DD263766A1 - METHOD FOR PRODUCING 3-Cyano-4-hydroxy-1,2,5-thiadiazole - Google Patents
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Abstract
3-Cyan-4-hydroxy-1.2.5-thiadiazol (I) kann mit geringem technischen Aufwand, aus leicht zugaenglichen Rohstoffen und in guten Ausbeuten dadurch hergestellt werden, dass man Isonitrosocyanacetamid (II) mit S2Cl2 in Gegenwart von Acetonitril umsetzt. I ist ein wertvolles Zwischenprodukt fuer die Herstellung von Arzneimitteln und Pflanzenschutzmitteln.3-cyano-4-hydroxy-1,2,5-thiadiazole (I) can be prepared with little technical effort, from readily available raw materials and in good yields, by reacting isonitrosocyanacetamide (II) with S2Cl2 in the presence of acetonitrile. I is a valuable intermediate for the manufacture of medicines and pesticides.
Description
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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3-Cyan-4-hydroxy-1.2.5-thiadiazol der Formel I, das ein wertvolles Zwischenprodukt für die Synthese pharmazeutischer Wirkstoffe und Pflanzenschutzmittel darstellt und aus welchem zumThe invention relates to a process for the preparation of 3-cyano-4-hydroxy-1,2,5-thiadiazole of the formula I, which is a valuable intermediate for the synthesis of pharmaceutical agents and pesticides and from which to
Beispiel durch alkalische Verseifung in sehr guter Ausbeute und Qualität 3-Carboxy-4-hvdroxy-1.2.5-thiadiazol hergestellt werden kann.Example by alkaline saponification in very good yield and quality 3-carboxy-4-hydroxy-1,2,5-thiadiazole can be prepared.
Ross und Smith (J. Amer. Chem. Soc. 86, Seite 2866 [19641) erhielten I durch Umsetzung von Kaliumcyanid mit SO2 in Gegenwart von Acetonitril in 27%iger Ausbeute als Kaliumsalz. Die gleichen Autoren gewannen als saures Kaliumsalz aus Kaliumcyanid und SO2 in einer Stahlbombe in Stickstoffatmosphäre durch 4stündiges Erhitzen auf 6O0C, 1 (!ständiges Extrahieren des festen Reaktionsproduktes mit Acetonitril und Umkristallisieren des durch Einengen der Lösung gewonnenen Rückstandes aus Ethanol in 51%iger Ausbeute (Ross und Smith, loc.cit., S. 2866, US-PS 3 068238, CA.58,10 207 c; US-PS 3 117 972, CA.60,6851 e).Ross and Smith (J.Amer.Chem. Soc., 86, page 2866 [19641] obtained I by reaction of potassium cyanide with SO 2 in the presence of acetonitrile in 27% yield as the potassium salt. The same authors gained as acid potassium salt from potassium cyanide and SO 2 in a steel bomb in a nitrogen atmosphere by 4stündiges heating at 6O 0 C, (1! Continuous extraction of the solid reaction product with acetonitrile and recrystallization of the obtained by concentration of the solution residue from ethanol in 51% Yield (Ross and Smith, loc. Cit., P. 2866, U.S. Patent 3,068,238, CA.58, 10207 c; U.S. Patent 3,117,972, CA. 60,6851 e).
Eine weitere Methode zur Herstellung von I besteht darin, daß man Isonitrosocyanacetamid der Formel Il in Gegenwart von Acetonitril mit SCI2 umsetzt, das Acetonitril abdestilliert, den Rückstand in Ether löst, die Lösung mit Wasser wäscht, den Ether abdestilliert und das rohe I (Ausbeute 56%) über das Silbersalz reinigt (Ross und Smith, loc.cit., Seite 2868).Another method for preparing I consists in reacting isonitrosocyanacetamide of the formula II in the presence of acetonitrile with SCI 2 , distilling off the acetonitrile, dissolving the residue in ether, washing the solution with water, distilling off the ether and recovering the crude I (yield 56%) on the silver salt (Ross and Smith, loc. Cit., Page 2868).
Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von I sind in mohrfacher Hinsicht nachteilig. So ist die Reaktion in einer Stahlbombe mit SO2 zur Herstellung von I technologisch schwer zu realisieren.The hitherto known processes for the preparation of I are in Mohrfacher disadvantageous. Thus, the reaction in a steel bomb with SO 2 for the production of I is technologically difficult to realize.
Bei dem Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung durch Umsetzung von KCN mit SO2 in Gegenwart von Acetonitril ist andererseits die Ausbeute mit 27% sehr niedrig. Für beide Verfahren ist der Ausgangsstoff KCN, das wegen seiner hohen Toxizität besonders Sicherheitsmaßnahmen erfordert. Auch der Umgang mit SO2 macht vor allem hinsichtlich der Einhaltung der Umweltschutzbestimmungen die Einführung von Sondermaßnahmen erforderlich.On the other hand, in the process for producing this compound by reacting KCN with SO 2 in the presence of acetonitrile, the yield is very low at 27%. For both processes, the starting material is KCN, which, because of its high toxicity, requires special safety measures. The handling of SO 2 also requires the introduction of special measures with regard to compliance with environmental protection regulations.
Das Verfahren zur Herstellung von I aus Il um' SCI2 ist nachteilig, weil SCI2 erst durch Auf leiten von Cl2 auf S2CI2 hergestellt werden muß.The process for the preparation of I from II by 'SCI 2 is disadvantageous because SCI 2 only through to lead from Cl 2 to S 2 CI 2 has to be made.
Neben der niedrigen Ausbeute ist die Isolierung "^n I durch Extraktion mit Ether aufwendig und erfordert wegen des niedrigen Siedepunktes und der leichten Entflammbarkeit von Ether besonders technologische Meßnahmen.In addition to the low yield of the isolation "^ I is complicated by extraction with ether and requires due to the low boiling point and the easy flammability of ether particularly technological measurements.
Durch die Erfindung ist es möglich, 3-Cyan-4-hydroxy-1.2.5-thiadiazol mit geringem technischem Aufwand, aus leicht zugänglichen Rohstoffen und in guten Ausbeuten herzustellen.The invention makes it possible to produce 3-cyano-4-hydroxy-1,2,5-thiadiazole with little technical effort, from readily available raw materials and in good yields.
So ist durch die Erfindung die vorherige Herstellung von SCI2 aus S2CI2 durch CLorierunij nicht mehr erforderlich, und die Ausbauten sieigen auf 60 bis etwa 77% der Theorie, bezogen auf eingesetztes Isonitrosooyanacetamid.Thus, by the invention, the prior production of SCI 2 from S 2 Cl 2 by CLorierunij no longer required, and the expansions account for 60 to about 77% of theory, based on isonitrosooyanacetamide.
Hinzu kommt, daß das bisher verwendete SCI2 weniger stabil ist und daß das erfindungs;jemäß zum Einsatz gelangende S2CI2 eine in anderen Industriezweigen im großtechnischen Maßstab eingesetzte Substanz ist, wobei die Anforderungen an die Qualität des in die erfindungsgemäße Reaktion eingesetzten S2CI2 gering ist.In addition, the SCI 2 previously used is less stable and that the Inventive; jemäß used reaching S 2 CI 2 is a used in other branches of industry on a large scale substance, where the demands on the quality of S used in the inventive reaction 2 CI 2 is low.
Von großem Vorteil ist auch, daß die nach dem Stand der Technik durchgeführte Extraktian mit Ether entfällt.It is also of great advantage that the extractant carried out according to the prior art is eliminated with ether.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, 3-Cyan-4-hydroxy-1.2.5-thiadiazol mit geringen technischem Aufwand, mit leicht zugänglichen Rohstoffen und in guten Ausbeuten hervorzustellen.The invention has the object of providing 3-cyano-4-hydroxy-1,2,5-thiadiazole with little technical effort, with readily available raw materials and in good yields.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird das dadurch erreicht, daß man Isonitrosocyanacetamid der Formel Il mit S2CI2 in Gegenwart von Acetonitril umsetzt.According to the present invention, this is achieved by reacting isonitrosocyanacetamide of the formula II with S 2 Cl 2 in the presence of acetonitrile.
