DD272841B5 - PROCESS FOR PREPARING PURE 1-ISOPROPENYL-BENZIMIDAZOLON- (2) - Google Patents
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Description
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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinem 1-lsopropenyl-benzimidazolon-(2) der Formel I. Diese Verbindung stellt ein wertvolles Zwischenprodukt zur Herstellung von Pharmazeutika dar.The present invention relates to a process for the preparation of pure 1-isopropenyl-benzimidazolone- (2) of the formula I. This compound is a valuable intermediate for the preparation of pharmaceuticals.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist bekannt, daß bei der Umsetzung von Acetessigsäureethylester (allgemeine Formel II, R = CjHe) mit o-Phenylendiamin 1 -lsopropenyl-benzimidazolon-(2) (I) gebildet wird. Es ist ferner bekannt, daß bei dieser Reaktion Produktgemische entstehen, die außer I die Verbindungen 4-Methyl-1,3-dihydro-benzo[bl(1,4]diazepin-2-on (III), 2-Methylbenzimidazol (IV) sowie den ß-(o-Aminoanilinol-crotonsäureester (V) enthalten.It is known that in the reaction of ethyl acetoacetate (general formula II, R = CjHe) with o-phenylenediamine 1 -lsopropenyl-benzimidazolone- (2) (I) is formed. It is further known that in this reaction product mixtures are formed which, except I, the compounds 4-methyl-1,3-dihydro-benzo [bl (1,4] diazepin-2-one (III), 2-methylbenzimidazole (IV) and the β- (o-aminoanilinol crotonic acid ester (V).
Die Mengenverhältnisse, in denen die Produkte I, III, IV und V entstehen, sind abhängig von den Reaktionsbedingungen. Des weiteren sind die Ergebnisse verschiedener Bearbeiter widersprüchlich hinsichtlich der Produktzusammensetzung auch beim Arbeiten unter - entsprechend den Angaben der Autoren - gleichen Reaktionsbedingungen.The quantitative ratios in which products I, III, IV and V are formed depend on the reaction conditions. Furthermore, the results of different agents are contradictory in terms of product composition even when working under - according to the authors - same reaction conditions.
Ohne Lösungsmittel bei Raumtemperatur erhielt Sexton (J. ehem. Soc. 1942,303) in Gegenwart von Salzsäure als Katalysator in ca. 25%iger Ausbeute die Verbindung V.Without solvent at room temperature, Sexton (J., soc., 1942, 303) in the presence of hydrochloric acid as catalyst in about 25% yield, the compound V.
Inder Schmelze soll nach Vernin (J. Heterocyclic ehem. 18,85 (1981 ]) unkalalysiert innerhalb von 5 Minuten bei 150°C I neben IV entstehen. Eigene Versuche unter gleichen Reaktionsbedingungen ergaben jedoch nur 26 bis 31 % I neben 14 bis 19% III und 23 bis 27% IV. Außerdem ist die Durchführung einer derartigen organischen Kurzzeit-Schmelzreaktion im technischen Maßstab problematisch.According to Vernin (J. Heterocyclic, formerly 18.85 (1981)), the melt is to be produced uncalcalyzed within 5 minutes at 150 ° C. in addition to IV.12 Own experiments under the same reaction conditions yielded only 26 to 31% I in addition to 14 to 19% III and 23 to 27% IV. In addition, the performance of such short-term organic melting reaction on a commercial scale is problematic.
Bei der Durchführung der Reaktion von Il mit o-Phenylendiamin in Lösungsmitteln, insbesondere in aromatischen Kohlenwasserstoffen wie Xylen unter azeotroper Abdestillation des gebildeten Wassers und Alkohols, sind die Ergebnisse widersprüchlich.In carrying out the reaction of II with o-phenylenediamine in solvents, especially in aromatic hydrocarbons such as xylene with azeotropic distillation of the water and alcohol formed, the results are contradictory.
So erhielt Sexton in Xylen ohne Katalysator verschiedene Produkte, denen er jedoch, wie später von D avoll (J. ehern. Soc. 1960,Thus, sexton in xylene without catalyst was given various products, but to which it was later modified by D avoll (J. Ehern. Soc.
308) und Rossi (HeIv. chim. Ada 1960,1298) festgestellt wurde, falsche Strukturen zuordnete.308) and Rossi (HeIv. Chim. Ada 1960, 129b), was assigned false structures.
Davoll und Rossi fanden, daß Sexton I neben III erhalten hatte. So erhielt Rossi unter den gleichen Reaktionsbedingungen wie Sexton (Xylen, ohne Katalysator) I in von 26 bis 47% schwankenden Ausbeuten neben 35% III und 12,5% V. Davoll erhielt ebenfalls!, wobei er keine Ausbeute angab.Davoll and Rossi found that Sexton had received I alongside III. Thus, under the same reaction conditions as sexton (xylene, without catalyst), Rossi obtained I in yields varying from 26 to 47% in addition to 35% III and 12.5% V. Davoll also obtained !, indicating no yield.
