DE2003144A1 - Verfahren zur Herstellung von 5-Imino-1,2,4-triazin-Derivaten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von 5-Imino-1,2,4-triazin-Derivaten

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DE2003144A1 DE19702003144 DE2003144A DE2003144A1 DE 2003144 A1 DE2003144 A1 DE 2003144A1 DE 19702003144 DE19702003144 DE 19702003144 DE 2003144 A DE2003144 A DE 2003144A DE 2003144 A1 DE2003144 A1 DE 2003144A1
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    • C07D253/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D251/00
    • C07D253/02Heterocyclic compounds containing six-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D251/00 not condensed with other rings
    • C07D253/061,2,4-Triazines
    • C07D253/0651,2,4-Triazines having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D253/071,2,4-Triazines having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms, or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
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    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/64Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
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Description

.2003144 FARBENFABRIKEN BAYER AG
LEVERKU S EN-BayeiWerk Patent-Abteilung Bi/HM
Verfahren zur Herstellung von 5-lmino—1 .2.4-triazin-Derivaten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues, chemisch eigenartiges Verfahren zur Herstellung von neuen 5-Imino- j
1,2,4-triazin-Derivaten, welche als Zwischenprodukte zur -
Synthese von herbiziden Wirkstoffen verwendet werden können.
Es ist bereits bekannt geworden, daß man 1,2,4-Triazin-5-on-Derivate durch Umsetzung von d( -Ketosäuren mit Hydrazinderivaten herstellen kann (vgl. "The Chemistry of Heterocyclic Components", A. Weissberger, Vol. H), 44, Interscience · Publishers,- Inc., New York, 1956). Da die o(-Ketosäuren jedoch schver zugänglich sind oder nur durch mehrstufige Synthesen erhalten werden können, wie z.B* die Trimethylbrenztraubensäure, kommt diesem Verfahren nur begrenzte Bedeutung zu. Es ist ferner bekannt geworden, daß man 5-Imino-6-phenyl-1,2,4-triazine, welche durch Hydrolyse der Iminogruppe leicht in Λ entsprechende i,2,4-Triazin-5-one überführt werden können, aus Benzoylcyaniden und Hydrazinderivaten erhält (vgl. die Belgische Patentschrift 735 318).
Diese Methode versagt jedoch, wenn 5-Imino-6-alkyl-1 ,'2,4-triazine hergestellt werden sollen, welche als Zwischenprodukte zur Synthese von 6-Alkyl-1,2,4-triazin-5-onen Bedeutung haben, da die entsprechenden Acylcyanide bei der Reaktion mit Hydrazinderivaten bevorzugt Cyanwasserstoff abspalten (vgl. Chem. Ber. 88, 117 (1955)).
Le A 12 656 - 1 -
109831/2211
Es wurde nun gefunden, daß man die neuen 5-Imino-1,2,4-triazin-Derivate der Formel
in welcher
R für aliphatische, arylaliphatische, aromatische
oder heterocyclische Reste steht, die gege-
P benenfalls durch Hydroxy, Halogen, Alkyl und/
oder Nitro substituiert sein können,
R.. für einen aliphatischen Kohlenwasserstoff rest, Amino, Alkylamino oder Dialkylamino steht,
R2 für V/asserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest steht
X für Sauerstoff, Schwefel oder NR, steht und R, für Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest steht,
erhält, wenn man c/-Iminonitrile der Formel
R-O-G=N
N (II)
in welcher
R und R4 gleich oder verschieden sein können und die oben für R angegebene Bedeutung haben,
Le A 12 656 - 2 -
1098 31/.2 211
mit Hydrazinderivaten der Formel
NH2-N=C-NH-R1 . -■-■."
i : . - (in)
in welcher
Ry, Rp und X die oben angegebene Bedeutung haben,
in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels und in Gegenwart einer Säure umsetzt.