Dabei kann die Zugabe der Partner Isonitrosocyäna'Setamid, S2CI2 und Acetonitril in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden, zum Beispiel, indem man zu einer Mischung von Isonitrosocyanacetamid und Acetonitril S2CI2 zufügt oder indem man zu einem Gemisch von Acetonitril und S2CI2 Isonitrosocyana ;etamid zufügt oder indem man zu einum Gemisch von Isonitrosocyanacetamid und S2CI2 Acetonitril zufügt.The addition of the partners Isonitrosocyäna'Setamid, S 2 Cl 2 and acetonitrile can be carried out in any order, for example, by adding to a mixture of isonitrosocyanacetamide and acetonitrile S 2 Cl 2 or by adding to a mixture of acetonitrile and S 2 CI 2 isonitrosocyan; etamide or by adding to a mixture of isonitrosocyanacetamide and S 2 Cl 2 acetonitrile.
Entsprechend der vorliegenden Erfindjng ist es auch möglich, zusätzlich in Gegenwart eines halogenierten aliphatischen Kohlenwasserstoffes, zum Beispiel Tetrachlorkohlenstoff, zu arbeiten. Auch in diesem Fall ist es möglich, daß man die Partner Isonitrosocyanacetamid, S2CI2, Acetonitril und halojienierter aliphatischer Kohlenwasserstoff in beliebiger Reihenfolge zugibt.According to the present invention, it is also possible to additionally operate in the presence of a halogenated aliphatic hydrocarbon, for example carbon tetrachloride. Also in this case, it is possible to add the partners isonitrosocyanacetamide, S 2 Cl 2 , acetonitrile and halogenated aliphatic hydrocarbon in any order.
So kann man zum Beispiel zu einem Gemisch von Isonitrosocyanacetamid und einem halogenierten aliphatischen Kohlenwassurstoff S2CI2 und Acetonitril zufügen odi?r zu einem Gemisch von Isonitrosocyanacetamid, Acetonitril und einem halogenierten aliphatischen Kohlenwasserstoff S2Ci2 zufügen.Thus, for example, it is possible to add S 2 Cl 2 and acetonitrile to a mixture of isonitrosocyanacetamide and a halogenated aliphatic hydrocarbon, and to add S 2 Ci 2 to a mixture of isonitrosocyanacetamide, acetonitrile and a halogenated aliphatic hydrocarbon.
Die Reaktion ist beendet, wenn die Gasentwicklung weitgehend aufgehört hat.The reaction is over when gas evolution has largely ceased.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung bestehl darin, daß man die erfindiingsgemäße Umsetzung unter einem Schutzgas, zum Beispiel Stickstoff, durchführt.Another embodiment of the invention is the fact that the reaction according to the invention is carried out under a protective gas, for example nitrogen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es vortuilhaft, die Umsetzung unter Erwärmen, vorzugsweise auf Temperaturen von 50 bis 90°C, durchzuführen, zum Beispiel im Siecebereich des Gemisches.According to the present invention, it is advantageous to carry out the reaction with heating, preferably to temperatures of 50 to 90 ° C, for example in the Siecebereich of the mixture.
Im Falle der Durchführung der Reaktion unter Erwärmen kann man sowohl die Reaktionspartner in der Kälte zusammengebp.i und das Reaktionsgemisch anschließend erwärmen, .jls auch einen Teil der Reaktionspartner vorlegen, diese erwärmen und dann die restlichen Reaktionspartner zugeben.In the case of carrying out the reaction with heating, both the reaction partners in the cold zusammengebp.i and the reaction mixture then heat, .jls also present a part of the reactants, heat them and then add the remaining reactants.