Rossi und Davoll gelang es jedoch nicht, darüber hinaus ein Herstellungsverfahren mit reproduzierbaren Ausbeuten für I zu finden. So heißt es bei Rossi: „Wie auch bereits von Davoll festgestellt wurde, variieren die Mengen an isolierbaren Kondensationsprodukten I und III von Versuch zu Versuch."However, Rossi and Davoll failed to find a manufacturing process with reproducible yields for I. Rossi states: "As already noted by Davoll, the amounts of isolable condensation products I and III vary from experiment to experiment."
Die Nichtreproduzierbarkeit wurde durch spätere Veröffentlichungen bestätigt. Während Meth-Cohn (J. ehem. Soc. 1982,261) und Ajupova (Chim. get. soed. 1974,235) behaupteten, I isoliert zu haben, erhielten unter den gleichen Reaktionsbedingungen andere Bearbeiter I entweder überhaupt nicht, wie Vernin (Chemica Scripta 1980,16,157), der nur IiI erhielt, oder aber es wurden aus I, III und IV bestehende Gemische erhalten.Non-reproducibility was confirmed by later publications. While Meth-Cohn (1982, J. Soc., 1982, 261) and Ajupova (Chim., 1974, 355) claimed to have isolated I, under the same reaction conditions, other processors I either did not receive at all, such as Vernin (J. Chemica Scripta 1980, 16, 177), which received only II, or mixtures existing from I, III and IV were obtained.
So erhielt Scheremet (Chim. get. soed. 1981, 1255) Gemische, bestehend aus bis zu 6% I und 67%lll, Guidon (Sc.Pharm. Biol.Lor.Thus, Scheremet (Chim, get soed, 1981, 1255) received mixtures consisting of up to 6% I and 67% III, Guidon (Sc.Pharm.Biol.Lor.
3, [2). 50 (1975)) neben 45% I auch III (keine Ausbeuteangabe) bzw. in siedendem Benzen 70% IV.3, [2]. 50 (1975)) in addition to 45% I also III (no yield indication) or in boiling benzene 70% IV.
Die Nichtoignung dieser Verfahrensvariante zur Gewinnung von I konnte durch eigene Versuche bestätigt werden. So wurden in Xylen unkatalysiert lediglich aus I, III und IV bestehende Substanzgemische erhalten (Ausbeuten: 24-29% 1,35-41 % III, 19-23% IV).The Nichtoignung this process variant for the recovery of I could be confirmed by own experiments. Thus, in the case of xylene, uncatalyzed substance mixtures were obtained only from I, III and IV (yields: 24-29%, 1.35-41% III, 19-23% IV).
Ebenfalls widersprüchlich sind die Ergebnisse bei der alkalisch katalysierten Reaktion.Also contradictory are the results in the alkaline catalyzed reaction.
Während Sexton 18,5% I neben 63,5% III in hoher Verdünnung (o-Phenylendiamin-Konzentration 0,9 Mol/l, Esterkonzentration 1 Mol/l) erhielt, konnte Rossi unter gleichen Bedingungen nur III (Ausbeute 64 %) isolieren. Davoll isolierte bei gleicher Arbeitsweise ebenfalls ausschließlich nur III (keine Ausbeuteangabe). Eigene Versuche bestätigten prinzipiell diese Angaben.While Sexton received 18.5% I in addition to 63.5% III in high dilution (o-phenylenediamine concentration 0.9 mol / l, ester concentration 1 mol / l), Rossi was able to isolate only III (yield 64%) under the same conditions , Davoll isolated with the same procedure also only III (no yield indication). Own experiments confirmed this information in principle.
Wir erhielten 62 bis 66% III und nur 7 bis 11 % I (Raum-Zeit-Ausbeute: 0,007-0,012 g ml"1 · h"1).We obtained 62 to 66% III and only 7 to 11% I (space-time yield: 0.007-0.012 g ml " 1 x h" 1 ).
Zusammenfassend muß also festgestellt werden, daß die beschriebenen Arbeitsweisen mangelhaftsind und ein ökonomisches Herstellungsverfahren für I nicht existiert.In summary, therefore, it must be stated that the described modes of operation are inadequate and an economic production method for I does not exist.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Durch die Erfindung wird es möglich, in einem technisch anwendbaren, ökonomisch günstigen Verfahren I selektiv, in hoher Raum-Zeit-Ausbeute und großer Reinheit herzustellen.The invention makes it possible to produce I in a technically applicable, economically favorable method selectively, in high space-time yield and high purity.
