专利名称：异氰酸芳基磺酰酯及其衍生物的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备异氰酸芳基磺酰酯及其附加衍生物，例如氨基甲酸芳基磺酰酯和硫代氨基甲酸芳基磺酰酯以及通式(Ⅰ)所表示的芳基磺酰脲的新方法。
在芳基磺酰氨基甲酸衍生物中可发现几种具有生物活性的有用的化合物。在氧代酯和硫代酯的情况下，已了解到三嗪和硫代氨基甲酸酯型除草剂的毒害植物效应的缓和作用。对于N-(芳基磺酰)-N′-烷基脲类，则首先了解到它们的降低血糖值的作用。此外，异氰酸芳基磺酰酯和氨基甲酸芳基磺酰酯是现代药物和植物防护剂的原材料。制备异氰酸芳基磺酰酯的已知方法综述如下最常用的制备异氰酸芳基磺酰酯的方法是由芳基磺酰胺和光气反应(GB692，360，/CA478771e/)
在脂肪族异氰酸酯的催化剂量存在下(文献J.Org.Chem.，1966，31，2658)或脂肪族胺催化剂量存在下(专利DE2，152，971)，使此光气化反应相当容易地进行。
用反应性芳香族磺酰胺和草酰氯反应也得到异氰酸芳基磺酰酯(文献J.Org.Chem.，1964，29，2592)
将芳基磺酰胺首先用亚硫酰氯处理，然后把所得的中间产物N-亚磺酰-磺酰胺和光气反应，也可制得异氰酸芳基磺酰酯(文献J.Org.Chem.，1969，34，3200)
芳基磺酰氯和异氰酸三甲基硅酯在四氯化钛存在下的双置换反应也得到异酸芳基磺酰酯(专利DE3，235，045)
异氰酸芳基磺酰酯和醇及硫醇的反应，可以被列举出作为制备氨基甲酸芳基磺酰酯或硫代氨基甲酸芳基磺酰酯的一种简便的可能性。(文献J.Heterocycl.Chem.，1980，17，271及其参考资料)
Z＝氧、硫芳基磺酰氨基甲酸酯和硫代酯也可以通过芳基磺酰胺和氯甲酸酯或氯硫代甲酸酯的反应制得(文献J.Org.Chem.，1958，23，923，专利DE2644446)
氨基甲酸芳基磺酰酯也可以通过用碳酸酯作为酰化剂来制得(专利US4，612，385，EP96，003)
伯胺或仲胺与异氰酸磺酰酯的加成反应也被广泛地用作制备芳基磺酰脲(文献Chem.Rev.1965，65，369-376及其参考资料)
磺酰胺和脂肪族异氰酸酯的反应生成物也是1，3-取代脲(专利Ger.1，201，337)
氨基甲酸芳基磺酰酯和伯胺或仲胺的反应(文献J.Org.Chem.，1958，23，923-929)或者芳基磺酰胺和N-取代氨基甲酸酯的相互作用(专利Brit.604.259(CA431061h/1949/))，也可得到芳基磺酰脲
氨基甲酰氯和磺酰胺的反应得到磺酰脲，并且释放出氯化氢(专利GBPS538，884/CA363511/1942//)。氨基甲酰氯一般通过伯胺或仲胺和光气反应而制得，大多数情况下产物不经分离而被使用。
大多数已知的制备方法都基于直接或间接使用光气之基础上。制备、运输、贮存和光气的使用总是一种潜在的危险沅。因此，人们在作坚持不懈的努力以消除这些危险和弊病。此外，由于光气的毒性，也产生了环境保护问题;在光气化反应中产生的氢氯酸也造成了腐蚀的危害，因此也要求特殊结构的材料用于工艺设备。如不考虑应用光气的高反应性，异氰酸芳基磺酰酯只能在较高的温度下(＞120℃)制得。在某些情况下，还必须使用对水很敏感的化合物如异氰酸三甲基硅酯(Me3SiNCO)、氢化钠(NaH)。
本发明的目的就是提供一种异氰酸芳基磺酰酯及其衍生物的新的制备方法，以解决以往生产工艺中存在的环境污染问题，能量使用问题和技术上的问题。
本发明的目的是通过以下方法实现的在我们不停地研究制备N-(芳基磺酰基)-脲酸衍生物的合成方法中，已发现通式(Ⅰ)所示的化合物也可以由下述过程，即用一种通式(Ⅰ)所示的N-卤代磺酰胺，在引入羰基催化剂的存在下和一氧化碳进行反应;或者用通式(Ⅱ)所示的