Es ist als ausgesprochen überraschend zu bezeichnen, daß sich die ^-Iminonitrile gemäß Formel (II) bei der Umse-tzung mit Hydrazinderivaten gemäß Formel (III) ganz andersartig verhalten als die entsprechenden Acylcyanide (d. h. ^(-Ketonitrile). Während Acylcyanide· mit Hydrazinderivaten vornehmlich unter Abspaltung, von Cyanwasserstoff reagieren (vgl. Chem. Ber. 88, 117 (1955))* verlieren die entsprechenden o( -Iminonitrile bei der Umsetzung mit Hydrazinderivaten die Nitrilgruppe nicht. Vielmehr bildet sich in nahezu quantitativer Reaktion' das 1,2,4-Triazinsystem in Form der 5-Imino-1,2,4-triazine gemäß Formel (I). Durch Hydrolyse können diese 5-Imino-i,2,4-triazine ferner leicht in 1,2,4-Triazi-n-5-One umgewandelt werden. Da die benötigten <tf-Iminonitrile,wie z.B.das 2-N-tert.-Butylimino-3»3-dimethylbutyronitril (vgl. Chem. Ber. 102, 1447 (1969)), als Ausgangsstoffe leichter zugänglich sind als die entsprechenden ö(--Keto säur en j, weist das erfindungsgemäße Verfahren erhebliche Vorteile auf gegenüber dem von o(-Ketosäuren ausgehenden Verfahren. Die vorliegende Erfindung stellt also eine wesentliche Bereicherung der Technik dar.
Le A 12 656 - 3 -
109831/22 11
Verwendet man 2-N-tert.-Butyliraino-3t3-dimethylbutyronitril und Thiocarbohydrazid-Hydrochlorid als Ausgangsstoffe, so kann der Reaktionsablauf durch das folgende Formelschema wiedergegeben werden:
(CH,),C-C-C=N + NHp-N=C-NH-NH2-HCl N SH
C(CH,),
+ (CH5)^C-NH2.HCl
Die als Ausgangsprodukte verwendeten tf-Iminonitrile sind durch Formel (II) allgemein definiert. In dieser Formel stehen R und R4 vorzugsweise für Alkyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen. Dieseß-Iminonitrile sind teilweise bekannt. Sie können entweder durch Dimerisierung von Isonitrilen unter dein katalytischen Einfluß von Lewis-Säuren wie Bortrifluorid (vgl. Chem.Ber. _1O2, 1447 (1969)) oder durch kationisch katalysierte Reaktion von Isonitrilen mit Nitrilen (J.Org.Chem.34, 4040-4046 (1969)) hergestellt werden. Die noch nicht bekannten Verbindungen können nach den gleichen Verfahren hergestellt werden.
Als Beispiele für die erfindungsgemäß zu verwendenden (X-Iminonitrile kommen die in der obengenannten Literatur beschriebenen Verbindungen, bevorzugt jedoch solche cC -Iminonitrile in Betracht, die sich durch Dimerisierung der folgenden tert.-Alkylisonitrile herstellen lassen: tert.-Butylisonitril, 1,1-Diraethyl-propylisonitril, 1,1,3,3-Tetramethylbutylisonitril, i-Methyl-i-cyclohexylisonitril, 1-Äthyl-1-cyclopentylisonitril und 1-Methyl-i-cyclooctylisonitril.
Le A 12 656 _ 4 -
109831 /221 1
■■"■■-■. ' ■ - ν -
Die als Ausgangsprodukte verwendeten Hydrazinderivate sind durch Formel (III) allgemein definiert. In dieser Formel steht R-. vorzugsweise für Alkyl mit 1-6 Kohlenstoffatomen oder für Amino, Rp vorzugsweise für Wasserstoff oder Alkyl mit 1-6 Kohlenstoffatomen, und X steht'vorzugsweise für Sauerstoff und Schwefel.
Diese Hydrazinderivate sind durchweg bekannt. Als Beispiele für die erfindungsgemäß verwendbaren Hydrazinderivate seien im einzelnen genannt:
Thiosemicarbazid, S-Methyl-thiosemiearbazid., Thiocarbohydrazid, 'S-Methylthiocarbohydrazid, 4-Methyl-t.hiosemicarbazid und Garbohydrazid.
Als Verdünnungsmittel kommen alle inerten polaren organischen ä Lösungsmittel in Frage. Hierzu gehören z.B. Alkohole mit 1-6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Äthanol sowie stark polare Lösungsmittel wie Dirnethylsulfoxid, Dimethylformamid oder Hexamethylphosphorsäuretriamid. ■-■■.·'
Für die erfindungsgemäße Durchführung der Reaktion zwischen den o(-Iminonitrilen und den Hydrazinderivaten ist die Anwesenheit von sauren Katalysatoren von Bedeutung.
