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B e s c h r e i b u n g zu der Patentanmeldung Verfahren zur Rerstellung
substituierter aromatischer Sulfone.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung substituierter
aromatischer Sulfone, das die sele'.tive Monoacylierung eines substituierten m-Diamins
und die Ferfluoralkylsulfonierung des entstehenden Zwischenproduktes zun einem 2-substituierten
5-Acetamidoperfluoralkansulfonanilid umfaßt Die erfindungsgemäß herstellbaren Verbindung
sind bekannt (z.B. US-PS 3 639 474). Sie sind geeignet als Her bicide und/oder Regulatoren
für das Pflanzenwachstum. Die Verbindungen wurden bisher hergestellt entsprechend
der Gel eichung
| l\iH2 IjHSCi^R, |
| s-a,socrz |
| Yn i4O, n lQO, |
| rl |
| t.SO e~ ifH&;o,P |
| il~FiYO , |
| X1 U % I zu"4 4OS |
| ld 0 91 |
| ¼ C; |
| Yrl I 3 |
| ri |
in der X, Y, n und Rf die später angegebene Bedeutung haben. Bei
diesen Verfahren wird das sehr teuere Reagens, nämlich ein Perfluoralkylsulfonierungsmittel
und ein verhältnismässig teuers substituiertes Nitroamin in der ersten Stufe verwendet.
Außerdem ist es ein vielstufiges Verfahren.
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Daher ist der synthetische eg insgesamt aufwendiger, als es für Agrochemikalien
vertretbar ist, bei denen die Kosten kritisch sind.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Verbindungen dor allgemeinen Formel:
in der Rf eine Perfluoralkangruppe mit nicht als zwei Kohlenstoffatomen (vorzugsweise
eine Trifluormethylgruppe), X ein Fluor- oder Chloratom oder eine Methyl- oder Äthylgruppe,
Y ein Wasserstoff-, Fluor- oder Chloratom oder eine Methyl- oder Äthylgruppe bedetutet,
wobei @ ent@eder ein Wasserstoffatom ist oder die für X angegebene Bedeutung hat
und n 1 oder 2 ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man a) ein Diamin der Formel
mit Essigsäureanhydrid oder Acetylchlorid acetyliert zu einem Zwischenprodukt der
Formel
und b) dieses Zwischenprodukt umsetzt mit einem Perfluoralkylsulfonierungsmittel
der Formel RfS02Z, in der Z ein Fluoratom oder der Anhydridrest OSO2Rf (vorzugsweise
ein Trifluormethansulfonylfluorid) ist, um das gewünschte Produkt zu erhalten, das
gegebenenfalls in ein entsprechendes Salz umgewandelt werden kann (d.h. eine Verbindung
der Formel I, mit der Ausnahme, daß das Wasserstoffatom an dem Sulfonamidostickstoffatom
der Säureform durch ein Kation ersetzt ist).
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Vorzugsweise besitzen die erfindungsgemäß herstellbaren Verbindungen
die Formel
wobei X eine Methylgruppe oder ein Chloratom und Y eine Methylgruppe oder ein Chlor-
oder ein Wasserstoffatom bedeutet,
wieder unter der Voraussetzung,
daß Y ein Wasserstoffatom ist oder die gleiche Bedeutung hat wie X. Besonders bevorzugt
sind die beiden Verbindungen, bei denen entweder X eine Methylgruppe und Y ein Wasserstoffatom
ist oder X und Y beide Lethylgruppen bedeuten.
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Das Verfahren wird vorzugsweise in den beiden oben als a) und b)
angegebenen Stufen durchgeführt, obwohl das in der Stufe b) angewandte Zwischenprodukt
auch nach anderen Verfahren hergestellt und später entsprechend b) angewandt werden
kann. Die Erfindung betrifft auch das zuletzt genannte Verfahren.
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Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß in dem Falle, in denen
das Ausgangsmaterial nicht symmetrisch ist, die Reaktion der Stufe a) im wesentlichen
selektiv abläuft und das gea,xnschte Produkt ergibt. Z.B. wird m-Toluoldiamin selektiv
zu 5-Acetamido-2-methylgnilin acetyliert. Das ist besonders vorteilhaft, da substituierte
Phenylendiamine, wie m-Toluoldiamin, leichter zugänglich und im Handel erhältlich
sind als die entsprechenden Nitroaminotoluole.
