CZ20001607A3

CZ20001607A3 - Způsob přípravy chirálních imidazolinonových herbicidů

Info

Publication number: CZ20001607A3
Application number: CZ20001607A
Authority: CZ
Inventors: Thomas Walter Drabb; Peter John Wepplo
Original assignee: American Cyanamid Company
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2000-12-13

Abstract

Způsob přípravy chirální sloučeniny obecného vzorce I, kde symboly Y a Z mají specifický význam, který zahrnuje uvedení sloučeniny obecného vzorce II, kde symboly Y, Z, R] a R2 mají specifický význam, do reakce s alespoň jedním molárním ekvivalentem (R)a-amino-2,3- dimethylbutylamidem. Tato reakce probíhá v přítomnosti silné báze a nepolárního, v podstatě vody prostého, rozpouštědla za vzniku soli sloučeniny obecného vzorce I. Tato sůl je následně ošetřena vodným roztokem kyseliny za vzniku chirální volné karboxylové kyseliny obecného vzorce I.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu přípravy chirálních imidazolinonových herbicidů

Dosavadní stav techniky

Imidazolinonové sloučeniny, například sloučeniny popsané v patentu US 4,798,619 a US 5,334,576 jsou velmi účinná, širokospektrá herbicidní činidla, navíc šetrná k životnímu prostředí. Herbicidní účinnost R-isomeru je zpravidla přibližně dvakrát vyšší než účinnost racemické imidazolinonové sloučeniny. Způsob přípravy chirálních imidazolinonů opakovaným rozpuštěním opticky aktivních 2amino-2,3-dimethylbutyramidových enantiomerů a způsob přípravy uvedených aminoamidových enantiomerů jsou popsány v patentu US 4,683,324. Nicméně chirální imidazolinonové sloučeniny připravené podle tohoto dokumentu vyžadují postup sestávající ze tří samostatných kroků. Szczepanski a Důrr popisuji v patentu US 4,758,667 dvoustupňový způsob přípravy racemických imidazolinonových herbicidů, který je založen na reakci racemického 2-aminoalkankarboxamidu a vhodně substituovaného pyridin-2,3-dikarboxylátu. Žádný odkaz ani vodítko pro přípravu chirálního imidazolinonů však není v tomto dokumentu přítomen.

01-1004-00-Če • ·

Cílem vynálezu je tedy poskytnout způsob přípravy v podstatě enantíomericky čistých imidazolinonových herbicidních činidel přímo z (R) 2-amino-2,3-dimethylbutylamidu, který by byl jednoduchý a poskytoval dobrý výtěžek a zajišťoval v podstatě kompletní retenci optické čistoty.

Podstata vynálezu

Vynález poskytuje stereospecifický způsob	přípravy
chirální sloučeniny obecného	vzorce I
^ΥΤΎ	„COOH
AZ
(R)	K
	0
(I)
ve kterém
Y a Z každý nezávisle znamená atom vodíku,	alkylovou
skupinu s 1 až	4 atomy uhlíku	případně
substituovanou jednou alkoxyskupinou s	1 až 4
atomy uhlíku nebo	Y a Z společně tvoří skupinu

-CH=CH-CH=CH-, přičemž uvedený způsob zahrnuje uvedení sloučeniny obecného vzorce II

(ID • · • ·

01-1004-00-Če

ve kterém má Y a Z výše popsaný význam a Ri a R₂ každý nezávisle znamená alkylovou skupinu s 1 až 8 atomy uhlíku, fenylovou skupinu nebo fenylalkylovou skupinu s 1 až 4 atomy uhlíku v alkylovém zbytku (výhodně fenylmethylovou nebo fenylethylovou skupinu) do reakce s alespoň jedním molárním ekvivalentem (R)2-amino-2,3-dimethylbutylamidem v přítomnosti silné báze a nepolárního v podstatě vody prostého rozpouštědla za vzniku soli sloučeniny obecného vzorce I; a ošetření této soli vodným roztokem kyseliny za vzniku chirálně prosté karboxylové kyseliny obecného vzorce I.

