DE2659694A1

DE2659694A1 - Verfahren zur herstellung von substituierten chlorpyrimidinen

Info

Publication number: DE2659694A1
Application number: DE19762659694
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Braden; Kurt Dr Findeisen
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1976-12-31
Filing date: 1976-12-31
Publication date: 1978-07-13
Also published as: US4137412A; JPS5384983A; GB1555111A; FR2376141A1

Description

Bayer Aktiengesellschaft

Zemralbereich Patente, Marken und Lizenzen

5090 Leverkusen, Bayerwerk Bg/AB

Verrahren zur Herstellung von substituierten Chlorpyrimidinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ir. 5-Stellung alkylsubstituierten chlorierten Pyrimidinen der allgemeinen Formel

worin.

R für Fluor, Chlor, Trichlormethyl-, Phenyl-, Wasserstoff oder für einen zweiten in 5-Stellung substituierten, chlorierten Pyrimidinring,

R für Wasserstoff, Fluor, Chlor, Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen, Phenyl-, Nitrophenyl-, Chlorphenyl-,

R_-3 für Wasserstoff, Fluor, Chlor und R, für Fluor, Chlor, Trichlormethyl·; Wasserstoff

stehen.

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Es ist bereits bekannt, daß chlorierte Pyrimidine durch umsetzung von Acetonitrilen mit chlorierten Isocyaniddichloriden hergestellt werden können (DT-OS 1 670 854). Um nach diesem Verfahren chlorierte Pyrimidine mit einer chlorhaltigen Alkylgruppe in der 5-Stellung des Pyrimidinringes herstellen zu können, ist es erforderlich, von Propionitrilen auszugehen, die in der ß-Stellung ein Chloratom besitzen und in der o(.-Stellung nicht substituiert sind. Die als Ausgangsprodukt benötigten ß-Chlorpropionitrile müssen meistens aus den ,jCß-ungesättigten Nitrilen hergestellt werden. So wird ß-Chlorpropionitril aus Acrylnitril hergestellt, wobei jedoch unerwünschte Nebenprodukte entstehen.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von in 5-Steliung alkylsubstituierten chlorierten Pyrimidinen der allgeiaeinen Formel I;

CD

Rj für Fluor, Chlor, Tr!chloratethy 1-,. Phenyl-,τ Wasserstoff oder für einen zweiten in 5-Stellung substituierten, chlorierten Pyrimidinring,

R₂ für Wasserstoff, Fluor, Chlor, Alkyl mit t bis 6 C-Atomenr Phenyl-, Nitrophenyl-, Chlorphenyl- _r

R^ für Wasserstoff, Fluor, Chlor und R₄ für Fluor, Chlor, Trichlormethyl> Wasserstoff

stehen kann.

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gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Halogen-Äzaalkene der allgemeinen Formel II

R^ für Fluor_r Chlor, Brom, Trichlormethyl-, Phenyl-, Wasserstoff, -CCl₂-N=CCl₂

R* für Fluor, Chlor, Brom oder Trichlormethyl und R₅ für Fluor, Chlor, Brom oder Wasserstoff stehen kann, mit cL· ,..> -ungesättigten Nitrilen der allgemeinen Formel III

S3

R₂ für Wasserstoff, Chlor, Fluor, Alkyl mit 1 bis 6 C-Ätomen, Cycloalkyl-, Phenyl-, Nitrophenyl- oder Chlorphenol,

R₃ für Wasserstoff, Fluor, Chlor und Rg für Wasserstoff, Fluor, Chlor, Brom stehen kann, umsetzt.

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Die Ausgangskomponenten (II) und (III) werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in annähernd stöchiometrischen Mengenverhältnissen oder mit einem Überschuß der einen oder anderen Komponente miteinander umgesetzt. Wird als Ausgangskomponente (II) ein Bis-Isocyaniddihalogenid eingesetzt, so setzt man die Nitrilkomponente in annähernd 2-fach stöchiometrischem Mengenverhältnis ein.

