DE2634854C2

DE2634854C2 -

Info

Publication number: DE2634854C2
Application number: DE2634854A
Authority: DE
Inventors: Rudolph C. Courgenay Ch Thummel
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1975-08-06
Filing date: 1976-08-03
Publication date: 1987-06-11
Also published as: GB1552982A; FR2320296A1; JPS5219668A; JPS6036428B2; CA1063612A; DE2634854A1; US4055572A; FR2320296B1; IL50199A0; IL50199A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-1,2,4-triazolderivaten der allgemeinen Formel I in welcher
R₁ und R₂je eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten und Xfür Sauerstoff oder Schwefel steht.

Die 3-Hydroxy-1,2,4-triazolderivate der allgemeinen Formel I sind wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von Phosphorsäureestern, die als Schädlingsbekämpfungsmittel, insbesondere als Insektizide und Nematizide, verwendet werden können. Derartige Phosphorsäureester und ihre Verwendung sind in der US-PS 38 67 398 beschrieben. Es ist bekannt, 3-Hydroxy-1,2,4-triazolderivate der Formel I durch Umsetzung von entsprechenden 1-Alkyl-3-hydroxy-5-chlor- 1,2,4-triazolen mit Alkylmercaptiden bzw. Alkoholaten herzustellen (vgl. US-PS 38 67 398). Die 1-Alkyl-3-hydroxy-5- chlor-1,2,4-triazole werden ihrerseits erhalten, indem man ein 1-Alkylsemicarbazid mit Ameisensäure zum entsprechenden 1-Alkyl-3-hydroxy-1,2,4-triazol umsetzt (Ber. dtsch. Chem. Ges. 26, 2613, (1893)) und dieses anschließend in 5-Stellung chloriert (vgl. US-PS 38 67 396). Dieses bekannte Verfahren benötigt nicht nur eine große Zahl von Reaktionsstufen, sondern es vermag auch im Hinblick auf die erzielbaren Ausbeuten nicht zu befriedigen.

Es wurde nun gefunden, daß man die 3-Hydroxy-1,3,4-triazolderivate der allgemeinen Formel I in einfacher Weise herstellen kann, wenn man an ein 1-Alkyl-1-cyanohydrazin der allgemeinen Formel II in welcher R₁ die im Patentanspruch angegebene Bedeutung hat, bei einer Temperatur zwischen 20 und 120°C in Gegenwart von Alkalimetallhydroxid oder Alkalimetallalkoholat eine Verbindung der allgemeinen Formel III

R₂ - XH (III)

in welcher R₂ und X die im Patentanspruch angegebene Bedeutung haben, anlagert und das Additionsprodukt anschließend durch Umsetzung mit einer Verbindung der allgemeinen Formel IV in welcher R₃ und R₄ unabhängig voneinander Chlor oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, in Gegenwart einer Base bei einer Temperatur zwischen 20 und 100°C cyclisiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt. Als inerte Lösungsmittel kommen insbesondere chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid, Chloroform, Kohlenwasserstofftetrachlorid, und Tetrachloräthan, Äther, wie niedere Dialkyläther, Tetrahydrofuran und Dioxan, oder vom Rest R₂ abgeleitete Alkohole in Betracht. Die Umsetzung eines Mercaptans der allgemeinen Formel III kann auch in Wasser oder in einem zweiphasen System bestehend aus Wasser und einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel durchgeführt werden, wobei als mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel insbesondere die bereits genannten chlorierten Kohlenwasserstoffe in Betracht kommen.