Chirální imidazolinonové sloučeniny, které mají R konfiguraci, vykazují přibližně dvakrát vyšší herbicidní účinnost než odpovídající racemická směs. (R)imidazolinon se tedy z (R)2-amino-2,3-dimethylbutyramidu připraví pomocí třístupňového procesu, který je popsán v patentu US 4,683,324. Výhodně se zjistilo, že chirální imidazolinonové herbicidy lze s dobrým výtěžkem a v podstatě s kompletní retencí enantiomerní čistoty připravit přímo z (R)2-amino-2,3-dimethylbutyramidu v jednoduchém dvoustupňovém procesu. Dále se ukázalo, že téměř úplná nepřítomnost vody v prvním provozním kroku vede ke zvýšení výtěžku produktu a ke zvýšení čistoty. Sloučeninami obecného vzorce I jsou výhodně ty sloučeniny, ve kterých Y a Z znamenají nezávisle atom vodíku, methylovou skupinu, ethylovou skupinu, methoxymethylovou skupinu nebo tvoří skupinu -CH=CH=CH=CH-. Zvláště výhodnými sloučeninami obecného vzorce I jsou následující sloučeniny: kyselina (R)2—(4— isopropyl-4-methyl-5-oxo-2-imidazolin-2-yl)nikotinová; kyselina (R)2-(4-isopropyl-4-methyl-5-oxo-2-imidazolin-201-1004-00-Če

yl)-3-chinolinkarboxylová; kyselina (R)2-(4-isopropyl-4methyl-5-oxo-2-imidazolin-2-yl) -5-methylnikotinová; kyselina (R)5-ethyl-2-(4-isopropyl-4-methyl-5-oxo-2-imidazolin-2yl)nikotinová; a kyselina (R)2-(4-isopropyl-4-methyl-5-oxo2-imidazolin-2-yl)-5-(methoxymethyl)nikotinová.

Diester obecného vzorce II se uvede při provádění způsobu podle vynálezu do reakce s alespoň jedním molárním ekvivalentem (R)2-amino-2,3-dimethylbutyramidu v přítomnosti silné báze a nepolárního v podstatě vody prostého rozpouštědla za vzniku soli sloučeniny obecného vzorce I, přičemž tato sůl se ošetří vodným roztokem kyseliny za vzniku požadované chiralní volné kyseliny obecného vzorce I. Tento způsob ilustruje reakční schéma I. Jak v popisné části,tak v nárocích označuje hvězdička asymetrický uhlík, na jehož základě je sloučeniny udělena (R) konfigurace.

Reakční schéma I (II) '^C°₂ ^RX

N COR, 2 2

Vhodnými bázemi pro použití v rámci vynálezu jsou silné báze, například hydroxidy alkalického kovu a alkoxidy alkalického kovu, výhodně alkoxidy alkalického kovu a ještě výhodněji alkoxidy alkalického kovu s 1 až 4 atomy uhlíku, jakými jsou například t-butoxid sodný, t-butoxid draselný, methoxid sodný, methoxid draselný, ethoxid sodný, ethoxid draselný apod. Tato báze může být přítomna v množství alespoň jeden mol na jeden mol diesteru obecného vzorce II, výhodně v množství 1,5 molu až 2,5 molu báze na jeden mol

01-1004-00-Če ; ; ’ .·. · ····..: :: :

··· · · · · · · · ·· ···· ·· ··· 9· ·· diesteru. Lze sice použít i větší množství báze, ale nadbytek báze může snižovat výtěžek a/nebo čistotu produktu.

Rozpouštědly vhodnými pro použití v rámci způsobu podle vynálezu jsou nepolární, v podstatě vody prostá rozpouštědla, například aromatické uhlovodíky (např. toluen, benzen, xylen, naftalen apod., výhodně toluen), halogenované aromatické uhlovodíky (např. chlorobenzen, dichlorobenzeny apod.), uhlovodíky (např. pentany, hexany apod.), halogenované uhlovodíky (např. chloroform, methyienchlorid, dichloroethan apod.), estery (např. ethylacetát, methylpropionát apod.), ethery (např. diethylether, tetrahydrofuran, dioxan apod.) nebo libovolné běžné, výhodně s vodou nemísitelné, organické nepolární rozpouštědlo.

Výhodnými nepolárními v podstatě vody prostými rozpouštědly vhodnými pro použití v rámci vynálezu jsou aromatické uhlovodíky, zejména toluen.

Kyseliny vhodné pro použití v rámci způsobu podle vynálezu zahrnují silné minerální kyseliny, jakými jsou například kyselina chlorovodíková, kyselina bromovodíková nebo kyselina sírová, výhodně kyselina chlorovodíková nebo kyselina sírová.

