DE1545570C3

DE1545570C3 - Verfahren zur Herstellung von Dichlorpyrazinen

Info

Publication number: DE1545570C3
Application number: DE1965A0050884
Authority: DE
Inventors: Kenneth Henry North Plainfield N.J. Collins (V.St.A.)
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1965-11-25
Filing date: 1965-11-25
Publication date: 1980-04-24
Also published as: DE1545570B2; DE1545570A1

Description

O (CH₂L-H

H-(CH₂V-C-N

(CH₂),- H

in der π 0 oder 1 und m und ρ jeweils 1 oder 2 bedeuten, im Verhältnis von wenigstens 0,3 Mol Lösungsmittel pro Mol 2-Chlorpyrazin bei einer Temperatur von etwa 40 bis 120⁰C und in Gegenwart von über etwa 0,02 Mol-% Wasser, bezogen auf 2-Chlorpyrazin, zur Orientierung der Substitution zum 2,6-Dichlorpyrazinisomeren und in Gegenwart von weniger als 0,02 Mol-% Wasser zur Orientierung der Substitution zum 2,3-Dichlorpyrazinisomeren umsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Temperatur im Bereich von etwa 70—! 05°C anwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als polares Lösungsmittel Dimethylformamid, Diäthylformamid oder Dimethylacetamid verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wassergehalt durch Zugabe von etwa 0,05 bis 4 Mol Phosphoroxychlorid oder 1 bis 2 Mol Sulfurylchlorid pro MoI 2-Chlorpyrazin auf weniger als 0,02 Mol-% einstellt.

Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Dichlorpyrazinen sind kompliziert und aufwendig. Die Umsetzung von Chlor mit Pyrazin in flüssiger Phase zu Chlorpyrazinen bereitet besondere Schwierigkeiten, da bei den dabei herrschenden Bedingungen im befrächtlichen Maß Zersetzungen stattfinden und die erhaltenen Produkte unbrauchbar sein können.

Zu den verschiedenen bekannten Verfahren zur Herstellung von Chlorpyrazinen gehören Dampfphasenreaktionen bei hohen Temperaturen und bei Atmosphären- oder Unterdruck, wodurch Mischungen erhalten werden. In US- 25 24 431, die die Herstellung isomerer Polychlorpyrazine betrifft, ist eine Chlorierung von Pyrazinen bei 325 bis 500⁰C beschrieben, bei der neben anderen Produkten gemischte Dichlorpyrazine erhalten werden.

Die US- 25 73 268 betrifft die Herstellung von Dichlorpyrazinen und beschreibt die Herstellung von Polychlorpyrazinen aus Monochlorpyrazin bei 325 bis 525° C.

In US- 25 40 476 ist die Trennung von isomeren Dichlorpyrazinen beschrieben. Pyrazin selbst ist in Gegenwart von Chlor zwar sehr reaktionsfreudig, nicht dagegen das 2-Chlorpyrazin. Es erscheint daher unmöglich, daß sich 2-Chlorpyrazin durch direkte Chlorierung in flüssigem Zustand in eine Dichlorverbin-

dung überführen läßt, ohne daß man ziemlich scharfe Druck- und Temperaturbedingungen anwendet. Selbst wenn eine solche Chlorierung gelingt, wird gewöhnlich ein Isomerengemisch erhalten, so daß die Herstellung und Isolierung eines der möglichen Isomeren in wirtschaftlicher Ausbeute eines unverhältnismäßig großen Aufwands bedarf.

Ein Verfahren zur Herstellung von 2,6-Dichlorpyrazin durch Chlorierung von 2-Chlorpyrazin mit Chlor der Sulfurylchlorid in flüssiger Phase bei 65 bis 150°C und Drücken von 3,45—69,1 bar (3,5 bis 70 atm) ist in US-27 97 219 beschrieben. Für ein solches Verfahren wird ein Autoklav benötigt. Geeignet ist beispielsweise ein 226 1 Autoklav bei einem Ansatz von 81,6 kg. Wegen der Korrosion durch die Reaktionsteilnehmer muß jedoch die Autoklavauskleidung häufig erneuert werden. Um eine brauchbare Reinheit zu erzielen, muß das Produkt ferner einer Wasserdampfdestillation unterworfen werden.

