DE10144411A1 - Verfahren zur Herstellung von 3-(Haloalkyl-3-oxo-1-butenylamino)acrylnitrilen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von 3-(Haloalkyl-3-oxo-1-butenylamino)acrylnitrilenInfo
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von 3-Haloalkyl-3-oxo-1-butenylamino)acrylnitrilen der Formeln (Ia) und (Ib), DOLLAR A R·F·-C(O)-CH=CH-NH-CH=CH-CN DOLLAR A R·F·-C(O)-CH=CH-NH-CH(ZR·1·)-CH¶2¶-CN DOLLAR A worin DOLLAR A R·F· (C¶1¶-C¶4¶)-Haloalkyl; DOLLAR A R·1· (C¶1¶-C¶6¶)-Alkyl und DOLLAR A Z gleich oder verschieden O oder S bedeutet; DOLLAR A wobei man DOLLAR A 1-Haloalkyl-3-amino-2-buten-1-on (II) DOLLAR A R¶F¶-C(O)-CH=CH-NH¶2¶ (II) DOLLAR A in einer Kondensationsreaktion unter vermindertem Druck mit einer Verbindung der Formel (III) und/oder (IV) DOLLAR A (R·1·Z)CH=CH-CN DOLLAR A (R·1·Z)¶2¶C=CH-CN DOLLAR A umsetzt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3-(Haloalkyl-3-oxo-1-butenylamino)acrylnitrilen.
- 3-(Haloalkyl-3-oxo-1-butenylamino)acrylnitrile sind nützliche Ausgangsstoffe zur Herstellung von 4-Haloalkylnicotinsäurederivaten, wie sie beispielsweise in DE 100 61 967.3 als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Schädlingsbekämpfungsmitteln beschrieben sind.
- Es wurde nun überraschend ein einfaches Verfahren zur Herstellung von 3-(Haloalkyl-3-oxo-1-butenylamino)acrylnitrilen gefunden, aus dem sich 4-Haloalkylnicotinnitrile in einem Schritt durch einfachen Ringschlußreaktion erhalten lassen.
- Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von 3-(Haloalkyl-3-oxo-1-butenylamino)acrylonitrilen der Formel (Ia, b)
RF-C(O)-CH=CH-NH-CH=CH-CN (Ia)
RF-C(O)-CH=CH-NH-CH(ZR1)-CH2-CN (Ib)
worin
RF (C1-C4)-Haloalkyl;
R1 (C1-C6)-Alkyl und
Z gleich oder verschieden O oder S bedeutet;
wobei man 1-Haloalkyl-3-amino-2-buten-1-on (II)
RF-C(O)-CH=CH-NH2 (II)
in einer Kondensationsreaktion unter vermindertem Druck mit einer Verbindung der Formel (III) und/oder (IV),
(R1Z)CH=CH-CN (III)
(R1Z)2C=CH-CN (IV)
worin
R1 (C1-C6)-Alkyl und
Z O, S, NR1 oder C(O)O bedeutet,
zu einer Verbindung der Formel (Ia) und/oder (Ib) umsetzt. - Bevorzugt haben die Symbole in der Formel (Ia, b) folgende Bedeutungen:
RF ist vorzugsweise CH2F, CFCl2, CF2Cl, CF3, C2F5 oder C3F3, besonders bevorzugt CF3, ganz besonders bevorzugt CF3.
R1 ist vorzugsweise (C1-C4)-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, t-Butyl, besonders bevorzugt Methyl oder Ethyl, ganz besonders bevorzugt Methyl.
Z ist vorzugsweise O oder NR1.
Halo bedeutet F, Cl, Br, I oder vorzugsweise F oder Cl. - 4-Amino-2-Haloalkylbutetone (II) sind bekannt und können beispielsweise wie in J. Fluor. Chem. V. 69, 1994, p. 195-98 und EP-A 0 744 400 beschrieben hergestellt werden, indem ein Säurehalogenid oder Anhydrid der Formel (V)
RF-COCl bzw. (RFCO)2O (V)
mit einer Verbindung der Formel (VI),
CH2=CHOR2 (VI)
worin R2 eine Alkylgruppe bedeutet,
zu einer Verbindung der Formel (VII) umsetzt,
RF-C(O)-CH=CH(OR2) (VII)
aus der durch Reaktion mit Ammoniak Verbindung (II) erhalten wird. - Verbindungen der Formel (III) und (IV) sind bekannt. Sie sind kommerziell erhältlich oder können nach bekannten, dem Fachmann geläufigen Methoden, wie sie z. B. in Bull. Soc. Chim. Fr. 1948, 594 beschrieben sind, hergestellt werden.
