DE2525852A1

DE2525852A1 - Verfahren zur herstellung von 1,2,4- triazolderivaten

Info

Publication number: DE2525852A1
Application number: DE19752525852
Authority: DE
Inventors: Beat Dr Boehner; Dag Dawes; Willy Meyer
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1974-06-13
Filing date: 1975-06-10
Publication date: 1976-01-02
Also published as: PL94439B1; SU682128A3; BR7503676A; FR2274615A1; CA1052383A; NL7506103A; IL47457A0; ATA452075A; IL47457A; FR2274615B1; PH11837A; JPS5111769A; AT343654B; GB1505868A; HU172343B; DD118091A5; JPS5922710B2; ES438470A1; US3992398A; DE2525852C2

Description

Verfahren zur Herstellung von 1,2,4-Trinzolderivaten

.... Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von l~Alkyl-3-hydroxy-5-chlor-l,2,4-

triazolen der Formel

CU

R — N

N,/

(D

in welcher

R eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet.

Die l-Alkyl-ß-hydroxy-S-chlor-l^^-triazole der obigen Formel I sind wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von Pestiziden. Sie lassen sich insbesondere durch Umsetzung mit Phosphorsäureesterhalogeniden bzw. Thiophosphorsäureesterhalogeniden in Phosphorsäure- bzw. Thiophosphorsäureester Überführen, die eine ausgezeichnete insektizide Wirkung besitzen. Solche Verbindungen sind im belgischen Patent Nr. 792.452 beschrieben.

Es ist bekannt, l-Alkyl-S-hydroxy-S-chlor-l, z.,4-triazole der Formel I ausgehend von Hydrazin durch Ueberführung in Semicarbazid, ein entsprechendes Semicarbazon, Hydrierung

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desselben zum Alkylsemicarbazid, Ringschluss mit Ortho-Ameisensäureester zum l-Alkyl-3-hydroxy-l,2,4-triazol und nachfolgende Chlorierung desselben in 5-Stellung herzustellen. Dieses Verfahren ist wegen der grossen Zahl der erforderlichen Verfahrensschritte sehr kompliziert und vermag auch im Hinblick auf die erzielbaren Ausbeuten nicht zu befriedigen.

Es wurde nun gefunden, dass man l-Al'kyl-S-hydroxy-S-chlor-1,2,4-triazole der Formel I auf einfache Weise herstellen kann, in dem man ein Alkylhydrazin der Formel II

R-NH- NH₂ (II)

in welcher R die unter Formel I angegebene Bedeutung hat oder ein Salz eines solchen Alkylhydrazins zunächst in Gegenwart eines säurebindenden Mittels mit Chlorcyan zum entsprechenden 1-Alkyl-l-cyano-hydrazin umsetzt und dieses anschliessend mit Phosgen zu einem l-Alkyl-S-hydroxy-S-chlor-1,2,4-triazol der Formel I cyclisiert.

Als Salze eines als Ausgangsmaterial verwendenten Alkylhydrazins der Formel II kommen beispielsweise das Hydrochlorid, das Sulfat, das Oxalat und das Acetat in Betracht.

Als säurebindende Mittel sind anorganische und organische Basen geeignet, wie z.B. Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide* -bicarbonate und -carbonate, sowie tertiäre Amine, wie Trialkylamine, Dialkylaniline, Pyridine und Picoline.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorteilhaft in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt. Dabei können flir die Umsetzung mit Chlorcyan und für den Ringschluss mit Phosgen das gleiche oder verschiedene Lösungsmittel verwendet werden. Geeignete

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Lösungsmittel sind z.B. aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe oder Halogenkohlenwasserstoffe, wie Hexan, Petroläther, Chloroform, Methylenchlorid, halogenierte Aethane, Benzol, Toluol, Xylol, Aether und ätherartige Verbindungen, wie Dialkyläther, 1,2,-Dimethoxyäthan, Dioxan, Tetrahydrofuran, Ν,Ν-dialkylierte Amide, wie Dimethylformamid, Sulfoxide, wie Dimethylsulfoxid, Nitrile, wie Acetonitril, Ketone, wie Aceton und Methyläthy!keton. FUr die Umsetzung eines Alkylhydrazins der Formel II mit Chlorcyan kann auch Wasser oder ein'-Gemisch von Wasser mit einem organischen Lösungsmittel, z.B. einem Alkohol, als Lösungsmittel dienen.

