Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Isatosäureanhydrid und 3-A7aisatosäureanhydrid, bei dem in einem inerten Lösungsmittel oder in einem wässrigen Medium eine Alkali- und/oder Erdalkalimetallbase und bestimmte N-Halogenphthalimide oder N-Halogenchinoinimide bei Temperaturen im Bereich von etwa 0 C bis herunter zum Gefrierpunkt des Reaktionsgemisches genügend lange, um das Ansäuern des Reaktionsgemisches auf einen pH-Wert im Bereich von etwa 5,5. bis 7,0 bei den vorstehend angegebenen niedrigen Temperaturen ohne unkontrollierten pH-Wertabfall zu ermöglichen, umgesetzt werden.
Nach dem Ansäuern wird das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur erhitzt, bei der eine exotherme Reaktion beginnt, und man lässt die Reaktion fortschreiten, während der pH-Wert des Reaktionsgemisches oberhalb von etwa 5,5, vorzugsweise nicht höher als 7, gehalten wird, bis die Reaktion beendet ist.
In den letzten Jahren zeigte sich beträchtliches Interesse an Isatosäureanhydrid wegen der Einfachheit, mit der diese Verbindung und deren ringsubstituierte Analoge als Zwischenprodukte zur Herstellung von Pharmazeutika (vgl. US-PS 3 170 955, US-PS 3 162 684, US-PS 3 163 646, US-PS 3 120 523, niederländische Patentanmeldung 64 07 857, US-PS 3 252 986 und US-PS 3 274 194), landwirtschaftlichen Chemikalien (britische Patentschriften 894435 und 865 735 sowie US-PS 3 244 503 und die deutsche Patentschrift 1 210 242), Parfumessenzen und Anthranilsäureestern, die als geschmacksgebende Mittel eingesetzt werden, verwendet werden können.
Dieses Interesse förderte die Suche nach neuen, billigeren und ungefährlichen Methoden zur Herstellung von Isatosäureanhydrid und dessen substituierten Analogen.
Das Interesse an 3-Azaisat,osäureanhydrid ist gleichfalls gross, da festgestellt wurde, dass es sich gleichfalls zur Herstellung von Pharmazeutika und landwirtschaftlichen Chemikalien, wie im einzelnen beschrieben werden wird, eignet.
Isatosäureanhydrid wurde bisher in Deutschland technisch durch Umsetzung von Anthranilsäure mit Phosgen (COClt), einem sehr toxischen Material, hergestellt.
Isatosäureanhydrid kann auch aus Phthalimid, Natriumhydroxid, Bleichmittel und Säure hergestellt werden. Das Verfahren ist in der US-PS 3 324 119 beschrieben.
Ein Verfahren zur Herstellung von 3-Azaisatosäureanhydrid durch Umsetzung von Chinolinimid, einer praktisch äquimolaren Mengen Natriumhydroxid und etwa einem Mol Natriumhypochlorit je Mol Chinolinimid in einer wässrigen Lösung und bei einer Temperatur unterhalb von 400C und anschliessende Einstellung des pH-Wertes auf einen vorbestimmten Wert ist ebenfalls bekannt.
Die oben beschriebene Methode ist zufriedenstellend zur Herstellung von 3-Azaisatosäureanhydrid, jedoch wird noch stets nach Alternativwegen gesucht.