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Die erste Stufe a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird angegeben
durch die Gleichung
in der X, Y und n die oben angegebene Bedeutung haben und O Q ein Chloratom oder
vorzugsweise die Gruppe -OCCH3 ist.
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Da die Reaktion selektiv abläuft, können leicht Ausbeuten von 70 bis
90 % oder darüber erreicht werden, selbst wenn das Ausgangsmaterial nicht symmetrisch
ist.
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Es ist bevorzugt, die Reaktion in Gegenwart eines Lösung mittels
durchzuführen. Geeignete Lösungsmittel sind Getrahydrofuran, Äthylendichlorid, Wasser,
1,1,1-Trichloräthan, Trichloräthylen, 1,1,2-Trichloräthan Nethoxyäthanol, Nethoxyäthylacetat,
Äthoxyäthanol, Aceton, Äthylacetat (besonders bevorzugt) u.ä..
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Es wird ungefähr eine äquimolare Menge des Acetylierungsmittels zu
einer Lösung des Diamins bei Raumtemperatur oder bei der Temperatur des Eisbades
mit einer solche Geschwindigkeit zugegeben, daß die Reaktionstemperatur unter ungefähr
250C gehalten wird. Die Reaktion läuft schnell vollständig ab und das Produkt fällt
im allgemeinen aus dem Lösungsmittel aus und wird abgetrennt und für die Stufe b)
ohne weitere Reinigung verwendet.
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Die Stufe b) wird durch die folgende Gleichung angegeben;
in der Rf, X, Y und n die oben angegebene Bedeutung haben und Z ein Fluoratom oder
der Perfluoralkansulfonatrest OSO2Rf und vorzugsweise ein Fluoratom ist. Es ist
bevorzugt, einen Säureakzeptor, wie eine organische Base, zuzusetzen. Es werden
gute Ätisbetiten erhalten.
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Eine Lösung des primären Arylamins und einer äquimolaren Menge oC
säureakzeptor (wie Triäthylamin, Dimethylanilin, pyridin u.ä. und vorzugsweise Trimethylaminy
in einem organischen Lösungsmittel wird üblicherweise angewandt. Ein Säureakzeptor
ist jedoch nicht immer erforderlich und ein Überschuß des primären Arylamins kann
ebenfalls als Säureakzeptor dienen. wenn ein Überschuß des Säureakzeptors angewandt
wird, kann das Produkt (oder ei Teil davon) in situ in das Salz des Säureakzeptors,
der in der Säureform entstehenden erfindungsgemäßen Verbindung, umgewandelt werden.
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Geeignete Lösungsmittel sind u.a. 1,2-Dimethoxyäthan, Äthylacetat,
Benzol, Chloroform, Dichlormethan, N,N-Dimethylacetamid, N,N-Dimethylformamid u.ä..
Wahlweise kann ein Überschuß des primären rylamins angewandt werden oder die Reaktion
kann in abwesenheit eines Lösungsmittels durch geführt werden. Im allgemeinen wird
eine äquimolare Menge des Trifluormethansulfonsäureanhydrids oder Perfluoralkansulfonylsulfids
zu der Lösung zugegeben. Die Zugabe wird vorzugsweise bei -15 bis 50°C durchgeführt.
Die Reaktion der Stufe b) kann auch in einen Hochdruckgefäß durchgeführt den. Dieses
Verfahren ist besonders bevorzugt, wenn das Sulfonylfluorid als Reaktionsteilnehmer
angewandt wird. Die Reaktion wird üblicherweise bei einer Temperatur von 0 bis 150°C
durchgeführt, aber die Temperatur kann auch darüberhinaus erhöht oder erniedrigt
werden. Bevorzugt ist eine Temperatur von ungefähr 80 bis 100°C. Um den Reaktionsablauf
zu überwachen, kann das Ausmaß der Reaktion durch Gaschromatographie untersucht
werden. Die Reaktion kann ohne Lösungsmittel oder mit N,N-Dimethylformamid, Äthylacetat
oder überschüssigem tertiären Amin als Lösungsmittel durchgeführt werden, aber es
sind auch andere günstige Abwandlungen möglich.
