DE3153481C2 - Zwischenstufen zur Herstellung herbizid wirksamer 2-(2-Imidazolin-2-yl)-pyridine und -chinoline - Google Patents
Zwischenstufen zur Herstellung herbizid wirksamer 2-(2-Imidazolin-2-yl)-pyridine und -chinolineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft
Zwischenstufen zur
Herstellung von herbizid wirksamen 2-(2-Imidazolin-2-yl)-
pyridin- und -chinolinverbindungen der folgenden Formel I
In dieser Formel stehen
R1 für C1-4-Alkyl;
R2 für C1-4-Alkyl oder C3-6-Cycloalkyl; wobei R1 und R2 gemeinsam eine gegebenenfalls mit Methyl sub stituierte C3-6-Cycloalkylgruppe bilden können;
A für COOR3*, CONHR6, CHO, CH2OH, COCH3, COC6H5, CN, CH3, CH=NOH, CH2COOH, CONHOH, CHR8OH, CH2CH2COOH,
R1 für C1-4-Alkyl;
R2 für C1-4-Alkyl oder C3-6-Cycloalkyl; wobei R1 und R2 gemeinsam eine gegebenenfalls mit Methyl sub stituierte C3-6-Cycloalkylgruppe bilden können;
A für COOR3*, CONHR6, CHO, CH2OH, COCH3, COC6H5, CN, CH3, CH=NOH, CH2COOH, CONHOH, CHR8OH, CH2CH2COOH,
wobei
R3* für Wasserstoff;
Di-niederalkylimino; Di-niederalkylketimino;
C1-12-Alkyl, gegebenenfalls substituiert durch eine der folgenden Gruppen: C1-3-Alkoxy, Halogen, Hydroxy, C3-6-Cycloalkyl, Benzyloxy, Furyl, Phenyl, Halogenphenyl, Niederalkylphenyl, Niederalkoxyphenyl, Nitrophenyl, Carboxyl, Niederalkoxycarbonyl, Cyano oder Tri-niederalkylammonium;
C3-12-Alkenyl, gegebenenfalls substituiert durch eine der folgenden Gruppen: C1-3-Alkoxy, Phenyl, Halogen oder Niederalkoxycarbonyl oder durch zwei C1-3- Alkoxygruppen oder durch zwei Halogenatome;
C3-6-Cycloalkyl, gegebenenfalls substituiert durch eine oder zwei C1-3-Alkylgruppen;
C3-10-Alkinyl, gegebenenfalls substituiert durch eine oder zwei C1-3-Alkylgruppen; oder
ein Kation steht, ausgewählt aus der Gruppe Alkalimetall, Erdalkalimetall, Mangan, Kupfer, Eisen, Zink, Kobalt, Blei, Silber, Nickel, Ammonium und organi sches Ammonium;
R6 für Wasserstoff, Hydroxyl, C3-Alkenyl, C3- Alkinyl oder C1-4-Alkyl, gegebenenfalls substituiert durch eine Hydroxylgruppe oder ein Chloratom;
B für H, COR4 oder SO2R5, unter der Bedingung, daß, wenn B für COR4 oder SO2R5 steht, der Rest A für eine Gruppe der Formel COOR3 steht (in der R3* nicht für H und nicht für ein salzbildendes Kation steht) oder für CH3 oder CN; der Rest W für O steht; und die Reste Y und Z nicht für Alkylamino, Hydroxyl oder Hydroxy-niederal kyl stehen;
R4 für C1-11-Alkyl, Chlormethyl oder Phenyl (ge gebenenfalls substituiert durch ein Chloratom, eine Nitrogruppe oder eine Methoxygruppe);
R5 für C1-4-Alkyl oder Phenyl (gegebenenfalls substituiert durch eine Methylgruppe);
W für O oder S;
R8 für C1-4-Alkyl oder Phenyl;
Y und Z jeweils für einen Rest aus der folgenden Gruppe stehen: Wasserstoff, Halogen C1-6-Alkyl, oder wobei Y und Z gemeinsam einen Ring bilden können, wobei die Gruppe -Y-Z- die folgende Struktur hat:
R3* für Wasserstoff;
Di-niederalkylimino; Di-niederalkylketimino;