Darlegung des Wesens der Erf'ndungExplanation of the essence of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, I in einem technisch anwendbaren Verfahren ökonomisch günstig in hoher Raum-Zeit-Ausbeuto und hoher Reinheit selektiv herzustellen.The object of the present invention is to selectively produce I economically in a space-time yield and high purity in a technically applicable process.
Diese Aufgabe wird überraschomie.-weiso dadurch gelöst, daß man bei Temperaturen von etwa 120 bis 1500C zu einer Lösung von o-Phenylendiamin in einem aromatischen Kohlenwasserstoff zuerst einen Alkalikatalysator und anschließend einen Acetessigsäurealkylester der allgemeinen Formel II, worin R einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen bedeutet, zugibt und das im Gemisch vorhandene bzw. entstehende Wasser und den entstehenden Alkohol azeotrop abdestilliert.This object is achieved surprisomie-weiso that at temperatures of about 120 to 150 0 C to a solution of o-phenylenediamine in an aromatic hydrocarbon, first an alkali catalyst and then a alkyl acetoacetate of the general formula II, wherein R is an alkyl radical with 1 to 4 carbon atoms, adding and distilling off the water present in the mixture or resulting water and the resulting alcohol azeotropically.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Acetessigsäurealkylester entweder kontinuierlich oder quasikontinuierlich (portionsweise) mit fortschreitender Reaktion dem Reaktionsgemisch zugeführt wird.It is advantageous if the alkyl acetoacetate is fed to the reaction mixture either continuously or quasi-continuously (in portions) as the reaction progresses.
Der im Destillat enthaltene aromatische Kohlenwasserstoff kann erwünschtenfalls nach Entfernung des Wassers und des Alkohols im Kreislauf dem Reaktionsgemisch wieder zugeführt werden. Die Entfernung des im Destillat enthaltenen Wassers und Alkohols kann in an sich bekannter Weise, zum Beispiel durch Behandeln mit Molsieben, Kieselgel, Calciumchlorid oder Phosphorpentoxid erfolgen.The aromatic hydrocarbon contained in the distillate may, if desired, be recycled to the reaction mixture after removal of the water and the alcohol in the circulation. The removal of the water and alcohol contained in the distillate can be carried out in a conventional manner, for example by treatment with molecular sieves, silica gel, calcium chloride or phosphorus pentoxide.
Als Alkalikatalysatoren eignen sich beispielsweise Alkalialkoholate, Ätzalkalien wie KOH oder NaOH oder wäßrige Lösungen von KOH oder NaOH.Suitable alkali metal catalysts are, for example, alkali metal alkoxides, caustic alkalis, such as KOH or NaOH, or aqueous solutions of KOH or NaOH.
Als aromatische Kohlenwasserstoffe eignen sich sowohl durch Alkylreste oder Halogenatome mono- oder disubstituierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluen, Xylen, Chlorbenzen, Brombenzen oder Dichlorbenzen. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht jedoch darin, daß die Umsetzung in Xylen oder Chlorbenzen durchgeführt wird.Suitable aromatic hydrocarbons are mono- or di-substituted aromatic hydrocarbons, such as toluene, xylene, chlorobenzene, bromobenzene or dichlorobenzene, both by alkyl radicals or halogen atoms. A particular embodiment of the invention, however, is that the reaction is carried out in xylene or chlorobenzene.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Umsetzung in einer Inertgasatmosphäre, zum Beispiel einer Stickstoffatmosphäre, durchgeführt wird. Das kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß über die Lösung ein leichter N2-Strom geleitet wird.A particular embodiment of the invention is that the reaction is carried out in an inert gas atmosphere, for example a nitrogen atmosphere. This can be done, for example, by passing a light N 2 stream over the solution.
Wenn es prinzipiell auch möglich ist, das Verfahren der vorliegenden Erfindung bei beliebigen Konzentrationen durchzuführen, besteht eine besondere Ausführungsform der Erfindung darin, daß die Reaktionspartner o-Phenylendiamin und Acetessigsäurealkylester in einer Konzentration von etwa 3 bis 4 Mol/l eingesetzt werden.If it is in principle also possible to carry out the process of the present invention at any desired concentrations, a particular embodiment of the invention consists in using the reactants o-phenylenediamine and alkyl acetoacetate in a concentration of about 3 to 4 mol / l.
Erfindungsgemäß wird die Verbindung I dabei in einer Ausbeute von 79 bis 83% der Theorie und einer Raum-Zeit-Ausbeute von 0,152 bis 0,160 g · ml"1 · h"1 erhalten. Sie kann ohne Reinigung weiter verarbeitet werden.According to the invention, compound I is obtained in a yield of 79 to 83% of theory and a space-time yield of 0.152 to 0.160 g.ml " 1 .h" 1 . It can be processed further without cleaning.
