CH695686A5

CH695686A5 - Verfahren zur Herstellung von Imidachloprid.

Info

Publication number: CH695686A5
Application number: CH01927/01A
Authority: CH
Inventors: Chun-Lin Yeh; Chien-Hsing Chen
Original assignee: Sinon Corp
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2006-07-31
Also published as: IL146027A; IL146027A0; IN192592B; ZA200108623B; HU0104405D0; HUP0104405A3; US6307053B1; GB0125191D0; JP2002212178A; FR2818979A1; HUP0104405A2; CN1361102A; DE10151695A1; FR2818979B1; CN1189461C; DE10151695B4; KR100428600B1; GB2371047A; KR20020056814A

Description


  [0001] Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Imidachloprid in Anwesenheit eines Alkalimetallcarbonates in einem organischen Lösungsmittel.

[0002] Imidachloprid (1-[(6-Chlor-3-pyridinyl)methyl]-2-(N-nitroimino)-imidazolidin) ist als Insektizid bekannt und ist eine Neonicotinoidverbindung, die im amerikanischen Patent Nr. 4 742 060 offenbart worden ist und die von der unten gezeigten Formel:
 <EMI ID=1.0> 
ist, in welcher Formel n = 0 oder 1; X = S, O, -N-R7 oder -CH-R8; Y = N oder C-R9; R7, R8, R9 = Wasserstoff oder spezifische organische Reste; Z = 5- oder 6-gliedriger stickstoffhaltiger heterozyklischer Ring; R = H; R1, R2, R5, R6 = Wasserstoff oder Alkyl und R3, R4 = Wasserstoff, Hydroxyl oder Alkyl ist.

   Imidachloprid, wie es hierin im Folgenden beschrieben wird, ist die Verbindung, bei der n = 0; X = -N-R7, Y = N; Z = 6-Chlor-3-pyridinyl; R = H und R1, R2, R5, R6 und R7 = H. Die Neonicotinoidverbindung kann synthetisiert werden, indem eine heterozyklische Verbindung in einem organischen Lösungsmittel mit einer Aminverbindung in Gegenwart einer Alkalibase umgesetzt wird.

[0003] Die vorhin erwähnte Alkalibase kann NaH oder ein Alkalimetallcarbonat sein, falls die in der Reaktion eingesetzte Aminverbindung eine Monoaminverbindung ist. Ist die in der Reaktion eingesetzte Aminverbindung aber eine Diaminverbindung, ist es bevorzugt, NaH einzusetzen. Das Alkalimetallcarbonat ist für die Reaktion mit einer Diaminverbindung nicht geeignet, da eine relativ schlechte Ausbeute erzielt wird.

   Die vorher erwähnten Reaktionen können durch die folgenden zwei Beispiele dargestellt werden:
 <EMI ID=2.0> 

 <EMI ID=3.0> 
worin X Halogen, -CH3 oder CF3 ist, R Wasserstoff oder eine Alkylgruppe ist; m 1 oder 2 ist und n 1, 2 oder 3 ist. Imidachloprid kann hergestellt werden, indem 2-Nitroiminoimidazolidin (eine Diaminverbindung) mit 2-Chlor-5-chlormethylpyridin (CCMP) in Gegenwart von 60% NaH in einem organischen Lösungsmittel wie etwa Dimethylformamid (DMF) bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis etwa 80 deg. C umgesetzt wird. Die Verwendung von NaH würde jedoch zu Sicherheits- und Transportproblemen führen. Ausserdem weist die Reaktion eine schlechte Ausbeute auf. Es wird gefunden, dass wenn in der vorher erwähnten Reaktion NaH durch ein Alkalimetallcarbonat ersetzt wird, eine relativ grosse Menge an Nebenprodukten gebildet wird.

   Die Reaktion kann wie folgt dargestellt werden:
 <EMI ID=4.0> 

[0004] Aufgrund der vorher erwähnten Nachteile wurde eine Zweistufenreaktion zur Herstellung von Imidachloprid vorgeschlagen, die wie folgt dargestellt werden kann:
 <EMI ID=5.0> 

[0005] Durch Verwendung der Zweistufenreaktion können zwar die Ausbeute verbessert und die vorher erwähnten Sicherheits- und Transportprobleme gelöst werden, die Zweistufenreaktion ist aber komplex und teuer.

[0006] Daher ist es ein Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Imidachloprid zur Verfügung zu stellen,

   das die vorher erwähnten Nachteile vermeiden kann und das die Ausbeute der vorher erwähnten Reaktion deutlich verbessert.

[0007] Entsprechend umfasst ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung von Imidachloprid die Umsetzung von 2-Nitroiminoimidazolidin mit 2-Chlor-5-chlormethylpyridin in Gegenwart eines Alkalimetallcarbonates in einem organischen Lösungsmittel,

   wobei eine stöchiometrische Menge des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins graduell zu einer unter Rückfluss siedenden Mischung einer zugehörigen stöchiometrischen Menge des 2-Nitroiminoimidazolidins und des organischen Lösungsmittels zugegeben wird.