Es ist vorteilhaft, die Umsetzung eines Alley !hydrazine der Formel II mit Chlorcyan in einem halogenierten, niederen Alkan, z.B. Methylenchlorid, Chloroform oder in einem halogenierten Aethan durchzufuhren. Ferner kann fUr diese Umsetzung auch ein Gemisch aus Aethanol und Wasser als Lösungsmittel dienen.

FUr die Cyclisierung des 1-Alkyl-l-cyanohydrazins mit Phosgen haben sich Methylenchlorid und Dioxan als besonders geeignete Lösungsmittel erwiesen. Wird bei der Umsetzung des Alkylhydrazins mit Chlorcyan und beim Ringschluss mit Phosgen das gleiche Lösungsmittel benutzt, so kann auf die Isolierung des intermediär gebildeten 1-Alkyl-l-cyanohydrazins verzichtet werden.

Die Umsetzung der Alkylhydrazine der Formel II mit Chlorcyan wird bei Temperaturen zwischen -20⁰C und 80⁰C, vorzugsweise zwischen -5⁰C und 30⁰C durchgeführt. Der nachfolgende Ringschluss des 1-Alkyl-l-cyanohydrazins mit Phosgen kann bei Temperaturen zwischen 0 und 180⁰C, vorzugsweise bei 20 bis 130⁰C durchgeführt werden.

Gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden die l-Alkyl-S-hydroxy-S-chlor-l,2,4-triazole der Formel I als Hydrochloride aus dem Reaktionsgemisch isoliert. Auf diese Weise werden besonders reine Produkte erhalten.

Mit Hilfe des erfindungsgemäss vorgeschlagenen Verfahren wird es möglich, l-Alkyl-3-hydroxy~5-chlor-l,2,4-triazole der

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Formel I ausgehend von Hydrazin in vier Reaktionsschritten herzustellen, während man gemäss dem eingangs erwähnten, bekannten Verfahren flinf Reaktionsschritte benötigt. Darüberhinaus lassen sich mit dem erfindungsgemässen Verfahren höhere Ausbeuten erzielen als mit dem bekannten Verfahren.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert:

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Beispiel 1

a) 1-Cyano-l-isopropy!hydrazin

Zu einer Lösung von 221 g Isopropylhydrazinhydrochlorid in 5OO ml Wasser v/erden nacheinander 20OO ml Methylenchlorid und 228 g Natriumcarbonat zugegeben. In das so erhaltene Zweiphasen-System leitet man bei 5 - 10 C 123 g Chlorcyan während 40 Hinuten ein, wobei Köhlendioxyd entweicht. Nach ca. 15 Stunden bildet sich kein Kohlendioxyd mehr. Der Ansatz wird filtriert, die " Methylenchloridphase abgetrennt und die wässrige Schicht nochmals mit 200 ml Methylenchlorid extrahiert. Nach Eindampfen der Methylenchlorid-Phasen erhält man das rohe 1-Cyano-l-isopropylhydrazin als flüssigen Rückstand, der durch Destillation gereinigt wird. (Sdp. 100 - 101 C/ 9 Torr)

