CH702003B1

CH702003B1 - Verfahren zur Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol.

Info

Publication number: CH702003B1
Application number: CH01755/10A
Authority: CH
Inventors: Keki Hormusji Gharda
Original assignee: Keki Hormusji Gharda
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2011-03-31
Also published as: AU2010100868A4; BRPI1004019A2; AU2010100310A4; AR080018A1; WO2011089616A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I), wobei das Verfahren das Oxidieren einer Verbindung der Formel (II) in einem Medium mit mindestens einem Oxidationsmittel, einem Lösungsmittelsystem und einer korrosionshemmenden Verbindung umfasst.

Description

Gebiet der Erfindung:

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsuIfinylpyrazol.

Hintergrund der Erfindung:

[0002] Fipronil[S-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol] ist eines der wichtigen, in den letzten zwei Jahrzehnten entwickelten fluorhaltigen 1-Arylpyrazol-Derivate. Es ist ein durch hohe Wirksamkeit, geringe Toxizität und vor allem geringen Rückstand gekennzeichnetes neuartiges Pestizid. Es gibt verschiedene Wege zur Synthetisierung von Fipronil durch Oxidation von Thiopyrazol mit verschiedenen anderen Oxidationsmitteln in geeigneten Lösungsmitteln.

[0003] Die bekannten kommerziellen Verfahren zur Herstellung von Fipronil unter Verwendung von korrodierenden und teuren Chemikalien wie Trifluoressigsäure, Wasserstoffperoxid, m-Chlorperbenzoesäure, Dichlormethan, Chloroform und dergleichen haben unter einem kommerziellen Gesichtspunkt gewisse Folgen, nämlich die Verwendung teurer Trifluoressigsäure in grossen Mengen sowie die Verwendung von m-Chlorperbenzoesäure, die wegen ihrer Instabilität und explosiven Wirkung grosstechnisch schwierig zu handhaben ist.

[0004] Die Oxidation von Sulfiden ist ein sehr nützlicher Weg zur Herstellung von Sulfoxiden. Es gibt reichlich Literatur über die Umwandlung von Sulfiden zu Sulfoxiden und/oder Sulfonen. Die meisten der bestehenden Verfahren verwenden jedoch teure, toxische oder seltene Oxidationsmittel, die schwierig herzustellen und kommerziell einzusetzen sind. Viele dieser Verfahren leiden an einer schlechten Selektivität. Eine Anzahl von Oxidationsmitteln wie Natriumvanadat, Natriumwolframat, Peressigsäure, Perameisensäure und Pertrifluoressigsäure wurden verwendet, um dadurch eine regioselektive Oxidation zu 5-Amino-1-(2,6-dichIor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol zu erreichen.

[0005] Die WO 01/30 760 beschreibt die Oxidation von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol mit Trifluoressigsäure und Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Borsäure. Die verwendete Menge an Trifluoressigsäure beträgt 1610 g/mol (14,08 m/m).

[0006] Die Europäische Patentveröffentlichung Nr. 295 117 beschreibt die Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol durch Oxidation von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol mit 3-Chlorperbenzoesäure in Chloroform.

[0007] Die Oxidation von elektronenarmen Sulfiden wie zum Beispiel Trifluormethylsulfiden, die nicht so leicht oxidiert werden wie andere Sulfide, ist mit einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden. Das Molekül muss unter den gewünschten Oxidationsbedingungen stabil sein, und die Oxidation sollte mit einem Minimum an Nebenprodukten, wie zum Beispiel der Bildung von Sulfonyl- und Amidderivaten, in dem gewünschten Mass ablaufen. Gleichzeitig sollte die Menge an Ausgangsmaterial sehr gering sein, so dass ein Produkt akzeptabler Qualität zu erzielen ist. Oxidationsmittel wie Persäuren, Peroxide, Persulfate wurden zum Herbeiführen der Oxidation häufig verwendet.

[0008] Verschiedene organische Lösungsmittel wie Trifluoressigsäure, Mischungen von Trichlor-/Dichloressigsäure, Dichlormethan und Chloroform werden verwendet, um die Oxidation von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol herbeizuführen. Die Verwendung von Mineralsäure als Medium ist wegen der Instabilität der Verbindung gegenüber starken Mineralsäuren nicht von Nutzen.

