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2-氨基-5-氰基-N,3-二甲基苯甲酰胺合成方法改进

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第25卷第4期 化学研究与应用 Vo1.25,No.4 2013年4月 Chemical Research and Application Apr.,2013 文章编号:1004.4656(2013)04-0599-05 2.氨基一5一氰基一Ⅳ,3一二甲基苯甲酰胺合成方法改进 孙 斌 ,林 雪 (重庆工商大学药物化学与化学生物学研究中心,重庆400067) 摘要:bK 3-甲基氨茴酸出发,用氯化亚砜取代光气及其衍生物,通过2种不同的反应途径,高收率地合成了氰 虫酰胺的关键中间体2一氨基-5一氰基・-N,3一二甲基苯甲酰胺(1)。考察了不同形态的甲胺、反应温度、溶剂以及 不同的吡啶衍生物对反应的影响。 关键词:3.甲基氨茴酸;氯化亚砜;氰虫酰胺;2一氨基-5一氰基一Ⅳ,3・二甲基苯甲酰胺;合成 中图分类号:0625.5 文献标志码:A Improvement approaches for the synthesis of 2-amino-5-cyano—N, 3-dimethyl-benzamide SUN Bin ,LIN Xue (Research Centor of Medicinal Chemistry&Chemical Biology,Chongqing Technology and Business University,Chongqing 400067,China) Abstract:Two improvement approaches for the synthesis of2-amino-5-cyano一Ⅳ,3・.dimethylbenzamide(1),which used thio ̄chlo.・ irde instead of phosgene and its derivatives was reported,Compound 1 was obtained in good yidd.The influences of methylamine, reaction temperature,solvent and different pyridine derivatives on reaction were investigated. Key words:3-methylanthranilie acid;thionyl chloride;cyantraniliprole;2-amino-5・,eyano—N,3- ̄dimethylbenzamide;synthesis 氰虫酰胺(cyantraniliprole)是杜邦开发的第2 全,因而具有广阔的应用空间和巨大的市场前 代鱼尼丁受体抑制剂类杀虫剂,与第一代鱼尼丁 景 。氰虫酰胺是由两个关键中间体2一氨基.5一 受体抑制剂类杀虫剂氯虫酰胺相比,适用作物更 氰基.Ⅳ,3.二甲基苯甲酰胺(1)和3一溴一l一(3一氯一2. 为广泛,可有效防治鳞翅目、半翅目和鞘翅目害 吡啶基)一1 吡唑.5一甲酸(2)偶合而成(图1)。 虫,与现有杀虫剂无交互抗性,且对哺乳动物安 B Br c ‘ + c NC HN\ 2 (cyantranilipmle) 图1 简单的氰虫酰胺逆向合成分析图 Fig.1 Simple retrosynthetic analysia of cyantraniliprole 收稿日期:2012-09-26;修回日期:2012一l1-28 基金项目:重庆工商大学启动基金项目(2010—56一O1)资助;重庆市教委高校创新团队项目(K.ITD201020)资助 联系人简介:孙斌(1967-),男,研究员,主要从事糖化学、有机合成与均相催化研究。E・mail:sunbin@ctbu.edu.cn 化学研究与应用 第25卷 目前合成关键中间体(1)有2类方法,其一是 国外专利方法 J。即从3一甲基氨茴酸(3.甲基_2一 氨基苯甲酸)出发,经过与光气反应形成3一甲基靛 红酸酐,然后与甲胺水溶液(40%)反应得到3,Ⅳ- 二甲基-2一氨基苯甲酰胺,再经卤化(X=I、Br、C1) (用单质卤素或氢卤酸)得到5.卤一3,N.二甲基-2. 胺(NIS)碘化得到5一碘一3一甲基-2.氨基苯甲酸(7), 然后在CuCN的作用下,用氰基取代碘得化合物 8,在用危害性相对小些的固体光气与之反应形成 5.