Ein Ziel der Erfindung besteht daher in der Entwicklung eines neuen Verfahrens. nach dem Isatosäureanhydrid und 3-Azaisatosäureanhydrid in reproduzierbar hohen Ausbeuten und hoher Reinheit erzeugt werden können, das nicht gefährlich und einfach durchführbar ist und das keine schwer zugänglichen oder teuren Ausgangsmaterialien oder komplizierte Vorrichtungen erfordert.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass man A unter Rühren 1 ein Imid der Formel:
EMI1.1
worin X Chlor oder Brom und Z Stickstoff oder CH bedeuten, mit 2 etwa 1,5 bis 3 Moläquivalenten einer Alkali und/oder Erdalkalimetallbase je Mol Imid umsetzt, wobei man die Reaktion in einem inerten Lösungsmittel oder in einem wässrigen Medium bei einer Temperatur im Bereich von etwa 0 C bis herunter zum Gefrierpunkt des Gemisches genügend lange ausführt, um das Ansäuern des Reaktionsgemisches auf einen pH-Wert im Bereich von etwa 5,5 bis 7,0 unter Halten des Reaktionsgemisches in dem genannten Temperaturbereich ohne unkontrollierten pH-Wertabfall zu ermöglichen; B das Reaktionsgemisch auf einen pH-Wert im Bereich von etwa 5,5 bis 7,0 ansäuert;
C das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur erhitzt, bei der eine exotherme Reaktion vor sich geht, während der pH-Wert des Reaktionsgemisches oberhalb von etwa 5,5 gehalten wird, bis die Reaktion beendet ist; und D Isatosäureanhydrid bzw. Azaisatosäureanhydrid aus dem Reaktionsgemisch gewinnt.
Unter < sunkontrolliertem pH-Wertabfall versteht man das Auftreten einer unkontrollierten Reaktion, wodurch der pH-Wert spontan auf 3 oder 4 abfällt und das Reaktionsgemisch schäumt und ein schädliches Gas, das für Chloramin gehalten wird, abgibt. Die Temperatur, bei der eine exotherme Reaktion vor sich geht, beträgt gewöhnlich 30 bis 40"C. Das Abklingen der Wärmeentwicklung zeigt an, dass die Reaktion beendet ist. Die Kristalle von Isatosäureanhydrid oder 3-Azaisatosäureanhydrid können dann abfiltriert, gewaschen und getrocknet werden.
Die Verbindung der obigen Formel wird, wenn Z die Gruppierung CH bedeutet, als ein N-Halogenphthalimid, wenn Z Stickstoff bedeutet, als ein N-Halogenchinolinimid bezeichnet.
N-Halogenphthalimide, die in dem Verfahren gemäss der Erfindung verwendet werden können, sind N-Chlorphthalimid und N-Bromphthalimid.
Das in dem Verfahren der Erfindung verwendete N-Halogenphthalimid kann nach mehreren verschiedenen Methoden hergestellt werden. Beispielsweise besteht eine Methode in dem Einleiten von Cl. oder Br2 in eine Lösung von handelsüblichem Phthalimid in einer Alkalilauge. Eine andere Methode besteht in dem Einleiten von CL oder Br., in eine wässrige Dispersion von Phthalimid. In beiden Fällen ist es wichtig, genügend Chlor oder Brom zur vollständigen Reaktion mit dem Phthalimid einzuleiten. Ferner werden die günstigsten Ergebnisse unter Verwendung von Phthalimid mit einer Teilchengrösse von 250 ,u oder kleiner erhalten. Nach Überführung des Phthalimids in ein N-Halogenphthalimid wird das Produkt abfiltriert, mit Wasser gewaschen und an der Luft bei Raumtemperatur getrocknet.
Letztere Methode wurde zur Herstellung von N-Chlorphthalimid in einer Rohausbeute von 98% an 96%igem Produkt, bezogen auf das Phthalimid, angewandt.
N-Halogenchinolinimide, die in dem Verfahren gemäss der Erfindung verwendet werden können, sind N-Chlorchinolinimid und N-Bromchinolinimid.
Das in dem Verfahren gemäss der Erfindung verwendete N-Halogenchinolinimid kann nach den gleichen Methoden hergestellt werden, die zur Erzeugung des N-Halogenphthalimids verwendet werden, d.h. durch Einleiten von CL oder
Br2 in eine Lösung von Chinolinimid in Alkalilauge oder durch Einleiten von C12 oder Br2 in eine wässrige Dispersion von Chinolinimid. Nach Überführung des Chinolinimids in ein N-Halogenchinolinimid wird das Produkt abfiltriert, mit
Wasser gewaschen und an der Luft bei Raumtemperatur ge trocknet. Letztere Methode wurde zur Herstellung von
N-Chlorchinolinimid in einer Rohausbeute von 91%, bezogen auf das Chinolinimid, angewendet.