[0009] Trifluoressigsäure und Trichloressigsäure haben sich als sehr wirksames und regioselektives Oxidationsmedium zur Oxidation von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol in Gegenwart von Wasserstoffperoxid erwiesen. Wegen des höheren Schmelzpunktes kann Trichloressigsäure jedoch nicht allein verwendet werden und muss in Gegenwart eines den Schmelzpunkt senkenden Mittels verwendet werden. Trifluoressigsäure ist dagegen sehr regioselektiv in Bezug auf die Umwandlung und die geringe Bildung von Nebenprodukten. Sie ist jedoch insoweit von Nachteil, als sie teuer, mit Wasser mischbar, für Metall und Glas korrodierend ist, einen vergleichsweise niedrigen Siedepunkt hat und von Haus aus (in wasserfreier Form) schwer zu gewinnen ist.

[0010] Demnach ist es wünschenswert, einen Ersatz für ein korrodierendes und teures Lösungsmittel (Trifluoressigsäure) für die Synthese von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol sowie ein Verfahren unter Verwendung eines solchen kostengünstigen, leicht verfügbaren, aber wirksamen alternativen Lösungsmittels zu entwickeln.

Aufgabe der Erfindung:

[0011] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-tri-fluormethylsulfinylpyrazol bereitzustellen.

[0012] Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol mit einem verminderten Verbrauch an Trifluoressigsäure ohne negative Auswirkung auf den selektiven Oxidationsgrad, die Ausbeute und die Qualität des Endprodukts bereitzustellen.

[0013] Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol bereitzustellen, das einfach, sicher, bequem, grosstechnisch leicht durchzuführen und kostengünstig ist.

[0014] Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol bereitzustellen, das ein hochreines Produkt mit hoher Ausbeute liefert.

Zusammenfassung der Erfindung:

[0015] Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I) bereitgestellt;

wobei das Verfahren das Oxidieren einer Verbindung der Formel (II)

in einem Medium mit mindestens einem Oxidationsmittel, einem Lösungsmittelsystem und einer korrosionshemmenden Verbindung umfasst.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung:

[0016] Bei Verwendung von Trifluoressigsäure (TFA) als Lösungsmittel zur Oxidation von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol mit 50%igem wässrigem Wasserstoffperoxid sind mehrere verfahrenstechnische Probleme aufgetreten. Das Hauptproblem ist die Auswahl von Baumaterial für die Geräte zur Durchführung des Experiments. Wegen der korrodierenden Umgebung unter der Oxidationsbedingung kann normalerweise weder ein MSGL-Reaktor noch ein Edelstahlreaktor verwendet werden.

[0017] Die WO 01/30 760 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Fipronil unter Verwendung von Trifluoressigsäure in einer Menge von etwa 14,4 m/m Thiopyrazol. Sie offenbart ferner die Zugabe korrosionshemmender Verbindungen wie zum Beispiel Borsäure zu dem Reaktionsgemisch, um die Korrosion zu bremsen und die Geschwindigkeit der Korrosion auf ein Mass zu reduzieren, das die Verwendung eines Glasreaktors erlaubt. Das in WO 01/30 760 offenbarte Verfahren hat jedoch mehrere Nachteile; so ist Trifluoressigsäure beispielsweise ein teures Reaktionsmittel, und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens hängt von der Rückgewinnung und Wiederverwertbarkeit der Säure ab. Ferner ist Trifluoressigsäure nass, weil sie mit Wasser (Wasser aus wässrigem Wasserstoffperoxid) ein Azeotrop bildet, und um daraus wasserfreie Trifluoressigsäure zu erhalten, ist eine azeotrope Destillation in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4) erforderlich. Darüber hinaus wird restliche Trifluoressigsäure (TFA) in ihren Alkylester (Methyl, Ethyl und andere) umgewandelt, der wieder in TFA zurückgewandelt werden muss. Die Verwendung von TFA als Lösungsmittel für die Oxidation von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol ist unter kommerziellen Gesichtspunkten schwierig und kostspielig.

[0018] Die vorliegende Erfindung ist daher darauf konzentriert, eine Lösung für dieses Problem zu finden, indem ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch ausgewählt wird, das einen selektiven Oxidationsgrad bereitstellt, wie zum Beispiel Trifluoressigsäure.

[0019] Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I) bereitgestellt.

[0020] Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst das Oxidieren einer Verbindung der Formel (II)

in einem Medium mit mindestens einem Oxidationsmittel, einem Lösungsmittelsystem und einer korrosionshemmenden Verbindung, um eine Verbindung der Formel (I) zu erhalten.

[0021] Das bei der Umsetzung verwendete Oxidationsmittel ist eine Peroxidverbindung, die aus der aus Wasserstoffperoxid, t-Butylwasserstoffperoxid, Benzoylperoxid und Natriumperoxid bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

[0022] Gemäss der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das verwendete Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid.

