Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby 2-chlorpyridinů, substituovaných v poloze 5, reakcí dialkylformamidů s acetenamidy za přítomnosti chloračních činidel.
Dosavadní stav techniky
ZEP-0 546 418 je známé, že 5-substituované 2-chlorpyridiny jsou dostupné zacetenamidů reakcí s dimethylformamidem za přítomnosti chloračního činidla.
Přitom se z intermediámě vytvořené Vilsmeierovy soli odštěpí odpovídající dimethvlamin, který v principu opět zreaguje na formamid a může se opět vracet do procesu.
CH3 rL-n-ch^ch-r + V=cH-cicr o=c-ch3 ch3 xHCI
(1)
Vilsmeier. činidlo chlor, činidlo
CHa
N-C-H / li
CHa O hco2r (2) ^NH x HCI + COCI2 CH3
Dimethylamin odchází zčásti přes plynnou fázi. Zčásti se vyskytuje jako hydrochlorid a může se ztrácet reakcí s chloračním činidlem:
° ,0¾
-----► Cl-C-N
2HCI CH3
Tím se snižuje výtěžek zpětně získatelného dimethylaminu a kromě toho jsou vznikající chloridy karbamidových kyselin nežádoucí reaktivní vedlejší produkty.
Podstata vynálezu
Předmětem předloženého vynálezu je způsob výroby 2-chlorpyridinů, substituovaných v poloze 5, obecného vzorce I
- 1 CZ 291402 B6
(D ve kterém
R značí popřípadě substituovanou alkylovou nebo aralkylovou skupinu, reakcí acetenamidů obecného vzorce II
R1—N-CH—CH-R o=c-ch3 (Π), ve kterém má R výše uvedený význam a
R* značí alkylovou skupinu s 1 až 4 uhlíkovými atomy nebo arylalkylovou skupinu s 1 až 4 uhlíkovými atomy v alkylové části, s Vilsmeierovým činidlem, které se vyrobí reakcí dialkylformamidů obecného vzorce III
(ΙΠ) ve kterém
R2 a R3 značí přímou, rozvětvenou nebo cyklickou alkylovou skupinu se 4 až 8 uhlíkovými atomy, schloračním činidlem, jehož přebytek se z reakční směsi po ukončení reakce Vilsmeierova činidla s acetenamidem obecného vzorce II odstraní destilativně nebo přídavkem dialkylformamidu obecného vzorce III a konečným zahřátím reakční směsi na teplotu 80 °C až 160 °C, při kterém se dialkylformamid obecného vzorce III, acetenamid obecného vzorce II a chlorační činidlo dávkují paralelně do předloženého rozpouštědla.
Použitím dialkylformamidů obecného vzorce III podle předloženého vynálezu se zamezí tomu, že odpovídající dialkylaminy odcházejí v plynné fázi. Vzhledem ktomu, že tyto dialkylaminy nejsou mísitelné s vodou, dají se také jednoduše z reakční směsi oddělit. Jejich zpětné získávání se dá podpořit ještě tím, že se chlorační činidlo, které nezreagovalo pro tvorbu Vilsmeierova činidla, po ukončení určené reakce z reakční směsi odstraní.
Způsob podle předloženého vynálezu se týká výhodně způsobu výroby sloučenin obecného vzorce I, ve kterém
R značí popřípadě fluorem a/nebo chlorem substituovanou alkylovou skupinu s 1 až 6 uhlíkovými atomy nebo fenylalkylovou skupinu s 1 až 2 uhlíkovými atomy.
-2CZ 291402 B6
Obzvláště se způsobem podle předloženého vynálezu vyrábějí sloučeniny obecného vzorce I, ve kterém
R značí methylovou skupinu, ethylovou skupinu nebo benzylovou skupinu.
Acetamidy, použité jako výchozí látky, jsou všeobecně definované obecným vzorcem II. V tomto vzorci II značí výhodně
R popřípadě fluorem a/nebo chloridem substituovanou alkylovou skupinu s 1 až 6 uhlíkovými atomy nebo fenylalkylovou skupinu s 1 až 2 uhlíkovými atomy a
R1 popřípadě fluorem a/nebo chlorem substituovanou alkylovou skupinu s 1 až 4 uhlíkovými atomy nebo benzylovou skupinu.