卤代芳基磺酰胺在通式(Ⅲ)所示的醇的存在下，或者在通式(Ⅳ)所示的胺的存在下进行引入羰基反应;
或者用通式(Ⅱ)所示的该种N-卤代磺酰胺，在催化剂存在下和一氧化碳进行反应，随后，再将所得的反应混合物用通式(Ⅲ)或通式(Ⅳ)所示的反应剂进行反应而制得。
根据本发明所提出的制备通式(Ⅰ)所示的异氰酸芳基磺酰酯及其附加衍生物的方法中，其通式中所列出的各符号为
Ar 代表苯基，萘基或噻吩基及它们被C1-4烷基，C1-4卤代烷基，(卤代)烷氧基，硝基，氰基或卤原子所取代的衍生物。
HX代表联在一起的化学键或者X 代表ZR1基团，其中Z是氧或硫原子，R1代表C1-8烷基，烯丙基，炔丙基，C1-4卤代烷基，环己基，苯甲基或(取代的)苯基，或者X 代表NR2R3基团，其中R2和R3分别表示氢原子，C1-6烷基，烯丙基，环己基，烷氧基羰基，芳氧基羰基，芳基磺酰基，C2-4酰基，(取代的)苯甲酰基，或者R2和R3一齐表示具有4到6个碳原子的(其中可以包括一个氧原子的)α，ω-亚烷基，但是R2和R3不能同时为氢原子。
其制备方法为A)把通式(Ⅱ)所表示的N-卤代芳基磺酰胺在引入羰基催化剂，一氧化碳和任意选择的相转移催化剂的存在下进行引入羰基反应(反应方式A)，所述通式(Ⅱ)中各符号为Ar如上已说明，Y代表氯或溴原子，M代表钠离子，钾离子，季胺离子，季鏻离子，或者，B)把通式(Ⅱ)所表示的N-卤代芳基磺酰胺在引入羰基催化剂，一氧化碳，通式(Ⅲ)所表示的醇以及在任意选择的相转移催化剂的存在下进行反应(反应方式B)。在所述通式(Ⅲ)中。
Z表示氧原子，R1见上面之说明。
C)把通式(Ⅱ)所表示的N-卤代芳基磺酰胺在引入羰基催化剂，一氧化碳，通式(Ⅳ)所表示的胺以及在任意选择的相转移催化剂的存在下进行反应(反应方式C)。在所述通式(Ⅳ)中R2和R3见上面之说明。
D)将按照合成反应方式A所制得的反应混合物和醇或和通式(Ⅲ)所表示的硫醇进行反应，或者和通式(Ⅳ)所表示的胺进行反应。在所述的通式中，Z，R1，R2和R3都如上面之说明。
反应方式A
(Ⅱ)(Ⅰ)反应方式B
反应方式C
引入羰基催化剂是含有钯的络合物，它们可以预先合成制得或者就地制备，在反应混合物中被使用，该络合物的配价键由碳、氮、氧、磷，硫和/或卤原子形成，其状态为均相，多相或者是固定均相的催化剂，其用量为原料N-卤素化合物量的10-2-10(重量)%。
相转移催化剂可使用的量为相对于原料N-卤素化合物用量的10-1-10(重量)%。反应介质是有机溶剂，反应温度在-20到130℃之间，一氧化碳的起始分压为0.3到10兆帕，反应时间为0.5到24小时，反应混合物用已知的方式加工处理。
较佳的原料化合物是通式(Ⅱ)所表示的磺酰胺，其中Y是氯原子，M是钾离子。作用较佳的通式(Ⅱ)所表示的原料化合物也可以用其中Y代表氯原子而M是季胺离子的磺酰胺。
所述的钯催化剂可以和属于元素周期表第Ⅵ族的金属的羰基和/或与属于元素周期表第Ⅷ族的金属的络合物一齐使用。
由反应方程式(1)-(12)所述的方法与以知制备方法的基本不同点是异氰酸芳基磺酰酯和芳基磺酰氨基甲酸衍生物的制备不采用光气;最终产品可用一种简单步骤从原料反应化合物中被分离出来。
作为原材料的N-卤代磺酰胺是现有技术的已知化合物，此类化合物的制备方法已在几种参考文献中叙述过(可参考MethodenderOrganischenChjemie/Houben-Wey/，BandIX，642页，1955;M.C.ChambellandG.JohnsonChem.Rev.，197878/1/，65-79.Bull.Chem.Soc.Jpn.198457，3341-2)。