C1-12-Alkyl, gegebenenfalls substituiert durch eine der folgenden Gruppen: C1-3-Alkoxy, Halogen, Hydroxy, C3-6-Cycloalkyl, Benzyloxy, Furyl, Phenyl, Halogenphenyl, Niederalkylphenyl, Niederalkoxyphenyl, Nitrophenyl, Carboxyl, Niederalkoxycarbonyl, Cyano oder Tri-niederalkylammonium;
C3-12-Alkenyl, gegebenenfalls substituiert durch eine der folgenden Gruppen: C1-3-Alkoxy, Phenyl, Halogen oder Niederalkoxycarbonyl oder durch zwei C1-3- Alkoxygruppen oder durch zwei Halogenatome;
C3-6-Cycloalkyl, gegebenenfalls substituiert durch eine oder zwei C1-3-Alkylgruppen;
C3-10-Alkinyl, gegebenenfalls substituiert durch eine oder zwei C1-3-Alkylgruppen; oder
ein Kation steht, ausgewählt aus der Gruppe Alkalimetall, Erdalkalimetall, Mangan, Kupfer, Eisen, Zink, Kobalt, Blei, Silber, Nickel, Ammonium und organi sches Ammonium;
R6 für Wasserstoff, Hydroxyl, C3-Alkenyl, C3- Alkinyl oder C1-4-Alkyl, gegebenenfalls substituiert durch eine Hydroxylgruppe oder ein Chloratom;
B für H, COR4 oder SO2R5, unter der Bedingung, daß, wenn B für COR4 oder SO2R5 steht, der Rest A für eine Gruppe der Formel COOR3 steht (in der R3* nicht für H und nicht für ein salzbildendes Kation steht) oder für CH3 oder CN; der Rest W für O steht; und die Reste Y und Z nicht für Alkylamino, Hydroxyl oder Hydroxy-niederal kyl stehen;
R4 für C1-11-Alkyl, Chlormethyl oder Phenyl (ge gebenenfalls substituiert durch ein Chloratom, eine Nitrogruppe oder eine Methoxygruppe);
R5 für C1-4-Alkyl oder Phenyl (gegebenenfalls substituiert durch eine Methylgruppe);
W für O oder S;
R8 für C1-4-Alkyl oder Phenyl;
Y und Z jeweils für einen Rest aus der folgenden Gruppe stehen: Wasserstoff, Halogen C1-6-Alkyl, oder wobei Y und Z gemeinsam einen Ring bilden können, wobei die Gruppe -Y-Z- die folgende Struktur hat:
sowie die optischen Isomeren derselben, falls
R1 und R2 nicht gleich sind;
sowie die Säureadditionssalze derselben, falls R3* kein salzbildendes Kation bedeutet.
sowie die Säureadditionssalze derselben, falls R3* kein salzbildendes Kation bedeutet.
Bei einer bevorzugten Gruppe von 2-(2-Imidazolin-2-yl)-
pyridin-Verbindungen der Formel (I) steht R1 für Methyl;
R2 für Methyl, Äthyl, Isopropyl oder Cyclopropyl; und
W für Sauerstoff; und B für Wasserstoff, CO-alkyl-C1-6
oder CO-Phenyl, gegebenenfalls substituiert durch Chlor,
Nitro oder Methoxy; und A für COOR3*, CH2OH oder CHO,
wobei R3* die in Formel (I) angegebene Bedeutung hat;
und Y und Z sind ausgewählt aus der Gruppe Wasserstoff, C1-6-
Alkyl, oder Y und Z können gemeinsam die Gruppe -CH=CH-CH=CH-
bilden.
Eine insbesondere bevorzugte Gruppe der 2-(2-Imidazolin-
2-yl)-pyridine haben die folgende Formel (Ia)
wobei B für Wasserstoff, CO-alkyl-C1-6 oder CO-phenyl
steht und wobei A COOR3* bedeutet, worin R3* die bei For
mel (I) angegebene Bedeutung hat;
und Y und Z jeweils für Wasserstoff, C1-6-Alkyl, Halogen, oder wobei Y und Z gemeinsam die Gruppe -CH=CH-CH=CH- bilden können.
und Y und Z jeweils für Wasserstoff, C1-6-Alkyl, Halogen, oder wobei Y und Z gemeinsam die Gruppe -CH=CH-CH=CH- bilden können.