- R2 ist vorzugsweise eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl oder tert.-Butyl, bevorzugt sind Methyl und Ethyl, besonders bevorzugt ist Methyl.
- Erfindungsgemäß wird Verbindung (II) in einer Kondensationsreaktion mit Verbindung (III) und/oder (IV) zu Verbindung (Ia) und/oder (Ib) umgesetzt.
- Beispielhaft ist die Kondensation von Verbindung (II) mit den Verbindungen (III) im folgenden Schema dargestellt.
- Die Reaktion wird erfindungsgemäß unter vermindertem Druck (bevorzugt bei einem Druck im Bereich von 5-150 mbar, besonders bevorzugt 10-100 mbar) durchgeführt. Gleichzeitig destilliert man die vorzugsweise leichtsiedenden Komponenten vom Reaktionsgemisch ab und ermöglicht dabei eine komplette Umsetzung beider Edukte. Das Vakuum wird vorteilhaft so gewählt, daß der Siedepunkt den abgespaltenen Verbindung R1ZH, wie z. B. CH3OH, EtOH, BuOH, unterhalb, vorzugsweise 50 bis 10°C unterhalb der Reaktionstemperatur liegt und der Siedepunkt des Lösemittels oberhalb, vorzugsweise 50 bis 150°C oberhalb der Reaktionstemperatur liegt. Dabei wird die Bildung von Nebenprodukten weitgehend zurückgedrängt, und die Reaktionsgeschwindigkeit steigt.
- Das Verhältnis der beiden Komponenten (II) und (III)/(IV) kann bei der Umsetzungen je nach eingesetzter Verbindung und weiteren Reaktionsbedingungen in weitem Umfang variieren.
- Üblicherweise beträgt das Molverhältnis der Komponenten (II) : (III)/(IV) 1,0-1,2 : 1, vorzugsweise 1,02-1,06 : 1,00.
- Die Reaktionstemperatur kann je nach eingesetzter Verbindung und den sonstigen Reaktionsbedingungen in weiten Grenzen variieren. Im allgemeinen liegt die Reaktionstemperatur im Bereich von -20°C bis +70°C und die Reaktionszeit beträgt üblicherweise 0,1 bis 8 h, vorzugsweise von 0,5 bis 5 h.
- Die Reaktionsbedingungen variieren auch, je nachdem, ob eine Verbindung der Formel (III) oder (IV) eingesetzt wird.
- Als Base eignen sich beispielsweise Alkalimetallhydride, wie NaH oder KH, Alkyllithiumverbindungen, wie n-Butyllithium, oder t-Butyllithium, Alkalimetalle, wie Natrium oder Kalium, Alkoholate, wie Na-Methanolat, Na-Ethanolat, K-Methanolat oder K-t-Butanolat. Bevorzugt sind Alkoholate und Alkalimetallhydride, besonders bevorzugt sind: NaH; NaOMe, NaOtBut und KOtBut. Für eine großtechnische Anwendung sind NaOMe, NaOtBut und KOtBut geeignet sind. Die Basen können einzeln oder in Mischung eingesetzt werden. Die Menge der eingesetzten Base kann in weiten Grenzen variieren, je nachdem was für eine Verbindung der Formel (III) eingesetzt wird, ob und in welchem Lösungsmittel gearbeitet wird sowie den weiteren Reaktionsbedingungen. Im allgemeinen werden 1,0 bis 1,2 Äquivalente Base, vorzugsweise 1,02 bis 1,06 Äquivalente Base, pro Mol Verbindung der Formel (III) eingesetzt.
- Die Reaktion wird vorzugsweise in einem Lösungsmittel durchgeführt. Dabei können die Komponenten (III) und (IV) beide in dem Lösungsmittel vorgelegt und diese Lösungen zusammen zur Reaktion gebracht werden, oder eine der Komponenten wird in dem Lösungsmittel vorgelegt, und die andere Komponente wird zugegeben, oder die Base wird zu einer Lösung der beiden Komponenten gegeben.