[0023] Gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst das Lösungsmittelsystem mindestens ein Lösungsmittel, das aus der aus Trichloressigsäure, Monobromessigsäure, Dibromessigsäure, Tribromessigsäure, Chlorbenzol, Dichlormethan und Dichlorethan bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

[0024] Gemäss einer der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Lösungsmittelsystem Monobromessigsäure, Dibromessigsäure, Tribromessigsäure, und Chlorbenzol in verschiedenen Verhältnissen.

[0025] Die verwendete Menge an Peroxid richtet sich nach der erforderlichen optimalen Umwandlung unter minimaler Bildung von Nebenprodukten wie zum Beispiel einem Sulfon- und Amidderivat. Gemäss der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil des verwendeten Wasserstoffperoxids etwa 1,05 bis etwa 1,2 mol pro Mol der Verbindung der Formel II. Das unter dieser Bedingung gebildete Sulfonderivat macht weniger als 1,8 bis 2,5 Gew.-% aus.

[0026] Gemäss einer Ausführung der vorliegenden Erfindung liegt die Konzentration des bei der Umsetzung verwendeten Wasserstoffperoxids im Bereich von etwa 45 bis etwa 70 Gew.-%.

[0027] Gemäss einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine der bei der Umsetzung verwendeten korrosionshemmenden Verbindungen Borsäure.

[0028] Typischerweise beträgt die Menge der verwendeten korrosionshemmenden Verbindung etwa 2 g/m bis 10 g/m 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol.

[0029] Vorzugsweise beträgt die Menge der verwendeten korrosionshemmenden Verbindung etwa 4 g/m bis 6 g/m 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol.

[0030] Die Reaktionstemperatur ist so gewählt, dass sich eine selektive Oxidationskinetik und auch die Stabilität der Persäure unter der Reaktionsbedingung ergibt. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren daher bei einer Temperatur im Bereich von etwa 0 bis 50 °C durchgeführt.

[0031] Gemäss der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren bei einer Temperatur im Bereich von etwa 10 bis 30 °C durchgeführt.

[0032] Die folgenden Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung der Erfindung und sollen nicht als Einschränkung derselben verstanden werden.

Beispiel 1

[0033] In eine Mischung von 1200 g Monobromessigsäure, 300 g Chlorbenzol und 2 g Borsäure wurden 421 g 4-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol gegeben und auf 15–20 °C abgekühlt. Es wurde wässriges H2O2 (68 g, 50%) zugesetzt, und die Masse wurde 20 Stunden gerührt. Nach der Verarbeitung wurden 34% Fipronil isoliert, und 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol wurde aus verschiedenen Strömen zurückgeführt. Das so erhaltene Fipronil wurde unter Verwendung von Chlorbenzol gereinigt, um 95% reines Produkt zu erhalten.

Beispiel 2

[0034] Es wurde eine Mischung von 570 g Dibromessigsäure und 30 g Tribromessigsäure zusammen mit 150 g Chlorbenzol, 1 g Borsäure und 211 g 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol verwendet. Die Mischung wurde auf 15–20 °C abgekühlt. Es wurde wässriges H2O2 (34 g, 50%) zugesetzt, und die Masse wurde 23 Stunden gerührt.

[0035] Nach der Verarbeitung wurden 50% Fipronil isoliert, und 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol wurde aus verschiedenen Strömen zurückgeführt. Das so erhaltene Fipronil wurde unter Verwendung von Chlorbenzol gereinigt, um 96% reines Produkt zu erhalten.

Beispiel 3

[0036] Eine Mischung von 120 g Tribromessigsäure und 30 g Chlorbenzol, 0,2 g Borsäure und 42,1 g 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol wurde auf 20–25 °C abgekühlt. Es wurde wässriges H2O2 (6,8 g, 50%) zugesetzt, und die Masse wurde 23 Stunden gerührt. Nach der Verarbeitung wurde 30% Fipronil isoliert, und 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol wurde aus verschiedenen Strömen zurückgeführt. Das so erhaltene Fipronil wurde unter Verwendung von Chlorbenzol gereinigt, um 95,7% reines Produkt zu erhalten.

Beispiel 4

[0037] Es wurde eine Mischung von 86 g Dibromessigsäure zusammen mit 22 g Chlorbenzol, 0,15 g Borsäure und 30 g 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol verwendet. Die Mischung wurde auf 15–17 °C abgekühlt. Es wurde wässriges H2O2 (4,84 g, 50%) zugesetzt, und die Masse wurde 23 Stunden gerührt. Nach der Verarbeitung wurden 55,5% Fipronil isoliert und 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol wurde aus verschiedenen Strömen zurückgeführt.