Při provádění způsobu podle vynálezu, reakční teplota přímo odpovídá reakční rychlosti, např. čím vyšší je reakční teplota, tím rychlejší je průběh reakce. Nicméně extrémně vysoké teploty mohou způsobovat vedlejší reakce a degradaci produktů. Vhodnými teplotami pro provádění způsobu podle vynálezu jsou teploty pohybující se v rozmezí od pokojové do refluxní teplotu. Výhodnými teplotami pro

44 44 4444

4 4 4 4 4 4 4

4 4 4 4 4 4 4 4 • ·

01-1004-00-Če

4 provádění způsobu podle vynálezu jsou teploty přibližně 50 °C až 90 °C.

Způsob podle vynálezu rovněž zahrnuje použití (S) 2 — amino-2,3-dimethylbutyramidu pro přípravu odpovídajícího (S)-imidazolinonového herbicidního produktu.

V praxi se směs diesterů obecného vzorce II a (R)2amino-2,3-dimethylbutyramidu v polárním rozpouštědle, výhodně v aromatickém uhlovodíku, výhodněji v toluenu, ošetří alespoň jedním molem, výhodně 1,5 molu až 2,5 moly silné báze, výhodně alkoxidu alkalického kovu a výhodněji t-butoxidu draselného, při teplotě odpovídající přibližně pokojové teplotě až teplotě varu rozpouštědla, výhodně při teplotě přibližně 50 °C až 90 °C, za vzniku soli chirální sloučeniny obecného vzorce I. Takto vytvořená sůl se okyselí vodným roztokem kyseliny, výhodně vodným roztokem kyseliny chlorovodíkové nebo sírové, na pH přibližně 2 až 4 za vzniku požadovaného chirálního imidazolinonového herbicidního produktu, která má formu volné kyseliny. Tento chirální produkt lze izolovat za použití běžných postupů, například pomocí filtrace, extrakce vhodným rozpouštědlem, chromato-grafické separace apod., výhodně filtrace nebo extrakce

K lepšímu pochopení vynálezu by měly sloužit následující příklady, které mají pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, jenž je jednoznačně vymezen přiloženými patentovými nároky. Není-li stanoveno jinak, je třeba všechny díly považovat za díly hmotnosti, přičemž NMR označuje nukleární magnetickou rezonanci.

• Φ · ·· · φ ·

01-1004-00-Če

Φ φ φ φ ΦΦ·· • · · φ ·

ΦΦΦΦ ·· ···

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Příprava kyseliny (R)2-(4-isopropyl-4-methyl-5-oxo-2-imidazolin-2-yl)-5-methylnikotinové

Míchaná směs dimethyl-5-methylpyridin-2,3-dikarboxylátu (52,25 g, 0,25 mol) a (R)2-amino-2,3-dimethylbutyramidu (33,43 g, 0,2563 mol, 96,2% R isomer) v bezvodém toluenu se při 35 °C ošetřila t-butoxidem draselným (29,4 g, 0,2625 mol), míchala deset minut při pokojové teplotě, při 40 °C ošetřila druhou části t-butoxidu draselného (29,4 g, 0,2625 mol), ohřála na teplotu 80 až 85 °C a při této teplotě se udržovala 1,5 až 2,0 hodiny, ochladila na pokojovou teplotu, ošetřila vodou a míchala až do úplného rozpuštění pevných látek. Jednotlivé fáze se separovaly a vodná fáze se okyselila na pH 3 koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou, míchala 10 až 15 minut při pH 3 a přefiltrovala. Vodný filtrát se extrahoval methylenchloridem. Filtrační koláč se dispergoval v methylenchloridu a disperze se přefiltrovala. Methylenchlorid se posléze extrahoval a methylenchloridové filtráty se sloučily, vysušily nad bezvodým síranem hořečnatým a po zahuštění do sucha ve vakuu poskytly titulní produkt ve formě bílé pevné látky (47,3 g, 68,6% výtěžek, 98,1% * φ φφφφ φ · φφφφ

01-1004-00-Če φφφ φφ φ φφφ φφ φφφφ φφ φφφ φφ čistota, 97% R isomer, stanoveno kvantitativní NMR analýzou) .

