CS195806B1

CS195806B1 - Method of producing 3-pyrazolidinones substituted in position 1

Info

Publication number: CS195806B1
Application number: CS9269A
Authority: CS
Inventors: Helmut Dorn; Albrecht Otto
Original assignee: Helmut Dorn; Albrecht Otto
Priority date: 1968-01-09
Filing date: 1969-01-07
Publication date: 1980-02-29
Also published as: CH514592A

Description

Vynález se týká způsobu výroby 3-pyrazolidinonů substituovaných v poloze 1 obecného vzorce I

R²—CH CHž

I I

O-C N—CHRRl \ / N

I

H (I), kde znamená

R atom vodíku nebo methylovou skupinu,

R¹ methylovou, fenylovou skupinu nebo fenylovou skupinu substituovanou chlorem, methoxylovou, dimethylaminovou nebo bis-(2-chlorethyl) aminovou skupinou, dále značí polyhydroxyalkylový zbytek s 5 nebo 6 a torny uhlíku a 4 nebo 5 hydroxylovými skupinami nebo furfurylovou skupinu nebo skupina —CHŘR¹ značí cykloalkylový zbytek s 5 nebo 6 atomy uhlíku a

R² atom vodíku nebo methylovou skupinu.

Z 3-pyrazolidinonů substituovaných v poloze 1 obecného vzorce I bylo až dosud vyrobeno jen několik sloučenin, neboť dva zná mé způsoby syntézy jsou nákladné a neuspokojivé.

První z dosud známých způsobů výroby 3-pyrazolidinonů substituovaných v poloze 1 je kyselá hydrolýza odpovídajících 3-iminopyrazolidinů obecného vzorce III

НзС----CH₂

I I ·

HN=C N—CH2R¹ \z

N

I

H (III), kde

R¹ značí atom vodíku, fenylovou nebo benzylovou skupinu (H. Dorn, A. Zubek a G. Hilgetag, Chem. Ber. 98, 3377 (1965); G. F. Duffin a J. D. Kendall, J. Chem. Soc. (London) 1965, 408; brit. pat. spisy 679 677 a 679 678; C. A. 48, 736 (1954), které se vyrobí kyanoethylací odpovídajících monosubstituovaných hydrazinů obecného vzorce II

HžN—NH—CH2R¹ kde

R¹ má shora uvedený význam, podle schématu

НгС=CH—CN 4-H2N—NH—CH2R¹

H2C---CH2

HN=C N—CH2R¹\/

N

I

H (П),

Rozhodujícím nedostatkem uvedeného způsobu je, že monosubstituované hydraziny 0becného vzorce II, používané jako výchozí látky pro sloučeniny obecného vzorce III, jsou přístupny pouze náročnými, drahými syntézami. Dalším nedostatkem, významným hlavně pro technické syntézy, je skutečnost, že se hydrolýza 3-iminopyrazolidinu obecného vzorce III na pyrazolidinony obecného vzorce I provádí několikahodinovým zahříváním v 30 až 50% kyselině sírové.

Druhým známým způsobem výroby 3-pyrazolidinonů substituovaných v poloze L je redukce vhodně Nsubstituovaných esterů kyseliny N-nitroso-^-aminopropionové obecného vzorce IV №C---CH2

R²OOC N—R³ z

ON (IV), kde značí

R² methylovou nebo ethylovou skupinu a

R³ arylovou nebo cyklohexylovou skupinu, přičemž se zároveň provádí cyklizace na látky obecného vzorce I. Posléze uvedený způsob byl popsán na příkladu N-nitrosoderivátů různých esterů kyseliny (/S-arylamino)prepionové, přičemž se redukce prováděla buď amalgamem hliníku (C. Harries a G. Loth, Ber. dtsch. chem. Ges. 29, 513 (1896)) nebo zinkovým prachem v kyselině octové [autor, osvědčení SSSR č. 129 659 C. A. 1964, 2302; R. B. Šurin, O. E. Lišenek, V. L. Abritalin a N. I. Šimonova, J. obšč. chim. 31, 2758 (1961), C. A. 56, 10128 (1962)].