Entsprechen der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis der im Reaktionsgemisch vorhandenen Partner in weiten Grenzen schwanken. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwieser, wenn man pro Mol Isonitrosocyanacetamid 50 bis 300ml Acetonitril einsetzt und ein Molverhältnis von Isonitrosocyanacetamid zu S2CI2 von 1:1,1 bis 1:3,9 wählt.According to the present invention, the ratio of the partners present in the reaction mixture can vary within wide limits. However, it has proved to be advantageous if 50 to 300 ml of acetonitrile are used per mole of isonitrosocyanacetamide and a molar ratio of isonitrosocyanacetamide to S 2 Cl 2 of 1: 1.1 to 1: 3.9 is selected.
Die Aufarbeitung des erhaltenen Reaktionsgemisches kann entsprechend der vorliegenden Erfindung auf unterschiedliche Weise erfolgen.The work-up of the resulting reaction mixture can be carried out in different ways according to the present invention.
So kann man aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch zunächst die flüchtigen Bestandteile wie S2Ci2 und Acetonitril, durch Destillation entfernen und dan erhaltenen Rückstand durch Umkristallisation reinigen. Die Umkristallisation kann beispielsweise in Toluen erfolgen.Thus, from the reaction mixture obtained first the volatile components such as S 2 Ci 2 and acetonitrile, remove by distillation and the residue obtained by recrystallization. The recrystallization can be carried out, for example, in toluene.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, den nach der Abdestiüation der flüchtigen Bestandteile erhaltenen Rückstand zunächst in Gegenwart von Aktivkohle in Wasser zu lösen, vom Ungelösten abzutrennen, das Filtrat einzuengen und don erhaltenen Niederschlag abzutrennen, zu trocknen und aus Toluen umzukristallisieren.According to a further embodiment of the invention, it is also possible to first dissolve the residue obtained in the presence of activated carbon in water, separate from the undissolved, to narrow the filtrate and to separate the resultant precipitate, to dry it and to recrystallize it from toluene.
Dabei ist es möglich, das wäßrige Filtrat bis zur Trockne einzuengen.It is possible to concentrate the aqueous filtrate to dryness.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man den nach der Abdestillation der flüchtigen Bestandteile erhaltenen Rückstand zunächst aus Toluen urnkristallisiert, das Kristallisat anschließend mit Aceton verrührt, vom Ungelösten abtrennt und die Acetonlösung einengt.A further embodiment of the invention consists in initially recrystallizing the residue obtained after the volatile constituents have been distilled off from toluene, subsequently stirring the crystals with acetone, separating them from the insoluble matter and concentrating the acetone solution.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man das erhaltene Reaktionsger iis':h mit Wasser versetzt, gegebenenfalls mit Aktivkohle behandelt, die ungelösten Bestandteile abtrennt, das Filtrat einengt, den erhaltenen Niederschlag abtrennt, trocknet und aus Toluen umkristalliüiert.A further embodiment of the invention consists in adding water to the resultant reaction product, optionally treating with activated charcoal, separating the undissolved constituents, concentrating the filtrate, separating off the resulting precipitate, drying and recrystallizing from toluene.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist überraschend, indem es zeigt, daß man für die Umsetzung von Isonitrosocyanacetamid anstelle von SCI2 als Reaktionspartner auch S;:CI2 verwendet kann.The process according to the invention is surprising in that it shows that it is also possible to use S 1 : CI 2 for the reaction of isonitrosocyanacetamide instead of SCI 2 as reaction partner.
Wenn schon der Reaktionsablauf bei der Umsetzung von SCI2 nicht völlig geklärt ist (Ross und Smith, loc.cit., S. 2864, postulieren neben der Elimination von HCI die Bildung vo ι unterchloriger Säure), so war damit zu rechnen, daß die Umsetzung zwischen dem über drei reaktive Gruppen verfügenden Isonitrosocyanacetamid und S2CI2 noch wesentlich unübersichtlicher und uneinheitlich verlaufen würde.If the course of the reaction in the reaction of SCI 2 has not been completely clarified (Ross and Smith, loc. Cit., P. 2864, besides the elimination of HCI postulate the formation of hypochlorous acid), it was to be expected that the Implementation between the isonitrosocyanacetamide and S 2 CI 2 having three reactive groups would still be much more confusing and uneven.
