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Verfahren zur Herstellung von substituierten s-Triazinen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Herstellungsverfahren sowohl für unsymmetrisch als auch für symmetrisch substituierte s-Triazine, nämlich mono-, di-und trisubstituierte s-Triazine der allgemeinen Formel I :
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worin R. ein WasserstoffatOm oder eine unsubstituierte oder substituierte Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Alkylthio-, Arylthio-gruppe und R'mindestens ein Wasserstoffatom, eine unsubstituierte niedere Alkylgruppe oder unsubstituierte monocyclische Arylgruppe bedeutet, aus einem Imidoester und einem Amidinsalz.
Bekannt ist, dass unsymmetrisch und symmetrisch substituierte s-Triazine mit Hilfe verschiedener Verfahren hergestellt werden können, nämlich durch Trimerisation von Nitrilen, Umsetzung eines Säurechlorids und eines Nitrils in Gegenwart von Aluminiumchlorid und Ni-Chlorid und Umsetzung eines Amidins mit einem Anhydrid. Obwohl jede dieser Methoden mit einem gewissen Erfolg zur Herstellung einer begrenzten Anzahl von Verbindungen angewendet wurde, ergab es sich, dass keine dieser Methoden einen besonders weiten Anwendungsbereich hat. Obwohl die eine Methode zur Herstellung bestimmter symmetrisch substituierter s-Triazine geeignet ist und die andere zur Herstellung bestimmter unsymmetrisch substituierter s-Triazine, fehlte bisher ein Verfahren, das zur Herstellung der beiden einzel nen oder beiden Typen der s-Triazine brauchbar ist.
Es zeigte sich nun, dass Amidinsalze mit Imidoestern unter verschiedenen Bedingungen umgesetzt werden können, wobei sich sowohl unsymmetrisch als auch symmetrisch mono-, di-und trisubstituierte s-Triazinverbindungen bilden. Unerwarteterweise verläuft die Reaktion sehr leicht und ergibt hohe Ausbeuten an s-Triazinen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellungvon substituierten s-Triazinen der obigen Formel (I) ist dadurch gekennzeichnet, dass man ein Amidinsalz der allgemeinen Formel II :
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worin R die oben angegebene Bedeutung besitzt und X ein einwertiges Anion, das sich von einer Säure mit Ka, 10 6 ableitet, bedeutet, mit einem Imidoester der allgemeinen Formel III :
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worin R* die oben angegebene Bedeutung besitzt und R" einen niederen Alkylrest bedeutet, umsetzt.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung neuer s-Triazine der allgemeinen For- mel (I), worin die Reste R'gleich oder verschieden sein können und Äthyl-, n-Propyl-oder Isopropylgruppen bedeuten, und R4 für eine Alkoxy-, Aryloxy-, Alkylthio- oder Arylthiogruppe steht.
Das Verfahren ist überraschend einfach und erscheint besonders vorteilhaft, wenn man berücksichtigt, dass die Ausgangsmaterialien im allgemeinen leicht erhältlich sind. Ein weiterer Fortschritt dieses neuen
Verfahrens ist der, dass neue und brauchbare Verbindungen leicht hergestellt werden können, die man auf
Grund des bisherigen Wissensstandes nicht synthetisieren konnte.
Die Reaktion, durch die s-Triazine aus Amidinsalzen und Imidoestern entsprechend dem erfindung- gemässen Verfahren gebildet werden, kann durch folgendes Reaktionsschema wiedergegeben werden :
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Bis zu einem gewissen Grade werden Nebenprodukte mit andern Substituenten auf Grund einer Austauschreaktion folgender Art gebildet :
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dem man Mischungen von Imidosstern zum Einsatz bringt. So erhält man aus etwa 1 1/2 Mol Buttersäureimidoäthylester etwa 1 1/2 Mol Propionsäureimidoäthylester und etwa 1 Mol Methylisoharnstoffhydrochlorid neben andern Produkten das 2-Methoxy-4-äthyl-6-n-propyl-s-triazin.