Die Umsetzung eines 1-Alkyl-1-cyanohydrazins der allgemeinen Formel II mit einer Verbindung der allgemeinen Formel III wird in Gegenwart von Alkalimetallhydroxid, wie Natrium- und Kaliumhydroxid, oder Alkalimetallalkoholat, wie Natrium- und Kaliumalkoholaten, durchgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in der Weise durchgeführt, daß man entweder eine Lösung einer Verbindung der allgemeinen Formel III mit einer der vorgenannten Basen vorlegt und das 1-Alkyl-1-cyanohydrazin bei Temperaturen zwischen 20 und 120°C, vorzugsweise 15 bis 120°C, in diese Lösung eintropft oder das 1-Alkyl-1-cyanohydrazin vorlegt und eine Lösung einer Verbindung der allgemeinen Formel III mit einer der vorgenannten Basen bei Temperaturen zwischen 20 und 120°C, vorzugsweise 15 bis 120°C, zugibt. Die hierbei gebildeten O-Alkylisosemicarbazide bzw. S-Alylisothiosemicarbazide der allgemeinen Formel V in welcher R₁, R₂ und X die im Patentanspruch angegebene Bedeutung haben, werden nicht isoliert, sondern unmittelbar anschließend durch Umsetzung mit Phosgen oder einem niederen Chlorameisensäureester oder einem niederen Kohlensäureester cyclisiert. Die Cyclisierung wird bei Temperaturen zwischen 20 und 100°C durchgeführt, wobei die Reaktionspartner zunächst bei niederen Temperaturen von etwa 20 bis 50°C vereinigt werden und die Reaktion durch nachfolgendes Erhitzen zu Ende gebracht wird. Die Cyclisierung wird in Gegenwart einer Base durchgeführt, wobei als Basen z. B. Pyridin, Triäthylamin, Alkalimetallhydroxide, -carbonate und -bicarbonate in Betracht kommen.

Die 3-Hydroxy-1,2,4-triazolderivate der allgemeinen Formel I werden aus wäßrigen Reaktionsgemischen nach Ansäuern entweder durch Kristallisation oder durch Extraktion isoliert. Aus Reaktionsgemischen, die eines der vorgenannten organischen Lösungsmittel enthalten, werden die Endprodukte entweder durch Zugage von Eisessig ausgefällt oder nach Abdampfen des Lösungsmittels durch Kristallisation oder Extraktion des Rückstandes gewonnen. Sowohl für die Extraktion aus wäßrigen Reaktionsmischungen als auch für die Extraktion des nach dem Abdampfen des Alkohols erhaltenen Rückstandes sind insbesondere chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid und Tetrachloräthan als Lösungsmittel geeignet.

Die als Ausgangsmaterial verwendeten 1-Alkyl-1-cyanohydrazine der allgemeinen Formel II können durch Umsetzung eines entsprechenden Alkylhydrazins mit Chlorcyan in Gegenwart eines säurebindenden Mittels erhalten werden. Die Umsetzung wird vorteilhaft in einem zweiphasigen Reaktionsmedium bestehend aus Wasser und einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel durchgeführt, wobei als Lösungsmittel insbesondere niedere, halogenierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methylenchlorid, in Betracht kommen. Die Umsetzung wird bei Temperaturen zwischen 0°C und 30°C vorgenommen. Als säurebindende Mittel eignen sich insbesondere Alkalimetallhydroxide, -carbonate und insbesondere -hydrogencarbonate. Die Umsetzung wird beispielsweise so durchgeführt, daß man einer Lösung eines entsprechenden Alkylhydrazins in Methylenchlorid eine wäßrige Lösung des säurebindenden Mittels zufügt und unter heftigem Rühren Chlorcyan eintropft bzw. einleitet. Nach beendigter Umsetzung kann das gebildete 1-Alkyl-1-cyanohydrazin durch Abtrennung der wäßrigen Phase und Abdampfen des organischen Lösungsmittels im Vakuum isoliert werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich, die 3-Hydroxy-1,3,4-triazolderivate der allgemeinen Formel I in besonders einfacher Weise in sehr guten Ausbeuten herzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

In eine Lösung von 16,0 g (0,4 Mol) Natriumhydroxid und 12,4 g (0,2 Mol) Äthylmercaptan in 75 ml Wasser werden 19,8 g (0,2 Mol) 1-Isopropyl-1-cyanohydrazin eingetropft. In die entstandene weiße Emulsion werden bei Raumtemperatur 19,8 g (0,2 Mol) Phosgen eingeleitet, wobei eine exotherme Reaktion stattfindet. Die auf Raumtemperatur abgekühlte Reaktionsmischung, aus der sich ein weiß-gelber Niederschlag abgeschieden hatte, wird mit Methylenchlorid extrahiert und der Extrakt mit Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdampfen des Methylenchlorids im Vakuum wurde das Rohprodukt durch Auflösen in 50 ml Methanol, Behandlung mit Tierkohle und Kristallisation bei -50°C gereinigt. Es wird 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-äthylthio-1,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 109-114°C erhalten.