R²—CH--CH2

I I

O=C NH \/ N

I

H + RR^CO ->

Cviii

Tímto způsobem se získají bez zvláštní technické náročnosti v dobrých výtěžcích pouze l-aryl-3-pyrazolidinony, které nejsou předmětem vynálezu. Mají-li se tímto způsobem vyrobit 3-pyrazolidinony substituované v poloze 1 obecného vzorce I, dochází při posledním stupni ke značným technickým potížím, neboť pyrazolidinony, vznikající vedle jiných produktů, se musí extrahovat z kyselých vodných roztoků, v nichž jsou přítomny ve formě soli. Kromě toho má tento způsob jako obecný ten nedostatek, že po získání esterů kyseliny β-aminopropionové, sloužících jako výchozí látky, jsou nezbytné aminy R³—NH2.

Účelem vynálezu je nalézt jednoduchou, technicky proveditelnou a obecně použitelnou syntézu 3 pyrazolidinonů substituovaných v poloze 1 obecného vzorce I, která jako výchozí látky nepotřebuje ani monosubstituované hydraziny obecného vzorce II ani aminy R³—NH2.

Podle vynálezu se 3-pyrazolidinony substituované v poloze I obecného vzorce I vyrábějí tím způsobem, že se 3-pyrazolidinon obecného vzorce V

R²—CH--1CH2

I I

O=C NH \/

N

H .4 < I (V), * <

R² má stejný význam jako v obecném vzorci I, nebo jeho sůl uvede v reakci s karbonylovou sloučeninou obecného vzorce VII

RR¹C = O (VII), kde

R a R¹ mají stejný význam jako v obecném vzorci I, za vzniku odpovídajícího azomethiniminu a tento se hydrogenuje ve vhodném polárním rozpouštědle, například vodě, methanolu, ethanolu nebo methylglykolu, v přítomnosti kovového katalyzátoru, například Adamsovy platiny, až do pohlcení jednoho molu vodíku.

Reakce probíhá podle následující rovnice:

R²—CH--CH2 (I)

I I + H2 O=C N=CRR¹ \ /®

N

Θ (V) azomethinin (VI)

Jako výchozí sloučeniny jsou vhodné 3-pyrazolidinony obecného vzorce V (kds R² = H) snadno přístupné z akrylonitrilu a hydrazinu (pat. spis DD 54 697] a alkylderiváty obecného vzorce V (kde R2 — methylová skupina) vyrobitelné z esterů a, ^nenasycených karboxylových kyselin a hydrazinu známým způsobem nebo jejich soli a jako druhá složka libovolné sloučeniny s aldehydickými nebo ketoskupinami, například aromatický nebo heterocyklický aldehyd, cukr nebo libovolný keton.

Azomethiniminy obecného vzorce VI jsou novou třídou látek, vznikajících většinou za exotermických reakcí při smísení látek, s výhodou v molárním poměru 1: 1, a to překvapivě snadno a s vysokými výtěžky. Všeobecně jsou krystalické a dají se s výhodou překrystalovat z alkoholů nebo dioxanu.

Hydrogenace azomethiniminů se provádí překvapivě snadno již za atmosférického tlaku a při teplotě místnosti nebo mírně zvýšené teplotě, přičemž požadované produkty vznikají téměř s kvantitativním výtěžkem a mohou se izolovat jednoduchým způsobem oddestilováním použitého rozpouštědla.

Další zjednodušení způsobu podle vynálezu je možné tím, že se azomethiniminy hydrogenují přímo v reakční směsi, to znamená bez předcházející izolace.

3-pyrazolidinony substituované v poloze 1 obecného vzorce I, dobře přístupné způsobem podle vynálezu, jsou zajímavé jako přísady pro fotografické vývojky a jako cenné meziprodukty pro syntézu léčiv.