Absolute Reinheit des N-Halogenchinolinimids ist nicht erforderlich, es ist jedoch wichtig, das Material zu analysie ren, um eine genaue Regelung der Molverhältnisse von Me tallbase zu N-Halogenchinolinimid zu ermöglichen.
Das folgende Beispiel A erläutert die Herstellung von
N-Chlorchinolinimid.
Beispiel A
Herstellung von N-Chlorchinolinimid
In einen 3-Liter-Harzkessel mit einem Thermometer,
Rührer und Gasverteilerrohr, das mit einem Cl2-Zylinder über einen geeigneten Rotameter verbunden war, wurden
1000 ml H20 gefüllt und mit einem Eiswasserbad auf etwa
100C gebracht. Nachdem die Temperatur 100C erreicht hatte, wurde mit der Zugabe von Cl, mit einer Geschwindigkeit von 0,24 g Cl2/Min begonnen, wonach portionsweise 74,1 g
Chinolinimid (Molekulargewicht 148,2), das vorher gemah len und durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von
149 ly (100 mesh) gesiebt worden war, zugegeben wurden.
Die Zugabe des Chinolinimids wurde etwa 2 Stunden fort gesetzt. Die Temperatur wurde während der Zugabe bei
5 bis 10 C gehalten. Die Zugabe von C12 wurde abgebrochen, nachdem 45 g C12 (Molekulargewicht 70,92) zugesetzt wor den waren. Die Zugabe von Cl nahm 187 Minuten in An spruch. Die kalte Aufschlämmung wurde 1 · Stunden ge rührt, dann filtriert, und die Feststoffe wurden mit kaltem H2O gewaschen.
Die filtrierten Feststoffe betrugen nach Lufttrocknung
82,9 g und waren ein gelbbraunes oder sandfarbenes Mate rial mit einem Schmelzpunkt von 185 bis 188"C. Dies stellt eine Rohausbeute von 91 % dar.
Das Material wurde der Elementaranalyse mit folgendem
Ergebnis unterzogen:
Element Theoçie Gefundener Wert
Kohlenstoff 46,05% 46,67%
Wasserstoff 1,65% 1,58%
Stickstoff 15,32% 15,52%
Die Struktur wurde durch Infrarotspektroskopie und durch Bestimmung des Chlorgehaltes durch Hydrolyse und
Verbrennung (19,72% bzw. 19,63%: Theorie 19,425wo) be stätigt.
N-Bromchinolinimid kann durch das Verfahren gemäss
Beispiel A hergestellt werden, indem eine äquivalente Menge
Brom anstelle des in dem Beispiel verwendeten Chlors ein gesetzt wird.
Der Ausdruck Alkali- oder Erdalkalimetallbase bedeutet ein Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxid. Die für die Erfin dung bevorzugte Metallbase ist lediglich aus wirtschaftlichen
Gründen NaOH. Andere Metallbasen, die weniger bevorzugt, jedoch in gleicher Weise geeignet sind, sind die Hydroxide sämtlicher Metalle der Gruppen IA und IIA des periodi -schen Systems, die praktisch zur Verfügung stehen. Die Hydroxide von K, Mg, Ca und Ba sind die wahrscheinlichsten Ersatzmaterialien für NaOH.
Die Menge der Metallbase, die im Verfahren gemäss der Erfindung verwendet wird, liegt im Bereich von etwa 1,5 bis 3 Moläquivalenten, bezogen auf das N-Halogenphthalimid oder N-Halogenchinolinimid. Die besten Ausbeuten werden jedoch mit etwa 2 Moläquivalenten Metallbase, bezogen auf das Imid, erhalten. Molverhältnisse von weniger als 1,5 bis 1 sind anwendbar, führen jedoch zu erheblich niedrigeren Ausbeuten.
Wasser ist wegen der geringen Kosten das bevorzugte Lösungsmittel für die Reaktion. Andere Lösungsmittel können allein im Gemisch mit Wasser verwendet werden, wenn sie weder so reagieren, dass sie den Reaktionsablauf stören, noch mit dem Endprodukt reagieren. Die Hauptfunktion des Wassers besteht darin, die Materialien in Lösung zu bringen und als ein Wärmeabsorptionsmedium zu wirken. Die genaue Menge ist nicht kritisch, jedoch wurden die günstigsten Ergebnisse mit Lösungen erhalten,--die wenigstens etwa 0,64 Mol des N-Halogenphthalimids oder N-Halogenchinolinimids je Liter Wasser enthielten. Die Verwendung von verdünnteren Lösungen führt zu einer gewissen Herabsetzung der Ausbeute.