N-卤代磺酰胺可以预先制备好形式使用，也可以采用适当的方法在反应混合物中单独制备，而不加分离地进行进一步的反应。
根据本发明提供的制备方法，异氰酸芳基磺酰酯和芳基磺酰氨基甲酸衍生物的合成是在溶剂中进行的，作为反应介质，在有机化学中一般使用的大多数溶剂都可以被采用。该反应可任意选择在有1到2个碳原子的氯代烃中，在苯，甲苯中，在一氯或二氯化衍生物中，在低脂肪或单芳香酸的腈(乙腈，苄腈)中进行。当制备氨基甲酸酯时，可采用过量的醇作为反应介质。
在引入羰基反应中所需要的一氧化碳可以采用纯净的或采用气体混合物，例如，可采用一氧化碳和氮的混合物。有些催化剂或反应剂对稀释组分的一氧化碳可能会敏感，因此，在某些催化剂和反应剂中可允许使用的稀释组分的用量和类型是不同的。反应器的一氧化碳的分压可选为105帕和107帕之间。
磺酰胺的卤素衍生物一般在有机溶剂中略微溶解。为了达到适当的反应率，可能有必要采用相转移催化剂。为了达到此目的，可以采用季胺盐，季鏻盐或冠醚类化合物。双环己基18-冠(醚)-6;18-冠(醚)-6，(1，4，7，10，13，16-)六氧代环十八碳烷和二苯并-18-冠(醚)-6都可作为可被采用的冠醚类化合物。
根据本发明提供的制备方法，通式(Ⅱ)所表示的N-卤代芳基磺酰胺是在羰基化催化剂，一氧化碳的存在下如在任意选择的相转移催化剂的存在下和以通式(Ⅲ)或通式(Ⅳ)所表示的反应剂进行反应。根据本发明所提供的另一制备方法，通式(Ⅱ)所表示的N-卤代磺酰胺需经催化的羰基化作用，然后，由此制得的中间产物进一步与通式(Ⅲ)或通式(Ⅳ)所表示的化合物反应。在制备异氰酸芳基磺酰酯的过程中，显然反应混合物中不应含有通式(Ⅲ)和(Ⅳ)所表示的反应剂。
根据本发明所提供的制备方法之最主要的优点可综述如下-不需采用光气，所述的制备方法危害性较小，不象已知的方法那样对环境造成危害;
-用作原料化合物的N-卤素化合物可以从采用廉价的反应物(例如次氯酸钠[NaOCl]，次氯酸钾[KOCl]，氯代次氯酸钙[Ca(OCl)Cl]，氯气，溴等)制取的适当的原材料开始，高收率地制得。
-羰基化反应和偶联反应都可以在室温下进行，因而可以节省能量。
本发明提供的制备方法将在下面的实施例中予以详细阐述，当然本发明的内容不限制在实施例中。在下面的阐述中，如无特别注明，原材料N-卤代磺酰胺的用量是0.01克分子，溶剂的用量是10cm3，反应混合物用红外分光仪，高效液相色谱法和质谱测定法进行分析测定。
实施例12.7克(10毫克分子)的N，2-二氯苯磺酰胺，在10立方厘米的二氯甲烷和1.8立方厘米的乙腈的混合物中，在45毫克二氯化钯的存在下，于起始的一氧化碳压力5.5兆帕，温度为65℃情况下，进行羰基化反应2小时。在压力变为恒定之后，该反应器被冷却，反应混合物转移到一个在氮气保护下的玻璃器皿中。该反应混合物的等分试样部分用干的二氯甲烷稀释到25倍，该液体，于液体室中经外分光仪进行分析。在2250cm-1处出现密集光谱，表示异氰酸2-氯-苯基磺酰酯的存在。稀释该反应混合物，加入30微升乙醇，该红外分光测试被重演。同时也可以观察到异氰酸酯谱红外光谱中消失，游离乙醇的特征光谱(3620cm-1)以及氨基甲酸乙基-2-氯苯基磺酰酯的特征光谱(3350cm-1，1760cm-1)。反应混合物中的大多数异氰酸酯成分以2-氯苯胺衍生物/N-(2-氯苯基)-磺酰基-N′-(2-氯苯基)-脲/的形式被离析出来。根据高效液相色谱法的分析，该异氰酸酯的收率为92%。
异氰酸芳基磺酰酯可用同样的方法进一步制得，实施例2-17的各反应剂和反应参数综述于表1中。
