CH623803A5

CH623803A5 -

Info

Publication number: CH623803A5
Application number: CH1386576A
Authority: CH
Inventors: Richard Mark Scott; Geoffrey David Armitage
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1975-11-05
Filing date: 1976-11-03
Publication date: 1981-06-30
Also published as: AU507720B2; IL50837A; DK149194C; GB1563201A; BG27539A3; US4267355A; FR2330671A1; DE2650434A1; SU932983A3; DE2650434C2; IT1063442B; AU1927776A; MX4419E; NL7612166A; BE847891A; DK149194B; DK497976A; FR2330671B1; NL187266B; IL50837A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von herbicid wirksamen Verbindungen sowie ihre Verwendung.

Es ist z.B. aus den GB-PS 1 164 160 und 1 289 283 bekannt, dass bestimmte Alaninderivate herbicide Wirksamkeit gegenüber wildem Hafer ausüben und darüberhinaus, dass diese Verbindungen selektiv in Nutzgetreide angewandt werden können, um wilden Hafer, der zusammen mit dem Nutzgetreide wächst, zu bekämpfen. Es konnte kürzlich gezeigt werden, dass bestimmte andere nahe verwandte Alaninderivate ebenfalls selektive herbicide Wirksamkeit in Nutzgetreide, besonders gegenüber breitblättrigen Unkräutern besitzen.

Es hat sich ferner gezeigt, dass eines der optisch aktiven Isomeren dieser Alaninderivate sehr viel wirksamer gegen Unkräuter ist als das andere Isomer, und bisher bestand das einzige Syntheseverfahren in einer Auftrennung des Gemisches. Erfindungsgemäss wurde nun ein neues stereospezifisches Verfahren gefunden, bei dem die Notwendigkeit langer und mühsamer Auftrennverfahren entfällt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Alaninverbindung der folgenden allgemeinen Formel, die an dem Kohlenstoffatom 2 R-Konfiguration besitzt:

r ,

H - C2 - N^\_/ (I) ™3 \ \

und in der Y und Z jeweils ein Wasserstoff-, Chlor- oder Fluoratom, W ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-, Halogenal-kyl-, Alkenyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl, Aralkyl- oder eine Gruppe der Formel -N=CRiR2 bedeuten, wobei Ri und R2 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkaryl-, Alkenylgruppe oder zusammen eine Alky-lenbrücke darstellen, die gegebenenfalls durch 1 oder mehrere nicht-Kohlenstoffatome unterbrochen ist, und R ein Wasserstoffatom oder eine Benzoyl- oder Thiobenzoylgruppe bedeuten und das dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein Milchsäurederivat, das an dem Kohlenstoffatom 2 S-Konfiguration besitzt, der Formel

COOW

X - 0 - C2 - H (II)

T

umsetzt mit einem Anilin der Formel

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

623 803

Y

(wobei die Gruppe X-O- eine Gruppe darstellt, die aus dem Molekül austritt und ersetzt wird durch ein Anilin der Formel III, dem ein Proton fehlt, und Z und Y die oben angegebene Bedeutung haben) in Gegenwart einer Base und unter erhöhter Temperatur, um die gewünschte Verbindung der Formel I zu erhalten, in der R ein Wasserstoffatom ist, und gegebenenfalls diese Verbindung in das entsprechende N-Benzoyl- oder N-Thiobenzoylderivat umwandelt.

Die austretende Gruppe X-O- in der Formel II muss, wie oben angegeben, imstande sein, durch ein Anilin der Formel III, dem ein Proton fehlt, ersetzt zu werden und geeignete Beispiele für derartige Gruppen sind: -O. S02. Q, -O. CO. Q und -O. CH(OH). CV3, wobei Q eine Kohlenwasserstoffgruppe, günstigerweise eine Alkyl- oder Arylgruppe mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen und V ein Halogenatom, z.B. ein Chlor-,

Fluor- oder Bromatom ist. Vorzugsweise ist die austretende Gruppe X-O- eine -O. S02. Q-Gruppe, z. B. eine Methansul-fonyl- oder p-Toluolsulfonylgruppe. Es hat sich gezeigt, dass das Vorhandensein einer dieser austretenden Gruppen in dem Milchsäurederivat II es ermöglicht, das erwünschte optisch aktive Isomer der Formel I während der Umsetzung von einer Verbindung der Formel II mit dem Anilin der Formel III zu erhalten. Durch dieses Verfahren wird nicht nur das gewünschte optisch aktive Isomer erhalten, sondern die Ausbeuten betragen mehr als 70% und häufig bis zu 80% oder darüber.