Nach dem Vermischen der Reaktionsteilnehmer bei Temperaturen im Bereich von etwa OOC bis um Gefrierpunkt in einem inerten Lösungsmittel oder in einem wässrigen Medium wird das Gemisch eine zeitlang bei diesen niedrigen Temperaturen gehalten; diese Zeit wird als Stabilisierungsperiode bezeichnet. Es wird angenommen, dass während der Stabilisierungsperiode sämtliches N-Halogenphthalimid oder N-Halogenchinolinimid in das Dianion der entsprechenden Säure übergeführt wird:
EMI2.1
Die Länge der Stabilisierungsperiode ist variabel, beträgt jedoch gewöhnlich nicht mehr als etwa 25 Minuten und manchmal praktisch nur einen Augenblick.
Nach Ablauf der - Stabilisierungsperiode wird das Reaktionsgemisch auf einen pH-Wert im Bereich von etwa 5,5 bis 7,0 angesäuert, was bei Temperaturen im Bereich von etwa 0 C bis herunter zum Gefrierpunkt des Gemischs erfolgen kann, ohne dass ein unkontrollierter pH-Wertabfall eintritt. Falls aber doch ein unkontrollierter pH-Wertabfall eines gesamten Ansatzes auftreten sollte, muss die unkontrollierte Reaktion durch sofortige Zugabe von überschüssigem Ätzalkali abgebrochen werden, denn, falls man die unkontrollierte Reaktion fortschreiten lässt, kann diese unkontrollierte Reaktion möglicherweise zu einer Explosion führen.
Der unkontrollierte pH Wertabfall scheint durch hohe Temperaturen, insbesondere während der Stabilisierungsperiode, durch einen pH-Wert unterhalb etwa 5,5, durch unzureichende Mengen Metallbase und durch Ansäuern vor Bedingung der Stabilisierungsperiode begünstigt zu werden. Die optimale Stabilisierungsperiode muss für jede gegebene Kombination von Bedingungen empirisch ermittelt werden. Dies kann durch periodisches Ansäuern einer kleinen Probe des Reaktionsgemisches erfolgen; der Ansatz kann ohne unkontrollierten pH-Abfall angesäuert werden, sobald eine Probe so angesäuert werden kann. Im allgemeinen ist sie jedoch durch einen positiven Jod-Stärke-Test gekennzeichnet.
Die Gesamtreaktion kann schematisch an Hand der Herstellung von 3-Azaisatosäureanhydrid wie folgt dargestellt werden:
EMI3.1
N-Halogenchinolinimid 3 -Azaisatosäureanhydrid
Das Reaktionsgemisch soll angesäuert werden, während seine Temperatur zwischen etwa 0 C und dem Gefrierpunkt des Gemisches gehalten wird. Es macht keinen Unterschied, ob das Ansäuern langsam erfolgt oder die geschätzte Säuremenge rasch zugegeben wird. Der pH-Wert soll auf einen Wert im Bereich von etwa 5,5 bis 7,0 und am günstigsten auf pH 6,4 bis 6,7 eingestellt werden. In keinem Fall darf der pH-Wert unter etwa 5,5 fallen, da die Wahrscheinlichkeit für den unkontrollierten pH-Wertabfall der Reaktion steigt, wenn sich der pH-Wert 5 nähert.
Ein pH-Wert von mehr als etwa 7,0 ist unerwünscht, da hohe pH-Werte die Hydrolyse der Anhydride und die Bildung von Kondensaten des gewünschten Produktes begünstigen.