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Nach vollständigem Ablauf der Reaktion der Stufe b) wird das Produkt
nach üblichen Verfahren isoliert. Z.B.
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kann das Reaktionsgemisch mit überschüssigem wässrigem Natriumhydroxid
extrahiert werden. Der wässrige Auszug wird dann mit organischen Lösungsmitteln
extrahiert und mit Aktivkohle zur Entfernung von Verunreinigungen behandelt. Beim
anschließenden Ansäuren des wässrigen Auszugs mit Mineralsäuren erhält man das Produkt
als Feststoff, der, äe nach Erfordernis, umkristallisiert wird, um ein reines Produkt
zu erhalten. Wenn wasserlösliche Lösungsmittel angewandt werden, kann das Reaktionsgemisch
direkt in wässrige Mineralsäuren gegossen werden. Das Produkt wird dann nach üblichem
Filtrieren oder Extrahieren isoliert und wie oben gereinigt. Wahlweise kann das
Produkt in Form der Salze isoliert und/oder gereinigt werden. Die Salze werden hergestellt
durch Behandlung der Säure (in der obigen Formel I) mit einer stöchiometrischen
Menge einer entsprechenden Base unter milden Bedingungen. Zu den Metallsalzen gehören
die Alkalisalze (z.B. Lithium Natrium-und Kaliumsalze), die Erdalkalisalze (z.B.
Barium Calcium-und Nagnesiumsalze) und die Schwermetallsalze (z.B. Zink-und Eisensalze)
sowie andere Metallsalze, wie solche von Aluminium.
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Geeignete Basen zur Herstellung der Metallsalze umfassen Metalloxide,
Hydroxide, Carbonate, Bicarbonate und Alkoxide.
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Einige Salze können auch durch Ionenaustauschreaktionen hergestellt
werden. Die organischen Aminsalze umfassen die Salze von Alkylaminen und aromatischen
Aminen. Diese, sowie die Ammoniumsalze können hergestellt werden durch Umsetzung
der Säure mit der entsprechenden Base oder Ammoniumhydroxid. Die Salze werden häufig
gebildet durch Umsetzung der Vorstufen in wässriger Lösung. Diese Lösung kann eingedampft
werden, wobei man das Salz der Verbindung als trockenes Pulver erhält. In einigen
Fällen kann es günstiger sein, ein nicht wässriges Lösungsmittel zu verwenden, wie
Alkohole, Aceton
usw.. Da viele der Salze wasserlöslich sind, werden
sie häufig in Form von wässrigen Lösungen angewandt.
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Es wird betont, daß die Erfindung einen weiten Bereich von Reaktionsbedingungen
umfaßt und die synthetischen Schritte a) und b), wie sie oben diskutiert sind, sind
in der bevorzugten Form beschrieben. So kann das Produkt während der Durchführung
des Verfahrens in situ oder anschliessend während der Gewinnung des Produktes in
das Salz der Säure umgewandelt werden. Die Verbindung kann ferner in Salzform erhalten
und angewandt werden. Die Erfindung umfaßt auch solche Variationen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und seine Anwendung zur Herstellung
spezieller Verbindungen wird durch die folgenden nicht einschränkenden Beispiele
näher erläutert.
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Beispiel 1 Zu einer Lösung von 40 g (0,34 Nol) 4,6-Dimethyl-m-Plienylendiamin
in 332 ml Äthylacetat werden unter gutem Rühren bei 000 32,2 ml Essigsäureanhydrid
innerhalb von 3 h zugetropft. Nach weiterem 15 min langem Rühren wird das Gemisch
filtriert, der weiße Feststoff mit Hexan gewaschen und zu einem konstanten Gewicht
von 46,95 g (90,5 %) getrocknet. Das Produkt ist 5-Amino-2,4-dimethylacetanilid,
Sp. 159-163°C.
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Beispiel 2 Zu einem Gemisch von 40,6 g (0,30 Mol) m-Toluoldiamin in
300 ml Äthylacetat werden unter gutem Rühren bei OOC 31,1 ml
Essigsäureanhydrid
innerhalb von 2 h zugetropft. Nach weiterem 15 min langem Rühren wird das entstehende
Gemisch abfiltriert, wobei weitere 150 ml Äthylacetat angewandt werden, um das Produkt
zu waschen. Das feste Produkt 5-Acetamido-2-methylanilin wird zu einem konstanten
Gewicht getrocknet.