Am meisten bevorzugt sind Verbindungen der Formel (Ia),
d. h. 2-(2-Imidazolin-2-yl)-pyridinverbindungen, bei denen
B, Y und Z jeweils für Wasserstoff stehen und wobei A
für COOR3* steht und R3* die bei Formel (I) angegebene
Bedeutung hat.
Die 2-(2-Imidazolin-2-yl)-chinolinverbindungen haben
die Formel (II)
Dabei haben R1, R2, W, B und A die bei Formel (1) angegebene
Bedeutung.
Bei den 2-(2-Imidazolin-2-yl)-chinolinverbindungen der
Formel (II) liegen bevorzugte herbizide Mittel dann vor,
wenn R1 für Methyl steht; und R2 für Methyl, Äthyl, Iso
propyl oder Cyclopropyl; und wenn W für Sauerstoff steht;
und B für Wasserstoff, CO-alkyl-C1-6 oder CO-phenyl,
gegebenenfalls substituiert durch ein Chloratom, eine
Nitrogruppe oder eine Methoxygruppe; und wenn A für COOR3*,
CH2OH oder CHO steht und R3* die bei Formel (I) angegebene
Bedeutung hat;
Besonders bevorzugt sind 2-(2-Imidazolin-2-yl)-chinolin
verbindungen der Formel (II), bei denen
R1 Methyl bedeutet; R2
Methyl, Äthyl, Isopropyl oder Cyclopropyl und B ein Was
serstoffatom oder eine COCH3-Gruppe und A eine der Grup
pen COOR3*, CH2OH oder CHO, wobei R3* die bei Formel (I)
angegebene Bedeutung hat, darstellen; und wobei W für
Sauerstoff steht.
Noch bevorzugter sind 2-(2-Imidazolin-2-yl)-chinolinver
bindungen der Formel (II), in denen R1 für Methyl steht;
R2 für Isopropyl; W für Sauerstoff; B
für Wasserstoff; A für COOR3*, wobei R3* für C1-8-Alkyl,
Wasserstoff, C3-8-Alkenyl, C3-8-Alkinyl, C3-6-Cycloalkyl
oder für ein Kation, ausgewählt aus Alkalimetall, Erd
alkalimetall, Mangan, Kupfer, Eisen, Zink, Kobalt, Blei,
Silber, Nickel, Ammonium oder aliphatisches Ammonium,
steht.
In den obigen Formeln I, Ia und II umfaßt die Bezeichnung
"Alkalimetall" vorzugsweise Natrium, Kalium und Lithium,
wobei Natrium besonders bevorzugt ist. Die Bezeichnung
"organisches Ammonium" definiert eine Gruppe mit einem
positiv geladenen Stickstoffatom, welches mit 1 bis 4 ali
phatischen Gruppen verbunden ist, deren jede 1 bis 20 Koh
lenstoffatome enthalten kann. Unter den organischen Ammo
niumgruppen für die Herstellung der aliphatischen Ammoni
umsalze der Imidazolinyl-nicotinsäure-Verbindungen der
Formel (I) sind die folgenden besonders zu nennen:
Monoalkylammonium, Dialkylammonium, Trialkylammonium,
Tetraalkylammonium, Monoalkenylammonium, Dialkenylammo
nium, Trialkenylammonium, Monoalkinylammonium, Dialkinyl
ammonium, Trialkinylammonium, Monoalkanolammonium, Di
alkanolammonium, Trialkanolammonium, C5-6-Cycloalkyl
ammonium, Piperidinium, Morpholinium, Pyrrolidinium,
Benzylammonium und Äquivalente derselben. Die Bezeichnung
"Halogen" umfaßt Chlor, Fluor, Brom und. Jod, wobei Chlor
und Brom besonders bevorzugt sind.