Die Schwierigkeiten bei der Chlorierung von Pyrazinen sind dem Fachmann bekannt, wie beispielsweise aus US- 30 96 331 hervorgeht, in der lediglich die Monochlorierung beschrieben ist.

Die Chlorierung in Dimethylformamid für nichtanaloge Verbindungen wurde beispielsweise in J. Am. Chem. Soc, Bd. 74, S. 3033 (1952) beschrieben.

Zusammenfassend läßt sich daher feststellen, daß die bekannten Verfahren zur Herstellung von Dichlorpyrazinen alle den wesentlichen Nachteil haben, daß sie stets zu Gemischen der verschiedenen dichlorierten Isomeren führen, die zur Gewinnung der einzelnen Dichlorisomeren in mühevoller Weise aufgetrennt werden müssen. Eine gezielte und einfache direkte Herstellung von Dichlorpyrazinen unter Orientierung der Substitution zum 2,6-Dichlorpyrazin oder zum 2,3-DichIorpyrazin ist hiernach nicht möglich. Die beispielsweise zur Herstellung von Farbstoffen und Arzneimitteln benötigten wichtigen Ausgangsprodukte sind daher bisher nur nach verhältnismäßig aufwendigen Methoden zugänglich.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines neuen und einfachen Verfahrens zur Herstellung von Dichlorpyrazinen, bei dem sich die jeweils gewünschten Dichlorisomeren in gezielter Weise bilden lassen.

Diese Aufgabe läßt sich überraschenderweise durch das in den Ansprüchen näher bezeichnete Verfahren erfindungsgemäß lösen.

Die Anwesenheit eines polaren organischen Lösungsmittels der angegebenen Formel, das die Protonierung von Wasser zu Hydronium (HßO+) induziert, ist als erfindungsgemäß wesentlich anzusehen. Zur Erzielung bester Ergebnisse, soll dieses Lösungsmittel wasserlöslich oder mit Wasser mischbar sein. Letzteres ist insofern günstig, als man dann bei der Reinigung das Lösungsmittel verdünnen oder verdrängen kann, so daß nur die polychlorierten Pyrazine zurückbleiben.

Erfindungsgemäß bevorzugte polare organische Lösungsmittel sind Dimethylformamid, Diäthylformamid und Dimethylacetamid. Dimethylformamid ist gewöhnlich am wohlfeilsten.

Zusätzlich zu den Dialkylsäureamiden der angegebenen Formel lassen sich beim vorliegenden Verfahren auch noch andere polare und mit Wasser mischbare Lösungsmittel verwenden, beispielsweise niedere Alkohole, wie Äthanol oder Methanol, Essigsäure, Acetanhydrid, Acetonitril, andere niedere wasserlösliche Fettsäuren, ihre Anhydride und Nitrile, die Wasser lösen und in Wasser löslich sind, Pyridin, Picoline, darunter «-, ß- und y-Picolin und ihre Gemische Lutidine und andere

alkylsubstituierte Picoline, andere wasserlösliche, stickstoffhaltige Basen, Dimethylsulfoxid oder Sulfolan.

Das Ausmaß und die Orientierung der Substitution wird durch die im Reaktionsgemisch insgesamt vorhandene Wassermenge bestimmt. Im Handel erhältliches ^r> 2-Chlorpyrazin ist eine Flüssigkeit, die zur Absorption von Wasser aus der umgebenden Luft neigt, so daß ohne besondere Vorkehrungen ein Wassergehalt von etwa 2 bis 4% zu erwarten ist. Wenn nichts anderes angegeben ist, wird ein solches Produkt als Ausgangsmaterial für to die Beispiele verwendet. Bei der Addition von Chlor an das 2-Chlorpyrazin wird Chlorwasserstoff eliminiert und die so gebildete Säure reagiert mit dem vorhandenen Wasser. Die erhaltenen Ergebnisse stimmen mit der Theorie überein, daß Protonierung von r> Wasser unter Bildung von Hydroniumionen (HjO⁺) erfolgt, die anscheinend mit dem Pyrazinkern in Wechselwirkung treten und die Substitution zum 2,6-DichIorpyrazinisomeren verschieben. Wenn man die Wassermenge herabsetzt, tritt sowohl in der 3- als auch 2» in der 6-StelIung Substitution ein, und man erhält 2,3- und 2,6-Dichlorpyrazin. Je nach dem jeweils gewünschten Ergebnissen ist das vorliegende Verfahren somit entweder in Gegenwart von über etwa 0,02 Mol-% Wasser oder von weniger als etwa 0,02 Mol-% Wasser 2"> durchzuführen. Wie der jeweils erforderliche Wassergehalt eingestellt wird, ist für den Erfolg des vorliegenden Verfahrens nicht entscheidend, und es können daher hierzu übliche und dem Fachmann geläufige Methoden und Mittel angewandt werden, so daß sich eine eventuell so vorhandene zu hohe Wassermenge auf beliebige Weise entfernen läßt, nämlich durch übliche Verfahren zum Wasserentzug. Zweckmäßigerweise erfolgt die Wasserentfernung durch Zugabe von Phosphoroxychlorid, das sich mit Wasser umsetzt und dieses aus der Reaktions- s^r> mischung entfernt.

