DE2725888A1

DE2725888A1 - Verfahren zur herstellung von 2,4,5-trichlorpyrimidin

Info

Publication number: DE2725888A1
Application number: DE19772725888
Authority: DE
Inventors: Gunther Dipl Chem Dr Beck; Helmut Dipl Chem Dr Heitzer
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1977-06-08
Filing date: 1977-06-08
Publication date: 1978-12-21
Also published as: US4171442A; JPS543079A; EP0000042B1; DE2860223D1; EP0000042A1

Description

7725888

Bayer Aktiengesellschaft

Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen

My/Mo 5090 Leverkusen, Bayerwerk

7. Juni 1977

Verfahren zur Herstellung von 2,4,5-Trichlorpyrimidin

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von 2,4,5-Trichlorpyrimidin.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man (2-Cyanäthyl)-dithiocarbamidsäureester der Formel

NC-CH₀-CH₀-N-C-S-R¹ (I) 2 2 ι

worin

R einen unter den Reaktionsbedingungen abspaltbaren

Rest und
R¹ einen gegebenenfalls substituierten niederen Alkylrest bedeuten,

gegebenenfalls in Mischung mit einem inerten Verdünnungsmittel bei Temperaturen von O bis 50°C, vorzugsweise 30-4O⁰C, mit weniger als 7,5 Mol Chlor, insbesondere 3,5 - 7,0 Mol Ch]or, umsetzt und anschließend in Abwesenheit von Chlor auf Temperaturen von 100 - 150⁰C, vorzugsweise 110-l40°C erhitzt.

Le A 18 177 - 1 -

809851/0U2

In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei Temperaturen von etwa 20⁰C bis etwa 40°C chloriert, bis die exotherme Reaktion beendet ist und anschließend in Abwesenheit von Chlor auf Temperaturen von 110 bis 140⁰C nacherhitzt.

Gegebenenfalls kann man darüber hinaus nach dem Erhitzen auf 100 - 150° C nochmals bei 150 - 200⁰C, vorzugsweise 160 - 190⁰C, mit elementarem Chlor umsetzen. Dabei werden schwefelhaltige Nebenprodukte in 2,4,5-Trichlorpyrimidin umgewandelt, so daß sich in manchen Fällen die Ausbeute erhöhen läßt.

Geeignete Reste R, die unter den Reaktionsbedingungen abspaltbar sind, sind insbesondere niederes Alkyl, vorzugsweise C₁-C^-AIkVl wie Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, weiterhin niederes, insbesondere Cp-C,-Alkenyl wie Allyl, wobei diese Gruppen auch substituiert sein können, beispielsweise durch Chlor, C-.-C.-Alkoxy oder gegebenenfalls substituiertes Phenyl.

Geeignete Reste dieser Art sind beispielsweise Chloräthyl, Methoxyathyl, Benzyl, Phenyläthyl, Chlorpropyl, Dichlorpropyl, Methoxypropyl.

Besonders bevorzugt ist Methyl.

Geeignete gegebenenfalls substituierte niedere Alkylreste R¹ sind vorzugsweise C^-C^-Alkyl wie Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, wobei diese Gruppen auch substituiert sein können, beispielsweise durch Chlor, C^-C^-Alkoxy oder gegebenenfalls substituiertes Phenyl.

Le A 18 177 - 2 -

809851/0U2

?725888

Geeignete Reste dieser Art sind beispielsweise Chloräthyl, Methoxyäthyl, Benzyl, Phenäthyl.

Besonders bevorzugt ist Methyl.

Das Chlor kann bei der Chlorierungsreaktion sowohl in Form von elementarem Chlor als auch in Form üblicher Chlorierungsmittel wie beispielsweise Schwefeldichlorid, Sulfurylchlorid, Phosphorpentachlorid eingesetzt werden. Dabei müssen selbstverständlich entsprechende Mengen Chlorierungsmittel verwendet werden, z.B. an Stelle von 1 Mol CIp 2 Mol SCl₂.