Die Umsetzung zwischen dem Milchsäurederivat II und dem Anilin III kann bei Temperaturen zwischen 50 und 200° C, vorzugsweise zwischen 130 und 170° C durchgeführt werden.

Wie bei allen stereospezifischen Verfahren müssen die Reaktionsbedingungen sorgfältig ausgewählt und für jeden speziellen Fall untersucht werden, um sicherzustellen, dass die optische Integrität des gewünschten Produktes durch die Bedingungen nicht nachteilig beeinflusst wird. Eine dieser Bedingungen ist die Art der bei der Reaktion zwischen dem Milchsäurederivat II und dem Anilin III vorhandenen Base. Die Base kann organisch oder anorganisch sein, wobei die Anwendung von Alkalicarbonaten oder -bicarbonaten bevorzugt ist. Besonders gute Ergebnisse werden erhalten mit Natriumcar-bonat. Wahlweise kann das Amin III selbst als Base angewandt werden.

Das Anilin III kann als Lösungsmittel für die Reaktion angewandt werden, aber es kann auch ein zusätzliches Lösungsmittel angewandt werden, wenn das die Reaktion unterstützt.

Das als Ausgangssubstanz bei dem erfindungsgemässen Verfahren angewandte Milchsäurederivat II kann leicht hergestellt werden durch Umsetzung eines Säurehalogenids der Formel X-Halogenid oder des entsprechenden Säureanhydrids (X-O-X) oder eines halogenierten Aldehyds mit einem Milchsäurederivat der Formel IV, das an dem Kohlenstoffatom 2 S-Konfiguration besitzt:

COOW I

HO - C2 - H (IV)

ch3

wobei X und W die oben angegebene Bedeutung haben. Vorzugsweise wird die Reaktion in Gegenwart einer Base, z. B. einer organischen Base, wie Pyridin oder Triäthylamin durchgeführt wird. Im allgemeinen findet die Reaktion bei Raumtemperatur statt, aber es können, wenn das erwünscht ist, Temperaturen im Bereich von —5 bis +80° C angewandt werden. Das Säurehalogenid oder das entsprechende Säureanhydrid oder halogenierte Aldehyd kann unter den folgenden Verbindungen ausgewählt werden

V. S02. Q, V. CO. Q, 0(C0. Q)2 und H. CO. CV3,

wobei O und V die oben angegebene Bedeutung haben. Vorzugsweise wird ein Alkylsulfonyl- oder Arylsulfonylhalogenid angewandt, z. B. Methansulfonylchlorid oder p-Toluolsulfo-nylchlorid.

Die Verbindung IV ist eine billige leicht verfügbare Substanz, wenn W ein Wasserstoffatom bedeutet, d.h. sie ist S-(+)-Milchsäure. Die Ester der Formel IV können bequem aus S-(+)-Milchsäure hergestellt werden durch Veresterung mit dem entsprechenden Alkohol. Wahlweise kann S-(-)-Äthyl-lactat, das ebenfalls eine leicht zugängliche Verbindung ist, durch Umesterung in das gewünschte Milchsäurederivat IV umgewandelt werden.

Bei der Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel I, bei denen W kein Wasserstoffatom ist, kann es, je nach den Umständen, günstig sein, den Substituenten W in die Ausgangsverbindung IV einzuführen, oder wahlweise kann es günstiger sein, von der Säure (II; W = H) auszugehen und den Substituenten W in einer späteren Stufe oder in der letzten Stufe des Verfahrens einzuführen. Gleichermassen kann es bei der Herstellung von Verbindungen der Formel I, in denen W ein Wasserstoffatom ist, günstig sein, von einem Ester auszugehen und die Estergruppe in einer Zwischenstufe oder der letzten Stufe des Verfahren zu entfernen.