Für die Umsetzung ist eine Temperatur von etwa 40 bis 120⁰C, vorzugsweise von 60 bis 80⁰C geeignet. Niedrigere Temperaturen ergeben gute Ausbeuten, die Reaktionsdauer wird jedoch verlängert. Höhere Tempcraturen verursachen Verluste an Reaktionsteilnehmern oder erschweren eine Regelung der Umsetzung. Vorzugsweise wendet man unter Rückflußtemperatur liegende Temperaturen an. Man kann auch einen Autoklaven und höhere Temperaturen anwenden, wenn v> die erforderlichen Vorrichtungen zur Verfügung stehen, insbesondere in Verbindung mit sehr flüchtigen Lösungsmitteln.

Eine Erhöhung der Temperatur und von verfügbarem Chlor kann zur Bildung von 2,3,5-Trichlorpyrazin oder w sogar zu einem vollständig chlorierten Produkt führen. Durch Erhöhung der verfügbaren Chlormenge und durch Verschärfen der Reaktionsbedingungen kann man also wie erwähnt auch diese Produkte herstellen.

Die Entwässerung des verwendeten, polaren organi- τ, sehen Lösungsmittels, und damit die Verschiebung zum 2,3-Dichlorisomeren, läßt sich auch leicht durch Zugabe von Sulfurylchlorid erreichen, da das Schwefeldioxyd vorhandenes Wasser bindet und damit wirksam entwässert, da Sulfurylchlorid selbst ein Lösungsmittel t>o ist und das darin enthaltene Chlor zugleich das zur Chlorierung benötigte Chlor teilweise oder auch ganz liefern kann. Eine solche Umsetzung wird vorzugsweise bei etwa 50 bis 90⁰C, insbesondere bei etwa 70 bis 75° C, durchgeführt. Es ist am wirtschaftlichsten pro Mol b5 2-Chlorpyrazin wenigstens 0,3 Mol eines Dialkylamids, und insbesondere etwa 1 Mol Dimethylformamid, zu verwenden. Pro Mol 2-Chlorpyrazin werden etwa 1 bis 2 Mol, vorzugsweise etwa 1,8 Mol, Sulfurylchlorid angewandt.

Es werden gute Ausbeuten von etwa 60% oder mehr an 2,3-Dichlorpyrazin erzielt. Das 2,3-Dichlorisomere kann auch beinahe ausschließlich gebildet werden; bei einem typischen Versuch bestand das Produkt aus etwa 95% 2,3-Dichlorpyrazin und der Rest aus einer Mischung von 2,6-Dichlorpyrazin und 2-Chlorpyrazin.

Zur Entfernung von Wasser aus dem System kann man auch Essigsäureanhydrid verwenden.

Man kann verschiedene Gemische von Lösungsmitteln und Entwässerungsmitteln anwenden. Gewöhnlich ist es jedoch einfacher, mit nur einem flüssigen Träger und einem Entwässerungsmittel zu arbeiten.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man 2-Hydroxypyrazin oder ein Metallsalz, davon, z. B. das Natriumsalz als Ausgangsstoff verwenden kann, wodurch das Verfahren besonders zweckmäßig wird. Diese Verbindungen können mit Phosphoroxychlorid zu 2-Chlorpyrazin chloriert werden. In Gegenwart des Phosphoroxychlorids kann man das im ersten Reaktionsschritt gebildete 2-Chlorpyrazin ohne Isolierung einfach und leicht in 2,3-Dichlorpyrazin umwandeln.