Obzvláště značí v obecném vzorci II
R methylovou skupinu, ethylovou skupinu nebo benzylovou skupinu a
R1 benzylovou skupinu.
Výchozí látky obecného vzorce II jsou známé a/nebo se mohou pomocí o sobě známých způsobů vyrobit (viz J. Chem. Soc. Perkin. Trans. I 1984, 1173-1182).
Acetenamidy obecného vzorce II se získají například tak, že se nechají reagovat iminy obecného vzorce IV
R'-N=CH-CH2-R (IV), ve kterém mají R a R1 výše uvedený význam, s acetanhydridem nebo acetylchloridem, popřípadě za přítomnosti akceptoru kyseliny, jako je například triethylamin a popřípadě za přítomnosti zřeďovacího činidla, jako je například toluen, při teplotě v rozmezí 0 °C až 50 °C a zpracují se obvyklým způsobem.
Iminy obecného vzorce IV jsou známé a/nebo se mohou pomocí známých metod vyrobit (viz J. Am. Chem. Soc. 66 /1944/, 82-84).
Chlorační činidla, která se mohou použít při provádění způsobu podle předloženého vynálezu, jsou sloučeniny, které tvoří s formamidy takzvané Vilsmeierovo činidlo (N,N-disubstituovaný chlormethylamoniumchlorid) obecného vzorce V R\ N+=CHCI CT (V), f/ ve kterém mají R2 a R3 výše uvedený význam.
Jako formamidy přicházejí v úvahu di-n-butylformamid, di-izobutylformamid, di-sek.-butylformamid a dicyklohexylformamid, přičemž výhodný je N,N-di-n-butylformamid.
Ke chloračním činidlům patří obzvláště chloridy kyselin, které se mohou z reakční směsi destilativně odstranit, jako je například fosforylchlorid (fosforoxychlorid/POCl3), fosgen, oxalylchlorid a thionylchlorid, přičemž obzvláště výhodný je fosgen.
Způsob výroby 5-substituovaných 2-chlorpyridinů obecného vzorce I podle předloženého vynálezu se popřípadě provádí za přítomnosti zřeďovacích činidel. V úvahu přicházejí prakticky všechna vůči reakci inertní organická rozpouštědla. K. těmto patří výhodně alifatické a aroma5 tické, popřípadě halogenované uhlovodíky, jako je například hexan, heptan, cyklohexan, methylcyklohexan, benzen, toluen, xylen, chlorbenzen, o-dichlorbenzen, chloroform a tetrachlormethan, jakož i ethery, jako je například methyl-terc.-butylether, methyl-terc.-amylether a 1,2-dimethoxyethan a nitrily, jako je například acetonitril, propionitril, n-butyronitril nebo izo-butyronitril. Obzvláště výhodný je toluen a chlorbenzen.
Reakční teploty se mohou při provádění způsobu podle předloženého vynálezu pohybovat v širokém rozmezí. Pracuje se při teplotách v rozmezí -30 °C až 160 °C, výhodně v rozmezí -10°Caž 145 °C, obzvláště v první fázi reakce v rozmezí 0 °C až 40 °C a potom v rozmezí 80 QC až 145 °C.
Způsob podle předloženého vynálezu se všeobecně provádí za normálního tlaku, je však ale také možné pracovat za zvýšeného nebo sníženého tlaku, například v rozmezí 0,01 až 1,0 MPa.
Pro provádění způsobu podle předloženého vynálezu se používá na jeden mol acetenamidu 20 obecného vzorce II všeobecně 1 až 10 mol, výhodně 1,5 až 5 mol, obzvláště 2,0 až 3,0 mol, chloračního činidla a 1 až 50 mol, výhodně 1 až 1,5 mol, dialkylformamidu.
Při výhodné formě provedení způsobu podle předloženého vynálezu se nejprve uvede do reakce chlorační činidlo a dialkylformamid, výhodně tak, že se předloží dialkylformamid a k němu se za 25 lehkého chlazení přidává pomalu chlorační činidlo. Do této směsi se potom pomalu nadávkuje acetenamid obecného vzorce II a reakční směs se potom míchá při zvýšené teplotě až do ukončení reakce.