Wie erläutert, betrifft die Erfindung Zwischenstufen für die
Herstellung von 2-(2-Imidazolin--2-yl)-pyridinverbindungen,
nämlich Verbindungen mit einer der folgenden Formeln
wobei
R1 für C1-4 Alkyl steht,
R2 für C1-4 Alkyl oder C3-6 Cycloalkyl steht,
wobei R1 und R2 gemeinsam mit dem Kohlenstoffatom, an das sie geknüpft sind, eine gegebenenfalls mit Methyl substituierte C3-6-Cycloalkylgruppe bilden können;
R3 für Wasserstoff, C1-4-Alkyl oder Benzyl steht,
Y und Z jeweils für Wasserstoff, Halogen, C1-6-Alkyl oder zusammengefaßt für die folgende Struktur stehen:
R1 für C1-4 Alkyl steht,
R2 für C1-4 Alkyl oder C3-6 Cycloalkyl steht,
wobei R1 und R2 gemeinsam mit dem Kohlenstoffatom, an das sie geknüpft sind, eine gegebenenfalls mit Methyl substituierte C3-6-Cycloalkylgruppe bilden können;
R3 für Wasserstoff, C1-4-Alkyl oder Benzyl steht,
Y und Z jeweils für Wasserstoff, Halogen, C1-6-Alkyl oder zusammengefaßt für die folgende Struktur stehen:
sowie die optischen Isomeren derselben, falls
R1 und R2 nicht gleich sind.
Die Pyridin- und Chinolinverbindungen, die mit den
Zwischenstufen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden
können, werden durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben,
welche sich auf beide Verbindungsgruppen bezieht. Die Formel
(II) ist spezieller und betrifft nur 2-(2-Imidazolin-2-yl)-
chinoline.
Im folgenden sollen Verfahren zur Herstellung dieser
Verbindungen unter Einsatz der Zwischenstufen der vorliegenden
Erfindung erläutert werden. Viele der nachfolgend be
schriebenen Verfahrensstufen sind der Herstellung der
Pyridinverbindungen und der Herstellung der Chinolin
verbindungen gemeinsam. Der Einfachheit halber sollen
Verfahrensstufen, welche auf die Herstellung von Chino
linderivaten beschränkt sind, gesondert diskutiert wer
den, und zwar nach der Diskussion der Herstellung der
Pyridinderivate.
Bei einer Herstellung von 2-(2-Imidazolin-2-yl)-
pyridinester der Formel (Ib) erfolgt die Cyclisierung
eines erfindungsgemäßen Carbamoyl-nicotinsäureesters der Formel (VI), und
zwar mit Phosphorpentachlorid bei einer erhöhten Tempera
tur, welche im allgemeinen zwischen etwa 60 und 100°C
liegt. Die Reaktion wird vorzugsweise in Anwesenheit ei
nes inerten, organischen Lösungsmittels, wie Toluol oder
Benzol, durchgeführt. Gute Ausbeuten des Hydrochloridsal
zes des erwünschten Esters der Formel (Ib) werden erhalten.
Das Hydrochloridsalz wird sodann auf einfache Weise in
den Ester der Formel (Ib) umgewandelt, und zwar durch
Auflösung des Säureadditionssalzes in Wasser und Neutrali
sation der erhaltenen Lösung mit einer Base, wie Natrium
carbonat oder Kaliumcarbonat. Die Gesamtreaktion kann
folgendermaßen wiedergegeben werden:
Die Reste R1, R2, R3, Y
und Z haben die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung.
Bei einem weiteren Verfahren zur Herstellung der 2-(2-
Imidazolin-2-yl)-pyridinester der Formel (Ib) führt man
eine Cyclisierung eines erfindungsgemäßen Carbamoyl-nicotinsäureesters der
Formel (VI) durch, und zwar unter Verwendung eines Ge
misches von Phosphorpentachlorid und Phosphoroxychlorid.
Das Reaktionsgemisch wird etwa 4 bis 8 h bei Zimmertem
peratur gerührt und dann wird POCl3 im Vakuum entfernt.
Der verbleibende Rückstand wird in einem organischen Lö
sungsmittel, wie Toluol, dispergiert. Das Lösungsmittel
wird entfernt und der Rückstand wird in Wasser disper
giert und auf eine Temperatur zwischen 80 und 100°C er
hitzt. Nach dem Abkühlen wird der pH der wäßrigen Mischung
mit Natriumbicarbonat auf 5 bis 6 eingestellt. Das Pro
dukt wird mit Methylenchlorid extrahiert. Man erhält den
2-(2-Imidazolin-2-yl)-pyridinester der Formel (Ib). Die
Reaktion kann folgendermaßen wiedergegeben werden:
R1, R2, R3, Y und Z haben die oben angegebene Bedeutung.