Man kann 2-Chlorpyrazin selbst als Ausgangsstoff verwenden; für praktische Herstellungsverfahren im technischen Maßstab ist es jedoch sehr zweckmäßig und wirtschaftlich, von 2-Hydroxypyrazin in Form seines Natriumderivats auszugehen und es mit Phosphoroxychlorid umzusetzen. Das Phosphoroxychlorid dient dabei gleichzeitig als Lösungsmittel und als Reaktionsteilnehmer und wird in einer Menge von etwa 1,5 bis 4 Mol, vorzugsweise von etwa 2,5 Mol pro Mol Hydroxypyrazin angewandt. Zweckmäßigerweise wird als Reaktionstemperatur für die Chlorierung des Hydroxypyrazins die Rückflußtemperatur der Mischung angewandt, die etwa 100—108⁰C beträgt. Die Chlorierung läßt sich leicht bei Temperaturen unterhalb der Rückflußtemperatur durchführen und erfordert dann lediglich eine längere Zeit. Nachdem die Erstchlorierung vollständig ist, wird das 2-Chlorpyrazin in der Reaktionsmischung, die überschüssiges Phosphoroxychlorid und andere Produkte enthält, ohne Isolierung mit Chlor in Gegenwart des solvolytisch und katalytisch wirksamen Mediums zu 2,3-Dichlorpyrazin umgesetzt.

Im Hinblick auf das bestehende Vorurteil, daß für den Erfolg der Chlorierung scharfe Bedingungen erforderlich seien, ist es sehr überraschend, das erfindungsgemäß so hervorragende Ergebnisse erhalten werden.

Der bevorzugte Anwendungsbereich des Trägermediums, vorzugsweise Dimethylformamid, liegt bei etwa 0,3 Mol als unterer Grenze bis etwa 2 Mol pro MoI Chlorpyrazin. Man kann größere Mengen verwenden, diese sind jedoch unwirtschaftlich. Mit weniger als 0,3 MoI wird die Handhabung der Mischung schwierig und der Wirkungsgrad nimmt merklich ab.

Wenigstens stöchiometrische Chlormengen müssen angewandt werden. Das Chlor wird einfach in die Reaktionsmischung geleitet. Da die Umsetzung schwach exotherm verläuft, kann gelindes Kühlen erforderlich sein. Wenn sich keine Wärme mehr entwickelt, fällt die Temperatur ab und die Umsetzung ist im wesentlichen beendet. Wenigstens ein Teil des Chlors kann dem polaren, flüssigen Lösungsmittel vor Zugabe des 2-Chlorpyrazins zugesetzt werden.

Die vorstehenden Ausführungen bezogen sich zwar auf die Chlorierung als die technisch wichtige Ausführungsform, man kann jedoch analoge Verfahren

für die Bromierung von Pyrazinen anwenden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Angaben über Teile beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist. Angaben in Mol-% sind auf die Menge auf Chiorpyrazin in dem System bezogen.

B e isp ie I 1

Man leitet 10 Minuten lang Chlor in 64,6 Teile Dimethylformamid ein, das zwischen 70 und 75°C gehalten wird. Dann werden allmählich in einer Zeit von 15 Minuten 202 Teile 2-Chlorpyrazin zugesetzt. Dabei führt man weiter Chlor zu und hält durch Kühlen die Temperatur bei 70 bis 75° C. Wenn die Schwache Wärmeentwicklung aufhört, und die Temperatur der Reaktionsmischung auf etwa 60°C sinkt, wird die Umsetzung als vollständig angesehen. Man läßt die Mischung sich auf 40°C kühlen und gießt sie dann unter Rühren auf ein Gemisch aus 220 Teilen Eis und 135 Teilen Wasser. Das feste 2,6-Dichlorpyrazin wird abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Die Ausbeute an 2,6-Dichlorpyrazin beträgt 90%.

Beispiele 2—6

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei unterschiedliche Mengen an Dimethylformamid (DMF) und 2-Chlorpyrazin verwendet werden. Die Umsetzungen werden bei 70—75" C mit überschüssigem Chlor durchgeführt. Die Ergebnisse sind nachstehend angegeben.