Beispiel 5

[0038] 17,3 g Methansulfonsäure wurden in einen Reaktor gefüllt, und anschliessend wurden 9,4 g (0,06 mol) m-Chlorbenzoesäure und 25 ml Dichlormethan zugesetzt, um eine Mischung zu erhalten. Die Mischung wurde dann auf 25 °C abgekühlt, und es wurden 2,6 g (0,06 mol) 78%iges Wasserstoffperoxid zugesetzt. Die Mischung wurde 3 Stunden bei 25 °C gerührt. Zu der obigen Mischung von m-Chlorperbenzoesäure wurden noch 50 ml Dichlormethan gegeben, um eine rührbare Masse zu erhalten.

[0039] 84 ml Dichlormethan wurden in einen weiteren Reaktor gefüllt, und dazu wurden noch 21,05 g (0,05 mol, 99.2%) 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol gegeben. Die resultierende Mischung wurde auf 13–15 °C abgekühlt. Dazu wurde die oben hergestellte Aufschlämmung von m-Chlorperbenzoesäure portionsweise über einen Zeitraum von 6 Stunden gegeben. Die Mischung wurde bei 15 °C gerührt. Die HPLC-Analyse ergab 27% Fipronilumwandlung nach 5 Stunden und 29,9% Umwandlung nach 10 Stunden unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von 15 °C. Dazu wurden portionsweise 0,5 m/m 78%iges Wasserstoffperoxid gegeben, und die Reaktionstemperatur wurde auf 25 °C erhöht. Die HPLC-Analyse ergab 46% Fipronilumwandlung nach weiteren 12 Stunden unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von 25 °C.

Beispiel 6

[0040] 50 g einer Lösungsmittelmischung aus Trichloressigsäure, Dichloressigsäure und Monochloressigsäure (GLC-Verhältnis = 33:57:10 Gew.-%) wurden in einen Reaktor gefüllt. Dazu wurden 13 g (0,0308 mol, 99,9%) 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol gegeben, und die Mischung wurde auf 8–10 °C abgekühlt. Zu dieser Mischung wurden 2,8 g (0,8 m/m) 81%iges t-Butylwasserstoffperoxid portionsweise über einen Zeitraum von 2 Stunden gegeben. Die Mischung wurde dann 15 Stunden auf 10 °C und 8 Stunden auf 30 °C gehalten. Die HPLC-Analyse ergab nur 2,9% Fipronil.

Technischer Fortschritt:

[0041] Das bei der vorliegenden Erfindung offenbarte Verfahren verwendet ein kostengünstiges, leicht verfügbares und wirksames Lösungsmittel als Ersatz für ein korrodierendes und teures Lösungsmittel für die Synthese von Fipronil.

[0042] Ferner verwendet das bei der vorliegenden Erfindung offenbarte Verfahren insbesondere eine Mischung von Lösungsmitteln in bestimmten Anteilen, was wiederum einen wirksamen Oxidationsgrad liefert und zu einer hohen Ausbeute von Fipronil führt. Weiterhin ist das bei der vorliegenden Erfindung offenbarte Verfahren einfach, sicher, bequem, grosstechnisch leicht durchzuführen und kostengünstig.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I),

wobei das Verfahren das Oxidieren einer Verbindung der Formel (II)

in einem Medium mit mindestens einem Oxidationsmittel, wobei das Oxidationsmittel eine Peroxidverbindung ist, die aus der aus Wasserstoffperoxid, t-Butylhydroperoxid, Benzoylperoxid und Natriumperoxid bestehenden Gruppe ausgewählt ist, einem Lösungsmittelsystem, wobei das Lösungsmittelsystem mindestens ein Lösungsmittel umfasst, das aus der aus Trichloressigsäure, Monobromessigsäure, Dibromessigsäure, Tribromessigsäure, Chlorbenzol, Dichlormethan und Dichlorethan bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und einer korrosionshemmenden Verbindung umfasst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittelsystem eine Mischung von Monobromessigsäure und Chlorbenzol oder eine Mischung von Dibromessigsäure und Chlorbenzol oder eine Mischung von Tribromessigsäure und Chlorbenzol ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittelsystem eine Mischung von Dibromessigsäure, Tribromessigsäure und Chlorbenzol ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Anteil an Wasserstoffperoxid 1,05 bis 1,2 mol pro Mol der Verbindung von Formel (II) beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Anteil an Wasserstoffperoxid im Bereich von 45 bis 70 Gew.-% liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die korrosionshemmende Verbindung Borsäure ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge der verwendeten korrosionshemmenden Verbindung 2 g/mol bis 10 g/mol 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge der verwendeten korrosionshemmenden Verbindung 4 g/mol bis 6 g/mol 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 50 °C, bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 30 °C durchgeführt wird.