氰基_3一甲基靛红酸酐(9),化合物9与甲胺水溶 液(25%)反应得到化合物1。该法尽管用危害性 相对小点的固体光气取代了光气,但第一步用到 的NIS很贵,且后两步反应的总收率不到40%,不 氨基苯甲酰胺,最后用氰基取代卤素得到化合物1 (图2方法a)。这一类专利方法的优点是是每一 步的收率都很高,唯一不足就是在第一步是用光 气,对操作人员的危害极大,需要使用特殊装置以 保证它在生产、运输和后处理过程中不泄漏,保证 生产人员的安全。针对这种情况,刘长令等 对 适于工业化。因此选择使用对人体危害较小的物 质取代光气及其衍生物,同时考虑到生产成本,选 择便宜易得的化学品,对于氰虫酰胺合成的工业 化具有非常重要的意义。为此,本文报道从2一氨 基一3・甲基苯甲酸出发,用氯化亚砜代替光气,从两 个方向合成2一氨基一5一氰基一/v,3.二甲基苯甲酸 (1)。 O X 该类合成路线进行了改进(见图2方法b)。他们 也是从3一甲基氨茴酸出发,先用Ⅳ.碘代丁二酰亚 cH3 6 l 0 CO ̄H NC CuCN _O NC CO H NC triphosgen -___・____-_____。.- CH NH !一l NH, NH2 8 9 0 CH3 l 3 图2 5-氰基.3,J7v-二甲基-2.氨基苯甲酰胺的文献合成方法 Fig.2 Literature methods for the synthesis of 5-cyano・3,N-dimethyl-2-aminobenzamide 啶、苯甲醚使用前进行了脱氧处理。 1 实验部分 1.1仪器与试剂 1.2 2.氨基-5一溴.3.甲基苯甲酸(10)的合成 取3.甲基氨茴酸(3)(5.O0 g,0.033 mo1)于 100 mI 二口瓶中,加入30 mI DMF,室温搅拌下慢 慢加入Ⅳ一溴代丁二酰亚胺(6.23 g,0.035 mo1),油 核磁共振氢谱由Varian mercury plus 400MHz 核磁共振仪(TMS为内标)测定,ESI质谱由Es. 浴升温至80cI=反应2 h,TLC监控反应完毕,降温 至30。(=,将反应液倒入120 mL冰水中,搅拌20 QUIRE Ion Trap LC/MS液相色谱/质谱联用仪测 定,熔点用X-6显微熔点测定仪测定,温度计未校 正,DFY一5/25型低温浴槽,目标产物的纯度用Ag. ilent 1260型高效液相色谱仪分析(Kromasil C。8不 锈钢柱,250 mm×4.6 mm,methano1.water mixture solvent,65:35 V/V为流动相,流速1.0 mL・min~, min,过滤得7.44 g灰色固体,收率98%。m.P. 236-238℃; H NMR(400 MHz,DMSO—d )6:8.42 (S,br.1 H,OH),7.86(d,J=2.0 Hz,l H),7.45 (d,-,=2.0 Hz,1 H),6.35(S,br.2 H,NH2),2.14 (S,3 H);ESI—MS,m/z,[M+H] :230.0。 1.3 5.氰基.3.甲基-2.氨基苯甲酸的合成(8) 取2.氨基.5一溴-3.-甲基苯甲酸(10)(3.45g,15 mmo|)、氰化亚铜(1.87 g,21 mmo1)和四丁基碘化 光电二极管阵列检测器,波长236 nm,柱温, 35 ̄C) 。 所有化学试剂均为市售分析纯品种,4一甲基吡 第4期 孙斌,等:2一氨基.5一氰基-Ⅳ,3一二甲基苯甲酰胺合成方法改进 601 铵(0.55g,1.5 mmo1)于100 mL反应瓶中,加入50 mL DMF,油浴升温至回流,保持该温度5 h,TLC 监控反应完毕,减压除去大部分溶剂,加人50 mL 水和5 mL乙二胺,过滤除去不溶物,滤液调pH至 弱酸性,过滤得2.43g灰褐色固体,收率92%。m. P.209.21l℃; H I ̄mrt(400 MHz,DMSO-d6) :7.97 (s,1 H),7.51(s,1 H),7.40(s,br.1 H,OH), 6.50(s,br.2 H),2.12(s,3 I-i);ESI—MS,m/z,[M+ H] :177.1。 1.4 5一氰基.3。^L二甲基_2一氨基苯甲酰胺的合成 (1)(方法1) 向50 mL的圆底烧瓶中加入5一氰基.3一甲基. 2一氨基苯甲酸(8)(1.76g,0.O1 too1)、氯化亚砜 (2.5 mL)和甲苯(5 mL)。在70℃下搅拌至化合 物8完全溶解,待TLC监测反应完成后,冷却至室 温,减压蒸去甲苯和未反应的氯化亚砜得一粘稠 状残余物。 