b) l-Isopropyl-B-hydroxy-S-chlor-l,2,4-triazol

In 100 ml Toluol v/erden innerhalb 15 Minuten 10 g Phosgen bei O - 5 C eingeleitet. Zu dieser Lösung tropft man innerhalb 15 Minuten eine Lösung von 10 g 1-Cyano-l-isopropylhydrazin in 20 ml Toluol. Man leitet dann HCl-Gas während 3 Sekunden ein und erhöht die Temperatur innerhalb von 1 Std. auf 50 C. Nach 5 Stunden bei 50 C v/erden 3 g Phosgen eingeleitet und der Ansatz noch 1 Std. bei 50 C gehalten. Nach Abkühlen v/ird die Toluolphase eingedampft und der Rückstand mit Wasser-Toluoi bei 4O - 50°C behandelt. Diese Operation wird mit der V7asserphase v/iederholt und die Toluolphasen, die Triazol enthalten,eingedampft. Das so erhaltene rohe Triazol wird durch Umkristallisation aus Wasser gereinigt. Man erhält so l-Isopropyl-S-hydroxy-S-chlor-l,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 104 - 1O6°C.

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-D-

Beispiel 2 '

l-Isopropyl-B-hydroxy-S-chlor-l,2,4-triazol-hydrochlorid

Zu einer Lösung von 25 g Phosgen in 120 ml Dioxan tropft man innerhalb von 25 Minuten eine Lösung von 19,4 g 1-Cyano-lisopropylhydrazin in 30 ml Dioxan ein, wobei man die Innentemperatur zwischen 10 - 15 C hält. Nach 15 Minuten lässt man die Temperatur auf 25 C steigen, wobei das gebildete l-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-l,2,4-triazol-hydrochlorid auszufallen beginnt. Nach einigen Stunden wird der Niederschlag abfiltriert und getrocknet. Man erhält so 23 g 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-l,2,4-triazol-hydrochlorid vom Schmelzpunkt 138 - 142°C. Aus dem Filtrat werden durch Abdampfen des Lösungsmittels im Vakuum weitere 8 g l-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-l,2,4-triazol hydrochlorid erhalten. Gesamtausbeute 31 g entsprechend 79,5 % der Theorie.

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Beispiel 3

In cine Lösung von Isopropylhydrazinhydrochlorid in einer Mischung aus 3 Teilen Wasser und einem Teil Alkohol wird bei einer Temperatur von 10⁰C eine äquivalente Menge Chlorcyan eingeleitet, wobei durch Zugabe von Natronlauge unter Kontrolle mit dem pH-Keter ein pH-Bereich von 6,5 bis 7 eingehalten wird. Die Reaktionsdauer beträgt eine 1 Stunde. Während der Umsetzung scheidet sich ein gelbes OeI ab, aus dem durch Extraktion mit Aether das rohe 1-Isopropyl-cyano-hydrazin in einer Ausbeute von 90 % als OeI erhalten wird. Das so erhaltene Rohprodukt kann direkt ftir die weitere Umsetzung mit Phosgen zum l-Isopropyl-3-hydroxy-l,2,4-triazol verwendet werden.

Das rohe 1-Isopropyl-l-cyanohydrazin kann durch Säulenchromatographie an Kieselgel 60,70 bis 230 mesh (Merck) gereinigt werden. Nach dem Eluieren mit Aether erhält man reines 1-Isopropyl-l-cyanohydrazin.

In eine Lösung von 1-Isopropyl-l-cyanohydrazin in Toluol wird bei 10⁰C eine äquivalente Menge Phosgen eingeleitet, wobei ein gelbes, klares Harz ausfällt, welches auch beim anschliessenden Aufkochen der Reaktionsmischung nicht in Lösung geht. Dieses gelbe, klare Harz besteht zu 30 % aus l-Isopropyl-S-hydroxy-S-chlor-l,2,4-triazol. Zur Bestimmung des Gehalts an l-Isopropyl-S-hydroxy-S-1,2,4-triazol wird eine Probe des Harzes durch Aufkochen in Dioxan gelöst und auf einer DC-Fertigplatte (Kieselgel 60) mit Toluol-Eisessig (4:1) chromatographiert. Das Chromatografie wird mit Jod entwicklet. Der RF-Wert des

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l-Isopropyl-S-hydroxy-S-chlor-l,2,4-triazols beträgt 0,6. Authentisches l-Isopropyl-B-hydroxy-S-chlor-l,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 100-104°C weist unter gleichen Bedingungen den gleichen RF-Wert auf.

