DE2003144A1 - Verfahren zur Herstellung von 5-Imino-1,2,4-triazin-Derivaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von 5-Imino-1,2,4-triazin-DerivatenInfo
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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)).
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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,
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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.
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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.
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■■"■■-■. ' ■ - 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.
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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.
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>■
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:
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° |
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^ 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.
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:
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r, \
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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.
Ausbeute: 41 fo der Theorie.
NH
(CH3)3CJ
(CH3)3CJ
L· „
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
NH
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- 10 -
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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)
- Patentansprüche:ij) Verfahren zur Herstellung von 5-Imino-1 ,2,4-triazin-Derivaten, dadurch gekennzeichnet, daß man o(-Iminonitrile der FormelIlin welcherR 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 Formel21 X R2in welcherR^ für einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, Amino, Alkylamino oder Dialkylamino steht,R2 für Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest steht,X für Sauerstoff, Schwefel oder NR, steht undR, 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 1004) 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 FormelLe A 12 656 . ■ .■ - 13 -10 983 1722 112003Κ4in welcherR 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 undR-2 für Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest steht.Le A 12 656 -H-109831/2211 t
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