Die Art der Säure, die zum Ansäuern verwendet wird, ist nicht kritisch. Jede Säure kann verwendet werden, wenn sie die Fähigkeit besitzt, den pH-Wert des Reaktionsgemisches zu senken, und den Ablauf der Reaktion zur Herstellung des gewünschten Anhydrids nicht stört. Mineralsäuren werden gegenüber organischen Säuren wegen ihrer geringen Kosten und ihrer Zugänglichkeit bevorzugt. Schwefelsäure und Salzsäure werden aus diesem Grund am meisten bevor zugt.
Die genaue Konzentration der Säure ist nicht wichtig.
Aus praktischen Gründen ist eine gewisse Verdünnung der Säure im Hinblick auf gute Temperaturregelung zweckmässig. Wenn Schwefelsäure und Salzsäure verwendet werden, wurde festgestellt, dass eine 5-normale Konzentration gute Temperaturregelung ermöglicht.
Wenn das Ansäuern beendet ist, wird das Reaktionsgemisch vorzugsweise rasch auf eine Temperatur im Bereich von 30 bis 400C erhitzt, bei der die exotherme Reaktion einsetzt. Die Wärmequelle wird in diesem Zeitpunkt entfernt, und man lässt die exotherme Reaktion frei ablaufen.
Der pH-Wert wird jedoch zweckmässig durch Zugabe von weiterer Säure im Bereich von etwa 5,5 bis 7,0 gehalten, da der pH-Wert sonst auf einen Wert von etwa 9 ansteigt und die Ausbeute an Isatosäureanhydrid oder 3-Azaisatosäureanhydrid herabsetzt. Das Ausmass des Temperaturanstiegs liegt gewöhnlich in der Gegend von etwa 12"C, kann jedoch je nach der Temperatur, auf die der Ansatz erhitzt worden ist, und der vorhandenen Wassermenge etwas höher oder tiefer sein. Gegenüber einem längeren Erhitzen werden etwas höhere Ausbeuten erhalten, wenn das Erhitzen rasch erfolgt, z.B. in etwa 2 bis 3 Minuten. Wenn die Reaktion beendet ist, hört die Wärmeabgabe auf. In diesem Zeitpunkt kann der pH-Wert, falls notwendig, wieder auf einen Wert von etwa 5,5 bis 7,0, vorzugsweise 6,0 bis 6,4 eingestellt werden.
Die Kristalle von Isatosäureanhydrid oder 3-Azaisatosäureanhydrid können dann abfiltriert, mehrmals mit Wasser gewaschen und getrocknet werden, beispielsweise bei etwa 60"C oder, falls bevorzugt, bei Raumtemperatur luftgetrocknet werden.
Die folgenden Beispiele dienen dem Fachmann zum Verständnis und zur Durchführung der Erfindung und stellen bevorzugte Ausführungsformen dar.
Beispiel I
Herstellung von Isatosäureanhydrid aus Nchlorphthalimid
In ein 250 ml Becherglas, das mit einem Thermometer und Rührer ausgestattet war, wurden 100 ml Leitungswasser und 18,76 g N-Chlorphthalimid (Molekulargewicht 181,58) gegeben. Die erhaltene Aufschlämmung wurde 10 Minuten gerührt, während sie in ein Trockeneis-Acetonbad eingetaucht und auf 1"C gekühlt wurde. Dann erfolgt eine Zugabe von 16,56 g Ätzalkalilösung (48,67 Gewichtsprozent NaOH-Gehalt) und anschliessende Zugabe von 50 ml Leitungswasser. Die Temperatur des Reaktionsgemischs stieg in 30 Sekunden auf 40C an. Ein weiterer Anstieg wurde jedoch verhindert, und das Reaktionsgemisch wurde auf 0 C gekühlt.
Das Reaktionsgemisch wurde 16 Minuten nach der Zugabe des Ätzalkalis gerührt, während die Temperatur zwischen 0 und -3"C gehalten wurde. Die Menge der Feststoffe nahm in den ersten 5 Minuten ab, und es ergab sich eine farblose Lösung mit wenig weissen Feststoffen. Das Reaktionsgemisch ergab eine zunehmend intensive und sich rasch entwickelnde blaue Farbe mit Jod-Stärkepapier. Nach dem 16 minütigen Rühren wurde der pH-Wert des Reaktionsgemischs durch Zugabe von 9,05 ml konzentrierter HC1 über einen Zeitraum von 5 Minuten auf 6,35 gebracht. Das Ansäuern war vom Auftreten purpurfarbener Feststoffe und einer intensiven Purpurfarbe in der Lösung, begleitet, und das Reaktionsgemisch ergab mit Jod-Stärkepapier eine intensive unmittelbar blaue Farbe.
