.25-34(1990)中叙述了5-溴-2-氟苯硼酸及其制备方法，这两篇文献在此引作参考。这些文献中揭示了由2，4-二溴氟苯制备5-溴-2-氟苯硼酸。但是2，4-二溴氟苯用于工业上生产5-溴-2-氟苯硼酸是不能完全令人满意的。
市售的2，4-二溴氟苯是一种含有百分之七十2，4-二溴氟苯和百分之三十3，4-二溴氟苯的混合物。当该混合物用于制备5-溴-2-氟苯硼酸时，基于总用量的产率最多只能达到70％。另外，为了得到高纯度的5-溴-2-氟苯硼酸，需要进行耗时的纯化步骤，以去除诸如3，4-二溴氟苯等杂质。避免使用2，4-二溴氟苯的方法是对现有技术而言的很大的改进。
发明综述
本发明的一个目的是提供一种制备5-溴-2-氟苯硼酸的方法，其中避免了使用2，4-二溴氟苯。本发明提供的制备5-溴-2-氟苯硼酸的方法，包括在溶剂的存在下用锂碱使1-溴-4-氟苯锂化，生成(5-溴-2-氟苯基)锂，使(5-溴-2-氟苯基)锂与三(C1-C6烷基)硼酸酯反应，生成5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯，使5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯水解。现已发现本发明的方法比现有技术的方法更有效和高效，并且避免使用只能作为不纯的混合物购得的2，4-二溴氟苯。
本发明还提供了用于制备式I的氟烯烃化合物地方法：
其中
Ar是任选地被1-3个卤素、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、C1-C4烷氧基或C1-C4卤代烷氧基的任何组合所取代的苯基，或是
任选地被1-3个卤素、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、C1-C4烷氧基或C1-C4卤代烷氧基的任何组合所取代的1-或2-萘基；
R是氢，R1是环丙基，或者R和R1各为C1-C4烷基，或者R和R1与所连接的碳原子一起形成环丙基。
氢原子和氟原子对于双键的构型是互为反式的。该方法包括在溶剂的存在下用锂碱使1-溴-4-氟苯锂化，生成(5-溴-2-氟苯基)锂，使(5-溴-2-氟苯基)锂与三(C1-C6烷基)硼酸酯反应，生成5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯，使5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯水解，生成5-溴-2-氟苯硼酸，使5-溴-2-氟苯硼酸氧化，生成5-溴-2-氟苯酚，使5-溴-2-氟酚与溴苯和诸如氢化钠等碱反应，生成5-溴-2-氟苯基醚，使5-溴-2-氟苯基醚与镁反应，在诸如卤化亚铜、氰化亚铜或Li2CuCl4等过渡金属催化剂的存在下使得到的化合物反应生成所需的式I氟烯烃。该氟烯烃化合物在杀虫剂组合物中是有用的。
本发明以下列具体实例进行叙述：
1.制备5-溴-2-氟苯硼酸的方法，该方法包括使1-溴-4-氟苯锂化，生成(5-溴-2-氟苯基)锂；使(5-溴-2-氟苯基)锂与三(C1-C6烷基)硼酸酯反应，生成5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯；以及使5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯水解。
2.在方案1所述的方法中，锂化步骤是在低于约0℃的温度下进行的。
3.在方案2所述的方法中，所述温度低于约-40℃。
4.在方案1所述的方法中，在锂化步骤中1-溴-4-氟苯与锂碱反应。
5.在方案4所述的方法中，锂碱是二烷基氨基化锂或环氨基化锂。
6.在方案4所述的方法中，在锂化步骤中1-溴-4-氟苯与锂碱在溶剂的存在下反应。
7.在方案6所述的方法中，溶剂是醚。
8.在方案1所述的方法中，硼酸三(C1-C6烷基)酯是硼酸三甲酯。
9.在方案1所述的方法中，5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯用有机酸或无机酸水解。
10.在方案9所述的方法中，有机酸或无机酸为含水酸。
11.制备5-溴-2-氟苯硼酸的方法，该方法包括在溶剂的存在下用锂碱使1-溴-4-氟苯锂化，生成(5-溴-2-氟苯基)锂，使(5-溴-2-氟苯基)锂与三(C1-C6烷基)硼酸酯反应，生成5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯，以及使5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯水解。
12.在方案11所述的方法中，用锂碱使1-溴-4-氟苯锂化的步骤是在低于约0℃的温度下进行的。
13.在方案12所述的方法中，所述温度低于约-40℃。
14.在方案11所述的方法中，所述锂碱是二烷基氨基化锂或环氨基化锂。
15.在方案14所述的方法中，所述锂碱是二异丙基氨基化锂。
16.在方案11所述的方法中，所述溶剂是醚。
17.在方案16所述的方法中，所述醚是四氢呋喃。
18.在方案11所述的方法中，硼酸三(C1-C6烷基)酯是硼酸三甲酯。
19.在方案11所述的方法中，5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯用含水有机酸或含水无机酸水解。
20.制备5-溴-2-氟苯硼酸的方法，该方法包括在醚的存在下用选自二烷基氨基化锂和环氨基化锂的锂碱使1-溴-4-氟苯锂化，生成(5-溴-2-氟苯基)锂，使(5-溴-2-氟苯基)锂与三(C1-C6烷基)硼酸酯反应，生成5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯，以及用含水有机酸或无机酸使5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯水解。
21.制备下式的氟烯烃化合物的方法：
其中