[0008] Die Herstellung des Imidachloprids nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird hier im Folgenden in Einzelheiten beschrieben.

[0009] Das Verfahren zur Herstellung von Imidachloprid umfasst die Umsetzung von 2-Nitroiminoimidazolidin mit 2-Chlor-5-chlor-methylpyridin in Gegenwart eines Alkalimetallcarbonates in einem organischen Lösungsmittel,

   wobei eine stöchiometrische Menge des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins graduell zu einer unter Rückfluss siedenden Mischung einer entsprechenden stöchiometrischen Menge des 2-Nitroiminoimidazolidins und des Lösungsmittels zugegeben wird.

[0010] Vorzugsweise wird die stöchiometrische Menge des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins tropfenweise und kontinuierlich zu der Mischung der entsprechenden stöchiometrischen Menge des 2-Nitroiminoimidazolidins und des organischen Lösungsmittels zugegeben, und eher bevorzugt wird die stöchiometrische Menge des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins graduell und kontinuierlich zu der Mischung der entsprechenden stöchiometrischen Menge des 2-Nitroiminoimidazolidins und des organischen Lösungsmittels mit einer Geschwindigkeit von weniger als 0,

  03 Äquivalententen des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins pro Minute zugegeben.

[0011] Bevorzugt enthält das Alkalimetallcarbonat ein Alkalimetall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lithium, Natrium und Kalium besteht, und enthält eher bevorzugt Kalium.

[0012] Vorzugsweise wird das Lösungsmittel aus einer Gruppe ausgewählt, die aus den Alkoholen, den Ketonen, DMF und Acetonitril besteht, und ist eher bevorzugt Acetonitril.

[0013] Die folgenden Beispiele und das Vergleichsbeispiel veranschaulichen die unerwartet besseren Ergebnisse dieser Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik.

Beispiel 1

[0014] 7,8 g (60 mmol) 2-Nitroiminoimidazolidin und 12,1 g (87,5 mmol) Kaliumcarbonat wurden in 60 ml Acetonitril in einem Rückflusskolben gelöst.

   Die Mischung wurde auf eine Temperatur aufgeheizt, die zur Erreichung des Siedens unter Rückfluss ausreichte. 8,1 g (50,0 mmol) 2-Chlor-5-chlor-methylpyridin wurden in 40 ml Acetonitril gelöst und tropfenweise und kontinuierlich zu dem unter Rückfluss siedenden Gemisch im Kolben während eines Zeitraums von 0,5 Stunden zugegeben, d.h. die Zugabegeschwindigkeit betrug ungefähr 1,5 ml/min (die Zugabegeschwindigkeit bei Beginn der Reaktion entspricht 0,0278 Äquivalenten 2-Chlor-5-chlormethylpyridin pro Äquivalent 2-Nitroiminoimidazolidin pro Minute). Nach Vervollständigung der Reaktion wurde die Mischung der Filtration unterzogen. Das Filtrat wurde aufkonzentriert und wurde weiter gereinigt.

   Die Ausbeute und der mittels Flüssigchromatographie bestimmte Gehalt an aktivem Bestandteil (A.I.) sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1

[0015] 
<tb><sep>Zugabedauer 2-Chlor-5-chlormethylpyridin<sep>Imidachloprid (roh)
Ausbeute (%) A.I. (%)


  <tb>Vergl.-Bsp. 1<sep>0,0<sep>83,90<sep>80,53


  <tb>Bsp. 1<sep>0,5<sep>84,30<sep>82,60


  <tb>Bsp. 2<sep>1,0<sep>87,50<sep>85,70


  <tb>Bsp. 3<sep>2,0<sep>89,18<sep>87,67


  <tb>Bsp. 4<sep>4,0<sep>91,24<sep>89,70


  <tb>Bsp. 5<sep>5,0<sep>92,16<sep>90,60


  <tb>Bsp. 6<sep>6,5<sep>92,30<sep>90,85

Beispiele 2 bis 6

[0016] Beispiel 1 wurde wiederholt, ausser dass die Dauer der Zugabe des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins zu dem Kolben bei den Beispielen 2 bis 6 1 Stunde, 2 Stunden, 4 Stunden, 5 Stunden bzw. 6,5 Stunden betrug. Die Ausbeuten und A.I.-Werte sind für die Beispiele 2 bis 6 in Tabelle 1 aufgeführt.

Vergleichsbeispiel 1

[0017] Beispiel 1 wurde wiederholt, ausser, dass die Dauer der Zugabe des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins zu dem Kolben im Wesentlichen Null war, d.h. die gesamte Menge des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins wurde gleichzeitig zu dem Kolben zugegeben.

   Die Ausbeute und der A.I.-Wert für dieses Vergleichsbeispiel 1 sind in Tabelle 1 aufgeführt.

[0018] Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 6 und des Vergleichsbeispiels 1 zeigen, dass die Ausbeute an Imidachloprid mit abnehmender Zugabegeschwindigkeit des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins ansteigt.