Die erfindungsgemässen Verbindungen der Formel I, bei denen R eine Benzoylgruppe ist, können hergestellt werden durch Umsetzung einer erfindungsgemässen Verbindung der Formel I, in der R ein Wasserstoffatom ist mit einem Benzoyl-halogenid, wie Benzoylchlorid. Günstigerweise wird die Reaktion in Gegenwart eines Lösungsmittels, wie Toluol, unter Rückfluss durchgeführt. Die Verbindungen der Formel I, bei denen R eine Thiobenzoylgruppe ist, können hergestellt werden durch Umsetzung des entsprechenden Benzoylderivats mit einem Sulfid, wie P2S5.

Vorzugsweise enthalten die Alkyl-, Alkenyl- und Alkylen-gruppen in der Formel I bis zu 6 Kohlenstoffatome, die Aryl-, Aralkyl- und Alkarylgruppen bis zu 10 Kohlenstoffatome, das Halogenatom ist, wenn nicht anders angegeben, ein Chloroder Fluoratom und die Heteroatome sind Sauerstoff- und Stickstoffatome.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren entstehen 2 verschiedene Klassen von selektiven Herbiciden für Nutzgetreide, und zwar eine erste (Verbindungen der Formel I, bei denen R ein Wasserstoffatom ist), die aktiv ist gegen breitblättrige Unkräuter und eine zweite (Verbindungen der Formel I, bei denen R eine Benzoyl- oder Thiobenzoylgruppe ist), die wirksam ist gegen wilden Hafer. Bei beiden Gruppen sind die bevorzugten Verbindungen solche der Formel I, bei denen Z ein Fluoroder Chloratom, Y ein Wasserstoff-, Chlor- oder Fluoratom und W eine Alkylgruppe mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, z. B. eine Methyl-, Äthyl- oder Isopropylgruppe ist.

Um die absolute Konfiguration der Produkte, Ausgangssubstanzen und Zwischenprodukte bei dem erfindungsgemässen Verfahren zu beschreiben, wurde die R- und S-Bezeich-nung angewandt, wie sie angegeben ist in Experientia, Band 12, Seite 81-94, 1956.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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4

Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die folgen- sierten Verbindungen durch das Infrarot- und NMR-Spektrum den Beispiele erläutert, bei denen die Struktur aller syntheti- bestätigt worden ist.

Es wurden die folgenden Verbindungen hergestellt:

Reaktions- Verbindung

Nr.

1 S-(-)-(Milchsäure-methylester) A

3 S-(—)-(2-Mesyloxypropionsäure- B

methylester)

5 R-(+)-(2-(3-Chlor-4-fluoranilino)- C propionsäure-methylester)

6 R-(—)-(2-(N-Benzoyl-3-chlor-4- D fluoranilino)propionsäure-methyl-ester)

10 S-(—)-(2-Mesyloxypropionsäure- E

äthylester)

21 S-(—)-(Milchsäure-isopropylester) F

23 S-(—)-(2-Mesyloxypropionsäure- G

isopropylester)

25 R-(+)-(2-(3-Chlor-4-fluoranilino)- H propionsäure-isopropylester)

26 R-(—)-(2-(N-Benzoyl-3-chlor-4- I fluor-anilino)propionsäure-isopropylester)

31 R-(+)-(2-(3,4-Dichloranilino)- J propionsäure-äthylester)

32 R-(-)-(2-(N-Benzoyl-3,4-dichlor- K anilino)-propionsäure-äthylester)

38 R-(+)-(2-(3,4-Dichloranilino)~ L propionsäure-isopropylester)

39 R-(-)-(2-(N-Benzoyl-3,4-dichlor- M anilino)-propionsäure-isopropylester)

Die Verbindungen C, D, H, I, J, K, L und M sind die herbicid wirksamen Verbindungen, die mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt werden und die Verbindungen A, B, E, F und G sind Zwischenprodukte zur Herstellung der herbicid wirksamen Verbindungen.