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Beispiel 4

a) l-sec.Butyl-l-cyanohydrazin

Zu 300 g Hydrazinhydrat werden unter EiskHhlung zuerst 460 g Methylethylketon und anschliessend 1200 g konzentrierte Salzsäure getropft. Die erhalten? salzsaure Lösung von Methyläthylketonhydrazon wird nach Zugabe von 10 g Katalysator (5 % Platin auf Kohle) bei Normaldruck mit Wasserstoff zum 1-sec.Butylhydrazin hydriert. Nach Aufnahme von 12-0 1 Wasserstoff wird der Katalysator abfiltriert und das Filtrat unter Eisklihlung mit 68Og festem Natriumhydroxid versetzt. Danach wird das nach Zugabe von 1000 ml Methylenchlorid erhaltene Gemisch in einen mit KUhler, Thermometer und Rührer versehenen' Sulfierkolben Überführt. Nun werden unter EiskUhlen und Rühren 365 g Chlorcyan während 2 Stunden eingeleitet. Nach 2-stUndigem Nachrühren wird das ausgeschiedene Salz abfiltriert und mit etwas Methylenchlorid gewaschen. Danach wird die organische Phase abgetrennt und die wässrige Phase zweimal mit 300 ml Methylenchlorid extrahiert. Die Methylenchloridlösungen werden vereinigt und das Methylenchlorid im Vakuum abgedampft. Durch Destillation des öligen Rückstandes werden 417 g ( 62 % der Theorie) 1-sec.Butyl-1-cyanohydrazin (Siedepunkt 72°C/11 mm) erhalten.

b) l-sec.Butyl-S-hydroxy-S-chlor-l^^-triazol

In eine Lösung von 25 g Phosgen in 120 ml Dioxan wird bei Zimmertemperatur eine Lösung von 22,6 g 1-sec.Butyl-1-cyanohydrazin in 30 ml Dioxan während 15 bis 20 Minuten eingetropft. Nach beendigter Zugabe wird 1 g Aktivkohle zugesetzt und das Reaktionsgemisch 3 Stunden am Rückfluss

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erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur werden 10 g Natriumbicarbonat zugesetzt. Die erhaltene Mischung wird nach 15 Stunden zur Entfernung der Salze über Hyflo filtriert. Das Filtrat wird bei 70⁰C im Vakuum eingeengt, wobei 31,5 g eines braunen OeIs zurtickbleiben. Dieses wird nach Zugabe einer Lösung von 8 g Natriumhydroxid in 50 ml Wasser 15 Minuten auf 90⁰C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird die Mischung mit 75 ml Aether extrahiert. Nach Abtrennung des Aethers wird die wässrige Phase mit 100 ml 2-N-Salzsäure neutralisiert, wobei sich das 1-sec.Butyl-3-hydroxy-5-chlor-l,2,4-triazol zunächst als OeI abscheidet, das bald kristallisiert. Es werden 23 g (65,5 % der Theorie) 1-sec.Buty1-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 77-79⁰C erhalten.

Auf analoge Weise erhält man ausgehend von Methy!hydrazin das 1-Methyl-l-cyano-hydrazin vom Siedepunkt 73°C/O,3 mm und daraus durch Umsetzung mit Phosgen das l-Methyl-3-hydroxy-5-chlor-l,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 154°C (Z).