Für das Verfahren geeignete Verbindungen der Formel (II) sind beispielsweise Chlormethylisocyanid-dichlorid, Trichlormethylisocyanid-dichlorid, Pentachloräthylisocyaniddichlorid, Phenyl-dichlormethylisocyanid-dichlorid, Perchlor-2,5-diazahexadien-1,5; Perchlor-3,6-diazaoctadien-2,6; 1,1,3,4,4,4-Hexachlor-2-azabuten-1, Fluor-dichlormethylisocyaniddichlorid.

Für das Verfahren geeignete ungesättigte Nitrile der Formel (III) sind beispielsweise Acrylnitril, Methacrylnitril, Crotonnitril; Zimtsäurenitril, 3-Nitrozimtsäurenitril, 3-Chlorzimtsäurenitril, ^L -Chloracrylnitril, <£ , /3 -Dichloracrylnitril, Trichloracrylnitril, Fumarsäurenitril, oC-Bromacrylnitril.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Gegenwart oder in Abwesenheit inerter Lösungs- oder Verdünnungsmittel bei Temperaturen von 20 - 350 C durchgeführt werden. Bevorzugt wird die Reaktion bei 100 - 22O°C durchgeführt.

Die Reaktion kann drucklos und unter autogenem Druck und gegebenenfalls in der Gasphase durchgeführt werden.

Im allgemeinen ist es vorteilhaft für das erfindungsgemäße Verfahren die Ausgangskomponenten gemeinsam in stöchiometrischen Mengen zu erhitzen oder eine der Ausgangskompo-

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nenten oder das Endprodukt als Lösungsmittel zu verwenden. Es kann vorteilhaft sein, die als Lösungsmittel verwendete Komponente zuerst auf die Reaktionstemperatur zu erhitzten und dann die zweite Komponente einzutragen.

Als Lösungsmittel können aliphatische, cycloaliphatische sowie aromatische Kohlenwasserstoffe mit bis zu 10 C-Atomen verwendet werden, wobei die genannten Kohlenwasserstoffe gegebenenfalls durch Halogene und/oder Nitrogruppen substituiert sein können.

Beispielsweise seien genannt: Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff,

Dichloräthan, Trichloräthan, Trichlorethylen·, 1 ,2-Dichlorpropan, Trichlorpropan, SuIfolan, Chlorbenzol, Dichlorbenzol, Nitrobenzol oder eine der Reaktionskomponenten_c

Die Reaktion kann durch saure oder basische Katalysatoren begünstigt werden. Die Katalysatoren können auf einem inerten Trägermaterial aufgebracht sein. Geeignete saure Katalysatoren sind beispielsweise Lewissäuren, wie Eisen-III-chlorid, Aluminiumchlorid, Zinkchlorid, Kupfer-I-chlorid, Palladiumchlorid, Bortrifluorid, Antimonchlorid, Titantetrachlorid. Als geeignete basische Katalysatoren seien beispielsweise genannt: Triäthylamin, Pyridin, Dimethylformamid.

Die Katalysatoren werden im allgemeinen in einer Menge von 0,001 bis 10 Gew.-% einer der Ausgangskomponenten zugesetzt, oder die Komponenten werden über dem auf einem festen Träger aufgebrachten Katalysator geleitet. Als besonders vor-

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teilhaft hat sich eine Katalysatormenge von 0,1 erwiesen«

Die Reaktion kann anhand der folgenden Gleichung erläutert werden:

ν -nci

(-ΠΒΓ)

A₄ (

■ ^: * (-HCCl₃)

(-Ci₂)

Nach einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform setzt man im Temperaturbereich von 100 bis 35O°C in Gegenwart von katalytischen Mengen eines sauren Katalysators Trichlormethylisocyaniddichlorid mit Acrylnitril um, wobei man in sehr guten Ausbeuten 2,4,e-Trichlor-S-chlormethyl-pyrimidin erhält.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich daher besonders gut zur Herstellung von in 5-Stellung eine substituierte Methylgruppe tragende chlorierte Pyrimidinen, insbesondere 2,4,6-Trichlor-5-chlormethyl-pyrimidin. Der Reaktionsverlauf des neuen Verfahrens ist insofern überraschend, da im allgemeinen Ringschlußreaktionen mit ίΌ ,ß-ungesättigten Nitrilen unter Einbeziehung des ß-C-Atomes in den gebildeten Ring erfolgen.

