DE2525852C2

DE2525852C2 -

Info

Publication number: DE2525852C2
Application number: DE2525852A
Authority: DE
Inventors: Beat Dr. Binningen Ch Boehner; Dag Muttenz Ch Dawes; Willy Riehen Ch Meyer; Jean Dr. Rixheim Fr Perchais; Hanspeter Dr. Bottmingen Ch Fischer
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1974-06-13
Filing date: 1975-06-10
Publication date: 1989-03-09
Also published as: CA1052383A; BR7503676A; FR2274615A1; PL94439B1; HU172343B; GB1505868A; JPS5111769A; NL7506103A; DE2525852A1; JPS5922710B2; PH11837A; ATA452075A; US3992398A; ES438470A1; IL47457A; IL47457A0; AT343654B; SU682128A3; FR2274615B1; DD118091A5

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1-Alkyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4- triazolen der Formel

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

Die 1-Alkyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-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 in der BE-PS 7 92 452 beschrieben.

Es ist bekannt, 1-Alkyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazole der Formel I ausgehend von Hydrazin durch Überführung in Semicarbazid, ein entsprechendes Semicarbazon, Hydrierung desselben zum Alkylsemicarbazid, Ringschluß mit Ortho- Ameisensäureester zum 1-Alkyl-3-hydroxy-1,2,4-triazol und nachfolgende Chlorierung desselben in 5-Stellung herzustellen. Dieses Verfahren ist wegen der großen Zahl der erfor derlichen Verfahrensschritte sehr kompliziert und vermag auch im Hinblick auf die erzielbaren Ausbeuten nicht zu be friedigen.

Es wurde nun gefunden, daß man 1-Alkyl-3-hydroxy-5-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 an sich bekannter Weise im Temperaturbereich zwischen -20°C und 80°C in Gegenwart eines Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxids, eines Alkali- oder Erdalkalimetallcarbonats oder -bicarbonats oder eines tertiären Amins als säurebindendes Mittel mit Chlorcyan zum entsprechenden 1-Alkyl-1-cyanohydrazin um setzt und dieses anschließend bei einer Temperatur von 20-130°C mit Phosgen zu einem 1-Alkyl-3-hydroxy-5-chlor- 1,2,4-triazol der Formel I cyklisiert.

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

Tertiäre Amine sind beispielsweise Trialkylamine, Dialkyl aniline, Pyridine und Picoline.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt. Dabei können für die Umsetzung mit Chlorcyan und für den Ringschluß mit Phosgen das gleiche oder verschiedene Lösungsmittel verwendet werden. Geeignete Lösungsmittel sind z. B. aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe oder Halogenkohlenwasserstoffe, wie Hexan, Petroläther, Chloroform, Methylenchlorid, halogenierte Aethane, Benzol, Toluol, Xylol, Aether und ätherartige Ver bindungen, wie Dialkyläther, 1,2-Dimethoxyäthan, Dioxan, Tetrahydrofuran, N,N-dialkylierte Amide, wie Dimethylformamid, Sulfoxide, wie Dimethylsulfoxid, Nitrile, wie Acetonitril, Ketone, wie Aceton und Methyläthylketon. Für 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 Alkylhydrazins der Formel II mit Chlorcyan in einem halogenierten, niederen Alkan, z. B. Methylenchlorid, Chloroform oder in einem halogenierten Aethan durchzuführen. Ferner kann für diese Umsetzung auch ein Gemisch aus Aethanol und Wasser als Lösungsmittel dienen.

Für die Cyclisierung des 1-Alkyl-1-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 inter mediär gebildeten 1-Alkyl-1-cyanohydrazins verzichtet werden.