实施例182.12克(7.7毫克分子)的N，2-二氯苯-磺酰胺钾盐，在10立方厘米的乙腈中和在0.39克(8.5毫克分子)的乙醇和61毫克二氯化钯的存在下，于15℃并且于一氧化碳的压力为4.2兆帕之条件下，反应1小时，在气相被吹出以后，该反应混合物被转移到一玻璃器皿中，易挥发组分被用泵除去。经重结晶处理之后，得到1.46克(69%)的N-(2-氯苯基磺酰基)-氨基甲酸乙酯固体结晶产物。
用同样的制备方法，可制得更多种氨基甲酸酯。在反应原料混合物中的制备目的化合物的量用高效液相色谱法分析测定，实施例19-23于表2中说明。
通式(Ⅰ)所表示的N-(芳基磺酸基)-氨基甲酸酯和N-(芳基磺酰基)-硫代氨基甲酸酯已根据本发明的反应方式C制得，如下所述实施例242.4克N-氯-对甲苯磺酰胺钾盐，在10立方厘米的乙腈中和在127毫克二氯化二苯氰基钯[Pd(PhCN)2Cl2]的存在下，于一氧化碳起始压力为4.0兆帕和室温之下进行引入羰基化反应60分钟。在压力变为恒定之后，气相被吹出并且加0.7克乙醇到该反应混合物中，随后将上述反应混合物在氮气保护下另外进行加热、该反应混合物被蒸发，随后，用红外分光仪以及高效液相色谱法进行分析测试。乙基-N-对甲苯磺酰胺的收率为85%。
用同样的方法制得更多种氨基甲酸酯和硫代氨基甲酸酯。实施例24-31在表3中说明。
实施例321.35克(5毫克分子)N，2-二氯苯基-磺酰胺钾盐，在10立方厘米的乙腈中和在0.05克二氯化二苯氰基钯[Pd(PhCN)2Cl2]与0.45克(6毫克分子)的氨基甲酸乙酯的存在下，于20C和4.5兆帕的一氧化碳压力之条件下反应6小时。在将预计的一氧化碳量提取出之后，该反应混和物于室温下再被搅拌6-8小时，然后，再被蒸发。固体残留物不经进一步加工处理而用液体色层分离法和红外分光仪进行分析测试。N-(2-氯苯基磺酰基)-N′-(乙氧羰基)-脲的收率是95%。
表4内列出的实施例33-40，即以同样方法制备的更多种脲的衍生物。在每一个实施例中采用的磺酰胺量为5毫克分子。
实施例411.22克(5毫克分子)N-氯-对甲苯磺酰胺钾盐，在10立方厘米乙腈中和在0.05克二氯化二苯氰基钯[Pd(PhCN)2Cl2]的存在下，于20℃以及一氧化碳压力为4.2兆帕的条件下进行引入羰基化反应60分钟。在将预计的一氧化碳量提取出之后，气相被吹出，随后将该反应混合物转移到一个在氮气保护下的玻璃器皿中，然后将溶解在3立方厘米乙腈中的0.09克(5毫克分子)的双环己基酰胺在强烈冷却(0-5℃)下滴加入上述反应混合物中。搅拌30分钟之后，将该反应混合物蒸发，产物经重结晶提纯。N-甲苯磺酰基-N′，N′-双环己基脲的收率为1.45克(76%)。
通式(Ⅰ)所表示的更多种的脲，用同样的方法，以实施例42-52在表5中列出。在该表中引入羰基的反应时间已表示出，在有强碱性胺的情况下，偶联反应的时间是5-30分钟。在用低碱性胺时，反应时间是8-16小时，磺酰胺的用量是10毫克分子。
权利要求
1.通式(Ⅰ)所表示的异氰酸芳基磺酰酯及其附加衍生物的制备方法，其中
Ar代表苯基，萘基或噻吩基及其被C1-4烷基，C1-4卤代烷基，卤代烷氧基，硝基，氰基或卤原子所取代的衍生物，HX代表联在一起的化学键或X表示ZR1基团，其中Z是氧或硫原子，R1表示C1-8烷基，烯丙基，炔丙基，C1-4卤代烷基，环己基，苄基或(取代的)苯基，或X表示NR2R3基团，其中R2和R3分别代表卤原子，C1-6烷基，烯丙基，环己基，烷氧基羰基，芳氧基羰基，芳基磺酰基，C2-4酰基，(取代的)苯甲酰基，或R2和R3一起形成可能包括氧原子在内的，具有4到6个碳原子的α，ω-亚烷基，但是R2和R3不能同时为氢原子，其特征是a)通式(Ⅱ)所表示的N-卤代芳基磺酰胺，在引入羰基催化剂，一