So haben Weinstock und Mitarbeiter (J. org. Chemistry 32 (1967), 2623) an mehreren Beispielen bewiesen, daß außer der Iscnitrosogruppe und der Carbonamidgruppe auch die Nitrilgruppe mit S,,Cl2 reagiert. Im vorliegenden Falle war also damit zu rechnen, daß außer 3-Cyan-4-hydroxy-1.2.5-thiadiazol in gleichem Maße auch 3-Chlor-4-carbonamido-1.2.5-thiadiazol entsteht.Weinstock and co-workers (J. Org. Chemistry 32 (1967), 2623) have proved by several examples that in addition to the iscitroso group and the carbonamide group, the nitrile group also reacts with S, Cl 2 . In the present case, it was therefore to be expected that, in addition to 3-cyano-4-hydroxy-1,2,5-thiadiazole, 3-chloro-4-carbonamido-1,2,5-thiadiazole would also be produced to the same extent.
Überraschenderweise bildet sich letztere Verbindung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aber nur in untergeordnetemSurprisingly, however, the latter compound is formed by the process according to the invention only in minor
Es war auch nicht vorauszusehen, daß das im S2CI2 enthaltene zweite Schwefelatom nicht mit den verschiedenartigen Intermediärprodukten reagiert. Darüber hinaus überrascht es, daß bei dieser Reaktion gebildete Schwefel in einer leicht abtrennbaren Form anfällt.Nor could it be foreseen that the second sulfur atom contained in the S 2 Cl 2 would not react with the various intermediates. In addition, it is surprising that sulfur formed in this reaction is obtained in an easily separable form.
Es war nicht zu erwarten, daß man das Zielprodukt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren so rein erhält, daß bei seiner alkalischen Verseifung 3-Carboxy-4-hydroxy-1.2.5-thiadiazol in hoher Reinheit und guter Ausbeute gewonnen werden kann.It was not to be expected that the target product obtained by the process according to the invention so pure that in its alkaline saponification 3-carboxy-4-hydroxy-1,2,5-thiadiazole can be obtained in high purity and good yield.
Für die folgenden Beispiele wurde technisches. S2CI2 mit oinem Gehalt von etwa 90% S2CI2 verwendet.For the following examples became technical. S 2 Cl 2 with a content of about 90% S 2 CI 2 used.
Ein Gemisch von 169,5g (1,5 Mol) Isonitrosocyanacetamid, 521 ml (etwa 5,83 Mol) S2CI2 und 150ml Acetonitril wird unter Rühren auf 50cC erhitzt und im Verlaufe von 3 Stunden die Temperatur auf 920C bis zur Beendigung der Gasentwicklung gesteigert. Anschließend werden Acetonitril und überschlissiges S2CI2 durch Destillation im Vakuum entfernt. Der Destillationsrückstand wird aus 1,71 Toluen umkristallisiert. Das dabei erhaltene Kristallisat wird eine Stunde bei Raumtemperatur mit 0,951 Aceton gerührt, das Ungelöste abgetrennt und das Aceton abdestilliert. Ausbeute: 126,5g (66,4% der Theorie, bezogen auf Isonitrosocyanacetamid) 3-Cyan-4-hydroxy-1.il.5-thiadiazol. Schmelzpunkt: 159 bis 1610C.A mixture of 169.5 g (1.5 mol) of isonitrosocyanacetamide, 521 ml (about 5.83 mol) of S 2 Cl 2 and 150 ml of acetonitrile is heated with stirring to 50 c C and in the course of 3 hours, the temperature to 92 0 C. increased until the completion of gas evolution. Subsequently, acetonitrile and überschlissiges S 2 Cl 2 are removed by distillation in vacuo. The distillation residue is recrystallized from 1.71 toluene. The crystals thus obtained are stirred for one hour at room temperature with 0.951 acetone, the insoluble matter separated and the acetone distilled off. Yield: 126.5 g (66.4% of theory based on isonitrosocyanacetamide) of 3-cyano-4-hydroxy-1-bis-5-thiadiazole. Melting point: 159 to 161 0 C.