Als saure Katalysatoren kommen z.B. Lewis-Säuren wie Bortrifluorid, Aluminiumchlorid oder Zinntetrachlorid, ferner organische Säuren wie Trifluoressigsäure, vorzugsweise aber anorganische Säuren wie Salzsäure, Salpetersäure, Schwefel- (J säure oder Phosphorsäure in Frage. Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Säure,kombiniert,mit dem Hydrazin-"derivat als Salz einzusetzen.
Die Reaktionstemperaturen können in einem größeren'Bereich variiert werden. Im allgemeinen arbeitet man zwischen -20° und +15O0O, vorzugsweise zwischen 0° und 10O0C.
Le A 12 656 - 5 -
10983 1/22 11
20Q3U4 6
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man im allgemeinen oi-Iminonitril und Hydrazinderivat im Molverhältnis 2 : 1 bis 1 : 2 ein, vorzugsweise jedoch im Verhältnis 1:1. Die Säure wird, bezogen auf das Hydrazinderivat, im Molverhältnis 0,3 : 1 bis 2:1, vorzugsweise aber im Verhältnis 1 : 1 eingesetzt. Im allgemeinen beginnt man mit der Umsetzung bei tiefen Temperaturen und erwärmt dann langsam auf höhere Temperaturen. Die Aufarbeitung erfolgt in üblicher Weise, z.B. durch Ausfällen der Reaktionsprodukte mit V/asser, Filtrieren und Umkristallisieren.
Die erfindungsgemäßen neuen 5-Imino-1,2,4-triazin-Derivate sind wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von herbiziden Wirkstoffen. Durch Hydrolyse der Iminogruppe, z.B. durch Erwärmen mit verdünnter Salzsäure, lassen sich die 5-Imino-1,2,4-triazin-Derivate in die entsprechenden 1,2,4-triazin-5-one umwandeln, deren herbizide Potenz bekannt ist (vgl. Naturwissenschaften 55_, 1446 (1968) sowie Japanische Patentschrift 547 317). So kann beispielsweise 3-Mercapto-4-amino-5-imino-6-tert.-butyl-1,2,4-triazin durch einstündiges Kochen unter Rückfluß mit 1-normaler Salzsäure unter Bildung von 3-Mercapto-4-amino-6-tert.-butyl-1,2f4-triazin-5-on hydrolysiert werden, welches sich bei 20°C durch Methylierung mit Methyljodid in Gegenwart von Natriumhydroxid in 3-Methylmercapto-4-amino-6-tert.-"butyl-1,2,4-triazin-5-on überführen läßt, das als besonders wirksames Herbizid bekannt ist.
Le A 12 656 - 6 -
109831/221 1
>■
Beispiel 1:
NH
)3C
SH
142.5 g (1 Mol) Thiocarbohydrazid-hydrochlorid werden in 500 ml Dimethylsulfoxid gelöst- und innerhalb von 1 Stundemit 166 g (1 Mol) 2-tert.-Butylimino-3,3-dimethyl-butyronitril unter Kühlung auf 20°G umgesetzt. Es wird noch eine Stunde nachgerührt, bevor man mit 1 ltr. Eiswasser das Reaktionsprodukt ausfällt. Nach dem Umkristallisieren aus Äthanol erhält man das?: 3-Mercapto-4-amino-5-imino-6-tert .-butyl-1,2,4-triazin vom Schmelzpunkt 181 C. Ausbeute: 150 g (75 $ der Theorie).
Bie folgende Tabelle 1 zeigt die Ausbeuten an 3-Mercapto-4-amino-5-imino_6-tert.-butyl-1j2,4-triazin bei Durchführung der gleichen Reaktion in Abhängigkeit von Lösungsmittel, Temperatur und Katalysator:
Tabelle 1
Lösungsmittel ΦΟΤΠΊΛ / ΓΙ- / / f7 ο -! +■
JL. will k/ · / \_# / / XJ v7 -L U
Katalysator
(1 Moläqui-.
valent)
Ausbeute Schmp.
Äthylalkohol
Dimethylform
amid
Dimethylsulf-
oxirt -.-■:
Dimethylsulf
oxid
Dimethylsulf
oxid
Le A 12 656
20°/1 h +
90 /1 h
20°/1 h +
90° /1h - ,·.