Způsob podle vynálezu je dále blíže objasněn příklady . provedení.

Příklad 1

Do roztoku 17,2 g (0,20 molu) 3-pyrazolidinonu v 10 ml methanolu se vmísí 22,3 g (0,21 molu) benzaldehydu, přičemž se reakční směs spontánně zahřeje. Po dvouhodinovém stání se odsaje krystalický azomethlnimin obecného vzorce VI, kde

R = H,

R! = C6H5, R² = H.

Výtěžek je 86 % teorie. Může se promývat etherem a vysušit při 60 až 80 °C. Krystaluje z ethanolu v bezbarvých líštích o teplotě tání 205 až 208 °C. V infračerveném spektru v bromidu draselném se objevuje valenční kmitání vazby O=N® ve vlnovém pásmu 1680/ /1655 cm“1, kmity skupiny CO ve vlnovém pásmu 1600 cm4.

13,9 g shora uvedeného azomethiniminů se hydrogenuje ve 100 ml methanolu za přídavku 70 mg Adamsovy platiny při 20 °C a za atmosférického tlaku až do ukončení pohlcování vodíku (65 minut). Po odsátí katalyzátoru a oddestilování rozpouštědla zbyde l-benzylpyrazoiidin-3-on s výtěžkem 100 % teorie. Může se překrystalovat z di-n-butyletheru. T. t. 86 až 87 °C.

V . infračerveném spektru v chloroformu se objevuje kmitání skupiny CO ve vlnovém pásmu 1700 cm4. .

Příklad 2

Analogicky jako v příkladu 1 se ze 12,9 g (0,150 molu) 3-pyrazolidinonu, 4 ml methanolu a 22,4 g (0,165 molu) anisaldehydu vyrobí krystalický azomethinimin obecného vzorce VI, kde

R = H,

RL= (p)HbCO . C6H4,

R² = H s výtěžkem 85 % teorie.

Může se překrystalovat z ethanolu. T. t. 187 až 189 °C. V infračerveném spektru v chloroformu se objevuje valenční kmitání vazby C = N® ve vlnovém pásmu 1687/1667 cm“1, kmitání skupiny CO v pásmu 1610 cm“1.

12,3 g tohoto azomethiniminů ve 100 nul methanolu se hydrogenuje za přídavku 60 miligramů platinového katalyzátoru při 20' stupních Celsia a atmosférického tlaku až do ukončení pohlcování vodíku (85 minut) a vznikne analogicky jako v příkladu 1 se 100 procentním výtěžkem l-(4-methoxybenzyl)pyrazolidin-3-on o teplotě tání 57 až 58 °C. V infračerveném spektru v ' chloroformu se objevuje kmitání skupiny CO ve vlnovém pásmu 1695 cm^_1.

Příklad 3

Analogicky jako v příkladu 1 se z ' 8,60 g (0,100 molu) 3-pyrazolidinonu ve 2 ml methanolu a 14,7 g (0,105 molu) 4-chlorbenzaldehydu vyrobí krystalický azomethinimin 0becného vzorce VI, kde

R — H,

R1= (p)-Cl. C6H4,

R2 = H, s výtěžkem 95 % teorie.

Může se překrystalovat z ethanolu; t. t. 214 až 217 °C. V infračerveném spektru v bromidu draselném se objevuje valenční kmitání vazby C = N® ve vlnovém pásmu 1675/ /1660 cm⁴, kmitání skupiny CO ve vlnovém pásmu 1600 cm“1.

4,17 g shora uvedeného azomethiniminů se hydrogenuje analogicky jako v příkladu 1 (35 minut) a získá se l-[4-chlorbenzyl)pyrazolidin-3-on o t. t. 105 až ' 106 °C se 100% výtěžkem. V infračerveném spektru v chloroformu se objevuje kmitání skupiny CO ve vlnovém pásmu 1695 cm⁴.

