多卤烷芳基化物 【技术领域】
本发明涉及多卤烷芳基化物、它们的制备方法以及多卤烷芳基化物在制备活性成分中，尤其是在农业化学品和药物中的应用。
背景技术
多卤烷芳基化物是制备农业化学品和药物中的活性成分的有价值的原材料，因为多卤烷基取代基提高了亲油性，从而提高了整个活性成分分子的膜渗透能力。例如，取代的4-全氟烷基苯胺尤其适于制备aroylurea型的有效杀虫剂(也参见EP-A 919542和EP-A936212)。
全氟烷芳基化物可通过例如在非质子溶剂中，以及在金属和二氧化硫存在下(EP-A 206951和FR-A 2660923)或在碱金属的连二亚硫酸盐存在下(EP-A 298803)，芳族化合物与全氟烷基碘化物或溴化物反应制备。以类似的方式，全氟烷基氯化物可在二甲基亚砜(sulphoxide)中反应(Huang等，J.Fluorine Chem.，111，2001，107-113)
所提及方法的缺点是反应必须在非质子极性溶剂，尤其是在二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中进行，由于它们的沸点高，很难从产品中除去，而且很少能回收，另外也是生理上不可接受的。而且所有方法都仅仅是中等的产率。
在根据EP-A 1006102的方法中，全氟烷基苯胺可通过使苯胺与全氟烷基碘化物在两相体系中，在还原剂存在下反应制备。然而，全氟烷基碘化物不仅昂贵，而且由于其分子量高，造成原子经济性低。
因此需要提供一种能以好的产率和简单的方式制备多卤烷芳基化物的方法。
【发明内容】
现已发现一种通式(I)的化合物的制备方法：
其中
R1为C1-C12烷基、NR8R9或OR10，其中R8、R9和R10各自独立地是氢、C1-C12烷基、CO(C1-C12烷基)、CO(C5-C14芳基)、CO(C6-C15芳烷基)、COO(C1-C12烷基)、COO(C5-C14芳基)、COO(C6-C15芳烷基)、COO(C2-C12链烯基)、CONH(C1-C12烷基)、CONH(C5-C14芳基)、CONH(C6-C15芳烷基)、CON(C1-C12烷基)2、CON(C5-C14芳基)2、CON(C6-C15芳烷基)2或C6-C15芳烷基，或NR8R9作为整体是总计含有4-16个碳原子的环状基团，和
R2、R3、R4、R5和R6各自独立地是氢、氟、氯、溴或C1-C12多氟烷基，和/或R2、R3、R4、R5和R6基团的至少两个分别形成一个和多个各总计含4-20个碳原子的环状多氟烷基，在所有情况下的条件是，形成与芳环的连接键的碳原子上的氟原子，与邻近碳原子的氟原子地和至少为2，和
n为1或2，和
R7为C1-C12烷基、C5-C14芳基、C6-C15芳烷基、羟基、氯、溴、氟、硝基、氰基、游离的或被保护的甲酰基、C1-C12卤代烷基，或通式(IIa)到(IIf)的基团，
A-B-D-E (IIa)
A-E (IIb)
A-SO2-E (IIc)
A-B-SO2R11 (IId)
A-SO3W (IIe)
A-COW (IIf)
其中，各自独立地，
A不存在或为C1-C8亚烷基和
B不存在或为氧、硫或NR12，
其中
R12为氢、C1-C8烷基、C6-C15芳烷基或C5-C14芳基，和
D为羰基和
E为R13、OR13、NHR11或N(R11)2
其中R13为C1-C8烷基、C6-C15芳烷基、C1-C8卤代烷基或C5-C14芳基，和
R11在每种情况下独立地为C1-C8烷基、C6-C15芳烷基或C6-C14芳基，或N(R11)2一起为含有4-12个碳原子的环状氨基，和
W为OH、NH2或OM，其中M为碱金属离子、1/2当量的碱土金属离子、铵离子或有机铵离子，或