Beispiel	Gramm-Mol	Gramm-Mol	Verhältnis	Ausbeute	¹	33	Theoretische	Ausbeute
	2-Chlorpyrazin	DMF	von DMF zu	in Gramm	80	Ausbeute
			2-Chlorpyrazin	35	g	%
2	0,28	0,28	1,0	36,4'	41,6	80
3	0,56	0,64	1,07	55	83	96
4	0,28	0,14	0,50	41,6	84
5	0,28	0,323	1,08	41,6	87
6	0,42	0,28	0,66	63	87

Beispiel7

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird mit 0,37 Mol 2-Chlorpyrazin und 0,425 Mol DMF mit der Ausnahme wiederholt, daß die Temperatur bei der Chlorierung zwischen 100 und 108°C gehalten wird. Als Produkt wird eine Mischung von 2,3-Dichlorpyrazin und 2,6-Dichlorpyrazin erhalten, wie sich aus den Infrarotabsorptionskurven ergibt.

Die beiden Verbindungen werden durch fraktionierte Kristallisation getrennt, die auf den Unterschieden in ihren Verfestigungspunkten beruht.

Beispiele

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird mit 0,28 g-Mol 2-Chlorpyrazin und 0,323 g-Mol DMF mit der Ausnahme wiederholt, daß die Chlorierung bei 90—100°C durchgeführt wird. Um die Verflüchtigung des Produkts und das Mitreißen durch die austretenden Gase herabzusetzen, wird ein geschlossener Reaktor unter einem Überdruck von 1,73 bar (1,75 atü) verwendet.

Das erhaltene Produkt besteht aus 16,5 kristallinem Feststoff mit 80% 2,6-DichIorverbindung und 20% 2,3-Dichlorverbindung und 11,2 g Öl aus gleichen Teilen des 2,3- und 2,6-Dichlorisomeren.

Nach Trennung durch fraktionierte Kristallisation betragen die Ausbeuten an:

wird Chlorgas durch die Mischung geleitet, bis sich keine Wärme mehr entwickelt.

j> Die Reaktionsmischung gießt man unter Rühren in 100 Teile eines jeweils zur Hälfte aus Eis und Wasser bestehenden Gemisches, isoliert das kristalline Produkt durch Filtrieren und wäscht es mit Wasser nach. Es wird eine Ausbeute von 8,5 Teilen 2,6-Dichlorpyrazin erhalten, das aufgrund der Infrarotanalyse aus 91,6% reinem 2.6-Dichlorpyrazin besteht, während der Rest hauptsächlich Wasser ist.

Bei Verwendung von Diäthylformamid als Lösungsmittel werden im wesentlichen gleiche Ergebnisse erhalten.

2,6 Isomeren:
2,3 Isomeren:

18,8 g oder 45%
8,9 g oder 210

Beispiel 9

Man löst 12,7 Teile 2-Chlorpyrazin in 9,45 Teilen Dimethylacetamid und hält die Mischung zwischen 70 und 75°C, bei Bedarf unter schwachem Kühlen. Dann Beispiel 10

Zu einer Lösung von 32 Teilen 2-Chlorpyrazin in 23,6 Teilen Dimethylformamid von 70—75°C werden unter Rühren allmählich 67 Teile Sulfurylchlorid zugegeben. Die Temperatur wird bei 70—75°C gehalten und bei Bedarf wird von außen gekühlt. Nachdem die Umsetzung beendet ist, was sich durch Aufhören der Wärmeentwicklung anzeigt, kühlt man die Mischung auf unter 40°C ab und versetzt sie vorsichtig mit 100 Teilen Wasser, wobei man die Temperatur unter 40°C hält. Durch Zugabe von Natriumhydroxydlösung wird der pH-Wert der Mischung auf einen Wert zwischen etwa 7,0 und fast 8,0 eingestellt. Das 2,3-Dichlorpyrazin wird aus der Reaktionsmischung destilliert.

Die organische Schicht wird isoliert und liefert 26 Teile 2,3-Dichlorpyrazin (62,5% Ausbeute), das durch das Infrarotspektrum identifiziert wird.

Der Versuch wird mit Dimethylformamid und Dimethylacetamid jeweils in den gleichen Molverhältnissen wiederholt. Man erhält gute Ausbeuten an 2,3-Dichlorpyrazin.

