N-取代吡唑的制备方法 本发明涉及吡唑与醇在催化剂存在下于液相中高温反应制备N-取代吡唑的方法。
DE-A-35 06 972和US-A-3,910,949公开了N-烷基化3，5-二苯基吡唑的方法，其中N-未取代的3，5-二苯基吡唑是在相转移催化剂存在下与硫酸二甲酯/氢氧化钠水溶液反应。
DE-A-24 25 979描述了用烷基卤或硫酸二烷基酯烷基化3，5-二芳基吡唑的方法。
这些方法的缺点在于使用毒性较高且比较昂贵的硫酸二烷基酯，这是因为该分子的较大部分未被利用且产生大量盐。
《化学通讯》(Chemical Letters)(1992)575-578公开了N-烷基化吡唑的方法，在此方法中，N-未取代吡唑是在催化量钌、铑或铱/亚磷酸三烷基酯配合物存在下与醇进行反应的。
此方法的不利之处在于使用非常昂贵的催化剂。
DE-A-43 18 960和DE-A-44 03 815公开了N-烷基化N-未取代吡唑的方法，该方法是在多相催化剂存在下，使N-未取代吡唑与醇或醚在气相中反应。
此方法的缺点是(特别是对于具有非常高沸点的N-未取代吡唑来说)需要汽化起始原料。
本发明地目的是研制开发一种比较简单且不太昂贵的制备N-取代吡唑的方法。
我们现已发现，本发明的目的可通过下述新的制备通式I的N-取代吡唑的改进方法达到：其中R1代表C1-C12烷基或C7-C20苯基烷基，以及R2，R3和R4彼此独立代表氢，C1-C12烷基，C7-C20苯基烷基或未取代的或取代的芳基，该方法包括在催化剂存在下，于50至400℃下将通式II的吡唑化合物：其中R2，R3和R4的定义同上，与通式III的醇反应：
R1-O-H (III)其中R1定义同上，其中吡唑II与化合物III的反应是在0.001∶1至1∶1摩尔比条件下，在略低于大气压力直至250巴压力下于液相中进行，并使用酸和/或其烷基酯或其酸酐作为催化剂，其相对于吡唑II的摩尔比为0.0001∶1至0.5∶1。
较之N-未取代吡唑II，N-取代吡唑I具有较低的沸点，并同过量的烷基化剂III一起以气态形式从反应器中连续不断地排出，但在反应期间，不一定必须排出产物。
本发明的方法可以按下述方式进行：
在略低于或高于大气压力下，即在0.8至250巴，优选0.8至100巴，特别优选0.9至100巴压力下，在所述催化剂存在下，于50至400℃，优选100至350℃下使吡唑II与醇III接触进行反应。
吡唑II与化合物III的摩尔比通常为0.001∶1至1∶1，优选0.002∶1至1∶1，特别优选0.003∶1至1∶1。
反应特别优选在这样的温度，压力和摩尔比条件下进行，其中吡唑II和催化剂处于液相中，并且N-取代吡唑I和未反应的化合物III以气态形式一起从反应容器中卸出。
吡唑II和催化剂开始可溶在或悬浮在惰性溶剂如工业用白油或真空瓦斯油中。
适当的催化剂为这些化合物，如硫酸，磷酸，烷基-或芳基磺酸及其烷基酯或其酸酐。催化剂与吡唑II的摩尔比通常为0.0001∶1至0.5∶1，优选0.0005∶1至0.5∶1，特别优选0.01∶1至0.2∶1。
与已公开的方法相比，本发明方法以更简单和更经济的方式提供了N-取代吡唑。
适当的起始化合物II为吡唑类化合物，如吡唑和取代吡唑，3-甲基吡唑，4-甲基吡唑，3，4-二甲基吡唑，3，5-二甲基吡唑，3，4，5-三甲基吡唑，3-乙基吡唑，4-乙基吡唑，3-芳基吡唑，3-苯基吡唑，3，5-二芳基吡唑，3，5-二苯基吡唑，3，4-二芳基吡唑，3，4-二苯基吡唑，3，4，5-三芳基吡唑和3，4，5-三苯基吡唑。
适当的起始化合物III为醇类，如甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁醇，叔丁醇和正辛醇等。
可按照本发明方法制备的N-取代吡唑I是制备染料，药物和作物保护剂的有价值的起始物质。