Die 2-(2-Imidazolin-2-yl)-pyridinester der Formel (Ib),
kön
nen umgewandelt werden in das entsprechende Amid, wobei
A gemäß der allgemeinen Formel (I) für CONH2 steht, und zwar durch Umsetzung mit Ammoniak
unter einem Druck oberhalb Atmosphärendruck und bei einer
Temperatur im Bereich von etwa 25 bis 125°C. Diese Um
setzung kann in einem protischen Lösungsmittel, wie einem
niederen Alkanol, oder einem aprotischen Lösungsmittel,
wie Tetrahydrofuran oder Dioxan, durchgeführt
werden. Unter ähnlichen Bedingungen kann man anstelle des
Ammoniaks Hydroxylamin einsetzen, wobei man die Hydrox
amsäure erhält. Diese Reaktionen können graphisch fol
gendermaßen dargestellt werden:
Die Behandlung des so erhaltenen primären Amids mit
Titantetrachlorid und Triäthylamin, vorzugsweise in Ge
genwart eines inerten, aprotischen Lösungsmittels, wie
Tetrahydrofuran, liefert das entsprechend Nitril. Die
Reaktion findet im allgemeinen unter einem Inertgasschutz
statt, z. B. unter Stickstoff, und zwar bei einer Tempera
tur zwischen etwa 0 und 10°C. Die Umsetzung kann folgen
dermaßen dargestellt werden:
Dabei haben Y, Z, R1 und R2 die oben angegebene Bedeutung.
Der Rest R3 kann auch auf übliche Weise durch einen anderen, in
der allgemeinen Formel I für R3* angegebenen ersetzt werden.
Wenn R1 und R2 verschiedene Substituenten bedeuten, so
bildet das Kohlenstoffatom, das mit R1 und R2 verbunden
ist, ein Asymmetriezentrum und die Produkte sowie ihre
Zwischenstufen existieren in der d-Form, der l-Form so
wie in der dl-Form. Es muß bemerkt werden, daß die 2-
(2-Imidazolin-2-yl)-pyridine und -chinoline der Formel
(I), wobei B = H gilt, tautomer sein können. Sie werden
jedoch der Einfachheit halber nur mit einer einzigen
Struktur dargestellt, nämlich mit der Strukturformel (I).
Sie können jedoch in jeder der folgenden isomeren For
men auftreten:
Dabei haben A, W, Y, Z, R1 und R2 die oben für Formel (I) angegebene
Bedeutung und B steht für H. Die Definitionen des Formel
(I) umfassen beide Isomerenformen der 2-(2-Imidazolin-2-
yl)-pyridine und 2-(2-Imidazolin-2-yl)-chinoline.
Ein allgemeines Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßer
Verbindungen und von Verbindungen der Formel (I) umfaßt die
Reaktion eines Chinolin
anhydrids der Formel (XVI) mit einem geeignet substi
tuierten α-Aminocarbonitril der Formel (XVII). Dabei er
hält man ein Gemisch der Monoamide der Chinolinsäure
der Formel (IX) und der Formel (X). Diese Reaktion wird
durchgeführt bei einer Temperatur zwischen etwa 20 und
70°C und vorzugsweise zwischen etwa 35 und 40°C in einem
inerten Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, Methylen
chlorid, Äther, Chloroform, oder Toluol. Die so ge
bildeten Säuren werden sodann einem Ringschluß unterworfen,
wobei man das entsprechende erfindungsgemäße Pyrrolopyridinacetonitril
der Formel (XI) erhält, und zwar durch Erhitzen des Reak
tionsgemisches mit einer überschüssigen Menge Essigsäure
anhydrid in Gegenwart einer katalytischen Menge Natrium
acetat oder Kaliumacetat.
Im allgemeinen wird die obige Reaktion durchgeführt, in
dem man das Reaktionsgemisch mit Essigsäureanhydrid,
Acetylchlorid, oder Thionylchlorid behandelt und
die Mischung auf eine Temperatur von etwa 20 bis 100°C
erhitzt. Die Hydratation des so gebildeten erfindungsgemäßen Pyrrolopyri
dinacetonitrils der Formel (XI) wird durchgeführt, indem
man das Acetonitril mit einer starken Säure, wie Schwe
felsäure, behandelt. Die Reaktion führt zu dem Pyrrolo
pyridinacetamid der Formel (XII). Obgleich die Zugabe
eines nicht-mischbaren Lösungsmittels, wie Methylenchlo
rid, oder Chloroform, nicht wesentlich ist zur
Durchführung der beschriebenen Reaktion, so ist doch
der Zusatz eines Lösungsmittels zur Reaktionsmischung be
vorzugt. Die Reaktion wird gewöhnlich bei einer Tempera
tur zwischen etwa 10 und 70°C durchgeführt.
