CZ20022528A3 - Způsob výroby heterocyklických sloučenin - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká nového způsobu výroby známých heterocyklických sloučenin.

Dosavadní stav techniky

Je známá výroba nasycených heterocyklických sloučenin alkylací nesubstituovaných atomů kruhu, které se mimo jiné mohou provádět v alkoholech (EP-A-259 738).

Rovněž jsou známé alkylační reakce v aprotických rozpouštědlech (EP-A-259 738).

V těchto případech je nutné následující čištění produktu, aby se dosáhlo dostatečné čistoty a proto jsou výtěžky, dosahované známými způsoby, neuspokojivé.

Bylo zjištěno, že se sloučeniny obecného vzorce I

Z—CH—N (I) ve kterém

značí vodíkový atom nebo alkylovou skupinu, • · ··· ·· · ··«· · · · ··· ·· ·· · · · ·

A značí ethylenovou skupinu, která může být substituovaná alkylovou skupinou, nebo trimethylenovou skupinu, která může být substituovaná alkylovou skupinou,

D značí nitroskupinu nebo kyanoskupinu,

X značí kyslíkový atom nebo atom síry nebo skupiny

-NH nebo -CH-R^ , přičemž

O

R značí vodíkový atom nebo alkylovou skupinu a

Z značí popřípadě substituovanou pětičlennou nebo šestičlennou heterocyklickou skupinu, která obsahuje alespoň dva heteroatomy, zvolené ze skupiny zahrnující atom kyslíku, síry a dusíku, nebo popřípadě substituovanou 3-pyridylovou nebo 4-pyridylovou skupinu, se získají tak, že se nechají reagovat sloučeniny obecného vzorce II

ve kterém mají A, D a X výše uvedený význam, s basí a za přítomnosti zřeďovacího činidla a reakční směs se potom se směsí z CCMP/CMP (2-chlor-5-chlormethylpyridin/ 2-chlor-5-methylpyridin) nechá reagovat s odpovídajícími hydrochloridy.

Překvapivě je možno způsobem podle předloženého vynálezu vyrobit výše uvedené sloučeniny jednodušeji s menším počtem kroků postupu a v lepších výtěžcích.

V obecných vzorcích I a II značí skupiny

Rl výhodně vodíkový atom nebo alkylovou skupinu s 1 až 3 uhlíkovými atomy, obzvláště výhodně vodíkový atom,

A výhodně ethylenovou nebo trimethylenovou skupinu, které mohou být substituované alkylovou skupinou s 1 až 3 uhlíkovými atomy, obzvláště výhodně ethylenovou skupinu,

D nitroskupinu nebo kyanoskjupinu,

X obzvláště kyslíkový atom nebo atom síry nebo skupinu

I

-NH , obzvláště výhodně kyslíkový atom nebo skupinu

I

-NH a

Z výhodně halogenovanou pětičlennou nebo šestičlennou heterocyklickou skupinu, která obsahuje dva heteroatomy ze skupiny zahrnující atom kyslíku, síry a dusíku, nebo značí halogenovanou 3-pyridylovou nebo 4-pyridylovou skupinu, obzvláště výhodně halogenovanou thiazolylovou nebo 3-pyridylovou skupinu a zcela obzvláště výhodně 2-chlor-pyrid-5-ylovou skupinu.

Zcela obzvláště výhodná sloučenina vzorce I je sloučenina vzorce Ia

která se získá reakcí sloučeniny vzorce Ha

(Ha) s basí a za přítomnosti zřeďovacího činidla a následující reakcí reakční směsi se směsí z CCMP/CMP s odpovídajícími hydrochloridy.

Další obzvláště výhodnou součeninou vzorce I je slou cenina vzorce Ib

(Ib) která se získá reakcí sloučeniny vzorce lib

HN ww

(Hb) s basí a za přítomnosti zřeďovacího činidla a následující reakcí reakční směsi se směsí z CCMP/CMP s odpovídajícími hydrochloridy.