在每种情况下，两个R7基可一起形成总计含有5-12个碳原子的环状基团，和
m为0-5-n的整数，
其特征是：
通式(II)的化合物
其中
R1、R7和m各自的定义如上，
与通式(III)的化合物反应，
其中
R2、R3、R4、R5和R6各自的定义如上，和
Hal为溴或氯，优选溴，且反应在以下情况下实施：
●在具有一个含水相和至少一个，优选正好一个有机相的多相反应介质中，和
●在相转移催化剂存在下，和
●在还原剂和/或波长为400nm或更短的光存在下，和
●任选在碱存在下。
【具体实施方式】
为达到本发明的目的，上文以及下文的参考，即具体的范围和优选的范围的一般的或其范围内的所有基团的定义、参数和描述可以根据要求结合。
烷基、亚烷基、烷氧基和链烯基各自独立地分别是直链、环状、支链或非支链的烷基、亚烷基、烷氧基或链烯基。同样适用于芳烷基的非芳族部分。
C1-C4烷基是例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基和叔丁基，C1-C8烷基另外是例如正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、新戊基、1-乙基丙基、环己基、环戊基、正己基、1，1-二甲基丙基、1，2-二甲基丙基、1，2-二甲基丙基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1，1-二甲基丁基、1，2-二甲基丁基、1，3-二甲基丁基、2，2-二甲基丁基、2，3-二甲基丁基、3，3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1，1，2-三甲基丙基、1，2，2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基、正庚基和正辛基，和C1-C12烷基还另外进一步是例如金刚烷基、正壬基、正癸基和正十二烷基。
C1-C8烷氧基是例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基和叔丁氧基、正戊氧基、1-甲基丁氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、新戊氧基、1-乙基丙氧基、环己氧基、环戊氧基、正己氧基和正辛氧基，和C1-C12烷氧基另外是例如金刚烷氧基、异构的甲氧基、正十一烷氧基和正十二烷氧基。
C2-C20链烯基是例如乙烯基、1-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、2-甲基-1-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基、3-甲基-1-丁烯基、1-己烯基、1-庚烯基、1-辛烯基或2-辛烯基。
多氟烷基在每种情况下独立地是被至少两个氟原子和任选还被氯原子和/或溴原子取代的直链的、环状的、支链的或非支链的烷基。
例如C1-C12多氟烷基是三氟甲基、二氟氯甲基、五氟乙基、1，1-二氯-2，2，2-三氟乙基、七氟异丙基、正九氟丁基、全氟环戊基、全氟环己基和全氟十二烷基。
全氟烷基在每种情况下独立地是被氟原子完全取代的直链的、环状的、支链的或非支链的烷基。
芳基在每种情况下独立地是带有5-14个框架碳原子的杂环芳族基，其中每个环没有、有一个、两个或三个框架碳原子，但整个分子中的至少一个框架碳原子可被选自氮、硫和氧的杂原子取代，但优选带有6-14个框架碳原子的碳环芳族基。