20°/2 h
20°/1 h
20°/1 h ■[
- 7 ·
HCl
(als Salz)
HCl '
(als Salz)
HNO3
/als Salz)
GP3-COOH
80 io
50 io
.51 i>:
12 9S
30 ^
179-181°
178-180°
179-180°
179-180°
178-180°
109831/221 1
^ 2003U4
a) Hydrolyse;
10 Gewichtsteile 3-Mercapto-4-amino-5-imino-6-tert.-butyl-1 ,2,4-triazin werden mit 80 G-ewiohtsteilen Äthanol und 100 Gewichtsteilen 1-normaler Salzsäure 2 Stunden auf 1000C erhitzt. Nach Abkühlen auf 200C scheidet sich das kristalline Reaktionsprodukt ab, wird abgesaugt und getrocknet. Man erhält 9,3 Gewichtsteile 3-Mercapto-4-amino-6-tert.-butyl-1,2,4-triazin-5-on vom Schmelzpunkt 215 - 2170C. Ausbeute: 93 $ der Theorie.
Diese Hydrolyse läßt sich auch unmittelbar im Anschluß an die Umsetzung des 2-tert.-Butylimino-3,3-dimethyl-butyronitrils mit Thiocarbohydrazid-hydrochlorid ohne Zwischenisolierung des 3-Mercapto-4-amino-5-imino-6-tert.-butyl-1,2,4-triazins in einem Eintopfverfahren durchführen.
b) Methylierung:
NH
^N
4 Gewichtsteile 3-Mercapto-4-amino-6-tert.-butyl-1,2,4-triazin-5-on werden in einer Mischung aus 11 Gewichtsteilen 2-normaler Natriumhydroxid-Lösung und 4 Gewichtsteilen
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Methanol gelöst und^bei O0C mit 3,2 Gewichtsteilen Methyljodid versetzt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch noch 4 Stunden bei 20° gerührt. Das Reaktionsprodukt kristallisiert aus, wird abgesaugt, getrocknet und aus Benzol umkristalllsiert. Man erhält 3,52- Gewichtsteile 3-Methylmercapto-4-amino-6-tert.-butyl-1,2,4-triazin-5-ori vom Schmelzpunkt 126 - 127°C. Ausbeute: 82 fo der Theorie.
Beispiel 2:
O,
Analog zu Beispiel 1 erhält man bei Verwendung von S-Methylthiocarbohydrazid-hydrochlorid das 3-Methylmercapto-4-amino-u 5-imino-6-tert.-.butyl-1,2,4-triazin vom Schmelzpunkt 154-155
Das gleiche Produkt kann aber auch durch direkte Methylierung des in Beispiel 1 beschriebenen 3-Meroapto-4-ämitio-6--fcert..-butyl-1,2,4-triazins hergestellt werden wie folgt: ·
4 Gewichtsteile 3-Mercapto-4-amino-5-imino-6-tert.-butyl-1,2,4-triazin werden in einer Mischung aus 11 Gewichtsteilen 2-normaler Natriumhydroxid-Iösung und 4 Gewichtsteilen Methanol gelöst und, gegebenenfalls nach Abfiltrieren von wenig Ungelöstem, bei 200C mit 3,2 Gewichtsteilen Methyljodid versetzt. Anschließend wird das' Reaktionsgemisch noch 4 Stunden bei 2O0C gerührt* Daa Reaktionsprodukt kristallisiert aus, wird abgesaugt und getrocknet-». Man erhält. 3*8 Gewichtsteile■''■ ; (89 ^ der iü.heoriei; 5-Methyime;rcapto-4*amino-5 butyl-1,2,.4-triazin. ypm^ Schmelzpunkt 152-1540C. : man auf die Zwischenisolierung des 3-Mercapto-4-amino-5-iminoo^tert.-butyl^i ,2,4-triazins j so kann die oben beschrieWn^„-..,;';.: ilethylierung auch als Eintopfverfahren durchgeführt werden: 16 AΛ2 656 . - 9 -
r, \
10 9831/2 211
20031U AO
7.1 Gewichtsteile Thiocarbohydrazid-hydrochlorid und 8,3 Gewichtsteile 2-tert.-Butylimino-3,3-dimethyl-butyronitril v/erden in 5 Gewichtsteilen Dimethylsulfoxid 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Man fügt dann 5 Gewichtsteile 2-normale Natriumhydroxid-Lösung hinzu, evakuiert kurz und gibt bei O0C 8,5 Gewichtsteile Methyljodid zu.Das Reaktionsprodukt kristallisiert aus, wird abgesaugt und aus Äthanol umkristallisiert. Man erhält 4,4 Gewichtsteile 3-Ilethylmercapto-4-amino-5-imino-6-tert.-butyl-1,2,4-triazin vom Schmelzpunkt 154 - 1550C.