Die Ausgangsverbindungen der Formel (1) sind zwar nicht bekannt, lassen sich jedoch leicht nach den Angaben der Literatur zur Darstellung von Dialkyldithiocarbamidsäurealkylestern (z.B. J. Chem. Soc. 1944, S. 151) herstellen, indem man gemäß folgendem Formelschema

H H₂O CSSNa R-N-CH₂-CH₂-CN + CS₂ + NaOH > R-N-CH₂-CH₂-CN

(II) (III)

zunächst cyanäthylierte Amine (II), in denen R die oben genannte Bedeutung besitzt, mit Schwefelkohlenstoff in wäßriger Natronlauge zu den Dithiocarbamaten der Formel (III) umsetzt,

welche anschließend durch Alkylierung in die Ester der Formel (I) übergeführt werden, z.B. mit (substituierten) Alkylhalogeniden, Sulfonsäurealkylestern oder Dialkylsulfaten, z.B. mit Dimethylsulfat gemäß folgendem Formelschema:

Le A 18 177 - 3 -

809851/0U2

CSSNa S

R-N-CH₂-CH₂-CN + (CH₃O)₂ SO₂ ^ NC-CH₂-CH₂-N-C-SCH₃

(III) (I) (R' = CH,)

Die cyanäthylierten Amine (II) erhält man beispielsweise nach folgendem Formelschema

H R-NH₂ + CH₂=CH-CN > R-N-CH₂-CH₂-CN,

(IV) (II)

indem man primäre Amine (IV), in denen R die obengenannte Bedeutung besitzt, an Acrylnitril anlagert;

(vgl. z.B. J. Am. Chem. Soc. 66, 725 (1944);

J. Am. Chem. Soc. 68, 1217 (1946);

J. Am. Chem. Soc. 78, 2573 (1956);

J. Heterocyclic Chem. 1, 260 (1964).

Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete (2-Cyanäthyl)-dithiocarbamidsäureester der Formel (I) sind z.B.:

(2-Cyanäthyl)-methyl-dithiocarbamidsäuremethylester, (2-Cyanäthyl)-äthyl-dithiocarbamidsäuremethylester, (2-Cyanäthyl)-methyl-d ithiocarbamidsäureäthyle ste r, (2-Cyanäthyl)-äthyl-dithiocarbamidsäureäthylester, (2-Cyanäthyl)-methyl-dithiocarbamidsäurepropylester, (2-Cyanäthyl)-methvl-dithiocarbamidi?äurebutylester,

«09851/01*2

(2-Cyanäthyl)-methyl-dithiocarbamidsäurechloräthylester, (2-Cyanäthyl)-methyl-dithiocarbamidsäurebenzylester, (2-Cyanäthyl)-butyl-dithiocarbamidsäuremethy!ester, (2-Cyanäthyl)-benzyl-dithiocarbamidsäuremethylester, (2-Cyanäthyl)-benzyl-dithiocarbamidsäurebenzylester.

Verdünnungsmittel, die unter den Reaktionsbedingungen inert sind, sind alle gegen Chlor beständigen Lösungsmittel, z.B. chlorierte aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, 1,1,2,2-Tetrachloräthan, Tetrachloräthylen, 1,1,2,3,3-Pentachlorpropan, Hexachlorcyclopentadien, Oktachlorcyclopenten, 1,2,4-Trichlorbenzol, chlorierte Pyrimidine sowie Phosphoroxychlorid. Im allgemeinen werden pro Gew.- Teil (I) 0,5 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10 Volumteile Verdünnungsmittel angewandt.

Für den Fall, daß das Chlorierungsmittel unter den Reaktion sbedingungen eine Flüssigkeit darstellt wie beispielsweise Schwefeldichlorid oder Sulfurylchlorid, kann die zusätzliche Verwendung eines inerten Verdünnungsmittels entfallen.

In Verbindung mit Schwefeldichlorid als Chlorierungsmittel kann besonders vorteilhaft Dischwefeldichlorid als Verdünnungsmittel verwendet werden.

Bei der Verwendung von Chlor als Chlorierungsmittel verläuft die Reaktion zu Beginn stark exotherm. Zweckmäßigerweise arbeitet man deshalb - insbesondere bei größeren Ansätzen bis zum Abklingen der exothermen Reaktion nicht mit einem Überschuß an Chlor. Nach Abklingen der stark exothermen

Le A 18 177 - 5 -

Θ0985Ί/0Η2

ersten Chlorierungsphase arbeitet man, um die Reaktion möglichst rasch zu beenden, zweckmäßigerweise mit einem Überschuß an Chlor (erkennbar an der grünlichen Farbe des Chlorierungsabgases).