In den obigen Strukturformeln kann R4 Wasserstoff oder eine unsubstituierte Alkylgruppe oder eine mit
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Substituenten, wie Aryl-, Halogen-, Hydroxy-, Dialkoxy- und Carbalkoxygruppen substituierte Alkyl- gruppe, eine unsubstituierte Arylgruppe, eine mit Substituenten wie Cyan-, Nitro-, Halogen-, niedere
Alkoxygruppen substituierte Arylgruppe, eine Alkoxy-, eine Aryloxy-, eine Alkylthio- oder eine Aryl- thiogruppe bedeuten. R'kann Wasserstoff oder einen unsubstituierten niederen Alkylrest und einen unsub- stituierten monocyclischen Arylrest bedeuten. R" kann einen niederen Alkylrest, wie eine Methyl-, Äthyl ;
Isopropyl-, Propyl-, Isobutyl- und Butylgruppe bedeuten.
Der Salzteil HX kann von jeder Carboxylsäure oder einer stärkeren Säure, die einen Wert für Ka ? 10-6 besitzt, wie Ameisensäure, Essigsäure, Propion- säure u. dgl. oder Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure u. dgl. stammen. Häufig sind die Halogensalze zu bevorzugen, da sie in der Reaktionsmasse löslicher sind als die Sulfate, Nitrate oder Acetate.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann eine grosse Vielzahl von Säureadditionssalzen von Ami- dinen zum Einsatz kommen.
Beispielsweise sind typische Amidinsalze die Salze des Formamidins, des Acetamidins, des Propion- amidins, des Butyramidins, des Lauramidins, des Benzamidins, des < x-Naphthamidins, des cx-Phenylacetamidin, des o-Methylisoharnstoffes, des S-Methylisothioharnstoffes, des S-Äthylisothioharnstoffes, des
S-Phenylisothioharnstoffes, des Trichloracetamidins und des ss-Hydroxypropionamidins. Diese Salze und eine Vielzahl anderer Amidinsalze können leicht in an sich bekannter Weise hergestellt werden.
Auch der zum Einsatz kommende Imidoester oder Iminoäther vorzugsweise eine Flüssigkeit oder ein nieder schmelzender fester Stoff, wird leicht aus einem geeigneten Nitril und Alkohol in an sich bekann- ter Weise erhalten. Von den zahlreichen Imidoestern, die bei dem Verfahren zum Einsatz kommen kön- nen. seien hier unter anderem genannt : Acetimidoäthylester, Propionimidoäthylester, Acetimidoisopro-
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Da die substituierten s-Triazine als Biocide in der Landwirtschaft, als oberflächenaktive Verbindun - gen, als Farbstoffzwischenverbindungen, als Zwischenverbindungen für Polymerisate und pharmazeutische
Produkte u. dgl. Anwendung finden, besitzt ein praktisches Verfahren für ihre Herstellung grösstes Interesse.
Das Verfahren beseitigt zahlreiche Nachteile der bisherigen Verfahren und stellt ein einfaches, wirksames und fortschrittliches Verfahren zur Herstellung von s-Triazinen dar.
Zur Ausführung der Umsetzung setzt man den Amidoester üblicherweise auf einmal oder in Einzelfäl- len allmählich dem Amidinsalz zu, das teilweise in einem Alkohol gelöst sein kann. Die Reaktion kann exotherm ablaufen und rasch beendet sein, oder sie kann auch träge verlaufen und bis zum Abschluss eine längere Zeit erfordern. Jedoch kann das Verfahren durch Erhitzen der Reaktionsmischung beschleunigt werden. Im allgemeinen kann man Temperaturen von 0 bis 1000C anwenden, wobei Temperaturen im Bereich von 25 bis 800C zu bevorzugen sind.