Beispiele 7 bis 9

[0019] Die Beispiele 7 bis 9 untersuchten die Auswirkung der Menge 2-Nitroiminoimidazolidin auf die Ausbeute an Imidachloprid. Die experimentelle Vorgehensweise bei den Beispielen 7 bis 9 war ähnlich derjenigen bei Beispiel 1. Die in den Beispielen 7 bis 9 eingesetzten Mengen 2-Chlor-5-chlormethylpyridin und Kaliumcarbonat waren 1 Äquivalent bzw. 1,5 Äquivalente, und das in den Beispielen 7 bis 9 verwendete Lösungsmittel war 2-Butanon.

   Die Ausbeuten und die A.I.-Werte sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2

[0020] 
<tb><sep>Äquivalent 2-Nitroiminoimidazolidin<sep>Imidachloprid (gereinigt)
Ausbeute (%) <sep> A.I. (%) 


  <tb>Bsp. 7<sep>1,0<sep>58<sep>99


  <tb>Bsp. 8<sep>1,1<sep>63<sep>99


  <tb>Bsp. 9<sep>1,2<sep>66<sep>99

Beispiele 10 bis 13

[0021] Die Beispiele 10 bis 13 untersuchten die Wirkung der Menge Kaliumcarbonat auf die Ausbeute an Imidachloprid. Die experimentelle Vorgehensweise bei den Beispielen 10 bis 13 war ähnlich derjenigen von Beispiel 1. Die Mengen 2-Chlor-5-chlormethylpyridin und 2-Nitroiminoimidazolidin, die in den Beispielen 10 bis 13 verwendet wurden, waren 1 Äquivalent bzw. 1,2 Äquivalent und das in den Beispielen 10 bis 13 verwendete Lösungsmittel war 2-Butanon. Die Ausbeuten und die A.I.-Werte sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3

[0022] 
<tb><sep>Äquivalent Kaliumcarbonat<sep>Imidachloprid (gereinigt)
Ausbeute (%)<sep> A.I. (%)


  <tb>Bsp. 10<sep>1,00<sep>51<sep>99


  <tb>Bsp. 11<sep>1,25<sep>58<sep>99


  <tb>Bsp. 12<sep>1,50<sep>67<sep>99


  <tb>Bsp. 13<sep>1,75<sep>66<sep>99

Beispiel 14 bis 17

[0023] Die Beispiele 14 bis 17 untersuchten die Wirkung des organischen Lösungsmittels auf die Ausbeute Imidachloprid. Die experimentelle Vorgehensweise bei den Beispielen 14 bis 17 war ähnlich derjenigen von Beispiel 1. Die in den Beispielen 14 bis 17 verwendeten Mengen 2-Chlor-5-chlormethylpyridin, 2-Nitroiminoimidazolidin und Kaliumcarbonat waren 1 Äquivalent, 1,2 Äquivalente bzw. 1,5 Äquivalente und die organischen Lösungsmittel, die in den Reaktionen verwendet wurden, waren DMF, Isopropanol, Aceton bzw. Acetonitril. Die Ausbeuten und die A.I.-Werte sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Tabelle 4

[0024] 
<tb><sep>Verwendetes
org. Lsgm.<sep>Imidachloprid gereinigt) Ausbeute (%)<sep> A.I. (%)


  <tb>Bsp. 14<sep>DMF<sep>49<sep>98


  <tb>Bsp. 15<sep>Isopropanol<sep>50<sep>98


  <tb>Bsp. 16<sep>Aceton<sep>61<sep>99


  <tb>Bsp. 17<sep>Acetonitril<sep>75<sep>99

[0025] Die Ergebnisse der Beispiele 14 bis 17 zeigen, dass Acetonitril von den in den vorher erwähnten Beispielen verwendeten Lösungsmitteln die höchste Ausbeute an Imidachloprid ergibt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von 1-[(6-Chlor-3-pyridinyl)methyl]-2-(N-nitroimino)-imidazolidin, dadurch gekennzeichnet, dass 2-Nitroiminoimidazolidin mit 2-Chlor-5-chlormethylpyridin in Anwesenheit eines Alkalimetallcarbonates in einem organischen Lösungsmittel umgesetzt wird, wobei eine stöchiometrische Menge des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins graduell zu einer unter Rückfluss siedenden Mischung einer entsprechenden stöchiometrischen Menge des 2-Nitroiminoimidazolidins und des Lösungsmittels zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung des Weiteren das Alkalimetallcarbonat enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stöchiometrische Menge des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins gelöst in dem organischen Lösungsmittel tropfenweise und kontinuierlich der Mischung zugegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stöchiometrische Menge des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins graduell und kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von weniger als 0,03 Äquivalenten des 2-Chlor-5-chlormethylpyridins pro Minute zu der Mischung zugegeben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetallcarbonat ein Alkalimetall enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lithium, Natrium und Kalium.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetallcarbonat Kaliumcarbonat ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den Alkoholen, den Ketonen, Dimethylformamid (DMF) und Acetonitril.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel Acetonitril ist.