带有6-14个框架碳原子的碳环芳族基的实例是苯基、萘基、菲基(phenanthrenyl)、蒽基(anthracenyl)或芴基；每个环没有、有一个、两个或三个框架碳原子，但整个分子中的至少一个框架碳原子可被选自氮、硫和氧的杂原子取代的带有5-14个框架碳原子的杂环芳族基是例如吡啶基、噁唑基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基或喹啉基。
碳环芳族基团或杂芳族基团还可被每个环的最多五个相同或不同的选自氯、氟、C1-C12烷基、C1-C12全氟烷基、COO(C1-C8烷基)、CON(C1-C8烷基)2、COO(C1-C8芳烷基)、COO(C4-C14芳基)、CO(C1-C8烷基)、C5-C15芳烷基或三(C1-C6烷基)甲硅烷氧基的取代基取代。
芳烷基在每种情况下独立地是直链的、环状的、支链的或非支链的烷基，它们可以单独、多个或全部被上述芳基取代。
C6-C15芳烷基是例如并优选为苄基。
对通式(I)、(II)和(III)的化合物的优选的取代模式如下定义：
R1优选是NR7R8，且NR7R8作为整体更优选是NH2或NHCO(C1-C12烷基)，甚至更优选NH2。
R2、R3、R4、R5和R6各自优选是氢、氯、氟或C1-C4全氟烷基，或R2R3R4C-CR5R6作为整体为总计含有4-12个碳原子的环状多氟烷基。
更优选的是，R2R3R4C-CR5R6作为整体为七氟-2-丙基、1-溴-1，1，2，3，3，3-六氟-2-丙基、2-溴-1，1，2，2-四氟乙基、2-氯-1，1，2，2-四氟乙基、1-氯-1，1，2，3，3，3-六氟-2-丙基、2-溴-2-氯三氟乙基、2-溴-1-氯三氟乙基、3-溴-2，3-二氯-1，1，1，4，4，4-六氟-2-丁基、2-氯-3，3，4，4-四氟环丁基、2-溴-3，3，4，4-四氟环丁基、2-氯-3，3，4，4，5，5六氟环戊基和2-溴-3，3，4，4，5，5-六氟环戊基。
n优选为1。
R7优选在每种情况下独立地是C1-C4烷基、氯、氟、硝基、氰基或C1-C4烷氧基，更优选甲基、乙基、甲氧基或乙氧基，最优选甲基。
m优选为1或2，更优选1。
特别优选的通式(I)的化合物是2-甲基-4-(七氟-2-丙基)苯胺、N，2-二甲基-4-(1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-丙基)苯胺、2-甲基-4-(1-溴-1，1，2，3，3，3-六氟-2-丙基)苯胺、2-甲基-4-(2-溴-1，1，2，2-四氟乙基)苯胺、2-甲基-4-(2-氯-1，1，2，2-四氟乙基)苯胺、2-甲基-4-(1-氯-1，1，2，3，3，3-六氟-2-丙基)苯胺、2-甲基-4-(2-溴-2-氯三氟乙基)苯胺、2-甲基-4-(2-溴-1-氯三氟乙基)苯胺、2-甲基-4-(3-溴-2，3-二氯-1，1，1，4，4，4-六氟-2-丁基)苯胺、2-甲基-4-(2-氯-3，3，4，4-四氟环丁基)苯胺、2-甲基-4-(2-氯-3，3，4，4，5，5-六氟环戊基)苯胺、2-甲基-4-(2-溴-3，3，4，4-四氟环丁基)苯胺、2-甲基-4-(2-溴-3，3，4，4，5，5-六氟环戊基)苯胺、2-甲基-4-(1-溴-1，1，2，3，3，3-六氟-2-丙基)N-乙酰苯胺、2-甲基-4-(2-溴-1，1，1，2，3，4，4，4-八氟-3-丁基)苯胺和2-甲基-4-(2-溴-2，3，3，4，4，5，5-八氟环-1-戊基)苯胺。
优选的通式(III)的化合物是七氟-2-溴丙烷、七氟-2-氯丙烷、1，2-二溴四氟乙烷、1，2-二溴-1-氯三氟乙烷、2，3-二溴八氟丁烷、2，3-二溴-2，3-二氯六氟丁烷、2，3-二溴-2，3-二氯六氟丁烷、2，3-二溴-1，1，1，3，4，4，4-七氟丁烷、2，3-二溴-2-氯-1，1，1，4，4，4-六氟丁烷、1，2-二溴六氟丙烷和1，2-二氯六氟丙烷，尤其优选七氟-2-溴丙烷、1，2-二溴六氟丙烷、2-二溴-1-氯三氟乙烷。更尤其优选1，2-二溴六氟丙烷和七氟-2-溴丙烷。