Die Verbindungen C, H, J und L sind die rechtsdrehenden selektiven Herbicide gegen breitblättrige Unkräuter in Nutzgetreide während die Verbindungen D, I, K und M die linksdre-40 henden selektiven Herbicide gegen wilden Hafer in Nutzgetreide sind.

Die Verbindungen A bis M wurden nach den Verfahren hergestellt, die in der folgenden Tabelle zusammengefasst sind:

Tabelle

Reaktions-

Reaktionspartner

Mol

Temp.

Zeit

Produkt

Aus

Rotation

Fp bzw.

Nr.

(°C)

(h)

beute

(%)e

«a]d22r o

Kp"

1

S-(+)-Milchsäure

3,0

Riickfluss

23

A

85

- 8,48g

61°

bei 35 mm

Methanol'

12,0

h2so4

0,025

3

S-(—)-Me-lactate

2,0

5°

2

B

66

- 70,28

94°

bei 0,08 mm

Mesyl-chlorid

2,0

Pyridin

2,2

5

S-(—)-Me-lac-mes CFA

1,0 2,5

105°

8,5

C

79

+ 79,0

90°

bei 0,02 mm (33-35°)

6

Verbindung C

Benzoyl-chlorid

Toluol

0,02 0,02 0,10

Riickfluss

2

D

93

- 19,0

10

S-(—)-Et-lactat

Mesyl-chlorid

Pyridin

5,0 5,8 5,3

10°

5

E

91

- 65,8®

108°

bei 0,4 mm

5

Tabelle (Fortsetzung)

623 803

Reaktions-

Reaktionspartner

Mol

Temp.

Zeit

Produkt

Aus

Rotation

Fp bzw.

Nr.

(°C)

00

beute (%)•

(a]D22)c (°)

Kpd

21

S-(+)-Milchsäure

Isopropanol

Benzol h2so4

10,0 40,0 5,0 0,12

Rückfluss

36

F

71

- 9,8g

78°

bei 35 mm

23

S-(—)-Pr'-lac Mesyl-chlorid Pyridin

0,5 0,5

1,0

6-15°

3

G

78

- 59,8«

83°

bei 0,5 mm

25

s-(—)-Pr'-lac-mes CFA

3,0 7,5

111-149°

14

h

79

+ 87,3

36-38° (66-67°)

26

Verbindung h

Benzoyl-chlorid

Toluol

2.3

2.4 10,0

Rückfluss

4

I

96

- 26,6y

69-71° (59-61°)

31

S-(—)-Et-lac-mes DCA

3,4 8,8

110°

24

J

89

+ 86,0

(38—41°)

32

Verbindung J

Benzoyl-chlorid

Toluol

2.0

2.1 7,7

Rückflusss

2

K

93

- 26,1

86-92°

38

S-(—)-Pr'-lac-mes DCA

2,0 5,0

110°

23

L

78

+ 100,2

65-67°

39

Verbindung L

Benzoyl-chlorid

Toluol

1,23 1,29 5,0

Rückfluss

4

M

74

- 31,0

51-53° (172-174°) bei 0,3 mm

Anmerkungen zur Tabelle a lac = Lactat; mes = Mesylat; CFA = Chlor-4-fluoranilin; DCA = 3,4-Dichloranilin.

c Messungen bei C2, Methanol.

d Schmelzpunkte des entsprechenden Razemats sind in Klammern angegeben, die Siedepunkte sind die gleichen innerhalb des experimentellen Fehlers; die Drücke sind in mm Quecksilber für alle Siedepunkte angegeben.

e Die Ausbeuten beziehen sich auf die gereinigten (destillierten oder umkristallisierten) Produkte, soweit nicht anders angegeben. Die Ausbeuten der rohen Produkte sind höher. Diese rohen Produkte sind vermutlich als Zwischenprodukte geeignet.

f Es wurden auch 150 ml Benzol angewandt.