Zu diesem Zeitpunkt wurde das Kühlbad durch ein Heisswasserbad ersetzt, und die Temperatur des Reaktionsgemischs wurde auf 40"C während eines Zeitraums von 2 Minuten erhöht" und zu diesem Zeitpunkt wurde das Heizbad entfernt. Der Temperaturanstieg war durch das Auftreten von mehr Feststoffen zusammen mit einem Abfall des pH-Wertes auf 5,58 begleitet. Die Temperatur des Reaktionsgemischs stieg fortgesetzt nach Entfernen der Heizquelle an, wobei 48,5"C in 1 Minuten erreicht wurden. Der Temperaturanstieg, nach dem das Heiz- bad entfernt worden war, war von raschem Verschwinden der Purpurfarbe in dem Reaktionsgemisch und Anstieg des pH-Wertes auf 6,10 begleitet.
Nachdem der Jod-Stärketest negativ wurde, wurde der pH-Wert des Reaktionsgemischs mit 0,35 ml konzentrierter HC1 auf 5,40 eingestellt. Das Reaktionsgemisch wurde auf 20"C gekühlt, und die Feststoffe wurden abfiltriert. Das abfiltrierte Material wurde mit kleinen Mengen kaltem Wasser gewaschen und getrocknet.
Die getrockneten Feststoffe besassen eine braungelbe Farbe und ein Gewicht von 15,91 g (was eine Rohausbeute von 97,54% darstellt) sowie einen Schmelzpunkt von 228 bis 232 C. Die Feststoffe wurden untersucht, wobei festgestellt wurde, dass das Produkt zu 93,6% Isatosäureanhydrid war.
Die Gesamtausbeute betrug 91,2%, bezogen auf N-Chlorphtalimid.
Beispiel 2
In der folgenden Tabelle sind verschiedene weitere Versuche zusammengefasst. Die Herstellungsmethoden der ver schiedenen Proben waren praktisch die gleichen, wie in Bei spiel 1 angegeben, wobei der grundlegende Unterschied im angewendeten Verhältnis von NaOH: N-Halogenphthalimid liegt.
(a) Reihen. (d) (e) (f)
Probe Molverhält folge zugegebene
Nr. nis NaOH/ to tmax
OH-NClP Säure (ml)
NClP
1 2,11 F(b) -1 C 45 C
2 - 2,09 F 0 C 470C 4,15
3 2,09 F 1 C 47,5 C 4,40
4 2,03 F 1 C 48,5 C 8,55
5 4,98 F 100 46 C 4,30
6 2,20 F 100 45,8 C 5,59
7 2,07 R(e) -4 C 49 C 4,40
8 2,00 F 0 C 43,20C 4,00 9 2,00 R -1,50C 44,5 3,95
10 2,00 R -3,50C 47 C 4,00
11 2,00 F 100 47,5 C 4,00
12 2,00 F 18 C 41 C 3,27
13 2,03 R -4 C 48,5 5,26
14 2,08 R -1 C 55 C 5,42
15 2,37 R -2 C 56 C 5,80
16 1,00 R -3 C 44,5 C keine pH-Wert zum pH-Wert nach pH-Wert nach
Probe niedrigster Zeitpunkt der Normali- Ausbeute
Temperaturan- Beendigung Fp ( C) Versuchsprobe
Nr.