Das Verfahren wird im einzelnen in der Weise durchgeführt, daß man zunächst ein (2-Cyanäthyl-dithiocarbamidsäureester der Formel (I), insbesondere den (2-Cyanäthyl)-methyl-dithiocarbamidsäuremethylester, mit einem der erwähnten Verdünnungsmittel, z.B. Chloroform, bei Raumtemperatur mischt und anschließend das Chlorierungsmittel zugibt. Außenkühlung und Dosierung des Chlorierungsmittels werden dabei so aufeinander abgestimmt, daß die anfangs stark exotherme Reaktion nicht zu heftig wird und 40⁰C nicht übersteigt.

Vorzugsweise wird so lange bei 30 - 40⁰C chloriert, bis die exotherme Reaktion völlig abgeklungen ist.

Anschließend zieht man im Vakuum unterhalb 40°C noch im Reaktionsgemisch gelöstes Chlor sowie das durch die Chlorierungsreaktion entstandene Schwefelchlorid ab und heizt den Rückstand entweder weiter im Vakuum oder bei Normaldruck unter Ausschluß von Feuchtigkeit bis auf etwa 12O-13O°C auf, wobei 2,4,5-Trichlorpyrimidin entsteht. Das 2,4,5-Trichlorpyrimidin wird destillativ, z.B. mit Hilfe einer Ag-verspiegelten Füllkörperkolonne von etwa 1 m Länge, abgetrennt. Es läßt sich leicht in einer Reinheit von über 99 % gewinnen.

Arbeitet man mit einem unter den Reaktionsbedingungen fluss igen Chlorierungsmittel wie Schwefeldichlorid, so empfiehlt

Le A 18 177 - 6 -

809851/0142

es sich, letzteres vorzulegen und das Ausgangsprodukt (I) bei 30 - 40⁰C anteilweise zuzudosieren.

Bei Verwendung von Schwefeldichlorid als Chlorierungsmittel ist es besonders vorteilhaft, weniger als 15 Mol SCl₂ pro Mol (I) (entsprechend den oben erwähnten weniger als 7,5 Mol Cl₂ pro Mol (I)) vorzulegen. Dadurch entfällt die Entfernung überschüssigen Chlorierungsmittels im Vakuum unterhalb 40⁰C.

2,4,5-Trichlorpyrimidin ist als Ausgangskomponente für die Herstellung von Reaktivfarbstoffen geeignet (Umsetzung mit aminogruppenhaltigen Farbstoffen).

2,4,5-Trichlorpyrimidin kann durch Gasphasenchlorierung (GB-PS 1 201 228) in Tetrachlorpyrimidin umgewandelt werden. Tetrachlorpyrimidin ist als Reaktivkomponente für die Herstellung von Reaktivfarbstoffen geeignet (vgl. z.B. Belgische Patentschrift Nr. 578 933). Darüber hinaus besitzt 2,4,5-Trichlorpyrimidin fungizide und sporizide Eigenschaften (vgl. US-Patentschrift Nr. 3 227 612).

Le A 18 177 - 7 -

809851/0142

BeisOiel 1

—'—

In einem 2 1-Dreihalskolben, der mit Rührer, Tropftrichter und Thermometer versehen ist, werden 670 g (6,5 Mol) Schwefeldichlorid und (als Verdünnungsmittel) 250 ml Dischv/efeldichlorid bei 35⁰C vorgelegt. Unter Rühren und gelegentlichem Kühlen mit Eiswasser werden nun im Verlauf etwa einer halben Stunde im Temperaturbereich von 35 bis 40⁰C 87 g (0,5 Mol) aufgeschmolzener (2-Cyanäthyl)-methyldithiocarbamidsäuremethylester eingetropft. Nach beendeter Zugabe wird noch etwa eine viertel Stunde bis zur beendeten Gasentwicklung bei 35 - 40⁰C nachgerührt. Anschließend wird die Reaktionsmischung unter Rühren in etwa 2 Stunden bis auf Rückfluß (137⁰C) erhitzt, wobei im Bereich ab etwa 60⁰C ein dicker Niederschlag entsteht, der ab etwa 120°C wieder in Lösung geht. Die Bildung des 2,4,5-Trichlorpyrimidins ist beendet, wenn eine klare Lösung vorliegt und keine Gasentwicklung mehr beobachtet wird. Anschließend werden alle bis zu einer Badtemperatur von 150°C/l4 Torr destillierbaren Anteile des Reaktionsgemischs abdestilliert. Das Destillat enthält nach gaschromatographischer Analyse 78 g (entsprechend 85 % der Theorie) 2,4,5-Trichlorpyrimidin.