化合物I，II和III中的取代基R1，R2，R3、R4和R5具有下述含义：R1，R2，R3和R4彼此独立代表：-C1-C12-烷基，优选C1-C8烷基如甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，异丁基，仲丁基，叔丁基，正戊基，异戊基，仲戊基，新戊基，1，2-二甲基丙基，正己基，异己基，仲己基，正庚基，异庚基，正辛基，异辛基，特别优选C1-C4烷基，如甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，异丁基，仲丁基和叔丁基，-C7-C20苯基烷基，优选C7-C12苯基烷基，如苄基，1-苯乙基，2-苯乙基，1-苯基丙基，2-苯基丙基，3-苯基丙基，1-苯基丁基，2-苯基丁基，3-苯基丁基和4-苯基丁基，特别优选苄基，1-苯乙基和2-苯基乙基，R2，R3，R4彼此独立代表：-氢-芳基，优选苯基，-取代芳基，如C7-C20烷基苯基，优选C7-C12烷基苯基如2-甲基苯基，3-甲基苯基，4-甲基苯基，2，4-二甲基苯基，2，5-二甲基苯基，2，6-二甲基苯基，3，4-二甲基苯基，3，5-二甲基苯基，2，3，4-三甲基苯基，2，3，5-三甲基苯基，2，3，6-三甲基苯基，2，4，6-三甲基苯基，2-乙基苯基，3-乙基苯基，4-乙基苯基，2-正丙基苯基，3-正丙基苯基和4-正丙基苯基。
实施例实施例1
250℃下，将50g(0.2273mol)3，5-二苯基吡唑和5g(0.0437mol)85％强度磷酸加入到泡罩塔中，4小时内通入总量为158.2g(4.94mol)甲醇，并冷凝气体排出物。其后分两批加入3，5-二苯基吡唑，每批50g(0.2273mol)，并在每一批情况下均与158.2g(4.94mol)甲醇进行反应并如前所述进行冷凝。接着再加入31.5g(0.143mol)3，5-二苯基吡唑，并再通入158.2g(4.94mol)甲醇并冷凝。然后再通入158.2g(4.94mol)甲醇，但未再加入3，5-二苯基吡唑。分别收集这5批反应的每一批排出物，气相色谱分析并减压浓缩。 批号：摩尔比：1-甲基-3，5-二苯基-吡唑/3，5-二苯基吡唑 排出物[g] 1 94∶6 29.4 2 96.9∶ 3.1 46.4 3 97.8∶2.2 47.1 4 94.7∶5.3 35.3 5 100∶0 23.7
使用总量为181.5g(0.825mol)3，5-二苯基吡唑和791g(24.7mol)甲醇。得到总量为175.8g(91％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑。泡罩塔的塔藏量不予考虑。实施例2
在下端配有烧结盘并装配在250ml两颈烧瓶上的4cm直径电加热塔中，于155℃下，在6小时内滴加汽化308.5g(9.64mol)甲醇并使它们通过200℃的10g(0.0455mol)3，5-二苯基吡唑和0.046g(0.000455mol)浓H2SO4的熔化物。冷凝反应的气体排出物并减压浓缩。得到10.2g(92.5％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑，沸点190℃/3毫巴，含量96.6％(GC)。实施例3
如实施例2中所述的那样，加入10g(0.0455mol)3，5-二苯基吡唑和0.051g(0.000455mol)硫酸甲酯的熔化物并在3小时内与197.75g(6.18mol)气态甲醇(在160℃汽化)反应。得到9.7g(86.7％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑，沸点190℃/3毫巴，含量95.2％(GC)。实施例4
如实施例2中所述的那样，在200℃制备包括10g(0.0455mol)3，5-二苯基吡唑和0.057g(0.00455mol)硫酸二甲酯的熔化物。在5小时内，在155℃下汽化435g(13.6mol)甲醇，并使之通过保持在200℃的熔化物。得到10.4g(96.9％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑，沸点190℃/3毫巴，含量99.2％(GC)。实施例5
如实施例2中所述的那样，将10g(0.122mol)4-甲基吡唑，1.25g(0.0122mol)硫酸和20g3mm直径的玻璃腊希圈在145℃下加热，并在145℃、5小时内与118.65g(3.7mol)在170℃汽化的甲醇反应。在大气压力下浓缩后，得到11.2g(94.4％)1，4-二甲基吡唑，沸点151℃，含量98.6％(GC)。实施例6