Der Ringschluß der nachstehenden Pyrrolopyridinacetamide
der Formel (XII) führt zu den tricyclischen
Imidazopyrrolopyridindionen der Formel (III), welche
Zwischenstufen der Imidazolinyl-nicotinsäuren und -ester
der vorliegenden Erfindung sind, welche oben erwähnt
wurden und die Formel (Ib) haben.
Das Produkt dieser Reaktion ist vorwiegend das gewünschte
Imidazopyrrolopyridindion (85%) zusammen mit dem Isomeren
der Formel (IIIa). Die Mischungen dieses Verhältnisses
der beiden Isomeren führen im allgemeinen zu im wesent
lichen den reinen isomeren Nicotinatprodukten.
Die Ringschlußreaktion wird vorzugsweise bei einer Tem
peratur von 80 bis 150°C in Gegenwart einer Base, wie
Natrium- oder Kaliumhydrid, oder einer Säure, wie einer
aromatischen Sulfonsäure, und in einem Lösungsmittel,
welches mit Wasser ein azeotropes Gemisch bildet, durch
geführt. Dies führt im wesentlichen zu einer sofortigen
Entfernung des bei der Reaktion gebildeten Wassers aus
dem Reaktionsgemisch. Als Lösungsmittel kommen in Frage
Toluol, Benzol, Xylole und Cyclohexan. Basen, welche ver
wendet werden können, sind Alkalimetallhydroxide, Alkali
metallhydride, Alkalimetalloxide, tertiäre Amine, wie
Diisopropyläthylamin, 1,5-Diazabicyclo[3.4]nonen-5; 1,5-
Diazabicyclo[5.4.0]undecen-5; 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]oc
tan, Tetramethylguanidin, Kaliumfluorid und quaternäres
Ammoniumhydroxid, wie Trimethylbenzyl-ammoniumhydroxid,
und stark basische Ionenaustauscherharze.
Schließlich können als saure Reagentien aromatische Sul
fonsäuren eingesetzt werden, wie p-Toluolsulfonsäure,
β-Naphthalinsulfonsäure, oder Naphthalindisulfonsäure.
Die Mischung der Verbindungen der Formel (III) und der
Formel (IIIa) wird sodann umgewandelt in eine Verbin
dung der Formel (Ib), und zwar in der oben beschriebenen
Weise, mit einem Alkalimetallalkoxid und Alkohol.
Die obigen Reaktionen können in dem nachfolgenden Dia
gramm dargestellt werden, wobei Y, Z, R1, R2 und R3
die oben angegebene Bedeutung haben.
Die 2-(2-Imidazolin-2-yl)-chinolincarboxylatester der allgemeinen
Formel (XXXVI) können ferner hergestellt werden durch
Ringschluß eines erfindungsgemäßen Carbamoylchinolincarboxylatesters der
Formel (XXXIX) mit Phosphorpentachlorid bei erhöhter Tem
peratur zwischen etwa 60 und 100°C. Die Umsetzung wird im
allgemeinen in Gegenwart eines inerten, organischen Lö
sungsmittels, wie Toluol oder Benzol, durchgeführt und
führt zu dem Hydrochloridsalz des 2-(2-Imidazolin-2-
yl)-chinolincarboxylatesters der Formel (XXXVI). Die Be
handlung des gebildeten Hydrohalogenidsalzes mit Base,
wie Natrium- oder Kaliumcarbonat, liefert sodann den
2-(2-Imidazolin-2-yl)-chinolincarboxylatester der Formel
(XXXVI). Der erfindungsgemäße Carbamoylchinolincarboxylatester
der Formel (XXXIX), welcher bei dieser Reaktion eingesetzt
wird, hat die folgende Formel
Die vorgestellte Ringschlußreaktion gelingt auch durch eine
Umsetzung mit einem Gemisch von Phosphorpentachlorid und
Phosphoroxychlorid. Das Reaktionsgemisch wird während mehrerer
Stunden bei einer Temperatur zwischen etwa 15 und 35° gerührt
und
POCl3 wird im Vakuum entfernt. Der Rückstand wird in
einem organischen Lösungsmittel, wie Toluol, aufgenom
men. Das Lösungsmittel wird sodann vom erhaltenen Gemisch
abgetrennt, und der verbleibende Rückstand wird in Wasser
von 80 bis 100°C dispergiert. Nach dem Abkühlen wird der
pH der wäßrigen Mischung mit Natriumbicarbonat oder
Kaliumbicarbonat auf 5 bis 6 eingestellt und das Produkt
wird mit Methylenchlorid extrahiert, wobei man den
2-(2-Imidazolin-2-yl)-chinolincarboxylatester der Formel
(XXXVI) erhält.