Ausbeute: 41 fo der Theorie.
Beispiel 3;
NH
(CH3)3CJ
OH
166 Gewichtsteile 2-tert.-Butylimino-3,3-dimethyl-butyronitril und 126 Gewichtsteile Carbohydrazid-hydrochlorid werden in 400 Gewichtsteilen Dimethylsulfoxid 1 Stunde auf 1000G erhitzt. Aus der klaren Lösung werden mit Wasser 195 Gewichtsteile farblose Substanz ausgefällt. Nach dem Umkristallisieren aus Äthylalkohol erhält man 98 Gewichtsteile (53 ia der Theorie) 3-Hydroxy-4~amino-5-imino-6-tert.-butyl-1,2,4-triazin vom Schmelzpunkt 182 - 1840C
Beispiel 4:
NH
Le A 12 656
- 10 -
10 9 8 3 1/2211
2Q031U
166 Gewicht st eile 2-tert ,-Butylimino-3,3-dlinethylbutyronitril und 141 Gewichtsteile 4-Methyl-thiosemicarbazid-hydrochlorid werden in 400 Gewichtsteilen Dimethylsulfoxid eine Stunde auf 1000C erhitzt. Nach Ausfällen des Reaktionsproduktes mit Wasser und Umkristallisieren aus Alkohol erHält man 62 Gewichtsteile (31 °ß> der Theorie) 3-Mercapto-4-methyl-5-imino-6-tert.-butyl-1,2,4-triazin vom·Schmelzpunkt , 170 - 1720C.
Ie A 12 656

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    ij) Verfahren zur Herstellung von 5-Imino-1 ,2,4-triazin-Derivaten, dadurch gekennzeichnet, daß man o(-Iminonitrile der Formel
    Il
    in welcher
    R und R., die gleich oder verschieden sein können, für aliphatisch^, arylaliphatische, aromatische oder heterocyclische Reste stehen, die gegebenenfalls durch Hydroxy, Halogen, Alkyl und/oder Nitro substituiert sein können,
    mit Hydrazinderivaten der Formel
    21 X R2
    in welcher
    R^ für einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, Amino, Alkylamino oder Dialkylamino steht,
    R2 für Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest steht,
    X für Sauerstoff, Schwefel oder NR, steht und
    R, für Y/asserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoff rest steht,
    in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels und in Gegenwart einer Säure umsetzt.
    Le A 12 656 - 12 -
    109831 /22
    . l ..".■■■ ■ .
    2) Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
    daß man die Umsetzung bei Temperaturen zwischen -20° und
    4- 15O0C durchführt.
    5) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Urns-i
    durchführt.
    man die Umsetzung bei Temperaturen zwischen O und 100
    4) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in Äthylalkohol durchgeführt wird.
    5) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in Dimethylsulfoxid durchgeführt wird.
    6) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in Dimethylformamid durchgeführt wird.
    7) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in Gegenwart von Bortrifluorid-Ätherat durch geführt wird. ■--■"■-■-..'
    8) Verfahren gemäß Anspruch 1,: dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in Gegenwart von Trifluor&ssigsäure durchgeführt wird« "-.-■. '.""..: ■.:■"■
    9) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrazinderivat in Form eines Hydrochlorids eingesetzt wird.
    "-1O) 5-Imino-1,2,4-triazin-Derivate der Formel
    Le A 12 656 . ■ .■ - 13 -
    10 983 1722 11
    2003Κ4
    in welcher
    R für aliphatische, arylaliphatische, oder heterocyclische -tieste steht, die gegebenenfalls durch Hydroxy, Halogen, Alkyl und/oder Nitro substituiert sein können,
    Rl für einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, Amino, Alkylarnino oder Dialkylamino steht,
    Rp für Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoff rest steht, X für Sauerstoff, Schwefel oder NR-, steht und
    R-2 für Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest steht.
    Le A 12 656 -H-
    109831/2211 t
DE2003144A 1970-01-24 1970-01-24 5-Imino-6-alkyl-1^2,4-triazin-Derivate und Verfahren zu deren Herstellung Expired DE2003144C3 (de)

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