Příklad 4

K roztoku 8,61 g (0,100 molu) 3-pyrazolidinonu v 10 ml methanolu se přidá teplý roztok 15,68 g (0,105 molu) 4-dimethylaminobenzaldehydu ve 40 ml methanolu, potom se zahřívá 3 minuty k varu. Po ochlazení a dvouhodinovém stání se odsaje červený azomethinimln obecného vzorce VI, kde — pj

R1=(pHH3C]2N . СбШ,

R² = H, promyje malým množstvím ethanolu a vysuší při 80 °C.

Výtěžek činí 92 % teorie. Může se překrystalovat z methanolu; t. t. 243 až 246 °C. V infračerveném spektru v bromidu draselném se objevuje valenční kmitání vazby C=N® ve vlnovém pásmu 1665/1648 cm¹, kmitání skupiny CO v pásmu 1603 cm^-1.

4,35 g shora uvedeného azomethiniminu se hydrogenuje analogicky jako v příkladu 1 (60 minut] a vznikne 100% teorie l-(4-dimethylaminobenzyl)pyrazolldln-3-onu o t. t. 126 až 127 °C. Může se překrystalovat ze směsi benzenu a cyklohexanu (1:1). V infračerveném spektru v chloroformu se objevuje kmitání skupiny CO ve vlnovém pásmu 1694 cm^-1.

Příklad 5

К 8,61 g (0,100 molu) 3-pyrazolidinonu v 10 ml methanolu se přidá 25,8 g (0,105 molu) 4- (Ν,Ν-bis- (2-chlorethyl) -amino) benzaldehydu ve 30 ml teplého methanolu, poté se zahřívá 3 minuty к varu. Po několikahodinovém stání se část rozpouštědla oddestiluje a azomethinimin obecného vzorce VI, kde

R — H

Rl= (p)-(ClCH2CH₂)2NC6H4,

R² = H, se vysráží přídavkem etheru nebo benzenu.

Výtěžek 83 % teorie. Může se překrystalovat z dioxanu nebo chlorbenzenu; t. t. 153 až 156 °C. V infračerveném spektru v bromidu draselném se objevuje valenční kmitání vazby C=N® ve vlnovém pásmu 1666/1657 cm⁴, kmitání skupiny CO v pásmu 1603 cm’¹.

6,3 g shora uvedeného azomethiniminu se hydrogenuje v 50 ml methanolu za přídavku 40 mg Adamsovy platiny při 20 °C za atmosférického tlaku až do pohlcení 1 molu vodíku na 1 mol azomethiniminu (8 hodin). Po odsátí katalyzátoru a oddestilování rozpouštědla se získá 100% teorie l-{4-[N,N-bis- (2-chlorethyl) -amino ] -benzyl)pyrazolidin-3-onu. Rozpuštěním ekvimolármch množství posléze uvedené sloučeniny a například kyseliny šťavelové v ethanolu se získá krystalický šťavelan o t. t. 175 až 177 °C.

Příklad 6

10,01 g (0,100 molu) 4-methylpyrazolidm-3-onu a 11,14 g (0,105 molu) benzaldehydu se smísí, přičemž dojde ke spontánnímu ohřátí. Po několikahodinovém stání se získá 90 % teorie krystalického azomethiniminu obecného vzorce VI, kde

R = H,

R¹ = C6H5, R²=CH3.

Může se překrystalovat z benzenu; t. t. 139 až 141 °C. V infračerveném spektru v bromidu draselném se objevuje valenční kmitání vazby C = N® ve vlnovém pásmu 1668 cm^-1, kmitání skupiny CO v pásmu 1569 cm'¹.

3,4 g shora uvedeného azomethiniminu se hydrogenuje ve 20 ml methanolu za přídavku 30 mg platinového katalyzátoru při 20 °C za atmosférického tlaku až do ukončení pohlcování vodíku (75 minut). Po odstranění katalyzátoru a rozpouštědla se získá 100 % teorie l-benzyl-4-methylpyrazolidin-3-onu.