Leitet man in den Destillationsrückstand ab 150⁰C bis zu einer Innentemperatur von etwa 180⁰C 1/2 - 1 Stunde lang einen leicht überschüssigen Chlorstrom (erkennbar an der grünlichen Farbe des Abgases)und destilliert anschließend im Wasserstrahlvakuum bis zu einer Badtemperatur von 200 C alle destillierbaren Anteile ab,so erhält man nach der gaschromatographischen Analyse weitere 4 g (entsprechend etwa 4 % der Theorie) 2,4,5-Trichlorpyrimidin.

Le A 18 177 - 8 -

809851/0142

Durch Rektifikation an einer Ag-verspiegelten Füllkörperkolonne von 1 m Länge wird 2,4,5-Trichlorpyrimidin bei Kp₁₂ 94 - 96⁰C in einer Reinheit von über 99 % erhalten.

Das Ausgangsprodukt (2-Cyanäthyl)-raethyl-dithiocarbamidsäuremethylester wurde folgendermaßen erhalten:

Zu einer auf 5°C abgekühlten Lösung von 203 g (5,07 Mol) Natriumhydroxid in 1800 ml Wasser läßt man unter Außenkühlung mit Eis/Wasser zuerst 420 g (5,0 Mol) 3-Methylamino-propionitril und danach während etwa 10 Minuten 400 g (5,26 Mol) Schwefelkohlenstoff fließen. Anschließend wird unter weiterer Kühlung im Eisbad ca. 1,5 Stunden kräftig nachgerührt, wobei eine praktisch homogene Phase entsteht. Unter weiterer Eiskühlung werden nun 650 g (5,16 Mol) Dimethylsulfat in dem Maße zugetropft, daß die Reaktionstemperatur ca. 30⁰C nicht übersteigt. Danach wird die sich abscheidende ölige Schicht gründlich mit Wasser gewaschen, worauf sie zu einer farblosen kristallinen Masse von reinem (2-Cyanäthyl)-methyldithiocarbamidsäuremethylester erstarrt. Nach dem Absaugen und Trocknen Schmelzpunkt 45 bis 46°C. Die Verbindung zeigt ein charakteristisches IR-Spektrum mit folgenden Banden (in cm ): 2250, 1490, 1425, 1360, 1300, 1250, 1195,1100, 1030, 985, 955, 755.

Beispiel 2

Man verfährt analog Beispiel 1 inclusive der Nachchlorierung bei 150 - 180⁰C mit dem Unterschied, daß statt 670 g (6,5 Mol) Schwefeldichlorid nur 360,5 g (3,5 Mol) Schwefeldichlorid vorgelegt werden. Die Destillate enthalten

Le A 18 177 - 9 -

809851/0U2

nach gaschromatographischer Analyse ingesamt 51,6 g (entsprechend 56,3 % der Theorie) 2,4,5-Trichlorpyrimidin.

Le A 18 177

- 10 8O9851/0U2

Claims

Patentansprüche:

l/ Verfahren zur Herstellung von 2,4,5-Trichlorpyrimidin, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen der Formel

NC-CH₂-CH₂-N-C-S-R'
R

-worin

R unter den Reaktionsbedingungen abspaltbarer Rest und R¹ gegebenenfalls substituierter niederer Alkylrest bei Temperaturen von O bis 50⁰C mit weniger als 7,5 Mol Chlor, insbesondere 3,5 bis 7,0 KoI Chlor, umsetzt und anschließend in Abwesenheit von Chlor auf Temperaturen von 100 - 150⁰C, insbesondere 110 - 140°C, nacherhitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen von etwa 30⁰C bis etwa 40⁰C chloriert, bis die exotherme Reaktion beendet ist und anschließend in Abwesenheit von Chlor auf Temperaturen von 110 - 140⁰C nacherhitzt.
3·- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Erhitzen auf 100 - 150⁰C in Abwesenheit von Chlor mit elementarem Chlor bei 150 - 200⁰C nachchloriert.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß R, R¹ = C₁-C^-AIkVl, vorzugsweise Methyl.

Le A 18 177 - 11 -

809851/QU2