Beispiel 11

1130 Teile Phosphoroxychlorid werden auf einer Temperatur von 25 bis 30⁰C gehalten und dabei in einer Zeit von 30 bis 40 Minuten mit 400 Teilen Natriumpyrazinolat versetzt. Die Zugabe ist von einer stark exothermen Reaktion begleitet und Kühlen ist erforderlich. Nach 15minütigem Rühren bei 20 bis 25°C wird die Mischung vorsichtig auf 90⁰C erwärmt. Während des Erwärmens erfolgt eine exotherme Reaktion. In größeren Reaktionsgefäßen kann zur Steuerung der Umsetzung Kühlen erforderlich sein. Wenn die Temperatur von 90° C abzusinken beginnt, wird die Mischung bis auf 106⁰C weiter erwärmt und 3 Stunden lang bei 106 bis 109⁰C gerührt. Man kühlt die Reaktionsmischung, die 2-Chlorpyrazin enthält, auf 2O⁰C und setzt vorsichtig 735 Teile Dimethylformamid zu, wobei man die Temperatur bei 20—25°C hält. Die Zugabe wird von einer stark exothermen Reaktion begleitet, so daß Kühlen erforderlich ist. Die Mischung wird 15 Minuten bei 20 bis 25° C gerührt und dann auf 75° C erwärmt. Während man die Temperatur bei 70 bis 75⁰C hält, leitet man Chlorgas durch die Mischung, bis die schwach exotherme Reaktion aufhört und die Temperatur ohne äußeres Kühlen auf 6O⁰C abfällt. Dann gießt man nach Kühlen auf 25°C die Mischung vorsichtig in 500 Teile einer Mischung aus Eis und Wasser und hält dabei die Temperatur bei 25—30⁰C, indem man von außen mit Aceton-Trockeneis und innen mit Eisstückchen kühlt.

Das gebildete Gemisch wird vorsichtig durch Zugabe einer 50°/oigen Lösung vom kaustischen Soda und einem pH-Wert von 7,0 bis 8,0 neutralisiert. Die Neutralisierung verläuft stark exotherm und man hält die Temperatur durch äußeres Kühlen mit Aceton-Trockeneis bei 25 bis 30⁰C. Das Produkt wird durch Wasserdampfdestillation aus der Mischung entfernt. Man kühlt das aus 2 Phasen bestehende Destillat und trennt die untere Schicht von 2,3-Dichlorpyrazin ab. Es wird eine Ausbeute von 70 bis 75% erhalten. Bei weiteren Versuchen unter ähnlichen Bedingungen werden Ausbeuten von 70 bis 80%, bezogen auf das als Ausgangsstoff verwendete 2-Hydroxypyrazin erhalten.

Gute Ausbeuten werden auch mit Diäthylformamid und Dimethylacetamid erhalten.

Außerhalb des bevorzugten Bereichs kann man 2-Chlorpyrazin als Ausgangsstoff mit etwa 1 bis 4 Mol Phosphoroxychlorid und 0,3 bis 2 Mol Dimethylformamid oder einen anderen Dialkylsäureamid verwenden und erhält gute Ausbeuten an 2,3- Dichlorpyrazin.

Beispiel 12 .

Eine Mischung von 5,0 Mol Chlorpyrazin mit einem Wassergehalt von 0,2 Mol-% und 2,5MoI Dimethylformamid wird in einem ummantelten 2 1-Glaskolben (Glas-Harz-Kolben) auf 100⁰C erhitzt. Man leitet allmählich Chlor unter die Oberfläche der Mischung und hält dabei mit Hilfe von Wasser und Dampf eine Temperatur von 100—105⁰C aufrecht. Nachdem 6,25 Mol Chlor zugesetzt sind, kühlt man die Reaktionsmischung auf 6O⁰C und setzt Wasser bis zu einem Volumen von 1,21 zu. Die verdünnte Reaktionsmischung wird unter Rühren auf 500 g Eis gegossen. Das feste 2,6-Dichlorpyrazin wird abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Die gaschromatische Analyse des Festprodukts ergibt eine Ausbeute von 76% 2,6-Dichlorpyrazin und 6,0% 2,3-Dichlorpyrazin.

(In diesem und in den folgenden Beispielen beziehen sich Molangaben auf g-Mol, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, Angaben in Mol-% sind nur auf das Chlorpyrazin bezogen.)