氧化碳和任意选择的相转移催化剂的存在下进行引入羰基反应，其中Ar如上已叙述的内容，Y表示氯或溴原子，M表示钠离子，钾离子，季胺离子，季鏻离子，或者，b)通式(Ⅱ)所表示的N-卤代芳基磺酰胺在引入羰基催化剂，一氧化碳和以通式(Ⅲ)所表示的醇以及在任意选择的相转移催化剂的存在下反应，其中Z代表氧原子，R1如上面叙述过的内容，或者，c)通过(Ⅱ)所表示的N-卤代芳基磺酰胺，在引入羰基催化剂，一氧化碳，通式(Ⅳ)所表示的胺和在任意选择的相转移催化剂的存在下反应，其中R2和R3如上面叙述过的内容，或者，d)把按上述制备方法a)所制得的反应混合物和通式(Ⅲ)所表示的醇或硫醇，或者和通式(Ⅳ)所表示的胺进行反应，其中Z，R1，R2和R3都如上面已叙述过的内容，在上述反应中，预先制得的或就地制得的钯络合物在反应混和物中用作为引入羰基催化剂，在该钯络合物中配价键是由碳，氮，氧，磷，硫和/或卤原子构成的，并形成均相，多相或固定均相的催化剂，或者所述的钯络合物和周期表第Ⅵ族的羰基，金属或周期表第Ⅷ族金属的络合物一起使用，使用量是相对于起始原料N-卤代磺酰胺的重量%的10-2到10(重量)%，同时存在任意选择的，预先计算好相当于起始原料N-卤代磺酰胺的重量%的10-1到10(重量)%的相转移催化剂，所述反应在溶剂中进行，在反应温度为-20℃到130℃之间，一氧化碳的起始压力为0.3到10兆帕的条件下反应0.5到24小时，随后，所述反应混合物以已知的方法加工处理。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是在通式(Ⅱ)所表示的羰基化的磺酰胺分子式中，Y代表氯原子，M表示钾离子或季胺离子。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述引入羰基反应是在季胺盐，季鏻盐或冠醚类相转移催化剂存在下进行的。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述引入羰基反应在25℃到100℃的温度之间进行。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是用具有1个或2个碳原子的卤代烃，乙腈或苄腈作为溶剂。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是在通式(Ⅰ)所表示的目的产品中，Ar代表苯基，4-甲基-苯基和HX代表化学键。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是在通式(Ⅰ)所表示的目的产品中，Ar代表4-甲基-苯基，而X是正丁胺基团。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是在通式(Ⅰ)所表示的目的产品中，Ar代表2-氯-苯基，而X代表苯氧基。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是钯催化剂与属于周期表第Ⅵ族的金属的羰基和/或与属于周期表的第Ⅷ族的金属的络合物一起使用。
全文摘要
通式(I)所表示的异氰酸芳基磺酰酯及其衍生物的制备方法，
文档编号C07C311/57GK1039804SQ8910402
公开日1990年2月21日 申请日期1989年6月16日 优先权日1988年6月17日
发明者拜谢涅伊·加博尔, 内梅特·山多尔, 希马恩迪·拉斯洛, 拜拉克·玛莉娅, 杜考伊·约热弗, 纳吉·洛约什, 蒂默尔迪·埃莱梅尔, 舍普泰伊·乔鲍, 伊丽莎白·埃伊切哈尔, 特·迪欧赛吉妮 申请人:氮化学工业区菲兹弗工厂, 匈牙利科学院中心化学研究所