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Beispiel 5

20 kg einer 33 %igen wässrigen Lösung von Isopropylhydrazinhydrochlorid, die 6,6 kg (60 Mol) Isopropylhydrazinhydrochlorid enthält, werden unter SolekUhlung und ständigem Rühren mit 25,5 kg 307_oiger Natronlauge (entsprechend 191 Mol NaOH) versetzt, wobei man die Innentemperatur nicht liber 15°C steigen lässt. Anschliessend werden 25 kg Methylenchlorid zugegeben und innerhalb 3 Stunden 3,9 kg (63 Mol) Chlorcyan eingeleitet, wobei die Innentemperatur stets unter 15°C gehalten wird. Dann wird die wässrig Phase abgetrennt und zweimal mit 30 kg Methylenchlorid extrahiert. Die Methylenchloridlösungen werden vereinigt und das Methylenchlorid im Vakuum abgedampft. Es werden 5,7 g (96,5 % der Theorie) rohes 1-Isopropyl-l-cyanohydrazin erhalten.

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Beispiel 6

In eine auf 5°C abgekühlte Lösung von 59 g Phosgen in 180 ml Methylenchlorid wird innerhalb 5 Stunden eine Lösung von 30 g l-Isopropyl-l-cyanohydrazin in 45 ml Methylenchlorid eingetropft. Nach beendigter Zugabe lässt man die Temperatur auf Raumtemperatur steigen und rlihrt 24 Stunden nach, wobei sich das l-Isopropyl-S-hydroxy-S-chlor-l,2,4-triazol als Hydrochlorid kristallin abscheidet. Es werden 33 g (53,2 % der Theorie) l-Isopropyl-S-hydroxy-S-chlor-l,2,4-triazol Hydrochlorid vom Schmelzpunkt 138-142°C erhalten.

Aus der Mutterlauge können nach ausschütteln mit verdünnter Natronlauge und Abdampfen des Methylenchlorids können weitere 8,2 g (16,9 % der Theorie) rohes l-Isopropyl-S-hydroxy-S-chlor-1,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 99-104⁰C erhalten werden.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von l-Alkyl-3-hydroxy-5-

dei
1

\ N

chlor-1,2,4-triazolen der Formeln I

Cl

(I)

R N

in welcher

R eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit

1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Alky!hydrazin der Formel II

R-NH- NH₂ (II)

in welcher R die unter Formel I angegebene Bedeutung hat oder ein Salz eines solchen Alkylhydrazins zunächst in Gegenwart eines säurebindenden Mittels mit Chlorcyan zum entsprechenden 1-Alkyl-l-cyanohydrazin umsetzt und dieses anschliessend mit Phosgen zu einem l-Alkyl-S-hydroxy-S-chlor-l,2,4-triazol der Formel I cyclisiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Salz eines Alkylhydrazins der Formel II das Hydrochlorid, das Sulfat, das Oxalat oder das Acetat verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als säurebindendes Mittel ein Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxid, ein Alkali- oder Erdalkalimetallb icarbonat oder -carbonat, oder ein tertiäres Amin verwendet.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzungen in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels durchführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung eines Alkylhydrazins der Formel II mit Chlorcyan in einem halogenierten, niederen Alkan durchführt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung eines Alkylhydrazins der Formel II mit Chlorcyan in Methylenchlorid durchführt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Cyclisierung eines 1-Alkyl-l-cyanohydrazins
mit Phosgen in Methylenchlorid oder Dioxan durchführt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung eines Alkylhydrazins der Formel II mit Chlorcyan bei Temperaturen zwischen -20⁰C und 80⁰C,
vorzugsweise zwischen -5⁰C und 30⁰C durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Ringschluss eines 1-Alkyl-l-cyanohydrazins mit Phosgen bei Temperaturen zwischen 0 und 180⁰C, vorzugsweise bei 20 bis 130⁰C durchführt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die l-Alkyl-S-hydroxy-S-chbr-l,2,4-triazole der
Formel I als Hydrochloride aus dem Reaktionsgemisch isoliert,

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11. . Heue 1-Alkyl-J-hydroxy-ip-ehlor-i ,2,4~triazole

der Formel

Cl

R — N

OH

(D

in welcher

E eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 "bis 5 Kohlenstoffatomen "bedeutet.

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