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Verfahren zur Herstellung von Brenzcatechincarbamaten
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Brenzcatechincarbamaten
über nicht isolierte Zwischenstufen Die Hydroxylgruppen des Brenzcatechins reagieren
im allgemeinen schnell mit verschiedenartigen Reagenzien Schwierigkeiten ergeben
sich dann, wenn die eine Hydroxylgruppe selektiv mit einem Reagens, die zweite selektiv
mit einem anderen Reagens umgesetzt werden Sollo In der Regel werden sich zu einem
gewissen Anteil beide Hydroxylgruppen mit dem ersten Reagens umsetzen; das unerwünschte
Bis-Umsetzungsprodukt muß dann durch aufwendige Reinigungsoperationen entfernt werden0
Beispielsweise ist bekannt, daß beim Versuch einer partiellen Alkylierung, d.ho
der Alkylierung nur einer Hydroxylgruppe des Brenzcatechins sowohl Alkyllerungsmittel
als auch Brenzcatechin in beträchtlicher Menge in Form des nicht verwertbaren Diäthers
verloren gehen (J. Chem. SocO 1927, 1664; US-PS 3 202 573) Ebenso führt die Umsetzung
von Brenzcatechin mit g-Halogenäthern außer zum entsprechenden Acetal zu unerwünschten
Nebentrodukten (DT-OS 22 31 249), so daß der Rückstand zur weiteren Reinlgung mit
Chloroform/Wasser behandelt werden mwßO Erst aus dem so gereinigten Brenzcatechinmonoacetal
kann durch Umsetzung mit Methylisocyanat das entsprechende Brenzcatechincarbamat
hergestellt werden0 Ein anderes Verfahrensprinzip, das zur selektiven Umsetzung
einer Hydroxylgruppe des Brenzcatechins filhrt, beruht darauf, daß eine Hydroxylgruppe
mit einem Reagens umgesetzt wird, nachdem die zweite Hydroxylgruppe, zoBo durch
Acetalisierung, geschützt wurde. Diese Methode erfordert somit zwei zusätzliche
Verfahrensschritte: die Acetalisierung und die anschließende Abspaltung der Schutzgruppe
(DT-OS 22 52 250).
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Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden,
bei dem die Bildung von Nebenprodukten, wie Bis-Umsetzungsprodukten, die bei direkter
Alkylierung auftreten, vermieden wird, so daß reine Brenzcatechincarbamate in guten
Ausbeuten erhalten werden0 Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von Brenzcatechincarbamaten
der Formel I
in der R1 und R2 unabhangig vonelnander Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Halogen oder Alkyl mit l bis 4 Kohlenstoffatomen,
R5 Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, X Halogen, Alkyl mit 1 bis fl Kohlenstoffatomen,
Alkoxy mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und n 0, 1 oder 2 bedeutet, a) durch Umsetzung
von einem gegebenenfalls substituierten Brenzcatechin der Formel II
in der X und n die oben genannten Bedeutungen haben, mit Phosgen in Gegenwart von
0,1 bis 10 Mol% eines Katalysators zu einem Brenzcatechincarbonat der Formel III
in der X und n die oben genannten Bedeutungen haben,
b) durch Umsetzung
des Brenzcatechincarbonats der Formel III mit einem Amin der Formel IV
in der R1 und R2 die oben genannten Bedeutungen haben, zu einem Carbamat der Formel
V
in der Rl, R2, X und n die oben genannten Bedeutungen haben, c) durch Umsetzung
des Carbamats der Formel V mit einem #-Halogenäther der Formel VI
in der R3, R4 und R5 die oben genannten Bedeutungen haben und Hal für Halogen steht,
in Gegenwart eines tertiären Amins wobei die Umsetzungen a), b) und c) in Gegenwart
eines dipolaren, aprotischen Lösungs- oder Verteilungsmittels durchgeführt werden
gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Umsetzungen a), b) und c)
nacheinander ohne Isolierung der Zwischenprodukte durchführt0 Diese Kombination
führt zu einem vorteilhaften und fortschrittlichen Verfahren, nach dem in einfacher
Weise sehr reine Endprodukte erhalten werden0 Eine Isolierung und Reinigung von
Zwischenprodukten entfällt ebenso wie zusätzliche Verfahrensmaßnahmen, beispielsweise
die Einführung und anschließende Abspaltung von Schutzgruppen0
Der
Herstellung sehr reiner Produkte kommt in diesem Fall besondere Bedeutung zu, da
die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren N-Methylcarbamate als insektizide
Wirkstoffe Verwendung finden. An Pflanzenschutzmittel werden bekanntlich hohe Reinheitsanforderungen
gestellt.
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Von Vorteil ist weiterhin, daß die N-Nethyl-carbamate nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren mit hohen Ausbeuten von über 70 % erhalten werden0 Das war insbesondere
deshalb nicht zu erwarten, weil aus der Literatur bekannt ist (J. prakt. Chemie
313, 627 (1971)), daß der Verfahrensschritt b), doh. die Umsetzung von Brenzcatechincarbonat
mit Methylamin, nur mit 42 % Ausbeute verläuft.