Kein spezieller Vorteil ergibt sich, wenn man die Reaktion bei Temperaturen oberhalb 1000C durchführt, weil der als Nebenprodukt im Verlauf der Reaktion anfallende Alkohol im allgemeinen bei Temperaturen unterhalb 1000C siedet und ebenso deshalb. weil bei höheren Temperaturen Aufspaltung des Imidoesters in Nitril und Alkohol stattfindet. Im allgemeinen ist die Verwendung eines Lösungsmittels nicht erforderlich. Da jedoch das Amidinsalz häufig in dem Imidoester unlöslich ist, ist es vorteilhaft, die Löslichkeit des Amidinsalzes durch Zusatz einer geringen Menge Alkohol zu verbessern. Jeder beliebige niedrige Alkohol wie Methylalkohol, Äthylalkohol oder Propylalkohol kann als Lösungsmittel für die Reaktionsmasse dienen.
Diese Alkohole sollen gewöhnlich nur in begrenzten Mengen zugegeben werden, weil eine übermässige Verdünnung der Reaktionsmasse die Reaktions- geschwindigkeit vermindert.
Im allgemeinen sind 3 Mol Imidoester für jedes Mol Amidinsalz erforderlich. Jedoch ist es möglich, eine über 3 Mol Amidoester hinausgehende Menge Amidoester für jedes Mol Amidinsalz zu verwenden, um die Einführung des R-Substituenten zu verringern. Auf diese Weise wird ein grösserer Anteil des Trimeren des Imidoesters erhalten.
Die s-Triazinprodukte können flüssig oder fest sein. Wenn sich niedere Alkylgruppierungen am Triazinkern befinden, kann das Produkt leicht durch Destillation von Verunreinigungen getrennt werden, jedoch können auch andere gebräuchliche Methoden der Trennung und Reinigung, wie Ausfällung durch Nichtlösungsmittel, Kristallisation u. dgl. leicht angewendet werden.
In den meisten Fällen beträgt die Reaktionszeit wenige Stunden, jedoch kann man auch-in Abhängigkeit von der Struktur und ebenso von der gegenseitigen Löslichkeit der Reaktionsteilnehmer - eine Reaktionszeit von einigen Tagen erforderlich sein.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Sämtliche Teile sind Gewichtsteile, falls nichts anderes angegeben ist.
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einen Heizmantel geheizt wird, werden 48 Teile (0,6 Mol) Formamidinhydrochlorid und 20 Teile Äthyl- alkohol gegeben. 20 Teile Acetimidoäthylester werden auf einmal zugesetzt und während eines Zeitrau- mes von 15 min werden tropfenweise weitere 20 Teile Acetimidoäthylester zugesetzt. Bis zu diesem Zeit- punkt ist das meiste des festen Amidinsalzes gelöst, was etwas exotherm verläuft. Die Mischung wird weitergerührt, bis sich der feste Stoff vollständig aufgelöst hat, wobei die Reaktionswärme, die Tempe- ratur auf etwa 35 C hält.
Die Kristallisation des Acetamidinhydrochlorids wird durch Animpfen eingelei- tet, worauf die Temperatur auf 380C steigt. Weitere 79 Teile (insgesamt 0,9 Mol) Acetimidoäthylester werden dann tropfenweise im Verlauf 1 h zugegeben, wobei die Reaktionsmasse gerührt und auf einer
Temperatur von 35 bis 400C gehalten wird. Die Mischung wird eine weitere Stunde erhitzt und anschlie- ssend über Nacht stehengelassen.
100 Teile abs. Äthers werden unter Rühren zugegeben und die Mischung 2 h gerührt und anschliessend filtriert. Man erhält nach Auswaschen mit Äther und Trocknung in einem Vakuumexsiccator als festes Beiprodukt 15 Teile Acetamidinhydrochlorid, F = 170-176 C, entsprechend einer 90% igen Umsetzung. Das
Filtrat wird von Äther und einem Teil des Äthylalkohols durch Destillation über eine 55 cm-Säule mit
Glaskugeln bei atmosphärischem Druck befreit. Der flüchtige Teil des Rückstandes wird danach durch eine
Glaskugelsäule fraktioniert destilliert und ergibt 14,8 Teile 2-Methyl-s-triazin und 8,26 Teile 2,4-Di- methyl-s-triazin.