Beispiele 13—16

In jedem der folgenden Beispiele werden die gleichen Molmengen Dimethylformamid, Chlorpyrazin und Chlor wie in Beispiel 1 verwendet. Das erhaltene Festprodukt wird gaschromatographisch auf den Gehalt an 2,6- und 2,3-Dichlorpyrazinisomeren analysiert.

Die bei jedem Beispiel angewandten Variablen und die erzielten Ausbeuten sind nachstehend angegeben.

Beispiel

Mol-% Wasser,	Chlorierungs
bezogen auf Chlor	temperatur
pyrazin
12,8	100-105⁰C
25,5 .	100-105⁰C
13,2	70- 75⁰C
26,2	70- 75°C

Ausbeute
2,6-Isomeres

Ausbeute
2,3-Isomeres

13
14
15
16

79,7
68,1
86,2
83,0

3,2 2,3 0,7 0,8

55

Beispiel 17

Eine Mischung aus 5,0 Mol Chlorpyrazin mit einem Wassergehalt von 0,2 Mol-% und 2,5 Mol Dimethylformamid wird in einem ummantelten 2-1-KoIben (Harz-Kolben) auf 70⁰C erwärmt. Man leitet Chlor allmählich unter die Oberfläche der Mischung ein und hält dabei mit Hilfe von erwärmtem Wasser eine Temperatur von 70—75⁰C aufrecht. Nachdem 6,25 Mol Chlor zugesetzt sind, kühlt man die Reaktionsmischung auf 60° C und setzt Wasser bis zu einem Volumen von 1,21 zu. Die verdünnte Reaktionsmischung wird unter Rühren auf 500 g Eis gegossen. Das feste 2,6-Dichlorpyrazin filtriert man ab und wäscht es mit Wasser. Aus den vereinigten wäßrigen Filtraten wird eine ölige Schicht, die 2,3- und 2,6-Diisomeres enthält abgetrennt. Der Filterkuchen und die ölige Schicht werden gaschromatographisch analysiert. Es wird eine Ausbeute von 32,8% 2,6-Dichlorpyrazin und 50,4% 2,3-Dichlorpyrazin erhalten.

Beispiele 18—21

In jedem dieser Beispiele werden die gleichen Molmengen Chlorpyrazin und Chlor wie in Beispiel 17 verwendet. Der Filterkuchen und die ölige Schicht werden gaschromatographisch auf den Gehalt an 2,6- und 2,3-Dichlorpyrazinisomeren analysiert. Die variablen und die erzielten Ausbeuten für jedes Beispiel sind im folgenden aufgeführt.

030 217/5

	9	Mol	15 45 570	10	Ausbeute	Ausbeute
	Mol-% Wasser	DMF		2,6-Isomer	2,3-Isomer
Beispiel	bezogen auf		Chlorierungs	Ϊ	%
	Chlorpyrazin	2,5	temperatur	49,0	.33,2
	6,5	2,5		73,2	11,6
18	0,2	5,0	70-75⁰C	33,5	57,1
19	0,4	5,0	40-45⁰C	66,6	18,5
20	13,1		7Ö-75°C
21	Beispiel 22	70-75⁰C

Zu einer Mischung aus 1,0 Mol Chlorpyrazin und 1,15MoI Dimethylformamid, die 0,2 Mol-% Wasser bezogen auf Chlorpyrazin hält, in einem 1 1 3-Hals-Rundkolben gibt man langsam 1,11 Mol Phosphoroxychlorid zu. Es wird dafür gesorgt daß bei der exothermen Reaktion die Temperatur 65°C nicht überschreitet. Dann wird die Reaktionsmischung auf 70⁰C erwärmt. Man leitet allmählich Chlor unter der Oberfläche der Mischung ein und hält dabei durch Kühlen und/oder Erwärmen von außen einen Temperaturbereich von 70—75⁰C ein. Nachdem 1,25 Mol Chlor zugesetzt sind, kühlt man die Reaktionsmischung auf 60⁰C und gießt sie langsam und vorsichtig unter Rühren auf 500 ml Eiswasser. Die ölige Schicht trennt man bei 35—40⁰C von der wäßrigen Schicht ab. Die gaschromatographische Analyse der öligen Schicht ergibt eine Ausbeute von 1,0% 2,6-Dichlorpyrazin und von 84,3% 2,3-Dichlorpyrazin.