每当量n中通式(III)的化合物与通式(II)的化合物的摩尔比值可以是例如0.7-1.8，优选0.9-1.2，更优选1.0-1.1。
用作起始产物的通式(III)的化合物可从文献获知，或可用与文献中类似的方法合成。
本发明的方法在具有一个含水相和至少一个有机相的多相反应介质中进行。
用于多相反应介质的尤其适合的有机溶剂是例如脂族或芳族烃，任选卤化的烃，例如汽油馏分、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、石油醚、己烷、环己烷、二氯甲烷、氯仿或四氯化碳；醚，例如二乙醚、二异丙醚、叔丁基甲醚；酮，例如环己酮、丁酮或甲基异丁酮；以及酯，例如乙酸甲酯或乙酸乙酯。
而且，本发明的方法在相转移催化剂的存在下进行。
合适的相转移催化剂是例如诸如18-冠-6、12-冠-4、二苯并-18-冠-6或二苯并-12-冠-4的冠醚，诸如穴状配体[2.2.2]的穴状配体或诸如聚二醇醚的podands或通式(IV)的那些，
(阳离子+)(阴离子-) (IV)
其中
(阳离子+)为取代的季铵或磷鎓阳离子和
(阴离子-)为有机酸或无机酸的阴离子。
优选的相转移催化剂是其中(阳离子+)为通式(V)的阳离子的通式(IV)的那些
[pnic(C1-C12烷基)q(C6-C15芳烷基)r(C5-C14芳基)s({(C2-C6烷基)-
Ov]-(C1-C6烷基)}t)]+ (V)
其中
pnic为氮或磷和
其中在每种情况下(q+r+s+t)＝4。
通式(IV)中的(阴离子-)优选是氟、氯、溴、碘、乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐、硫酸氢盐、四氟硼酸盐、六氟磷酸盐、甲苯磺酸盐和triflate，更优选的是氯、溴、碘、硫酸盐和硫酸氢盐。
尤其优选的相转移催化剂是四正丁基碘化铵、四正丁基溴化铵、四正丁基硫酸氢铵、四正丁基氯化铵、三丁基甲基溴化鏻、三甲基C13/C15烷基氯化铵、三甲基C13/C15烷基溴化铵、二苄基二甲基甲基硫酸铵、二甲基C12/C14烷基苄基氯化铵、二甲基C12/C14烷基苄基溴化铵、三乙基苄基氯化铵、甲基三辛基氯化铵、三甲基苄基氯化铵、四二乙基氨基鏻氯化物、溴化物或碘化物，以及三-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺，尤其优选四正丁基硫酸氢铵。
反应温度可以是例如从-10℃到反应压力下反应介质的沸点，但最高200℃，优选0-70℃的反应温度。
反应压力可以是例如0.5-100bar，优选常压。
本发明的方法还在还原剂存在下和/或在400nm或更短波长的光存在下进行。
合适的还原剂是例如平均克式量(formal)的氧化状态+III、+IV和+V的硫化合物，任选为与标准还原电势为0V或更低的金属的混合物。
这种硫化合物是例如碱金属的连二亚硫酸盐，例如连二亚硫酸钠、连二亚硫酸钾，或二氧化硫。
合适的金属是例如锰、锌或铝。
尤其合适的产生400nm或更短波长的光的光源是所有常用的紫外线灯，尤其是汞蒸汽灯。
尤其优选的是本发明的方法在碱金属的连二亚硫酸盐存在下，特别优选是在连二亚硫酸钠的存在下进行。
任选地，但优选本发明的方法在碱存在下进行。