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werden unter Rühren 30 Teile Propionsäureimidoäthylester in einem Anteil zugegeben sowie weitere 30
Teile während eines Zeitraumes von 10 min.
Die Mischung wird auf 400C erwärmt, worauf weitere 10
Teile Propionsäureimidoäthylester zugegeben werden, worauf sich der feste Stoff löst. Die Reaktion ist nur schwach exotherm.
Die Mischung wird 10 min gerührt, worauf weitere 20 Teile Propionsäureimidoäthylester tropfenweise zugegeben werden. Die Temperatur wird auf 50 - 600C erhöht, worauf der Rest von insgesamt 214 Teilen (2,0 Mol) des gen Propionsäureimidoäthylesters während eines Zeitraumes von 100 min zugegeben wird. Man erwärmt weitere 100 min und lässt die Mischung über Nacht stehen. 450 Teile abs. Äthers wer- den zu der Mischung zugesetzt, die, wie in Beispiel 1, aufgearbeitet wird. Man erhält 75 Teile Propion- amidinhydrochlorid, F = 105 - 1300C. Der nach der Entfernung der flüchtigen Substanzen erhaltene Rück- stand beträgt 33 Teile eines gelben festen Stoffes, der nach Schütteln mit Äther und Trocknen bei einer
Temperatur unterhalb 600C schmilzt.
Die flüchtigen Stoffe werden durch eine Glaskugelsäule destilliert, wobei folgende Ausbeuten erhalten werden : 19 Teile 2-Äthyl-s-triazin, Kp 130-150 C, und 50 Teile 2, 4-Diäthyl-s-triazin, Kp 59-660C, 10 mm..
Beispiel 3 : 2, 4-Dimethyl-6-phenyl-s-triazin.
Eine Mischung von 26, 1 Teilen (0,30 Mol) Acetimidoäthylester und 15,7 Teilen (0, 10 Mol) wasserfreies Benzamidinhydrochlorid wird auf eine Temperatur von 50 bis 60 C erwärmt, worauf eine schwach exotherme Reaktion einsetzt. Nach 30 min ist das Amidinsalz vollständig gelöst. Im Verlauf von weiteren 30 min beginnt das Acetamidinhydrochlorid aus der noch warmen Lösung auszukristallisieren. Man lässt die Reaktionsmischung über Nacht stehen. Der feste Stoff wird danach abfiltriert und mit Acetonitril gewaschen. Nach Trocknung erhält man 6,7 Teile Acetamidinhydrochlorid, F = 171 - 173 C. Das Filtrat der Reaktionsmischung wird mit Wasser verdünnt und das Triazinprodukt mit Äther extrahiert. Die Ätherlösung wird mit Calciumsulfat getrocknet und destilliert.
Man erhält 10,0 Teile 2,4-Dimethyl-6-phenyl- - s-triazin, Kp 93-960C/l, 5 mm, F = 34 C.
Ebenso wurde eine Spur höher siedendes Material gewonnen, dass als 2-Methyl-4,6-diphenyl-s-triazin identifiziert wurde.
Beispiel 4 : 2a-Chloräthyl-4, 6-dimethyl-s-triazin.
Eine Mischung von 196 Teilen (1, 25 Mol) a-Chlorpropionamidinhydrochlorid und 430 Teilen (3, 76 Mol) Acetimidoäthylester (93%) wird bei etwa 150 C während 4 h gehalten und danach bei Raumtemperatur über Nacht stehengelassen. Das unreine Acetamidinhydrochlorid, das während dieser Zeit auskristallisiert, wird abfiltriert und beträgt 120 Teile. Das Filtrat wird bei atmosphärischem Druck zur Entfernung der Hauptmenge des niedereiedenden vorliegenden Materials behandelt.