如实施例5中所述的那样，将10g(0.122mol)4-甲基吡唑同1.37g(0.0122mol)硫酸甲酯一起加热至190℃，并在3小时内与79.1g(2.47mol)在158℃已汽化的甲醇反应。得到11.5g(93.5％)1，4-二甲基吡唑，沸点151℃，含量95.2％(GC)。实施例7
如实施例5中所述的那样，将10g(0.122mol)4-甲基吡唑同1.54g(0.0122mol)硫酸二甲酯一起加热至195℃，并在3小时内与118.72g(3.71mol)在155℃汽化的甲醇反应。得到11.6g(95.4％)1，4-二甲基吡唑，沸点151℃，含量96.3％(GC)。实施例8
如实施例5中所述的那样，将10g(0.122mol)4-甲基吡唑同2g(0.025mol)三氧化硫一起加热至160℃，并在4小时内与180g(5.63mol)在130℃汽化的甲醇反应。得到10.6g(84.9％)1，4-二甲基吡唑，沸点151℃，含量93.8％(GC)。实施例9
如实施例5中所述的那样，将10g(0.122mol)4-甲基吡唑同2g(0.014mol)五氧化二磷一起加热至150℃，并在3.5小时内与175g(5.5mol)在125℃汽化的甲醇反应。得到10.9g(89.5％)1，4-二甲基吡唑，沸点151℃，含量96.2％(GC)。实施例10
如实施例2中所述的那样，加入10g(0.0455mol)3，5-二苯基吡唑和0.72g(0.00455mol)苯磺酸的熔化物并在4.5小时内与245g(7.66mol)气态甲醇(在160℃汽化)反应。得到9.6g(88.5％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑，沸点190℃/3毫巴，含量98.2％(GC)。实施例11
如实施例2中所述的那样，加入10g(0.0455mol)3，5-二苯基吡唑和0.44g(0.0045mol)甲磺酸的熔化物并在4小时内与175g(5.46mol)气态甲醇(在160℃汽化)反应。得到10g(92％)1-甲基-3，5-二苯基吡唑，沸点190℃/3毫巴，含量98％(GC)。实施例12
如实施例2中所述的那样，在塔中装入30g3mm直径的玻璃圈，16.4g(0.24mol)吡唑和1.02g(0.01mol)96％(重量)硫酸，加热至195℃并在7小时内与703g(9.5mol)在180℃汽化的叔丁醇反应，得到21.7gN-叔丁基吡唑，沸点103℃，含量99.4％(GC)，相应的产率为72.5％。实施例13
在175℃下搅拌20.5g(0.25mol)4-甲基吡唑，82g(0.65mol)正辛醇和1.28g(0.0125mol)96％(重量)硫酸混合物33小时。冷却后，混合物每次用15ml5％强度硫酸提取，共提取三次。
合并硫酸提取液，用25％强度氢氧化钠溶液中和，接着蒸馏，得到13.5g产物，根据GC分析表明产物为99.3％未反应的4-甲基吡唑。
从有机相中得到17.4g4-甲基-N-辛基吡唑，沸点75℃/7毫巴，含量95％(GC)，转化率34.6％，选择性98.5％。实施例14
将6.8g(0.1mol)吡唑，23.7g(0.32mol)叔丁醇和0.51g(0.005mol)96％(重量)硫酸在高压釜中于200℃及35巴压力下搅拌3小时。冷却后，降压(去除异丁烯)并相分离，得到6.5g吡唑水溶液，GC分析表明含10.2％重量吡唑，将其蒸馏，得到0.66g吡唑。从有机相中得到10.5g(83.6％)N-叔丁基吡唑，沸点102℃，含量98.8％(GC)。实施例15
将34g(0.5mol)吡唑和83g(0.64mol)2-乙基-1-己醇与2.55g(0.025mol)96％(重量)硫酸在175℃下一同搅拌20小时。冷却后，混合物用5％强度硫酸提取三次，每次15ml。用25％强度氢氧化钠溶液中和合并的硫酸提取液。其后蒸馏得到27.0g99.1％纯净未反应的吡唑(根据GC分析)。从有机相中得到19.6gN-己基-2-乙基吡唑，沸点65℃/50毫巴，含量92％(GC)，转化率21.3％，选择性93.9％。