合适的碱是例如碱土金属或碱金属的氢氧化物、乙酸盐、磷酸盐、磷酸氢盐、碳酸盐或碳酸氢盐，例如氢氧化钠、氢氧化钾、乙酸钠、乙酸钾、乙酸钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钾或碳酸氢钠；铵盐，例如乙酸铵、碳酸铵；胺，例如三甲胺、三乙胺、三丁胺、二异丙基乙胺、四甲基胍、N，N-二甲基苯胺、二氮杂二环辛烷(DABCO)、二氮杂二环壬烯(DBN)、二氮杂二环十一碳烯(DBU)、N-甲基哌啶和哌啶；或芳族氮化合物，例如吡啶、2-、3-和4-N，N-二甲基氨基吡啶，优选碱金属氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐。
离子氟化物是例如季铵氟化物或氟化鏻，以及碱金属氟化物或上述化合物的混合物。
氟化铵或氟化鏻的实例是通式(VI)的那些
(阳离子+)(F-) (VI)
其中(阳离子+)的定义与通式(IV)中的定义相同，包括其优选范围。
任选地，上述定义的相转移催化剂和/或哈莱克斯(halex)催化剂与碱金属氟化物的混合物也可以采用。
优选的碱金属氟化物是氟化钠、氟化钾和氟化铯或它们的混合物，尤其优选氟化钾。
哈莱克斯催化剂是例如四(二烷氨基)鏻化合物(WO 98/05610)或通式(VII)的化合物
其中
G为通式(VIIIa)或(VIIIb)的基团
-P{N(R14)2}3 (VIIIb)
和
H(独立于G)为通式(VIIIa)、(VIIIb)、(VIIIc)或(VIIId)的基团
-S[N(R14)2]2 (VIIId)
其中
R14基团各自独立地是C1-C12烷基、C2-C10链烯基或C6-C12芳基，或
N(R11)2作为整体是3元到5元的饱和或不饱和环，或
通式(VIIIa)的基团和/或基团
作为整体可各自为饱和或不饱和的4元到8元环，和
X为氮或磷和
Anθ为一当量的阴离子，例如和优选氯化物、溴化物、(CH3)3SiF2θ、HF2θ、H2F2θ、四氟硼酸盐、六氟磷酸盐、碳酸盐或硫酸盐。
通式(VII)的化合物可通过例如通式(IX)的化合物
[G-An’]Anθ (IX)
其中
G和Anθ各自的定义与通式(X)中相同，和
An’为氯或溴
与通式(X)的化合物反应获得，
HN＝G’ (X)
其中
G’考虑到原子的排列而与通式(X)中的G的定义相同，但是二价的，且反应在碱存在下进行。
通式(VII)的哈莱克斯催化剂描述在DE 10129057中。
所用通式(I)的化合物中的离子氟化物与溴或氯原子的摩尔比可为例如0.7-5，优选的0.9-2，更优选的1.1-1.7。离子氟化物的理论用量没有上限，但用量太大是不经济的。
已经发现溴原子一般比氯原子的交换更快速，且取代速度按叔、仲、伯碳原子的顺序增加。
优选的是在有机溶剂存在下进行卤素交换。合适的有机溶剂是例如：诸如丙酮、2-丁酮或甲基异丁基酮的酮；例如乙腈、丙腈、苯甲腈、苄基腈或丁腈的腈；例如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基甲酰苯胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺或六甲基磷酰胺的酰胺；例如二甲基亚砜的亚砜；例如四亚甲基砜的砜；例如1，4-二噁烷、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二甘醇二甲醚或二甘醇二乙醚的聚醚，或这种有机溶剂的混合物。
溶剂的最大含水量优选的是1％(重量)，更优选0.2％(重量)，最优选0.05％(重量)。优选的是通过初期蒸馏或以本身公知的方式干燥来获得这种含水量。当采用碱金属氟化物时，特别优选的是在同时存在所用碱金属氟化物下干燥或初期蒸馏溶剂。
卤素交换期间的反应温度可以是例如60℃到反应压力下所用溶剂的沸点，但最高300℃，优选110℃到反应压力下所用溶剂的沸点，但最高200℃。