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Bei zwei nebeneinander durchgeführten Ansätzen unter Verwendung verschiedener
Ausgangsmaterialien erhielt man die folgenden Ergebnisse: sehr rein nicht sehr rein
Ausbeute 78,5 % 74,6 ,2ó Fp 154-158°C 155-158°C Aussehen hellbraun braun bis dunkelbraun
Analyse %C %H %N %C %H %N berechnet 65,85 7*32 17,07 65,85 7,32 17,07 gefunden 65,7
7,5 16,9 65,4 7,5 16,9 % Reinheit 97 % 95 % (chromatographische Analyse) Nach dem
Verfahren der Beispiele 1 und 2 wurden die folgenden Verbindungen hergestellt:
T
A B E L L E I Beispiel Ausgangs- Produkt Ausbeute Nr. material (%)
52 % gereinigt Fp 154-1570C 56 % gereinigt Fp 165-1680C 43 % gereinigt Fp 202-212°C
roh 93 % gereinigt 48 % Fp 128-133°C
Fortsetzung Tabelle 1 Beispiel
Ausgangs- Produkt Nr. material
Beispiel 10 174 g (2,95 Mol) Trimethylamin, 129 g (0,826 Mol) Trifluormethansulfonylfluorid,
175 ml Äthylacetat und 105 g (0,59 Mol) 5-Amino-2,4-dimethylacetanilid wurden 1
Tag in einem Druckreaktionsgefäß auf ungefähr 90°C erhitzt. Das Reaktionsgemisch
wurde dann mit ungefähr 150 ml 10 %-iger Natriumhydroxidlösung behandelt. Die entstehende
Lösung wurde mit Wasserdampf destilliert, bis kein basisches Destillat mehr überging.
Die verbleibende Lösung wurde im Eisbad abgekühlt und zur Entfernung unlöslicher
Verunreinigungen filtriert. Das Filtrat wurde 2 mal mit je 500 ml Dichlormethan
extrahiert. Die wässrige Phase wurde filtriert,
das Filtrat anschließend
im Eisbad abgekühlt und mit kalter verdünnter Salzsäure verdünnt. Man erhielt 155
g (85 %) 5-Acetamido-2,4-dimethyltrifluormethansulfonanilid, Fp. 170 bis 17600.
Das Produkt wurde durch Umkristallisieren aus Acetonitril weiter gereinigt, wobei
man ein Produkt erhielt Fp. 181-184°C. Ein alternatives Verfahren zum Aufarbeiten
des Reaktionsgemisches aus dem Druckreaktor besteht darin, das Gemisch in verdünnte
Salzsäure zu gießen, das rohe Produkt abzufiltrieren und zu trocknen oder statt
des Abfiltrierens zu extrahieren, anschließend zu trocknen und das Produkt zu isolieren.
Die Elementaranalyse bestätigt die Reinheit des Produktes.
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Analyse: : C % H % N Berechnet für C11H13F3N2O3S: 42,6 4,2 9,0 Gefunden:
42,4 4,2 8,9 Nach dem Verfahren des Beispiels 10 wurden die folgenden Verbindungen
hergestellt: T A B E L L E II
Fortsetzung Tabelle II Beispiel Ausgangs- Produkt Nr. material
Fortsetzung Tabelle II Beispiel Ausgangs- Produkt Nr. material
Beispiel 20 Im wesentlichen nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 10 wurden
11,7 g 5-Acetamido-2-methylanilin mit 20 g Trifluormethansulfcnylfluorid 1 Tag lang
umgesetzt in Gegenwart eines Überschusses (50 g) Trimethylamin bei 90°C,* Das Reaktionsgemisch
wurde filtrlert, wobei man das Produkt 5-Acetamido-2-methyltrifluormethylsulfonanilid
als Trimethylaminsalz erhielt. Das Salz wurde in Wasser gelost, die Lösung filtriert
und abgekühlt und mit Salzsäure angesäuert, wobei man die freie Base als hellgelb-braunen
Feststoff in 80 ,%-iger Ausbeute (16,5 g) erhielt. Fp. 168-171°C.
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* wobei ein fester Niederschlag entstand.
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Patentansprüche