Může se destilovat za sníženého tlaku nebo překrystalovat z cyklohexanonu; t. t. 120 °C při 1,33 Pa, t. t. 72 až 72,5 °C. V infračerveném spektru v chloroformu se objevuje kmitání skupiny CO ve vlnovém pásmu 1698 cm^-1.

Příklad 7

Analogicky jako v příkladu 1 se z 3,20 g (0,037 molu) 3-pyrazolidinonu v 5 ml methanolu a 3,75 g (0,039 molu) furalu vyrobí azomethinimin obecného vzorce VI, kde

R = H, R^furfuryl, R² = H, s výtěžkem 86% teorie.

Může se překrystalovat z ethanolu a vysušit při 80 °C. T. t. 213 až 216 °C. V infračerveném spektru v bromidu draselném se objevuje valenční kmitání vazby C=N® ve vlnovém pásmu 1678/1658 cm^-1, kmitání skupiny CO v pásmu 1604 cm'¹. Hydrogenuje se analogicky jako v příkladu 1, přičemž se získá s výtěžkem 100 % teorie 1-furfurylpyrazolidin-3-on; t. t. 46 až 48 °C. V infračerveném spektru v chloroformu se objevuje kmitání skupiny CO ve vlnovém pásmu 1688 cm¹.

Příklad 8

Smísí se 17,8 g (0,207 molu) 3-pyrazolidinonu a 12,6 g (0,217 molu) acetonu, přičemž dojde ke spontánnímu zahřátí. Hmota, krystalizující při vychladnutí, se promísí s etherem nebo benzenem a odsaje. Může se vysušit nad vysoušedlem, například P4O10, a může se také překrystalovat z methylenchloridu nebo isopropanolu; t. t. 127 až 132 °C. Azomethinimin obecného vzorce VI, kde R = R^X = = СНз, R²=H, se získá s výtěžkem 92 % teorie. V infračerveném spektru v bromidu draselném se objevuje valenční kmitání vazby C=N® ve vlnovém pásmu 1665 cm'¹, kmitání skupiny CO ve vlnovém pásmu 1600 cm'¹. Pro následující hvdrogenaci není nutné provádět u azomethiniminu uvedeného v tomto příkladu a v příkladech 1 až 7 přečištění.

7,6 g shora uvedeného azomethiniminu se hydrogenuje v · 50 · ml methanolu za přídavku 50 mg Adamsovy platiny při 20 °C a atmosférickém tlaku až do. ukončení pohlcování vodíku (100 minut). · Po odstranění katalyzátoru a rozpouštědla se získá s výtěžkem · 100 · procent teorie l-isopropylpyrazolidin-3-on o t. t. 80 až · 81 °C. Může se překrystalovat z etheru nebo ze směsi benzenu a cyklohexanu (1:1) nebo destilovat za sníženého tlaku. Teplota varu l-isopropylpyrazolidin-3-onu činí při 120 Pa 106 °C. V infračerveném spektru v chloroformu se objevuje kmitání skupiny CO v pásmu 1700 cm“1.

Příklad 9

Analogicky jako v příkladu 8 se z 8,10 g (0,094 molu) 3-pyrazolidinonu a 9,70 g · (0,099 molu) cyklohexanonu vyrobí s výtěžkem 95 procent teorie azomethinimin obecného vzor ce VI, kde skupina = CRR¹ = cyklohexyliden,

R2 = H.

Může se překrystalovat z dioxanu; t. t. 155 až 160 °C. V infračerveném spektru v bromidu draselném se objevuje valenční kmitání vazby C·=N® ve vlnovém pásmu 1660 cm“¹, kmitání skupiny CO v pásmu 1605 cm“¹.