pH-Wert (g) Produkt- tät (i) (j) (%) stieg (h) des Ansäuerns filtration
1 6,35 7,80 6,70 6,25 0,32 233-234 97,4 84,2
2 6,05 7,18 6,75 6,00 0,32 233-234 96,3 89,8
3 5,62 6,55 6,45 5,65 0,32 234-235 94,9 89,7
4 5,58 6,10 6,35 5,40 0,64 228-232 93,8 91,2
5 5,92 8,15 6,55 6,15 0,32 232-235 93,0 88,4
6 5,83 8,35 6,48 6,30 0,32 227-230 95,4 78,2
7 5,59 5,38 6,45 5,38 0,32 200-233 89,7 78,9
8 5,48 6,75 6,40 6,75 0,32 226-232 91,5 85,5
9 5,48 (k) 6,52 6,15 0.32 226-231 88,5 79,7
10 5,75 7,5 6,60 6,10 0,32 226-232 92,3 87,6
11 5,74 7,10 6,60 6,50 0,32 223-230 93,0 86,4
12 6,25 7,45 6,55 6,40 0,32 216-235 89,2 71,9
13 5,86 8,35 6,62 6,60 0,64 227-231 93,6 88,4
14 5,86 8,42 6,60 6,55 0,64 227-230 94,0 89,0
15 6,04 8,80 6,54 6,30 0,64 225-228 93,9 87,6
16 6,88 (k) 6,88 7,30 0,48 188-216 53,7 44,0
Zeichenerklärung: (a) NCIP bedeutet N-Chlorphthalimid (b) F bedeutet, dass das Ätzalkali zu der Aufschlännnaung aus.N-Chlorphthalimid in Wasser zugegeben wurde (c) R bedeutet, dass das N-Chlorphthalimid zu der Ätz alkalilösung zugegeben wurde (d) to bezeichnet die Temperatur des Reaktionsgemischs zum Zeitpunkt des Reaktionsbeginns (e) t max bezeichnet die Maximaltemperatur, die während des Reaktionsverlaufs erreicht wurde (f) Gesamtmenge an konzentrierter HC1 (ml), die während der gesamten Reaktion zugegeben wurde (g) niedrigster pH-Wert, der während des Reaktionsverlaufs erreicht wurde (h) pH-Wert des Reaktionsgemischs zum Zeitpunkt der höch sten Temperatur (i) Normalität des Reaktionsgemischs beim Endvolumen (j) bezogen auf N-Chlorphthalimid (k) nicht beobachtet.
Beispiel 3
Herstellung von 3-A zaisatosäureanhydrid aus N-Chlorchinolinimid
In ein 400 ml Becherglas, das mit einem Thermometer und Rührer ausgestattet war, wurden 160 ml kaltes H2O und 9,10 g N-Chlorchinolinamid (Molekulargewicht 182,58) gegeben. Die erhaltene Aufschlämmung wurde mit einem Trockeneis-Acetonbad auf 1 C gekühlt, und es wurden 16,38 ml 6,03 n-NaOH rasch zugegeben. Die Temperatur des Ansatzes stieg auf 8"C; der pH-Wert des Ansatzes betrug 13,1. Rasches Kühlen rnit dem Trockeneis-Acetonbad brachte die Temperatur in 1 Minute auf -1"C herunter. Zu diesem Zeitpunkt war sämtliches N-Chlorchinolinimid gelöst, und der pH-Wert der Lösung betrug 12,7. Die Lösung ergab einen ausgeprägten positiven Jod-Stärketest.
Auf der Grundlage dieses Tests wurde mit der Zugabe konzentrierter HC1 begonnen. In 3 Minuten wurden 1,80 ml konzentrierte HC1 zugegeben. Wenn der pH-Wert der Lösung 6,25 betrug, wurde das Ansäuern abgebrochen, und man begann mit raschem Erhitzen des Ansatzes mit einem heissen Wasserbad. Nach 8 Minuten betrug die Temperatur des Ansatzes 320C, und der pH-Wert lag bei 6,05. Es wurden kleine Mengen Niederschlag beobachtet, und die Farbe der Lösung verdunkelte sich beträchtlich. Während der nächsten 7 Minuten wurde die Temperatur auf 45"C erhöht (pH 6,17), und dann wurde der Ansatz auf 25"C gekühlt und filtriert. Die Feststoffe wurden mit kaltem H2O gewaschen und 25 Stunden bei 60"C an der Luft getrocknet.
Die getrockneten Feststoffe besassen eine gelbbraune Farbe, ein Gewicht von 2,08 g, schmolzen unter Zersetzung bei 207,0 bis 207,5"C und wurden aufgrund von Infrarotspektroskopie als 3-Azaisatosäureanhydrid identifiziert. Die Rohausbeute betrug 25,30/0.