Ein Gemisch von 58,2g (0,515 Mol) Isonitrosocyanacetamid, 95ml (etwa 1,06 Mol) S2CI2 und 100ml Acetonitril erhitzt man unter Rühren 2 Stunden im siedenden Wasserbad. Die Aufarbeitung erfolgt analog Beispiel I.Ausbeute: 50,1 g (76,6% der Theorio,bezogen auf Isonitrosocyanacetamid) 3-Cyar. 4-hydroxy-i.2.5-thiadiazol.A mixture of 58.2 g (0.515 mol) of isonitrosocyanacetamide, 95 ml (about 1.06 mol) of S 2 Cl 2 and 100 ml of acetonitrile is heated with stirring for 2 hours in a boiling water bath. The work-up is carried out analogously to Example I. Yield: 50.1 g (76.6% of theory, based on isonitrosocyanacetamide) 3-cyar. 4-hydroxy-I.2.5-thiadiazole.
Zu einer Lösung von 131 ml (etwa 1,47 Mol) S2CI2IP 200ml Acetonitril fügt man unter Rühren bei einer Badtemperatur von 105 bis 112°C im Verlaufe von 4,5 Stunden 113g (1 Mol) Isonitrosocyanacetamid. Nach beendeter Zugabe wird das Acetonitril abdestilliert, der Rückstand in 400ml Wasser in Gegenwart von Aktivkohle gelöst und in der Siedehitze filtriert.To a solution of 131 ml (about 1.47 mol) of S 2 Cl 2 IP 200 ml acetonitrile is added with stirring at a bath temperature of 105 to 112 ° C in the course of 4.5 hours 113g (1 mol) of isonitrosocyanacetamide. After completion of the addition, the acetonitrile is distilled off, the residue dissolved in 400 ml of water in the presence of activated carbon and filtered at boiling heat.
Das Filtrat wird im Vakuum eingeengt und der trockene Rückstand aus Toluen umkristallisiert.The filtrate is concentrated in vacuo and the dry residue recrystallized from toluene.
Ausbeute: 83,8g (70% der Theorie, bezogen auf Isonitrosocyanacetamid) 3-Cyan-4-hydroxy-1.2.5-thiadiazol.Yield: 83.8 g (70% of theory based on isonitrosocyanacetamide) of 3-cyano-4-hydroxy-1,2,5-thiadiazole.
Zu einer Aufschlämmung von 113g (1 Mol) Isonitrosocyanacetamid in 200 ml Acetonitril fügt man bei einer Badetemperatur von 105 bis 112°C unter Rühren in einer Stunde 131ml (etwa 1,47 Mol) S2CI2. Es schließt sich eine zweistündige Nachreaktionszeit bei 112°C Badtemperatur an. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt nach Beispiel 3. Ausbeute: 77 g (60,6% der Theorie, bezogen auf Isonitrosocyanacetamid) 3-Cyan-4-hydroxy-1.2.5-thiadiazolTo a slurry of 113 g (1 mol) Isonitrosocyanacetamid in 200 ml of acetonitrile are added at a bath temperature of 105 to 112 ° C with stirring in one hour, 131ml (about 1.47 mol) of S 2 CI. 2 This is followed by a two-hour post-reaction time at 112 ° C bath temperature. The working up of the reaction mixture is carried out according to Example 3. Yield: 77 g (60.6% of theory, based on isonitrosocyanacetamide) of 3-cyano-4-hydroxy-1,2,5-thiadiazole
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