H NMR(400 MHz,CDCI )6:7.92(d,J =2.0 Hz,1 H),7.83(d,,=2.0 Hz,1 I-I),6.51(s, br.1 H,NH),2.13(s,3 H);ESI—MS,m/z,[M+ H] :223.0]。该残余物未经纯化,溶于二氯甲烷 (或氯仿,低温反应溶剂需冷冻),在设定温度下与 不同形态的甲胺搅拌过夜。反应停止后,向反应 混合物中加入乙酸乙酯(100 mL),然后分别用水、 饱和碳酸氢钠水溶液和水洗涤有机相。有机相用 无水硫酸钠干燥后蒸去溶剂得到浅黄色固体(收 率见表1,熔点见表1)。表1中Entry 7产物的核 磁共振氢谱和质谱为: H nmrt(400 MHz,CDCI3) :8.44(br,s,1 H,NH),7.56(d,J=2.0 Hz,1 H), 7.44(d,J=2.0 Hz,1H),7.17(br,s,2H,NH2), 2.76(d,.,=5.0 Hz,3H),2.11(s,3H);ESI—MS,m/ ,[M+H] :190.1。 1.5 3。Ⅳ.二甲基.2一氨基苯甲酰胺的合成(5) 向50 mL的圆底烧瓶中加入3.甲基氨茴酸 (3)(6.04g,0。04 too1)、氯化亚砜(5mE)和甲苯 (25 mL)。在70 ̄C下搅拌至化合物3完全溶解, 待TLC监测反应完成后,冷却至室温,减压蒸去甲 苯和未反应的氯化亚砜得一粘稠状残余物。该残 余物未经纯化,溶于经冷冻的二氯甲烷(100 mL), 在.15cc下慢慢滴加33%的甲胺纯溶液(7mL, 0.049 too1)。并在同一温度下搅拌过夜,反应停止 后,向反应混合物中加入乙酸乙酯(150 rnL),然后 分别用水、饱和碳酸氢钠水溶液和水洗涤有机相。 有机相用无水硫酸钠干燥后蒸去溶剂得到白色固 体5.64g,收率86%,m.P.49-51 oC;’H NMR(400 MHz,CDC13)6:7.18(dd,-,=7.2,7.2 Hz,1 H), 7.10(dd,-,=7.2,7.2 Hz,1 I-I),6.56(t,-,=7.2 Hz, 1 H),6.21(br s,1 H,hi-i),5.37(br s,2 H,NH2), 2.94(d,.,=5.0 Hz,3 H),2.14(s,3 H);ESI—MS, m/z,[M+H] :165.1。 1.6 5一溴.3。Ⅳ.二甲基.2.氨基苯甲酰胺的合成 (13) 2一氨基_3,Ⅳ.二甲基苯甲酰胺(3.35g,20.4 mmo])溶于冰醋酸(12.5 mL)中,再加入12.5 mL 水,冷却到12℃,搅拌下,在5-10rain内滴加浓氢 溴酸(48%,13 g)。在同一温度下,5-lOmin内滴 加双氧水(30%,2.3g)。然后让温度慢慢升高至 室温(20—25℃)。在室温(20_25℃)继续搅拌 2.5h,再加人1.3g浓的氢溴酸,在这一温度下搅 拌过夜。向反应混合物中加入25mL水,亚硫酸氢 钠(O.5g),然后用50%的NaOH调pH值至5-6。 过滤,滤饼用水洗3次。真空干燥得产品4.7g,收 率94%,m.P.133—135oC; H NMR(400 MHz, CDC13) :7.3O(d,J=2.0 Hz,1 rt),7.21(m,1 H), 6.O1(br s,1 H,NH),5.55(br s,2 H,NH2),2.95 (d,J=5.0 Hz,3 H),2.14(s,3 H);ESI-MS,m/z, [M+H] :243.0。 1.7 5-氰基一3,Ⅳ-二甲基-2-氨基苯甲酰胺的合成 (1)(方法2) 在装备有机械搅拌器、温度计和回流冷凝管的 250毫升三口瓶中加入2一氨基-5-溴.Ⅳ,3一二甲基苯 甲酸甲酯(2.5 g,0.01 too1)和苯甲醚(40 mL)。在 氮气保护、室温和搅拌下,加入粉末(一定要 粉末)(0.94 g,0.018 mo1)、碘化亚铜(0.29 g,1.5 eroto1)和吡啶衍生物(O.009 too1)。混合物加热到 回流(155℃左右)反应5-8h,到反应物2-氨基_5-溴. N,3一二甲基苯甲酸甲酯消失。冷却到25℃,在5一 lOmin内加入5OraL水。继续搅拌30rain。过滤,滤 饼用水洗2次(2 X 25 mL),用苯甲醚(20 mL)洗一 次。真空50℃烘干至恒重得产品,收率及纯度见表 2。 2结果与讨论 针对文献报道合成路线的不足,我们在查阅 文献的基础上 ,设计了两条合成路线。其中之 一是对刘长令等的路线的改进(见图3)。 