10,0 g shora uvedeného azomethiniminu se hydrogenuje v 50 ml methanolu za přídavku 60 mg platinového katalyzátoru při 27 až 30 °C za atmosférického tlaku až do ukončení pohlcování vodíku (3 hodiny). Po odstranění katalyzátoru a rozpouštědla se získá s výtěžkem 100 % teorie 1-cyklohexylpy-

Claims

' PŘEDMĚT

1. Způsob výroby pyrazolidlnonů substituovaných v poloze 1 · obecného vzorce I razolidin-3-on o · t.· t. · 90 až 91 .°C. · V infračerveném spektru v chloroformu se objeyuje kmitání skupiny CO v pásmu 1698 cm“¹.

Jiná forma provedení příkladu 9 spočívá v tom, že se 3-pyrazolidinon a cylohexanon uvedou v reakci v udaném molárním poměru a získaná reakční směs se podrobí přímo hydrogenaci.

Příklad 10

1,72 g (0,020 molu) 3-pyrazolidinonu a 3,79 g (0,021 molu) D-galaktosy se udržuje v 50 ml methanolu 2 hodiny ve varu, potom se rozpouštědlo oddestiluje. Azomethinimin obecného vzorce VI, kde

R = H,

R¹ = -(CHOH)4CH2OH,

R² = H, .

získaný jako pevný · zbytek se rozpustí ve 40 mililitrech methanolu a za přídavku jedné · kapky kyseliny · octové nebo malého množstf kyselého iontoměniče a 30 mg platinového katalyzátoru se · hydrogenuje při 35 až 40 °C za atmosférického tlaku. Přitom se pozvolna vysráží l-['3-oxopyrazolidmyll(l) J-l-desoxy-D-dulcit. Tento se odsaje spolu s katalyzátorem, promyje methanolem a vroucí vodou, ve které se rozpustí a tak oddělí od katalyzátoru. Může se překrystalovat z vody nebo ze směsi methanolu a vody; t. t. 223 až

224,5 °C. V infračerveném spektru v bromidu draselném se objevuje kmitání skupiny CO v pásmu 1672 cm“1

VYNALEZU vyznačující se tím, že se 3-pyrazolidinon obecného vzorce V

R²—CH---CH2 · .

I '

O=C N—CHRRl \ Z

N •H (I),

R2_CH--CHž

O = C NH \z N I H (V), kde znamená

R atom vodíku nebo methylovou skupinu, R1 methylovou, fenylovou skupinu nebo fenylovou skupinu substituovanou chlorem, methoxylovou skupinou, dimethylaminovou skupinou nebo bis“ (2-chlorethyl)aminoskupinou, dále značí polyhydroxyalkylový zbytek s 5 nebo 6 atomy uhlíku a 4 nebo 5 hydroxylovými skupinami nebo furfurylovou skupinu, nebo skupina —CHRR1 značí cykloalkylový zbytek s 5 nebo 6 atomy uhlíku a .

R² atom vodíku nebo methylovou skupinu, kde

R2 má shora uvedený význam, nebo jeho' sůl uvede v reakci s karbonýlovou sloučeninou obecného vzorce · VII

RR1C = O (VII) , kde

R a R¹ mají shora uvedený význam, za vzniku odpovídajícího azomethiniminu a tento se hydrogenuje ve vhodném polárním rozpouštědle, například vodě, methanolu, etha195806 nolu nebo methylgilykolu, v přítomnosti kovového katalyzátoru, například Adamsovy < platiny, až do pohlcení jednoho molu . vodíku.
2. Způsob ' podle bodu 1 vyznačený tím, že se · vzniklý azomethinimin hydrogenuje přímo v reakční směsi.
3. Způsob podle bodu 1 nebo 2 vyznačený tím, že se · ' reakce 3-pyrazolidinonu obecného vzorce V s karbonylovou sloučeninou obecného vzorce . yil provádí v rozpouštědle, s výhodou vodě, methanolu, ethanolu nebo methylglykolu.