Beispiele 23—27

In jedem dieser Beispiele werden die gleichen Molmengen Chlorpyrazin und Dimethylformamid verwendet wie in Beispiel 21. Die erhaltene ölige Schicht wird gaschromatographisch auf 2,6- und 2,3-Dichlorpyrazinisomeres analysiert. Die bei jedem Beispiel angewandten variablen Verfahrensgrößen und die erzielten Ausbeuten sind im folgenden angegeben.

Beispiel	Mol-% Wasser	Mol POCl₃	Mol Chlor	Chlorierungs	Ausbeute	Ausbeute
				temperatur	2,6-Isomer	2,3-Isomer
23	0,4	0,2	1,25	70- 75°C	1,8	87,4
24	13,0	0,2	1,25	70- 75°C	4,1	91,0
25	0,2	2,0	1,25	70- 75°C	0,7	84,2
26	0,2	1,11	2,4	70- 75°C	1,1	87,4
27	0,2	1,11	2,5	100-105⁰C	3,4	69,4

B e i s ρ i e 1 28

Man setzt langsam 0,25 Mol Phosphoroxychlorid zu einer Mischung aus 5,0 Mol Chlorpyrazin und 5,75 Mol Dimethylformamid, die 0,2 Mol-% Wasser enthält, in einem ummantelten 2 1 Glaskolben (Glas-Harz-Kolben) zu. Man läßt die Temperatur bei der exothermen Reaktion 65°C nicht überschreiten. Dann leitet man allmählich Chlor unter der Oberfläche der Mischung ein und hält dabei eine Temperatur von 70—75⁰C aufrecht. Nachdem 6,25 Mol Chlor zugesetzt sind, kühlt man die Reaktionsmischung auf 60⁰C und versetzt sie langsam bis zu einem Volumen von 2,01 mit kaltem Wasser. Die verdünnte Reaktionsmischung gießt man unter Rühren auf 500 g Eis. Das feste 2,3-Dichlorpyrazin wird abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Die gaschromatographische Analyse ergibt eine Ausbeute von 2,8% 2,6-Dichlorpyrazin und von 82,7% 2,3-Dichlorpyrazin.

Beispiel 29...

Eine Mischung von 0,5 Mol Chlorpyrazin und 1,0 Mol Essigsäure, die 27,8 Mol-% Wasser enthält, wird in einem 500 ml 3-Hals-Kolben auf 90⁰C erwärmt. Durch die Mischung leitet man einen Überschuß an Chlor und hält dabei eine Temperatur von 90—97°C ein. Nach Kühlen auf 50⁰C gießt man die Mischung auf 200 g Eis, filtriert das Festprodukt ab und wäscht mit Eiswasser nach. Aufgrund der gaschromatographischen Analyse des Filterkuchens betragen die Ausbeuten an Dichlorpyrazin: 55,0% 2,6-Dichlorpyrazin und 1,1% 2,3-Dichlorpyrazin.

Beispiel 30

Eine Mischung aus 1,0MoI praktisch wasserfreiem 2-Chlorpyrazin und 1,15 Mol praktisch wasserfreiem Dimethylformamid wird in einem 1-I-Dreihalskolben unter Rühren auf 70⁰C erwärmt. Unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von 70 bis 75°C mit Hilfe eines Wasserbades wird langsam Chlor in die Mischung eingeleitet. Nach Einführung von 1,25 Mol Chlor wird das Reaktionsgemisch auf 50⁰C abgekühlt und bis zu einem Volumen von 900 ml mit Wasser versetzt. Das so erhaltene Gemisch wird auf 30 bis 35°C abgekühlt, in einen 1-I-Scheidetrichter eingebracht und 15 Minuten darin belassen. Danach wird die untere gelbe Schicht abgetrennt. Das Gewicht dieser organischen Schicht beträgt 142,5 g.

Die gaschromätographische Analyse dieses Materials ergibt folgende Zusammensetzung:

2-Chlorpyrazin Spur

2,3-Dichlorpyrazin 60,52%

2,6-Dichlorpyrazin 32,01%

2,3,5-Trichlorpyrazin 3,64%

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Dichlorpyrazinen durch Chlorierung von 2-Chlorpyrazin, dadurch gekennzeichnet, daß man Chlor mit 2-Chlorpyrazin in einem polaren, organischen Lösungsmittel der Formel