2,4,6-Trichlor-5-chlormethylpyrimidin ist ein bekanntes, die übrigen Verfahrensprodukte sind neue Zwischenprodukte, die sich beispielsweise zur Herstellung von Reaktivfarbstoffen eignen.

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ORIGINAL INSPECTED

Die angeführten Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern, ohne es jedoch auf diese einzuschränken.

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Beispiel 1

In einem 1-1-Rührkolben mit Rückflußkühler und Tropftrichter werden 600 g Trichlormethylisocyaniddichlorid (2,78 Mol) auf 170C erhitzt. Innerhalb 1 Stunde werden 112 g Acrylnitril (2,11 Mol), worin 10 g FeCl₃ gelöst sind, eingetropft. Dabei hält man die Temperatur im Bereich von 160 bis 175°C. Anschließend wird noch 30 Min. auf 185°C erhitzt. Dabei hört das Sieden unter Rückfluß auf. Das Reaktionsgemisch wird destilliert. Man erhält:

1. 165 g bis Kp₁₅ 100°C

diese Fraktion enthält zu

92 % Trichlormethylisocyanid-

dichlorid

2. 412,2 g Kp₁₅ 145 - 147°C

3. 50,0 g Rückstand

Die 2. Fraktion enthält 99,2 % 2,4,ö-Trichlor-S-chlormethylpyrimidin M 232; Fp. 110°C; Ausbeute 84 % der Theorie. Das IR-Spektrum ist identisch mit dem Spektrum einer nach dem Verfahren der DT-OS 1 670 854,Beispiel 6 hergestellten Probe.

Beispiel 2

In einem Rührkolben werden 70 g Trichlormethylisocyaniddichlorid auf 165 C erhitzt und innerhalb 1 Stunde mit 26 g Zimtsäurenitril und 1 g sublimierten FeCl₃ versetzt. Das Reaktionsprodukt wird destilliert. Man erhält 1. 36 g Vorlauf bis Kp₁₅ 70⁰C

bestehend aus 89,9 % Trichlormethylisocyaniddichlorid und Zimtsäurenitril

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2. 28,4 g Kp._ _ 95 - 170°C

U, O

3 ο 10,6 g Rückstand

Die 2. Fraktion besteht zu 60,6 % aus 2,4, 6-Trichlor-5-phenylchlormethylpyrimidin und zu 25,3 % aus Zimtsäurenitril. Bei erneuter Destillation ergibt die 2. Fraktion reines 2,4,e-Trichlor-S-phenylchlormethylpyriinidin.

Kp^ , 175°,-Fp. 58°C M 308
υ, ο

Das NMR-Spektrum zeigt bei 6,8 ppm ein Signal für ein einzelnes Proton und bei 7,3 ppm ein Signal für fünf Protone. Das Ausgangsnitril war zu 69,5 % umgesetzt. Die Ausbeute, bezogen auf umgesetztes Zimtsäurenitril betrug 43 %.

Beispiel 3

300 g Trichlormethylisocyaniddichlorid werden in einem Rührkolben auf 168°C erhitzt. Eine Mischung aus 92 g ^L-Chloracrylnitril und 5 g FeCl., wird innerhalb 2 Stunden eingetropft. Die Temperatur wird dabei im Bereich von 163-168°C gehalten. Anschließend wird die Temperatur im Verlauf einer Stunde auf 180°C gesteigert. Durch Destillation werden aus dem Reaktionsgemisch gewonnen: 1. 159,4 g Kp₁₅ 50-100°C

Diese Fraktion enthält 135 g Trichlormethylisocyaniddichlorid. 2„ 173,8 g Kp₁₅ 14O-15O°C
Diese Fraktion erstarrt. Fp. 98-1O2°C. 3. 35,Og harziger Rückstand.