Jako rozpouštědla se mohou použít protická a dipolární aprotická rozpouštědla, obzvláště voda, alkoholy, ketony, výhodně methylisobutylketon, estery, výhodně butylester kyseliny octové, nitrily, výhodně acetonitril, n-propionitril a butyronitril, pyridiny, výhodně 2-chlor-5-methylpyridin, amidy, výhodně dimethylformamid, dimethylsulfoxid nebo karbonáty, nebo jejich směsi s vodou. Při použití alkoholů jako rozpouštědel se mohou sloučeniny obecného vzorce I získat přímo v modifikaci, výhodné pro použití jako prostředky pro ochranu rostlin a v potřebné čistotě.

Jako příkladně používané alkoholy je možno uvést :

primární alkoholy, jako je methylalkohol, ethylalkohol, propylalkohol, butylalkohol, 2-methyl-l-propylalkohol, l-pentylalkohol a benzylalkohol, sekundární alkoholy, jako je isopropylalkohol, sek.butylalkohol a 2-pentylalkohol a terciární alkoholy, jako je terč.-butylalkohol.

Jako obzvláště výhodná rozpouštědla jaou s vodou nemísitelné nebo pouze částečně mísitelné alkoholy, jako je n-butylalkohol a amylalkohol, obzvláště n-butylalkohol, nebo nitrily, jako je n-propionitril nebo butyronitril, obzvláště n-propionitril.

Způsob se provádí popřípadě za přítomnosti base. Jako příklady basí je možno uvést hydroxidy alkalických kovů a kovů alkalických zemin, jako je hydroxid sodný, hydroxid draselný a hydroxid vápenatý, uhličitany nebo hydrogenuhličitany alkalických kovů, jako je uhličitan sodný, uhličitan lithný, uhličitan draselný, uhličitan česný, hydrogenuhličitan sodný a hydrogenuhličitan draselný. Jako výhodné je možno uvést uhličitan draselný, hydroxid sodný a hydrogenuhličitan draselný, obzvláště uhličitan draselný.

Sloučeniny obecného vzorce II se mohou použít také jako soli s alkalickými kovy nebo kovy alkalických zemin v pevné nebo rozpuštěné formě.

Při práci ve vodě nebo ve směsích voda-alkohol a voda-nitril se způsob provádí při hodnotě pH v rozmezí 6 až 13.

Jako katalyzátory je možno použít katalyzátory fázového přenosu, popřípadě kvarterní amoniumhalogenidy, jako je tetrabutylamoniumbromid nebo tetrabutylamoniumchlorid nebo soli cesia a podobně.

Reakce se může provádět také tak, že se předloží sloučeniny obecného vzorce II popřípadě jako soli s alkalickými kovy nebo kovy alkalických zemin a za přítomnosti bae se zahřívají na teplotu v rozmezí 40 °C až 130 °C za vakua, výhodně při 10 až 50 kPa a potom se nadávkuje směs CCMP/CMP při teplotě v rozmezí 50 °C až 90 °C , popřípadě za « · r « · · · · «·· · · · ♦ « • · · · · ·· · ·· ···♦·« · • · ··»··· ···· · · · ··· · · · · ···· vakua, výhodně při Teplotě v rozmezí 60 °C až 80 °C .

Reakce se provádí účelně za atmosférického tlaku, avšak může se také pracovat za sníženého nebo zvýšeného tlaku. Obzvláště výhodné je provádění reakce za vakua.

Při praktickém provádění způsobu podle předloženého vynálezu se například nechá reagovat 1 mol směsi z CCMP/CMP s 0,95 až 3 mol sloučenin obecného vzorce II , výhodně 1,0 až asi 2,5 mol, v rozpouštědle, jako je butylalkohol, za přítomnosti 1 až 3 mol, výhodně 1,5 až 2,5 mol, base, jako je například uhličitan draselný a popřípadě za přítomnosti katalyzátoru, jako je tetrabutylamoniumbromid nebo uhličitan česný.

Při použití vody ve dvoufázovém systému se pracuje výhodně při pH 8 až 10 .