Při výhodné formě provedení se reagencie dávkují paralelně, jako je například paralelní dávko30 vání směsi z dialkylformamidu a acetenamidu a fosgenu k předloženému rozpouštědlu. Tím je umožněna práce za vysokých koncentrací, také při použití rozpouštědel jako je chlorbenzen nebo toluen, neboť je vyloučené vypadávání pevné látky. Chlorační činidlo zreaguje za těchto podmínek prakticky v závislosti na dávce, čímž se vyloučí akumulace s odpovídajícím potenciálem nebezpečnosti. Vzhledem k tomu, že se vyloučí výskyt krystalické fáze, je rovněž možné použít 35 kontinuálního vedení reakce, například v kaskádě reaktorů.
Paralelní dávkování je možné různými způsoby. Acetenamid se může dávkovat ve směsi s dialkylformamidem paralelně se zaváděním chloračního činidla do předloženého rozpouštědla.
Rovněž tak je možné dávkovat reagencie odděleně, ale paralelně.
Je možno ale také předložit dialkylformamid do rozpouštědla a ktomu dávkovat paralelně chlorační činidlo a acetenamid.
Rovněž je možné ale dávkovat reagencie í rozpouštědlo paralelně.
Dávkování se provádí při teplotě v rozmezí -10 °C až 50 °C, výhodně 10 °C až 40 °C.
Nakonec se reakční směs míchá ještě po dobu 0,5 až 5 hodin, výhodně 0,5 až 2 hodiny, při 50 teplotě nižší než 50 °C.
Po nadávkování reagencií se reakční směs ještě míchá při teplotě pod 50 °C, dokud není určující reakce chloračního činidla ukončena. Potom se chlorační činidlo destilativně odstraní. K. tomu se reakční směs uvede do varu a přebytečné chlorační činidlo - čisté nebo ve směsi s použitým 55 rozpouštědlem - se oddestiluje. Toto se provede použitím dostatečného vakua v reaktoru při
-4CZ 291402 B6 relativně nízkých teplotách (pod 50 °C) nebo tak, že se reakční směs dávkuje do dalšího reaktoru ve vroucím stavu přes destilační kolonu při krátké době prodlení v koloně, přičemž chlorační činidlo v této koloně oddestiluje. Vroucího stavu, potřebného pro destilaci, se dosáhne vytvořením vhodného vakua v koloně při odpovídajícím teplotním profilu, nebo se pracuje za normálního tlaku.
Další, méně výhodné odstranění přebytečného chloračního činidla, spočívá v přídavku vhodného reakčního partnera pro chemickou reakci. Výhodně je přitom dodání určitého množství bez toho k reakci použitého dialkylformamidu, čímž se zreaguje volné chlorační činidlo na Vilsmeierovo činidlo a tím se vyloučí reakce s dialkylaminem. Z takto vytvořeného přebytečného Vilsmeierova komplexu se může dialkylformamid po vodném zpracování izolovat a zpětně získávat. Tato varianta je také vhodná pro nedestilovatelná chlorační činidla.
V návaznosti na odstranění přebytečného chloračního činidla se reakce ukončí při odpovídajících teplotách, výhodně 80 až 160 °C a obzvláště výhodně 100 až 145 °C.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
K 700 ml chlorbenzenu se při vnitřní teplotě 40 °C dávkuje paralelně
a) směs 189 g (1 mol) N-benzyl-N-(l-propenyl)-acetamidu a 172,6 g (1,1 mol) N,N-di-nbutylformamidu a
b) 297 g (3 mol) fosgenu.
Reakční směs se míchá po dobu jedné hodiny při teplotě 40 °C. Potom se směs rovnoměrně dávkuje přes destilační kolonu do reakční baňky se 100 ml vroucího chlorbenzenu. Dávkování se provádí do středu kolony, u hlavy se kontinuálně oddestilovává směs chlorbenzenu a fosgenu.
Podmínky: R : F = 10 : 1 kPa.
Po ukončení dávkování se reakční směs míchá po dobu jedné hodiny při teplotě 115 °C a surová směs (811 g) se analyzuje proti standardu:
2-chlor-5-methylpyridin : 14,3 % (91 % teorie), chlorid kyseliny di-n-butylkarbamidové : 0,4 % (1,7 % teorie), di-n-butylamin . HC1: 18,8 % (91 % teorie).
-5CZ 291402 B6
PATENTOVÉ NÁROKY