Die Fraktion 2) besteht zu 82,4 % aus 2,4,6-Trichlor-5-chlormethylpyrimidin, wie gaschromatographisch. und durch Vergleich der IR-Spektren nachgewiesen wurde.

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Beispiel 4

2,4-Dichlor-5-chlormet±Lyl·-6-trichlormethylpyrimidin

70 g Pentachloräthylisocyaniddichlorid (0,2345 Mol) werden bei 180°C innerhalb 30 Minuten mit der Lösung von 1 g FeCl₃ in 11,0 g Acrylnitril (0,21 Mol) versetzt. Dabei wird gekühlt, um die sofort einsetzende exotherme Reaktion bei 17O-18O°C zu halten.

Das Reaktionsgemisch wird im Vakuum destilliert= Man erhält neben 26,8 g wiedergewonnenem Pentachloräthylisocyaniddichlorid, das noch 3,3 g Perchlor-2-aza-butadien-1,4 enthält, Kp₁₁- ■ 9.5-140°C, 32,7 g 2,4-Dichlor-5-chlormethyl-6-trichlormethyl-pyrimidin Kp ■_ 135 C, n_ : 1.5892, Reinheit 96 %.

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Claims

: . 2 6 ^ Π 6 9 4

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von in 5-Stellung alkylsubstituierten chlorierten Pyrimidinen der allgemeinen Formel Is

(I)

4
worin ,

R₁ für Fluor, Chlor, Trichlormethyl-, Phenyl-, Wasserstoff oder für einen zweiten in 5-Stellung substituierten, chlorierten Pyrimidinring,

R₂ für Wasserstoff, Fluor, Chlor, Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen, Phenyl-, Nitrophenyl-, Chlorphenyl-,

R₃ für Wasserstoff, Fluor, Chlor und R₄ für Fluor, Chlor, Trichlormethyl-j Wasserstoff

stehen kann, dadurch gekennzeichnet, daß man Halogen-Azaalkene der Formel ii

Cl
R₁ C-N=C^ (II)

worin

R₁ für Fluor, Chlor, Brom, Trichlormethyl-, Phenyl-,

Wasserstoff, -CCl₂-N=CCl₂

R. für Fluor, Chlor, Brom oder Trichlormethyl und R_n. für Fluor, Chlor, Brom oder Wasserstoff stehen

kann, mit et, ß -ungesättigten Nitrilen der

allgemeinen Formel III

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ORIGINAL INSPECTED

^R3

vorin

für Kassersroff, Chlor, Fluor, Alkyl mit 1 bis

υ C-Αζοτ.θΓ., Cycloalkyl-, Phenyl-, Nitrophenyl-

odc-r Cr.lorpher.oi ,

für Wasserstorf, Fluor, Chlor and

für '\asserstoff, Fluor, Chlor, Brom stehen kann
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man diE- Umsetzung in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als inerte Lösungsmittel chlorierte Kohlenwasserstoffe
oder Sulfone einsetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, da:3 man die umsetzung bei Temperaturen von etwa 20 bis
35O°C durchführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart eines Katalysators die Umsetzung
durchführt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nan als Katalysator Metallhalogenide, die Lewissäurecharal-rcer besitzen, verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, Le A 17 597 - 12 -

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BAD ORIGINAL

daß man eine der Ausgangskomponenten im Überschuß einsetzt und diese als Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Acrylnitril mit einem perchlorierten Alkylisocyaniddichlorid umsetzt.
9. Verfahren zur Herstellung von 5-Chlormethyl-2,4,6-trichlorpyrimidin, dadurch gekennzeichnet, daß man Trichlormethylisocyaniddichlorid mit Acrylnitril in Gegenwart einer Lewissäure als Katalysator umsetzt.
10. Die nach diesen Verfahren hergestellten chlorierten Pyrimidine außer 2,4,e-Trichlor-S-chlormethylpyrimidin.

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