Reakční doba je v rozmezí 3 až 12 hodin, výhodně 5 až 10 hodin. Po ukončení reakce se může popřípadě provést změna rozpouštědel. Při tom se ve vakuu oddestiluje větší část reakčního zřeďovadla (0,1 až 100 MPa) a toto množství se doplní některým z výše uvedených zředbvacích činidel. Substituce rozpouštědla se může provádět před nebo po hydrolyse.

Suspense z reakce se při teplotě v rozmezí 50 °C až 100 °C hydrolysuje a provede se oddělení organické fáze při teplotě v rozmezí 50 °C až 80 °C . Tato se ochladí a vysrážená účinná látka se isoluje, promyje a překrystalisuje.

CMP (teplotní rozmezí 50 °C až 130 °C , tlakové rozmezí 0,1 až 100 kPa), nacházející se v matečném louhu, se může získat zpět a zavádět zpět do procesu. Získaný matečný louh se může smísit se zřeďovacím činidlem krystalisace (1 díl matečného louhu/4 díly rozpouštědla až 1 díl matečného louhu/0,5 dílu rozpouštědla), vytvořená suspense se ochladí a vysrážená pevná látka se odfiltruje.

Výchozí látky obecného vzorce II jsou známé a/nebo se mohou vyrobit pomocí o sobě známých způsobů (viz JACS 79. (1957), 3565; Arch. Pharm. 305. (1972), 731-736; Heterocycles 31 (1990), 1601-1604; Biosci. Biotechnol. Biochem. 57. (1993), 127-128; Biosci. Biotechnol. Biochem. 56 . (1992), 364-365).

Výroba 2-chlor-5-chlormethylpyridinu se může provádět analogicky jako při výše popsaném způsobu (EP-A-458 109, EP-A-260-485). 2-chlor-5-methylpyridin se chloruje za varu v organickém rozpouštědle (acetonitril, tetrachlormethan, voda pH-kontrolované) s radikálovým startérem (AIBN). Reakce se při konversi asi 40 % přeruší, aby se dosáhlo vysoké selektivity 2-chlor-5-chlormethylpyridinu. Potom se provádí destilace organického rozpouštědla ve vakuu.

Směs CCMP/CMP obsahuje po destilaci rozpouštědla 5 až 15 % zbytkového rozpouštědla, 30 až 50 % CMP a 25 až 45 % CCMP s odpovídajícími hydrochloridy.

Tato směs ze 2-chlor-5-methylpyridinu a 2-chlor-5-chlormethylpyridinu a odpovídajících hydrochloridů slouží jako výchozí látka pro reakci účinných látek. Tato směs se může použít nezředěná nebo ve zřeďovacím činidle, které účelně také přichází v úvahu v reakci účinné látky.

Sloučeniny obecného vzorce I jsou například vhodné pro použití jako insekticidy (EP-A2-0 235 752, EP-A2-0 259 738).

Následující příklady provedení objasňují předmět předloženého vynálezu bez toho, že by jej nějakým způsobem omezovaly .

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

0,615 mol uhličitanu draselného a 0,3 mol 2-kyaniminothiazolidinu se suspenduje ve 100 ml n-butylalkoholu a míchá se po dobu jedné hodiny při teplotě 60 °C . V průběhu 2 hodin se při teplotě 70 °C ořidá 0,315 mol směsi 2-chlor-5-chlormethylpyridin/2-chlor-5-methylpyridinu (směs CCMP/CMP, 23 % CCMP ve směsi), suspendované ve 100 ml n-butylalkoholu a míchá se po dobu 2 hodin při teplotě 72 °C . Po ochlazení na teplotu 65 °C se přidá 400 g vody a fáze se oddělí. Potom se organická fáze míchá po dobu 3 hodin při teplotě 50 °C a potom po dobu 18 hodin při teplotě -5 °C . Vysrážený produkt se odfiltruje a usuší.

Výtěžek : 59,6 g (78 % teorie).

·· ·· ·· ··· · · · · ·

Příklad 2

0,615 mol uhličitanu draselného a 0,3 mol 2-kyaniminothiazolidinu se suspenduje ve 100 ml n-butylalkoholu a míchá se po dobu jedné hodiny při teplotě 60 °C . V průběhu 2 hodin se při teplotě 70 °C přidá 0,315 mol směsi 2-chlor-5-chlormethylpyridin/2-chlor-5-methylpyridinu (směs CCMP/CMP, 23 % CCMP ve směsi), suspendované ve 100 ml n-butylalkoholu a míchá se po dobu 2 hodin při teplotě 72 °C .