Die selektive Bildung von I in hoher Reinheit und gegenüber dem Stand der Technik mehr als verzehnfachten Raum-Zeit-Ausbeute durch Verdrei- bis Vervierfachung der Amin- und Esterkonzentration bei alkalischer Katalyse ist überraschend.The selective formation of I in high purity and over the prior art more than tenfold the space-time yield by tripling to quadrupling the amine and ester concentration in alkaline catalysis is surprising.
Ausführungsbeispielembodiment
108 g (1 Mol) o-Phenylendiamin löst man in 300 ml Xylen und erhitzt unter Rühren am Wasserabscheider bis auf eine Innentemperatur von ca. 12O0C. Bei dieser Temperatur gibt man 1,5ml konzentrierte Kalilauge (47%ig) als Katalysator zu und tropft anschließend während 5 bis 10 Minuten unter Rühren 123g (1,06 Mol) Acetessigsäuremethylester (II, R = Ή3) zu. Es beginnt eine Wasser-Methanol-Abspaltung, die nach ca. 1 Stunde beendet ist. Ab dem Zeitpunkt der beginnenden Abspaltung wird die Lösung 3 Stunden am Rückfluß und Wasserabscheider erhitzt, wobei während dieser Zeit die Siedetemperatur bis auf 136 bis 1380C ansteigt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch bis auf eine Temperatur von 40 bis 50°C abgekühlt. Während etwa 15 Minuten läßt man eine Mischung von 165ml 47%iger Kalilauge und 110 ml Wasser zufließen. Man kühlt mit Kaltwasser den Ansatz auf 20 bis 25°C, rührt bei dieser Temperatur 30 Minuten und trennt anschließend die Phasen. Unter Rühren läßt man ca. 120 ml Eisessig bis zu einem pH = 7 zulaufen, wobei sich I abscheidet. Die vorteilhafte Fälltemperatur ist 30-35°C, was durch die Neutralisationswärme erreicht wird (zunächst nicht kühlen). Anschließend kühlt man auf 15 bis 20°C, rührt bei dieser Temperatur 2 Ständen nach, saugt ab und wäscht 2mal mit je 200 ml Wasser.108 g (1 mol) of o-phenylenediamine is dissolved in 300 ml of xylene and heated with stirring on a water to an internal temperature of about 12O 0 C. At this temperature, 1.5 ml of concentrated potassium hydroxide solution (47%) as a catalyst 123.7 g (1.06 mol) of methyl acetoacetate (II, R = .times.3) are then added dropwise while stirring for 5 to 10 minutes. It begins a water-methanol elimination, which is completed after about 1 hour. From the time of the beginning cleavage, the solution is heated for 3 hours at reflux and water, during which time the boiling point rises to 136 to 138 0 C. Subsequently, the reaction mixture is cooled to a temperature of 40 to 50 ° C. For about 15 minutes, a mixture of 165 ml of 47% potassium hydroxide solution and 110 ml of water is added. It is cooled with cold water, the approach to 20 to 25 ° C, stirred at this temperature for 30 minutes and then separates the phases. While stirring, about 120 ml of glacial acetic acid is allowed to run to a pH of 7, whereby I separates out. The favorable precipitation temperature is 30-35 ° C, which is achieved by the heat of neutralization (initially not cool). It is then cooled to 15 to 20 ° C, stirred at this temperature 2 stalls, filtered off with suction and washed twice with 200 ml of water.
Nach dem Trocknen erhält man 137-144g (79-83%) I vom Fp. 117-12O0C. DC-Prüfung (Laufmittel: Benzen/Methanol 90:10): keine Verunreinigungen III, IV und V nachweisbar.After drying, 137-144 g (79-83%) of the melting point 117-12O 0 C are obtained. TLC test (mobile phase: benzene / methanol 90:10): no impurities III, IV and V detectable.
Analog werden aus 108g (1 Mol) o-Phenylendiamin und 174 g (1,1 Mol) Acetessigsäure-n-butylester 141 g (81 %) I vom Fp. 116-1190C hergestellt.Analogously, from 108 g (1 mol) of o-phenylenediamine and 174 g (1.1 mol) of n-butyl acetoacetate 141 g (81%) of M, mp 116-119 0 C prepared.
C=OC = O
CHo -"C= CHgCHo - "C = CHg
CHo -CHo -
0 Il C - CH.0 Il C - CH.
IlIl
C-ORC-OR
IIII
CH,CH,
N=CN = C
CH.CH.
N-CN-C
i \i \
H 0H 0
IIIIII
C IVC IV
NH.NH.
NHNH
CH - COORCH - COOR
I.I.
CH,CH,
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