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Die Umsetzungen a), b) und c) können in Gegenwart eines dipolaren,
aprotischen Lösungs- oder Verteilungsmittel, in dem alle Verfahrenssehritte mit
genügender Geschwindigkeit ablaufen, durchgeführt werden0 In Betracht kommen beispielsweise
1,4-Dioxan, Tetrahydrofuran, 1,2-Dimethoxyäthan, Bevorzugtes Lösungsmittel ist 1,4-Dloxan,
Die Umsetzung a) kann auch in Abwesenheit eines Lösungsmittels in Schmelze durchgeführt
werden.
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Die Umsetzung der gegebenenfalls substituierten Brenzcatechine der
Formel II mit Phosgen in Gegenwart eines Chlorwasserstoff-Akzeptors und eines Verdünnungsmittels
ist bekannt (Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band 8, 30 Auflage, S.
109, Georg ThiemeVerlag Stuttgart, 1952; J. prakt. Chemie 313, 626 (1971), DT-OS
1 593 512).
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Um die Entstehung und Abtrennung von Salzen zu vermeiden, wird der
entstehende Chlorwasserstoff nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mit stöchiometrischen
Mengen eines basischen Säureakzeptors abgefangen; es werden lediglich 0,1 bis 10
Mole%, bezogen auf Brenzcatechinderivat, eines
Katalysators zur
Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit zugesetzt.
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Der bei der Umsetzung gebildete Chlorwasserstoff wird vorteilhafterweise
unter Durchleiten eines Inertgases, beispielsweise Stickstoff, aus dem Reaktionsgemisch
entfernt.
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Es wurde gefunden, daß man anstelle der in der Literatur als geeignete
Chlorwasserstoff-Akzeptoren genannten starken Basen, wie Pyridin, Chinolin, Pyridinbasen-Gemische,
N ,N-Diäthylanilin, als Katalysatoren auch Substanzen mit wesentlich schwächeren
basischen Eigenschaften oder mit nicht mehr basischem Charakter verwenden kann.
Katalytisch gleich oder besser wirksam sind beispielsweise substituierte Pyridine,
wie 2-Chlorpyridin, 3-Chlorpyridin, 4-ChlorDyridin-Hydrochlorid, 3-Cyanpyridin,
2-Hydroxypyridin, Pyrazin oder 4-Nitro-N ,N-dimethylanilin. Auch praktisch nicht
mehr basische Carbonsäureamide, wie N,N-Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, sind
sehr geeignete Katalysatoren.
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Die Umsetzung kann drucklos oder unter Druck in einem weiten Temperaturbereich,
insbesondere bei einer Temperatur zwischen 40 und 120°C, durchgeführt werden.
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Phosgen wird in äquimolaren Mengen oder bis zum zehnfachen molaren
Überschuß, bezogen auf das Brenzcatechinderivat, eingesetzt. Gegen Reaktionsende
wird es zusammen mit dem Chlorwasserstoff ausgegast.
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Die so erhaltenen Brenzcatechincarbonate der Formel III werden ohne
Isolierung mit einem Amin der Formel IV zu Carbamaten der Formel V umgesetzt (Houben-Weyl,
Methoden der organischen Chemie, Band 8, S. 139/140, Georg Thieme-Verlag, Stuttgart,
1952; J. prakt. Chemie 313, 626 ff (1971)). Die Reaktion wird zweckmäßig in einem
Temperaturbereich zwischen 0 und 800C, vorzugsweise zwischen 20 und 400C, ausgeführt.
Nach Beendigung der Reaktion scheiden sich die relativ schwer löslischen Carbamate
teilweise ab, die folgende Umsetzung wird dadurch nicht gestört.
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Als Amine kommen primäre und sekundäre Amine, beispielsweise Methylamin,
Dimethylamin, Athylamin, in Betracht. Sie werden zweckmäßigerweise in äquimolarem
Verhältnis eingegast bzw.
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zugetropft.
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Die Umsetzung der Carbamate der Formel V mit α-Halogenäthern
der Formel VI (DT-OS 2 2.31 249) kann in Lösung oder in Suspension bei Temperaturen
im Bereich von O bis 50°C durchgeführt werden. Zum Abfangen des entstehenden Halogenwasserstoffs
dienen tertiäre Amine, beispielsweise Triäthylamin, Pyridin, Dimethylcyclohexylamin,
die zweckmäßigerweise in mindestens aquimolarer Menge oder in bis zu 20 % igem überschuß,
bezogen auf Carbamat, synchron zur α-Halogenätherzugabe oder nach der Halogenätherzugabe
zugesetzt werden.