Beispiel 2

In eine Lösung von 8,0 g (0,2 Mol) Natriumhydroxid und 12,4 g (0,2 Mol) Äthylmercaptan in 150 ml Wasser werden 19,8 g (0,2 Mol) 1-Isopropyl-1-cyanohydrazin eingetropft, wobei eine schwach exotherme Reaktion stattfindet. Danach werden bei 20 bis 25°C 21,7 g (0,2 Mol) Chlorameisensäureäthylester zugetropft und anschließend 1½ Stunden unter Rückfluß erhitzt. Beim Abkühlen der Reaktionsmischung auf Raumtemperatur scheidet sich ein Öl ab. Die Reaktionsmischung wird zweimal mit je 150 ml Chloroform extrahiert, der Extrakt über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum abgedampft. Der weiße kristalline Rückstand wird in 75 ml Methanol gelöst, mit Tierkohle behandelt, und bei -70°C kristallisiert. Es wird 1-Isopropyl-3-hydroxy- 5-äthylthio-1,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 109-113°C erhalten.

Beispiel 3

Zu einer Lösung von 0,5 g Natrium in 32,1 g (1 Mol) Methanol tropft man bei anfänglich 60°C 99,0 g (1 Mol) 1-Isopropyl-1- cyanohydrazin in der Weise zu, daß durch die exotherme Reaktion die Temperatur des Reaktionsgemisches am Schluß des Zutropfens 110°C beträgt. Man rührt bei dieser Temperatur 30 Minuten weiter und destilliert das Reaktionsgemisch anschließend unter reduziertem Druck. Auf diese Weise wird das 0-Methyl-2-isopropyl-isosemicarbazid vom Kp. 93° bei 12 mm Hg und vom Fp: 45-46°C in reiner Form erhalten.

Beispiel 4

Zu einer Lösung von 0,5 g Natrium-Metall in 32,1 g (1,0 Mol) Methanol tropft man anfänglich bei Siedetemperatur 99,0 g (1,0 Mol) 1-Isopropyl-1-cyanohydrazin ein, wobei eine exotherme Reaktion stattfindet und ein Temperaturanstieg des Reaktionsgemisches gegen Ende der Reaktion bis auf 110°C eintritt. Beim Erkalten kristallisiert die Reaktionsmischung. Das so erhaltene o-Methyl-2-isopropyl-isosemicarbazid wird ohne weitere Isolierung in einer Mischung von 202 g (2,0 Mol) Triäthylamin und 500 ml Äther gelöst. Diese Lösung tropft man bei 0°C zu einer vorgelegten Lösung von 99,0 g (1,0 Mol) Phosgen in 500 ml Äther zu. Anschließend kocht man das Reaktionsgemisch noch 1 Stunde am Rückfluß und filtriert das entstandene Triäthylamin-Hydrochlorid ab. Nach dem Abdampfen des Äthers kristallisiert der ölige Rückstand bei Kühlen im Eisbad durch. Durch Umkristallisation aus Äther wird das 1-Isopropyl-3-hydroxy-5-methoxy-1,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 104-105°C erhalten.

Claims

Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-1,2-4-triazolderivaten der allgemeinen Formel I in welcher R₁ und R₂eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet und Xfür Sauerstoff oder Schwefel steht,dadurch gekennzeichnet, daß man an ein 1-Alkyl-1-cyanohydrazin der allgemeinen Formel II in welcher R₁ die unter der allgmeinen Formel I angegebene Bedeutung hat, bei einer Temperatur zwischen 20 und 120°C in Gegenwart von Alkalimetallhydroxid oder Alkalimetallalkoholat eine Verbindung der allgemeinen Formel IIIR₂-XH (III)in welcher R₂ und X die unter der allgemeinen Formel I angegebene Bedeutung haben, anlagert und das Additionsprodukt anschließend durch Umsetzung mit einer Verbindung der allgemeinen Formel IV in welcher R₃ und R₄ unabhängig voneinander Chlor oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, in Gegenwart einer Base bei einer Temperatur zwischen 20 und 100°C cyclisiert.