Příklad 2

Příprava kyseliny (R)2-(4-isopropyl-4-methyl-5-oxo-2-imidazolin-2-yl)-5-(methoxymethyl)nikotinové

Míchaná směs dimethyl-5-(methoxymethyl)pyridin-2,3dikarboxylátu (215,4 g, 0,90 mol) a (R)2-amino-2,3-dimethylbutyramidu (120,4 g, 0,923 mol, 96,2% R isomer) v bezvodém toluenu se míchala 15 minut při pokojové teplotě, ošetřila t-butoxidem draselným (105,9 g, 0,945 mol), míchala pět minut při pokojové teplotě, při 30 °C až 38 °C ošetřila druhou části t-butoxidu draselného (105,9 g, 0,945 mol), ohřála na teplotu 80 °C až 85 °C, při které se udržovala 1,5 až 2,0 hodiny, ochladila na pokojovou teplotu a naředila vodou. Fáze se separovaly a vodná fáze se okyselila na pH 3 koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou a extrahovala methylenchloridem. Extrakty se sloučily, vysušily nad bezvodým síranem hořečnatým, suspendovaly v oxidu křemičitém a přefiltrovaly. Filtrát se zahustil ve vakuu do sucha a poskytl titulní produkt ve formě krémově zbarvené pevné látky (202,1 g, 73,5% výtěžek, 94,2% čistota, 97% R isomer, stanoveno analýzou).

Claims

1. Způsob vzorce I přípravy chirální sloučeniny obecného ve kterém

Y a Z každý nezávisle znamená atom vodíku, alkylovou skupinu s 1 až 4 atomy uhlíku případně substituovanou jednou alkoxyskupinou s 1 až 4 atomy uhlíku nebo Y a Z společně tvoří skupinu -CH=CH-CH=CH-, vyznačený tím, , že zahrnuje uvedení sloučeniny obecného vzorce II (II) • · · · « · • · • · to · • to

01-1004-00-Če • to toto ···· · ·· ·· to·· ·· · ···· ·· ···· ·· ··· ·· ·· ve kterém má Y a Z výše popsaný význam a Ri a R2 každý nezávisle znamená alkylovou skupinu s 1 až 8 atomy uhlíku, fenylovou skupinu nebo fenylalkylovou skupinu s 1 až 4 atomy uhlíku v alkylovém zbytku do reakce s alespoň jedním molárním ekvivalentem (R)2-amino-2,3-dimethylbutylamidem v přítomnosti silné báze a nepolárního v podstatě vody prostého rozpouštědla za vzniku soli sloučeniny obecného vzorce I; a ošetření této soli vodným roztokem kyseliny za vzniku chirální volné karboxylové kyseliny obecného vzorce

I.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že kyselinou je kyselina chlorovodíková nebo kyselina sírová.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že silnou bází je hydroxid alkalického kovu nebo alkoxid alkalického kovu.

4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že bází je alkoxid alkalického kovu s 1 až 4 atomy uhlíku.

5. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že nepolární v podstatě vody prosté rozpouštědlo se zvolí ze skupiny sestávající z aromatických uhlovodíku, ·* ··«· • · • » · ·

01-1004-00-Če » 4 » ·> * · halogenovaných aromatických uhlovodíků, uhlovodíků, halogenovaných uhlovodíků, esterů a etherů.

6. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že rozpouštědlem je aromatický uhlovodík.

7. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že rozpouštědlem je toluen.

8. Způsob podle nároku 7, v y z n a č e n ý tím, že bází je t-butoxid draselný, methoxid sodný nebo ethoxid sodný. 9. Způsob podle nároku 8, vy z n a č e n ý

tím, že báze je přítomna v množství přibližně 1,5 molu až 2,5 molů na jeden mol diesteru obecného vzorce II.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačený tím, že poskytne chirální sloučeninu obecného vzorce I, která se zvolí ze skupiny sestávající z kyseliny (R)2-(4isopropyl-4-methyl-5-oxo-2-imidazolin-2-yl)nikotinové; kyseliny (R)2-(4-isopropyl-4-methyl-5-oxo-2-imidazolin-2-yl)3-chinolinkarboxylové; kyseliny (R)2-(4-isopropyl-4-methyl5-oxo-2-imidazolin-2-yl)-5-methylnikotinové; kyseliny (R)5ethyl-2-(4-isopropyl-4-methyl-5-oxo-2-imida-zolin-2-yl)-nikotinové; a kyseliny (R)2-(4-isopropyl-4-methyl-5-oxo-2imidazolin-2-yl)-5-(methoxymethyl)nikotinové.