化学研究与应用 第25卷 tNBsNH2 ?r ̄ ,C O2 HN CucN …I ̄CO2H.SOCI2,INc OH 嗽O j H ”c lt3 图3 5-氰基一3,N一二甲基一2一氨基苯甲酰胺的合成 Fig.3 Synthesis of 5-cyano・3,N—dimethyl-2一fiminobenzamide 用Ⅳ.溴代丁二酰亚胺(NBS)与3.甲基氨茴酸 (3)反应,高收率(98%)地得到溴代产物lO,但l0 在与CuCN的反应时,无论在DMF中回流搅拌多 长时间,总有约30%的1O不能转化。为此在反应 收率92%。化合物8与氯化亚砜反应后,蒸去剩 余的氯化亚砜,未经进一步纯化(该油状物的ESI. MS,[M+I] 是223,并且‘H NMR中,6.51 ppm处 的单峰只有1个H,说明该油状物结构为l1,这也 符合文献报道[9’“, ),与不同形式的甲胺反应,其 结果见表1。 体系中加入化合物1O十分之一摩尔量的四丁基 碘化铵,在DMF中与CuCN回流5 h,顺利得到8, 表1 6-氰基.8一甲基一l 苯并[d】[1。3]嚼嗪-2一亚硫酰4-酮(11)与甲胺的反应结果 Table 1 Results of 6-cyano一8一methyl一1Hbenzo[d][1。3]oxazin一2一sulfinyl-4一olle reacted with methylamine 表1的结果显示,在25℃的反应条件下,化合 物11与甲胺水溶液的结果都不理想,这可能是由 于化合物l1在室温下容易水解的缘故。甲胺盐 酸盐与三乙胺必须分多次加人才能得到52%的收 率。甲胺醇溶液可以得到54%的收率。对于甲胺 相比较提高了40多个百分点,但是用到NBS相对于 氢溴酸来说,还是很贵,另外要得到相对高的收率,需 要使用对环境极不友好的氯仿作溶剂了其ⅢT业 化。为此,我们对图2的路线作了改进(见图4),用 氯化亚砜代替光气与氨茴酸反应,反应产物未经进 一醇溶液,降低反应温度能大幅提高反应的收率,如 步纯化,在二氯甲烷中,~15cc与甲胺醇溶液反 在一15℃下,其收率达到72%,这可能是因为在低 温下,化合物l1更容易与选择氨基反应。对于苯 并[d][1,3]嗯嗪.2一亚硫酰4一酮类的化合物来说, 氯仿是其反应的最理想溶剂,因此,我们也考察了 在氯仿中.15℃下的反应结果,其收率达到80%。 尽管表1中的最好结果与文献 结果(38.5%) ' : ̄2H应,以86%的收率得到化合物5。化合物5在双氧 水存在下与48%的氢溴酸反应,以94%的收率得 到化合物13。13在催化剂量的吡啶衍生物与碘 化亚铜存在下与反应得到目标化合物1,结 果见表2。 ] socb o H3NH 2 一 O 丫C¨ 3 图4 5一氰基-3,N一二甲基-2一氨基苯甲酰胺的合成 Fig.4 Synthesis of 5-cyano・3,N-dimethyl一2-aminobenzamide 第4期 孙斌,等:2一氨基-5.氰基一Ⅳ,3一二甲基苯甲酰胺合成方法改进 603 DMAP:4・N,N-dimethylaminopyridine;}HPLC analysis 表2的结果显示,在160℃下甲基萘中反应, 的效果也不错,但没有优于DMAP,只是4.甲氧基 4一Ⅳ,Ⅳ_二甲基氨基吡啶的效果明显好于4一甲基吡 吡啶的效果稍差,其收率也达到了89%。可见吡 啶,但在苯甲醚中,155℃反应时,前者的催化效果 啶衍生物在苯甲醚中能有效地催化氰基取代溴的 只是稍好于后者。另外,我们还考察了4一甲氧基 反应的完成。 吡啶和3,5一二甲基毗啶,发现这两种毗啶衍生物 参考文献: [1]刘长令.2007年登记注册的新农药品种[J].农药, [8]Dong W L,Lju x H,x J Y,et a1.Design and synthesis of 2008,47(4):21 I-213. novel anthranilic diamides containing 5,7-dimethyl[1,2, [2]Bruening J,Casalnuovo A L,Grushin V.Process for pre- 4]triazdo一[1,5-ct]pyrimidine[J].J Chem Res,2008,9: paring 2-amino-5一cyano-benzoic acid derivatives[P]. 530-533. 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