Die Umsetzung der Alkylhydrazine der Formel II mit Chlorcyan wird vorzugsweise bei Temperaturen zwischen -5°C und 30°C durchgeführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die 1-Alkyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazole der Formel I als Hydrochloride aus dem Reaktionsgemisch isoliert. Auf diese Weise werden besonders reine Produkte erhalten. Mit Hilfe des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird es möglich, 1-Alkyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazole der Formel I ausgehend von Hydrazin in vier Reaktionsschritten herzustellen, während man gemäß dem eingangs erwähnten, bekannten Verfahren fünf Reaktionsschritte benötigt. Darüber hinaus lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren höhere Ausbeuten erzielen als mit dem bekannten Verfahren.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1 a) 1-Cyano-1-isopropylhydrazin

Zu einer Lösung von 221 g Isopropylhydrazinhydrochlorid in 500 ml Wasser werden nacheinander 2000 ml Methylen chlorid und 228 g Natriumcarbonat zugegeben. In das so erhaltene Zweiphasen-System leitet man bei 5-10°C 123 g Chlorcyan während 40 Minuten ein, wobei Kohlendioxyd 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-1-isopropylhydrazin als flüssigen Rückstand, der durch Destillation gereinigt wird. (Sdp. 100-101°C/ 9 Torr)

b) 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazol

In 100 ml Toluol werden innerhalb 15 Minuten 10 g Phosgen bei 0-5°C eingeleitet. Zu dieser Lösung tropft man inner halb 15 Minuten eine Lösung von 10 g 1-Cyano-1-isopropyl hydrazin 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 werden 3 g Phosgen einge leitet und der Ansatz noch 1 Std. bei 50°C gehalten. Nach Abkühlen wird die Toluolphase eingedampft und der Rück stand mit Wasser-Toluol bei 40-50°C behandelt. Diese Operation wird mit der Wasserphase wiederholt und die Toluol phasen, die Triazol enthalten, eingedampft. Das so erhaltene rohe Triazol wird durch Umkristallisation aus Wasser gereinigt. Man erhält so 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 104-106°C.

Beispiel 2 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-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-1- isopropylhydrazin in 30 ml Dioxan ein, wobei man die Innen temperatur zwischen 10-15°C hält. Nach 15 Minuten läßt man die Temperatur auf 25°C steigen, wobei das gebildete 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazol-hydrochlorid aus zufallen beginnt. Nach einigen Stunden wird der Niederschlag abfiltriert und getrocknet. Man erhält so 23 g 1-Isopropyl- 3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazol-hydrochlorid vom Schmelzpunkt 138-142°C. Aus dem Filtrat werden durch Abdampfen des Lösungsmittels im Vakuum weitere 8 g 1-Isopropyl-3-hydroxy-5- chlor-1,2,4-triazol-hydrochlorid erhalten. Gesamtausbeute 31 g entsprechend 79,5% der Theorie.

Beispiel 3

In eine Lösung von Isopropylhydrazinhydrochlorid in einer Mischung aus 3 Teilen Wasser und einem Teil Alkohol wird bei einer Temperatur von 10°C eine äquivalente Menge Chlorcyan eingeleitet, wobei durch Zugabe von Natronlauge unter Kontrolle mit dem pH-Meter ein pH-Bereich von 6,5 bis 7 eingehalten wird. Die Reaktionsdauer beträgt eine Stunde. Während der Umsetzung scheidet sich ein gelbes Öl ab, aus dem durch Extraktion mit Aether das rohe 1-Isopropyl-cyano-hydrazin in einer Ausbeute von 90% als Öl erhalten wird. Das so erhaltene Roh produkt kann direkt für die weitere Umsetzung mit Phosgen zum 1-Isopropyl-3-hydroxy-1,2,4-triazol ver wendet werden.

Das rohe 1-Isopropyl-1-cyanohydrazin kann durch Säulen chromatographie an Kieselgel 60,70 bis 230 mesh gereinigt werden. Nach dem Eluieren mit Aether erhält man reines 1-Isopropyl-1-cyanohydrazin.

In eine Lösung von 1-Isopropyl-1-cyanohydrazin in Toluol wird bei 10°C 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 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazol. Zur Bestimmung des Gehalts an 1-Isopropyl-3-hydroxy-5- 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 Chromatogramm wird mit Jod entwickelt. Der R_f-Wert des 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazols beträgt 0,6. Authentisches 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4- triazol vom Schmelzpunkt 100-104°C weist unter gleichen Bedingungen den gleichen R_f-Wert auf.