- Als Lösungsmittel bevorzugt sind polare, aprotische Lösungsmittel, wie N,N-Dimethylformamid, N-Methylpyrollidon (NMP), Sulfolane oder Acetonitril und Kohlenwasserstoffe. Polare aprotische Lösungsmittel sind bevorzugt, besonders bevorzugt sind N,N-Dimethylformamid (DMF) und NMP. Es können auch Mischungen der genannten Lösungsmittel eingesetzt werden.
- Die Menge des eingesetzten Lösungsmittels kann in weiten Grenzen variieren und hängt beispielsweise davon ab, ob und welche Base zugesetzt wird. Im allgemeinen beträgt die Menge des verwendeten Lösungsmittels 1 bis 30, vorzugsweise 4 bis 15 Gewichtsteile pro Gewichtsteil der Verbindung (III).
- Die Herstellung von Verbindungen der Formel (Ia) durch Umsetzung der Verbindung der Formel (II) mit einer Verbindung der Formel (IV) erfolgt in zwei Stufen, wobei zuerst unter Abspaltung der Gruppe (R1Z) die Verbindung der Formel (Ib) gebildet wird und dann in einer zweiten Stufe ein weiteres Molekül R1ZH abgespalten wird, was zu der Verbindung der Formel (Ia) führt. 1. Stufe
2. Stufe
- In allen Reaktionen können statt der reinen Verbindungen auch die Salze eingesetzt oder je nach Reaktionsführung erhalten werden.
- Wird die Kondensationsreaktion in Gegenwart einer Base ausgeführt, die ein Alkalimetall enthält, bilden die Verbindungen (Ia) und (Ib) Alkalisalze. In solchen Fällen schließt an die Kondensationsreaktion ein Neutralisierungsschritt mit einer Säure an. Die Aufarbeitung erfolgt nach bekannten, dem Fachmann geläufigen Methoden, wie Filtration, Waschen und Trocknen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt, wobei beispielsweise eine Mischung der Verbindungen (II), (III) und/oder (IV) und Base in einem Lösungsmittel durch einen verminderten Druck durch einen erhitzten Rohrreaktor geleitet wird.
- Die erfindungsgemäßen erhaltenen Verbindungen (Ia, b) können beispielsweise wie in DE 100 61 967.3 beschrieben zu den Verbindungen
umgesetzt werden. - Die Verbindungen (VIII) und (IX) finden z. B. als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Pflanzenschutzmitteln, insbesondere Schädlingsbekämpfungsmitteln, wie Insektiziden, Verwendung.
- Insbesondere eignen sie sich zur weiteren Umsetzung zu Verbindungen, wie sie in der WO-A 98/57969, EP-A 0 580 374 und der DE 100 14 006.8 beschrieben sind. Auf diese Dokumente, insbesondere die Verbindungen der jeweiligen Formel (I) und die Ausführungsbeispiele wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen; sie gelten durch Zitat als Bestandteil dieser Beschreibung.
- Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Insektizid wirksamen 4-Trifluormethylnicotinsäurederivaten gemäß WO-A 98157969, EP-A 0 580 374 und/oder DE 100 14 006.8, wobei man wie oben beschrieben Verbindungen der Formel (Ia, b) herstellt, diese einer Ringschlußreaktion unterwirft, gegebenenfalls verseift und nach in den zitierten Dokumenten beschriebenen Verfahren weiter zu den insektizid wirksamen Endverbindungen umsetzt.
- Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, ohne sie dadurch einzuschränken.
- In einem 1 l Vierhalskolben mit Thermometer, KPG Rührer, Tropftrichter mit Blasenzähler, absteigendem Kühler mit gekühlter (-10°C) Vorläge und Vakuumanschluß wurden unter N2 117 g Kalium-tert-butylat in 700 DMF vorgelegt und die Lösung auf 0°C gekühlt. 142 g 4-Amino-1,1,1-trifluor-3-buten-2-on wurde bei dieser Temperatur innerhalb von 30 min zugetropft. Nach beendeter Zugabe wurde bei dieser Temperatur 117 g 3,3-Dimethoxypropionsäurenitril zugetropft. Der Tropftrichter wurde entfernt, und der Druck im System wurde langsam auf 20-25 mbar reduziert.