8 Beobachtete reine (neat) Rotation in einer 1 dcm-Zelle, d.h. der Wert ist [a]x Dichte der Flüssigkeit.

y Offensichtliche optische Reinheit 95 %.

s Rückfluss ist erforderlich, um die optische Aktivität zu erhalten.

Die bevorzugten Herbicide, die selektiven Herbicide gegen gangssubstanz und die Gesamtausbeute, bezogen auf die Auswilden Hafer in Nutzgetreide, wurden nach der in der folgen- gangssubstanz, sind ebenfalls angegeben.

den Tabelle angegebenen Reaktionsfolge hergestellt. Die Aus- 45

Ver- Ausgangsmaterial bin-

dung

Reaktionsfolge

Ausbeute über alle Stufen (%)

D S-(+)-Milchsäure

I S-(+)-Milchsäure

K S-(-)-Äthyl-lactat

M S-(+)-Milchsäure

1+3+5+6 41

21 + 23 + 25 + 26 42

10 + 31 + 32 76

21 + 23 + 38 + 39 32

s

Claims

623 803
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man von einer Verbindung der Formel II ausgeht, bei der die austretende Gruppe X—O— eine Gruppe der Formel

-O. S02. Q, -O. CO. Q oder -O. CH(OH). CV3 ist, wobei Q eine Kohlenwasserstoffgruppe, günstigerweise eine Alkyl- oder Arylgruppe mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen und V ein Halogenatom, z. B. ein Chlor-, Fluor- oder Bromatom ist.

2

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von herbicid wirksamen Anilinderivaten bei denen das Kohlenstoffatom 2 R-Konfigura-tion hat, der allgemeinen Formel r j~\-,

h " ? " \ V=/ (i)

CH3 \ \

und in der Y und Z jeweils ein Wasserstoff-, Chlor- oder Fluoratom, W ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-, Halogenal-kyl-, Alkenyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl- oder eine Gruppe der Formel -N=CRjR2 bedeuten, wobei Rx und R2 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkaryl-, Alkenylgruppe oder zusammen eine Alky-lenbrücke darstellen, die gegebenenfalls durch 1 oder mehrere nicht-Kohlenstoffatome unterbrochen ist, und R ein Wasserstoffatom bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Milchsäurederivat der Formel

COOW

X - 0 - C2 - K (II)

worin das Kohlenstoffatom 2 S-Konfiguration besitzt und X-O- eine bei der Reaktion austretende Gruppe bedeutet, mit einem Anilin der Formel h2N—(/ z (III)

Y

in Gegenwart einer Base und bei erhöhter Temperatur umsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe X-O- eine -O. S02. Q-Gruppe, vorzugsweise eine Methansulfonyl- oder p-Toluolsulfonylgruppe ist.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion zwischen dem Milchsäurederivat der Formel II und dem Anilin der Formel III bei einer Temperatur zwischen 50 und 200° C, vorzugsweise zwischen 130 und 170° C durchführt.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion zwischen dem Milchsäurederivat der Formel II und dem Anilin der Formel III in Gegenwart eines Alkalicarbonats oder -bicarbonats durchführt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Alkalicarbonat Natriumcarbonat verwendet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verbindung der Formel I die Alkyl-, Alkenyl- und Alkylengruppen bis zu 6 Kohlenstoffatomen, die Aryl-, Aralkyl- oder Alkarylgruppen bis zu 10 Kohlenstoffatomen enthalten, die Halogenatome Chlor- oder Fluoratome und die Heteroatome Sauerstoff- und/oder Stickstoffatome sind, insbesondere dass Z ein Fluor- oder Chloratom, Y ein Wasserstoff-, Fluor- oder Chloratom und W eine Alkylgruppe mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen ist.
8. Verwendung der nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 erhaltenen Verbindungen zum Herstellen von Verbindungen der Formel I, worin R den Benzoyl- oder Thiobenzoylrest bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass man die erhaltene Verbindung N-benzoyliert oder N-thiobenzoyliert.