Po ochlazení na teplotu 65 °C se přidá 400 g vody a fáze se oddělí. Potom se organická fáze míchá po dobu 3 hodin při teplotě 50 °C a potom po dobu 18 hodin při teplotě -5 °C . Vysrážený produkt se odfiltruje a usuší. Matečný louh se smísí v poměru 1 : 1 s butylalkoholem a ochladí se na teplotu 0 °C . Při tom vysrážená pevná látka se odfiltruje a usuší.

Celkový výtěžek : 66,1 g (85 % isolovaného produktu).

Příklad 3

0,3 mol -kyaniminothiazolidinu a 4,2 g tetrabutylamoniumbromidu se suspenduje ve 300 ml vody a zahřeje se na teplotu 70 °C . Následuje přídavek 0,315 mol směsi CMP/CCMP. Pomocí hydroxidu sodného se hodnota pH reakční směsi kontinuálně udržuje na 8 až 8,5. Po reakční době 2 hodin při teplotě 60 °C se při této teplotě provede rozdělení fází a organická fáze se zředí 150 ml butylalkoholu a rozmíchá se. V průběhu 3 hodin se ochladí na teplotu 3 °C a vysrážený produkt se odsaje.

Výtěžek : 58,5 g (76 % teorie).

·· · ·

Příklad 4

ΗΝ^.ΝΗ

N-NO,

cr N

CH₂CI

1,5 mol ethylennitroguanidinu (obsahuje 16,5 % vody) se vyjme do 600 g n-propionitrilu a voda se azeotropicky oddestiluje. Potom se provede přídavek 342 g uhličitanu draselného (2,5 mol) při teplotě 95 °C , načež se přidají 2 g uhličitanu česného. V průběhu 30 minut se přidá 521 g CMP/CCMP (31 % CCMP) při teplotě 95 až 100 °C a po reakční době 5 hodin při teplotě v rozmezí 100 až 105 °C se přidá 1,2 1 vody. Pomocí kyseliny chlorovodíkové se hodnota pH reakční směsi udržuje na 6 až 7 . Z organické fáze se oddestiluje propionitril při 18 kPa, načež se přidá 500 g n-butylalkoholu a reakční směs se zahřeje na teplotu 80 °C a fáze se oddělí. Organická fáze se ochladí na teplotu 0 °C a vysrážený produkt se odfiltruje a usuší.

Výtěžek : 187,4 g (73 % teorie).

Ζρο£~ 2T2<?

• 0 00 ·· ·· ··· · · · · · ·· ·· ····· 0 • 000 000 0·· ·· ·· ·0·0

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby heterocyklických sloučenin obecného vzorce I ve kterém r! značí vodíkový atom nebo alkylovou skupinu,

   A značí ethylenovou skupinu, která může být substituovaná alkylovou skupinou, nebo trimethylenovou skupinu, která může být substituovaná alkylovou skupinou,

   D značí nitroskupinu nebo kyanoskupinu,

   X značí kyslíkový atom nebo atom síry nebo skupiny

   I I

   -NH nebo -CH-R³ , přičemž □

   R značí vodíkový atom nebo alkylovou skupinu a

   Z značí popřípadě substituovanou pětičlennou nebo šestičlennou heterocyklickou skupinu, která obsahuje alespoň dva heteroatomy, zvolené ze skupiny zahrnující atom kyslíku, síry a dusíku, nebo popřípadě substituovanou 3-pyridylovou nebo 4-pyridylovou skupinu, vyznačující se tím, že se nechaj í reagovat sloučeniny obecného vzorce II ve kterém mají A, D a X výše uvedený význam, s basí a za přítomnosti zřeďovacího činidla a reakční směs se potom se směsí z CCMP/CMP, tedy 2-chlor-5-chlormethylpyridin/2-chlor-5-methylpyridin, nechá reagovat s odpovídajícími hydrochloridy.