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Die als Ausgangsmaterial verwendeten α-Halogenäther sind entweder
bekannte Verbindungen oder werden analog den für die Her stellung solcher Verbindungen
aus dem Stand der Technik bekannt ten Methoden hergestellt. Zur Umsetzung mit den
Carbamaten werden sie vorzugsweise in äquimolaren Menge eingesetzt.
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Wird bei der Herstellung der Brenzcatechinderivate als Lösungsmittel
Dioxan verwendet, so ist die Aufarbeitung im Falle fester Reaktionsprodukte aufgrund
seiner Mischbarkeit mit Wasser sehr einfach: Durch Zugabe von Wasser geht das Ammoniumsalz
in Lösung, das Produkt fällt aus und kann abgesaugt werden. Aus dem salzhaltigen
Dioxan-Wasser-Gemisch kann Dioxan leicht durch Abdestillieren seines Azeotrops mit
Wasser zurückgewonnen werden.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Brenzcatechinderivate der
Formel I herstellbar, bei denen die Symbole R1 und R² für Wasserstoff oder Alkyl
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, beispielsweise für Methyl, Äthyl, n-Propyl, Isopropyl
oder für Butylreste, insbesondere für Wasserstoff oder Methyl stehen, die Symbole
R³ und R4 für Wasserstoff, Halogen, beispielsweise Chlor oder Brom, oder Alkyl mit
1 bis 4 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Äthyl, i-Propyl, Isopropyl oder
für Butylreste, insbesondere für Wasserstoff, Chlor, Methyl oder Äthylm das
Symbol
R5 für Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Methyl, Äthyl, n-Propyl,
Isopropyl oder für Butylreste, insbesondere Methyl oder Äthyl und X für Halogen,
beispielsweise Chlor oder Brom, Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, beispielsweise
Methyl, Äthyl, n-Propyl, Isopropyl oder für Butylreste oder Alkoxy mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
beispielsweise Methoxy, Äthoxy, n-Propyoxy, i-Propoxy oder für Butyloxyreste, insbesondere
Chlor, stehen.
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Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
Gewichtsteile verhalten sich zu Volumenteilen wie Kilogramm zu Liter.
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Beispiel 1 110 Gewichtsteile Brenzcatechin, 250 Volumenteile, 1,4-Dioxan
und 5 Gewichtsteile 2-Chlorpyridin werden unter Rückfluß erhitzt; dann werden 320
Gewichtsteile Phosgen innerhalb von rund 8 Stunden eingeleitet. Danach werden Phosgen
und Chlorwasserstoff unter Durchleiten von Stickstoff bei der Siedetemperatur aus
der Lösung entfernt. In den Rückstand werden bei 20 bis 30°C unter schwachem Kühlen
und Rühren 34 Gewichtsteile Methylamin eingegast, zwei Stunden lang wird nachgerührt.
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Zu diesem Gemisch tropft man unter Rühren 169 Gewichtsteile 2,1-Dichloräthylmethyläther
und danach bei 20 bis 30°C unter K@@ aag 232 Gewichtsteile Triäthylamin. Man rührt
12 Stunden bei 20°C nach und tropft dann unter starhem Rühren 700 Volumenteile Wasser
zu. Das ausgefallene Produkt wird abgesaugt, mit 13. Volumteile Wasser gewaschen
und an der Lufte getrocknet.
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Man erhält 218 Gewichtsteile o-(1-Methoxy-2-chlor)-äthoxyphenyl-N-methylcarbamet
vom Schmelzpunkt 74-76°C, entsprechend einer Aus beute von 84 % bezogen auf eingesetztes
Brenzcatechin.
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Beispiel 2 220 Gewichtsteile Brenzcatechin in 250 Volumenteilen 1,4-Dioxan
und 1,3 Gewichtsteile N,N-Dimethylformamid werden unter Rückfluß erhstzt; dann werden
370 Gewichtsteile N segen innerhalb
von rund 7 Stunden eingeleitet.
Die weiteren Umsetzungen werden entsprechend Beispiel 1 durchgeführt. Man erhält
190 Gewichtsteile o-(1-Methoxy-2-chlor)-Sthoxyphenyl-N-methylcarbamat vom Schmelzpunkt
75-770C, entsprechend einer Ausbeute von 73 %, bezogen auf eingesetztes Brenzcatechin.
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Beispiel 3 110 Gewichtsteile Brenzcatechin, 250 Volumenteile 1,4-Dioxan
und 5 Gewichtsteile 2-Chlorpyridin werden entsprechend Beispiel 1 mit Phosgen und
dann mit Methylamin umgesetzt Zu dem so erhaltenen Gemisch werden 218 Gewichtsteile
1,2-Dibromäthylmethyläther und anschließend bei 20 bis 300C unter Kühlung 110 Gewichtsteile
Triäthylamin zugetropft. Die Aufarbeitung wird analog Beispiel 1 durchgeführt. Man
erhält 103 Gewichtsteile o-(1-Methoxy-2-brom)-äthoxyphenyl-N-methylcarbamat vom
Schmelzpunkt 69 bis 71 0C.