Beispiel 4 a) 1-sec.Butyl-1-cyanohydrazin

Zu 300 g Hydrazinhydrat werden unter Eiskühlung zuerst 460 g Methyläthylketon und anschließend 1200 g konzentrierte Salzsäure getropft. Die erhaltene salz saure 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 120 l Wasserstoff wird der Katalysator abfiltriert und das Filtrat unter Eiskühlung mit 680 g festem Natriumhydroxid versetzt. Danach wird das nach Zugabe von 1000 ml Methylenchlorid erhaltene Gemisch in einen mit Kühler, Thermometer und Rührer versehenen Sulfierkolben überführt. Nun werden unter Eiskühlen und Rühren 365 g Chlorcyan während 2 Stunden eingeleitet. Nach 2-stündigem Nachrühren wird das ausge schiedene 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) 1-sec.Butyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-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 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 70°C im Vakuum eingeengt, wobei 31,5 g eines braunen Öls zurück bleiben. Dieses wird nach Zugabe einer Lösung von 8 g Natriumhydroxid in 50 ml Wasser 15 Minuten auf 90°C 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-Salz säure neutralisiert, wobei sich das 1-sec.Butyl-3- hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazol zunächst als Öl abscheidet, das bald kristallisiert. Es werden 23 g (65,5% der Theorie) 1-sec.Butyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 77-79°C erhalten.

Auf analoge Weise erhält man ausgehend von Methylhydrazin das 1-Methyl-1-cyano-hydrazin vom Siedepunkt 73°C/0,3 mm und daraus durch Umsetzung mit Phosgen das 1-Methyl-3- hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 154°C (Z).

Beispiel 5

20 kg einer 33%igen wäßrigen Lösung von Isopropylhydrazin hydrochlorid, die 6,6 kg (60 Mol) Isopropylhydrazinhydro chlorid enthält, werden unter Solekühlung und ständigem Rühren mit 25,5 kg 30%iger Natronlauge (entsprechend 191 Mol NaOH) versetzt, wobei man die Innentemperatur nicht über 15°C steigen läßt. Anschließend werden 25 kg Methylen chlorid zugegeben und innerhalb 3 Stunden 3,9 kg (63 Mol) Chlorcyan eingeleitet, wobei die Innentemperatur stets unter 15°C gehalten wird. Dann wird die wäßrige Phase abgetrennt und zweimal mit 30 kg Methylenchlorid extrahiert. Die Methylen chloridlösungen werden vereinigt und das Methylenchlorid im Vakuum abgedampft. Es werden 5,7 g (96,5% der Theorie) rohes 1-Isopropyl-1-cyanohydrazin erhalten.

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 1-Isopropyl-1-cyanohydrazin in 45 ml Methylenchlorid eingetropft. Nach beendigter Zugabe läßt man die Temperatur auf Raumtemperatur steigen und rührt 24 Stunden nach, wobei sich das 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-triazol als Hydrochlorid kristallin abscheidet. Es werden 33 g (53,2% der Theorie) 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4-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 1-Isopropyl-3-hydroxy-5- chlor-1,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 99-104°C erhalten werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von 1-Alkyl-3-hydroxy-5-chlor-1,2,4- triazolen der Formel I in welcher R eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Alkylhydrazin der Formel IIR-NH-NH₂ (II)in welcher R die unter Formel I angegebene Bedeutung hat oder ein Salz eines solchen Alkylhydrazins zunächst in an sich bekannter Weise im Temperaturbereich zwischen -20°C und 80°C in Gegenwart eines Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxids, eines Alkali- oder Erdalkalimetallcarbonats oder -bicarbonats oder eines tertiären Amins als säurebindendes Mittel mit Chlorcyan zum entsprechenden 1-Alkyl-1-cyanohydrazin umsetzt und dieses anschließend bei einer Temperatur von 20-130°C mit Phosgen zu einem 1-Alkyl-3-hydroxy-5- chlor-1,2,4-triazol der Formel I cyklisiert.