- Anschließend wurde das Gemisch 3-5 h bei 30-35°C und 20-25 mbar. Vakuum gerührt, wobei die leichtsiedenden Produkte (Methanol, tert.-Butanol) gleichzeitig im Vakuum entfernt und in der Vorlage kondensiert wurden.
- Das Reaktionsgemisch wurde auf 1000 g Eis mit 40 ml HCl (d 1.19) bei 0-10°C gegeben und falls notwendig mit HCl auf pH 2-3 gestellt. Nach 1 h wurde der Niederschlag abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und das Produkt getrocknet. Man erhielt 175 g (92%) von 3-(4,4,4-Trifluor-3-oxo-1-butenyl)acrylnitril als Isomerengemisch von 4 Stereoisomeren.
Schmp: 120-126°C. Reinheit 99%. - Man arbeitete wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch bei Normaldruck.
Ausbeute 71%. Reinheit 93%. - Man arbeitete wie in Beispiel 1 beschrieben, nahm jedoch NaOMe als Base.
Ausbeute 86%. - Man arbeitete wie in Beispiel 1 beschrieben, nahm jedoch NaOtBut als Base.
Ausbeute 89%. - In einem Dreihalskolben wurden 19 g (0.1 mol) von 3-(4,4,4-Trifluor-3-oxo-1- butenyl)acrylnitril in 200 ml Methanol gelöst und 0.5 g Li2CO3 wurde zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde für 10 h unter Rückfluß erhitzt. Methanol wurde in Vakuum entfernt und 30 ml HCl wurden zugegeben. Nach 1 h wurde das Produkt extrahiert, das Lösemittel entfernt und 4-Trifluormethylnicotinsäurenitril durch Vakuumdestillation gereinigt. Man erhielt 14.5 g (84%) des Produktes mit S.p 80°C/18 mbar.
NMR 1H (CDCl3) δ: 9.35 (s), 8.0 (d, 1H, 3J(H,H) = 5 Hz), 7.8 (d, 1H, =CH), 3.8 (s, 2H); 2.2 (s, 3H) ppm.
NMR 19F δ: -64.5 (s, CF3) ppm.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von 3-(Haloalkyl-3-oxo-1-butenylamino)acrylnitrilen der
Formel (Ia) und (Ib),
RF-C(O)-CH=CH-NH-CH=CH-CN (Ia)
RF-C(O)-CH=CH-NH-CH(ZR1)-CH2-CN (Ib)
worin
RF (C1-C4)-Haloalkyl;
R1 (C1-C6)-Alkyl und
Z gleich oder verschieden O oder S bedeutet;
wobei man
1-Haloalkyl-3-amino-2-buten-1-on (II)
RF-C(O)-CH=CH-NH2 (II)
in einer Kondensationsreaktion unter vermindertem Druck mit einer Verbindung der Formel (III) und/oder (IV)
(R1Z)CH=CH-CN (III)
(R1Z)2C=CH-CN (IV)
umsetzt.
RF-C(O)-CH=CH-NH-CH=CH-CN (Ia)
RF-C(O)-CH=CH-NH-CH(ZR1)-CH2-CN (Ib)
worin
RF (C1-C4)-Haloalkyl;
R1 (C1-C6)-Alkyl und
Z gleich oder verschieden O oder S bedeutet;
wobei man
1-Haloalkyl-3-amino-2-buten-1-on (II)
RF-C(O)-CH=CH-NH2 (II)
in einer Kondensationsreaktion unter vermindertem Druck mit einer Verbindung der Formel (III) und/oder (IV)
(R1Z)CH=CH-CN (III)
(R1Z)2C=CH-CN (IV)
umsetzt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei man in einem Druckbereich von 5 bis
150 mbar arbeitet.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei man in einem Druckbereich von 20 bis
50 mbar arbeitet.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei man eine Verbindung der Formel
(II) mit einer Verbindung der Formel (III) kondensiert und RF CF3 bedeutet.
5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Kondensation in Gegenwart von Natriummethanolat durchgeführt wird.
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