Die Art der Zugabe der Reaktionsteilnehmer ist nicht wichtig; die Ausbeuten waren praktisch die gleichen wenn die Metallbase zu dem N-Halogenphthalimid zugegeben wurde, sowie umgekehrt. Das Rühren der Reaktionsteilnehmer während des Verfahrens ist sehr wichtig, um hohe lokale Konzentrationen der Reaktionsteilnehmer zu vermeiden und gute Temperaturregelung zu erhalten.
Die Temperatur, bei der die Reaktionsteilnehmer vermischt werden, ist äusserst wichtig. Sehr geringe Temperaturen zwischen OOC bis herunter zum Gefrierpunkt des Reaktionsgemisches sind im Hinblick auf hohe Ausbeuten wesentlich. Die niedrige Temperatur sollte während der ganzen Zugabe der Reaktionsteilnehmer, während einer Stabilisierungsperiode und bis nach der Ansäuerungsstufe beibehalten werden. Da die Reaktion, die zwischen der Metallbase und dem N-Halogenphthalimid stattfindet, exotherm ist, ist es wichtig, dass wässrige Lösungen dieser Reaktionsteilnehmer vor dem Vermischen auf unterhalb OOC und vorzugsweise unterhalb -2"C gekühlt werden. Vorzugsweise wird die gesamte Reaktion, d.h. das Vermischen, Stabilisieren und Ansäuern, bei -20C durchgeführt.
Niedrige Temperaturen während der Stabilisierungsperiode mögen von etwas geringerer Bedeutung sein, wenn das Ausgangsmaterial ein N-Halogenchinolinimid ist, als wenn es ein N-Halogenphthalimid ist.
Die im Verfahren der Erfindung erforderlichen niedrigen Temperaturen können in einfacher Weise durch Umgeben des Reaktionsgefässes mit Methanol und Trockeneis erhalten werden.
Das nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellte 3-Azaisatosäureanhydrid kann anschliessend wieder zur Herstellung von N-substituierten 2-Aminonikotinamiden und 3-substituierten Pyrido-[2,3-d]-pyrimidin-2,4-(lH,3H) -dionen, Verbindungen, die als wirksame Unkrautbekämpfungsmittel bekannt sind, verwendet werden. Beispielsweise kann 3-Isopwpylpyrido-[2,3-dj-pyrimidin-2,4-(1H,3H)-dion in Aceton gelöst werden und auf den Boden gesprüht werden, der zur Pflanzung vorbereitet wurde. Eine leichte Bearbeitung des Bodens nach der Sprühaufbringung ist zweckmässig, beispielsweise durch Bearbeiten mit einer schweren Egge oder der Scheibenegge, um das 3-Isopropylpyrido -[2,3-d]-pyrimidin-2,4-(1H,3H)-dion in den Boden einzuarbeiten. Der Boden kann dann in üblicher Weise bepflanzt werden.
Das 3-Isopropylpyrido-[2,3-dj-pyrimidin-2,4-(1H,3H)- -dion, das in einer Menge von etwa 7,3 kg je 4000 m2 aufgebracht wird, ist für Luzerne unschädlich, zeigt jedoch herbizide Wirksamkeit gegenüber wildwachsendem Mais, Flughafer, Mauertrespe, Fuchsschwanz, Hühnerhirse, Bluthirse, Cypergras, Sudangras, wildwachsenden grünen Bohnen, Sojabohnen, Amarant, Gänsefuss und Ringelblumen und kann bei höheren Applikationsmengen als Bekämpfungsmittel für die gesamte Vegetation verwendet werden.
Es wurde auch gefunden, dass die N-substituierten 2-Aminonikotinsäureamide geeignete Herbizide sind. Beispielsweise kann 2-Amino-N-isopropylnikotinsäureamid in Aceton gelöst und wie vorstehend beschrieben in Applikationsmengen von etwa 7,2 kg je 4000 m2 (16 pounds per acre) zur Bekämpfung von Flughafer als Vorauflauf-Herbizid verwendet werden.