反应压力可以是例如0.5-100bar，优选的3-25bar。
反应时间可以是例如10分钟到72小时，优选2到12小时。
可根据本发明获得的通式(I)的化合物尤其适合于活性成分，例如农业化学品活性成分，尤其是例如aroylurea型杀虫剂的制备过程中。特别优选的aroylurea型杀虫剂是EP-A 919542和EP-A936212中提出的那些。
已经吃惊地发现，可特别有益地通过本发明的方法制备的通式(XI)的化合物特别适合作为制备高效杀虫剂的原材料。
因此，本发明还包括通式(XI)的化合物。
在通式(XI)中
R2、R2、R4、R5、R6、R7、R8和R9，以及m和n，各自具有与通式(I)已提出的相同的定义和优选范围，条件是
●R2R3R4C-CR5R6基团，基于碳框架，为仲或叔基，或
●为选自2-溴-1，1，2，2-四氟乙基、2-氯-1，1，2，2-四氟乙基、2-溴-2-氯三氟乙基和2-溴-1-氯三氟乙基的伯基，
还排除其中R2R3R4C-CR5R6作为整体为全氟烷基的化合物。
该范围还包含通式(XII)的化合物
(XIa)·(HY)v
其中
(XIa)代表带有至少一个伯、仲或叔氨基官能团的通式(XI)的化合物
v是从1到分子(XIa)中的伯、仲或叔氨基官能团的数目的数，和
Y是阴离子。
Y优选是氯、溴和氢硫酸盐。
进一步优选其中NR8R9作为整体是伯、仲或叔氨基的通式(XIa)的化合物，以及没有其他伯、仲或叔氨基的通式(XIa)的化合物。
本发明的方法的显著优点是通式(I)的化合物可以简单的方式和高产率，从容易获得的反应物得到。而且通式(XI)和(XII)的化合物构成有价值的起始产物，用于制备活性成分，尤其是用于农业化学品。
实施例
实施例1
1，2-二溴六氟丙烷的制备
在室温下先加入2357g溴(760ml，14.75mol)，然后加入六氟丙烯并恒定搅拌直至褪色(19小时，2400g，16.00mol)。将反应混合物以氮气吹扫。用这种方法获得4710g 1，2-二溴六氟丙烷(理论值的95％)。
实施例2
2-溴七氟丙烷的制备
先将四亚甲基砜(2450ml)和352g氯化钾(6.05mol)加入高压釜中，并通过蒸馏掉250ml溶剂干燥混合物。随后加入1250g实施例1获得的1，2-二溴六氟丙烷，将混合物置于3bar的氮气下，并加热到125℃，结果压力达到13.5bar。在相同温度下继续加热2小时，然后在3小时内将温度升高到175℃。将混合物冷却到0℃，高压釜卸压，反应混合物蒸馏出的产物置于冷阱中。用这种方法获得870g(理论值的83％)纯度为95.8％的2-溴七氟丙烷。
实施例3
2-甲基-4-(1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-丙基)苯胺的制备
先将324.96g(1.87mol)连二亚硫酸钠，然后将100g(0.93mol)邻甲苯胺(2-甲基苯胺)在室温下加入1200ml水、250ml叔丁基甲醚、156.79g(1.87mol)碳酸氢钠和22.18g四正丁基硫酸氢铵的混合物中。随后滴加489.06g 2-溴-1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷在200ml叔丁基甲醚中的溶液，滴加完成后，将混合物在30℃下搅拌一夜。如果需要，用碳酸钠将pH值调节到5，除去有机相，干燥并浓缩。
用这种方法获得250g(理论值的90％)纯度为93％的产物。
实施例4
N，2-二甲基-4-(1，1，1，2，3，3，3-七氟-2-丙基)苯胺的制备
用与实施例3相同的方式，用N，2-二甲基苯胺作为原材料，获得高产率和高纯度的产物。