Ar是任选地被1-3个卤素、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、C1-C4烷氧基或C1-C4卤代烷氧基的任何组合所取代的苯基，或是任选地被1-3个卤素、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、C1-C4烷氧基或C1-C4卤代烷氧基的任何组合所取代的1-或2-萘基；R是氢，R1是环丙基，或者R和R1各为C1-C4烷基，或者R和R1与所连接的碳原子一起形成环丙基；以及
氢原子和氟原子对于双键的构型是互为反式的。该方法包括
在溶剂的存在下用锂碱使1-溴-4-氟苯锂化，生成(5-溴-2-氟苯基)锂，
第一步使(5-溴-2-氟苯基)锂与三(C1-C6烷基)硼酸酯反应，生成5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯，
使5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯水解，生成5-溴-2-氟苯硼酸，
使5-溴-2-氟苯硼酸氧化，生成5-溴-2-氟苯酚，
第二步使5-溴-2-氟苯酚与溴苯和碱反应，生成5-溴-2-氟苯基醚，
第三步使5-溴-2-氟苯基醚与镁反应，生成相应的溴化镁，以及
第四步在过渡金属催化剂的存在下使溴化镁与下式的化合物反应
其中Ar、R和R1的定义同上，Q为OC(0)CH3或Br。
22.在方案21的方法中，在第二步中的碱为氢化钠。
发明详述
本方法较好的是包括在溶剂的存在下较好的是在低于约0℃，更好为低于约-40℃的温度下，用至少约一摩尔当量的锂碱使1-溴-4-氟苯锂化，生成(5-溴-2-氟苯基)锂，使(5-溴-2-氟苯基)锂与至少约一摩尔当量的三(C1-C6烷基)硼酸酯反应，生成5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯，以及用至少约二摩尔当量的含水酸使5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯水解，生成所需的5-溴-2-氟苯硼酸。反应流程如流程I所示。
流程I
有利的是本发明的方法由于使用1-溴-4-氟苯，从而克服了与使用不纯的2，4二溴氟苯有关的问题。由于本发明的方法中避免了使用不纯的2，4-二溴氟苯，因此与现有技术的方法相比，使5-溴-2-氟苯硼酸的产率更高，且纯度更高。
在本发明的方法中适用的锂碱包括仲氨基化锂碱类，如二烷基氨基化锂，环氨基化锂、芳基烷基氨基化锂和二(烷基甲硅烷基)氨基化锂和烷基锂，如正丁基锂、仲丁基锂和叔丁基锂。较好的锂碱包括二烷基氨基化锂，如二异丙基氨基化锂和异丙基环己基氨基化锂，环氨基化锂，如2，2，6，6-四甲基哌啶锂，芳基烷基氨基化锂，如苯基甲基氨基化锂，以及二(烷基甲硅烷基)氨基化锂，如二(三甲基甲硅烷基)氨基化锂，更好的是二异丙基氨基化锂和2，2，6，6-四甲基哌啶锂。
本发明的方法中适用的溶剂包括不与反应混合物中存在的任何化合物发生不需要的反应的有机溶剂。较好的有机溶剂包括醚类，如四氢呋喃、乙醚、1，2-二甲氧基乙烷及其混合物，其中更好的是四氢呋喃。
较好的三(C1-C6烷基)硼酸酯包括硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三正丁酯和硼酸三异丙酯，其中更好的是硼酸三甲酯。
5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯化合物较好的是用含水有机酸(如乙酸、丙酸和丁酸)或含水无机酸(如盐酸和硫酸)进行水解。
为了易于进一步理解本发明，用下列实施例对本发明的更具体的细节进行说明。本发明的范围不限于这些实施例，而仅受权利要求书的限定。
实施例1
在-70℃用1-溴-4-氟苯(33.0ml，0.30mol)处理二异丙基氨基化锂(165ml2.0M的四氢呋喃溶液，0.33mol)在四氢呋喃(600ml)中的溶液，在-70℃搅拌90分钟，在-70℃加至硼酸三甲酯(41.0ml，0.36mol)的乙醚(300ml)溶液中。将得到的溶液在-70℃搅拌15分钟，在90分钟内加热至15℃，用乙酸(51.5ml，0.9mol)和水(375ml)处理，在室温下搅拌30分钟。分离有机层，用乙醚萃取水相。将有机萃取液与有机层合并，得到的溶液依次用10％盐酸和盐水洗涤，用无水硫酸镁干燥，真空浓缩，得到灰白色固体状的标题产物(65g，产率99％)。
有利的是本发明还提供了制备式I的氟烯烃化合物的方法：
其中Ar是任选地被1-3个卤素、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、C1-C4烷氧基或C1-C4卤代烷氧基的任何组合所取代的苯基，或是任选地被1-3个卤素、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、C1-C4烷氧基或C1-C4卤代烷氧基的任何组合所取代的1-或2-萘基；R是氢，R1是环丙基，或者R和R1各为C1-C4烷基，或者R和R1与所连接的碳原子一起形成环丙基；氢原子和氟原子对于双键的构型是互为反式的。
该方法包括在溶剂的存在下用锂碱使1-溴-4-氟苯锂化，生成(5-溴-2-氟苯基)锂，使(5-溴-2-氟苯基)锂与三(C1-C6烷基)硼酸酯反应，生成5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯，使5-溴-2-氟苯硼酸二(C1-C6烷基)酯水解，生成5-溴-2-氟苯硼酸，使5-溴-2-氟苯硼酸氧化，生成5-溴2-氟苯酚，使5-溴-2-氟苯酚与溴苯和诸如氢化钠等碱反应，生成5-溴-2-氟苯基醚，使5-溴-2-氟苯基醚与镁反应，生成式II的溴化镁，在诸如卤化亚铜、氰化亚铜或Li2CuCl4等过渡金属催化剂的存在下，使式II的溴化镁与式III的烯烃化合物反应生成所需的式I氟烯烃。该氟烯烃化合物在杀虫剂组合物中是有用的。
制备氟烯烃化合物的反应流程如流程II所示。
流程II流程 II(续)流程 II(续)