Der Rückstand wird fraktioniert destilliert, um eine optimale Abtrennung der Beiprodukte 2, 4, 6-Trimethyl-s-triazin (Kp 155-156 C) und 2, 4-Bis-a-chloräthyl-6-methyl-s-triazin (Kp 130-135 C/24mm) von dem gewünschten Produkt, das
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- 1020CNebenprodukt auftretende Acetamidinhydrochlorid wird abfiltriert und die Mutterlauge wird destilliert.
Man erhält 9, 0 Teile 2-[1-(1-Isobutoxyäthoxy)-äthyl]-4,6-dimethyl-s-triazin, Kp 96 C/2mm.
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Kristalle des Nebenproduktes Acetamidinhydrochlorid werden von der Reaktionsmischung abfiltriert und die Mutterlauge wird destilliert.Man erhält 5,2 Teile 2-Benzyl-4, 6-dimethyl-s-triazin, Kp 107 C/2 mm und 0, 9 Teile 2, 4-Dibenzyl-6-methyl-s-triazin, Kp 170 C bei 2 mm.
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13 : 2, 4-Bis-Cl- (Isobutoxyäthoxy)-äthyl]-s-triazintionsmischung wird mit Wasser verdünnt und mit Äther extrahiert. Die Ätherlösung wird getrocknet und destilliert. Man erhält 2,4-Di-(1-chloräthyl)-6-s-triazin in guter Ausbeute, Kp 180-185 C/5 mm ; F = 55-58 C aus Heptan.
Beispiel15 :2-(1,1-Diäthoxymethyl)-4,6-dimethyl-s-triazin.
8, 0 Teile (0, 044 Mol) 2, 2-Diäthoxyacetamidinhydrochlorid und 13 Teile (0, 15 Mol) Acetamido - äthylester werden gemischt und 3 Tage bei 25 C stehengelassen. Die Reaktionsmischung wird wie im vorhergehenden Beispiel aufgearbeitet. Man erhält 2-(1,1-Diäthoxymethyl)-4,6-dimethyl-s-triazin in guter Ausbeute ; Kp 95-100 C/3 mm, neben einer geringen Menge tris-(1,1-Diäthoxymethyl)-s-triazin, Kp 182 - 1830C/3 mm.
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gehenden Beispiel aufgearbeitet. Man erhält 2, 1 Teile 2-(1,1-Diäthoxypropyl)-4,6-dimethyl-s-triazin, Kp 114 - 1160C/3 mm.
Beispiel17 :2-(1-Acetoxyäthyl)-4,6-dimethyl-s-triazin.
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16vorhergehenden Beispiel aufgearbeitet. Man erhält 2-(1-Acetoxyäthyl)-4,6-dimethyl-s-triazin, Kp 115 bis 1300C/23 mm in guter Ausbeute.
Beispiel 18: 2-Methyl-s-triazin; 2,4-Dimethyl-s-triazin; 2,4,6-Trimethyl-s-triazin.
300 Teile (3, 86 Mol) eines gen Acetimidoäthylesters werden tropfenweise unter Rühren während eines Zeitraumes von 3 1/2 h zu 268 Teilen (2, 08 Mol) Formamidinacetat gegeben, wobei die Temperatur der Reaktionsmischung auf 70 C gehalten wird. Man lässt die Lösung 20 h bei 250C stehen. Das un- lösliche Amidinacetat wird abfiltriert und das Filtrat abgedampft, um die Hauptmenge des Äthanols zu entfernen. Der Rückstand wird mit Petroläther verdünnt, um weiteres Amidinsalz auszukristallisieren.
Die Petrolätherlösungwird danach eingedampft. Man erhält jedes der folgenden Produkte in guter Ausbeute, deren Indendität durch massenspektroskopische Prüfung festgestellt wurde : 33, 1 Teile 2-Methyl-s-triazin; 65 Teile 2, 4-Dimethyl-s-triazin, 12, 3 Teile 2, 4, 6-Trimethyl-s-triazin und 3, 2 Teile s-Triazin.
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