Mehrere, verschiedene Wege führen zu den Pyrrolochinolin
acetamiden der Formel (XXXVIII). Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße
Pyrrolochinolin-acetonitril der Formel (XXXX) hydrati
siert, und zwar durch Behandlung mit einer starken Säure,
wie Schwefelsäure.
Der Zusatz eines nicht
mischbaren Lösungsmittels, wie Methylenchlorid, oder
Chloroform, ist nicht wesentlich für die Durch
führung dieser Reaktion. Jedoch ist die Zugabe eines sol
chen Lösungsmittels zum Reaktionsgemisch bevorzugt. Die
Umsetzung erfolgt gewöhnlich bei einer Temperatur von
10 bis 70°C.
Die Pyrrolochinolin-acetamide der Formel (XXXVIII) können
alternativ auch durch eine Diels-Alder-Cycloadditions
reaktion hergestellt werden, und zwar aus den substituier
ten Anthranilen der Formel (XXXXI) und den Dioxopyrrolin
acetamiden der Formel (XXXXII). Diese Reaktionen werden
in einem weiten Temperaturbereich durchgeführt. Unter
halb 130°C werden signifikante Mengen des als Zwischen
stufe auftretenden Aldehyds der Formel (XXXXIII) erhalten.
Im Bereich von 150 bis 200°C wird das Pyrrolochinolin
acetamid der Formel (XXXVIII) gebildet. Alternativ kann
auch der als Zwischenstufe dienende Aldehyd der Formel
(XXXXIII) isoliert werden und unter Rückfluß in Xylol in
Gegenwart einer Säure als Katalysator, z. B. in Gegenwart
von p-Toluolsulfonsäure, einem Ringschluß unterworfen
werden. Diese Reaktion führt zu dem gewünschten Pyrrolo
chinolin-acetamid der Formel (XXXVIII).
Die erfindungsgemäße Pyrrolochinolinacetonitrile der Formel
(XXXX) können hergestellt werden
durch Umsetzung des zweckentsprechend substituierten An
hydrids der Formel (XXXXIV) mit einem zweckentsprechend
substituierten α-Aminocarbonitril der Formel (XVII). Da
bei erhält man ein Gemisch der Monoamide der Formel
(XXXXVa) und der Säuren der Formel (XXXXVb). Diese Um
setzung wird durchgeführt bei einer Temperatur zwischen
20 und 70°C und vorzugsweise zwischen etwa 35 und 40°C
in einem inerten Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran,
Methylenchlorid, Äther, Chloroform, oder Toluol.
Die gebildeten Säuren werden sodann einem Ringschluß un
terworfen, wobei das entsprechende erfindungsgemäße Pyrrolochinolin
acetonitril der Formel (XXXX) erhalten wird. Dies gelingt
durch Erhitzen des Reaktionsgemisches auf eine Tempera
tur zwischen etwa 75 und 150°C mit einem Überschuß von
Essigsäureanhydrid in Gegenwart einer katalytischen Men
ge Natriumacetat oder Kaliumacetat.
Im allgemeinen wird die obige Reaktion durchgeführt
durch Behandlung des Reaktionsgemisches mit Essigsäure
anhydrid, Acetylchlorid, oder Thionylchlorid und
Erhitzen der Mischung auf eine Temperatur zwischen etwa
20 und 100°C. Die obigen Reaktionen können in dem nach
folgenden Diagramm dargestellt werden, wobei R1 und R2
die oben angegebene Bedeutung haben.
Ein bevorzugter Weg zur Herstellung des erfindungsgemäßen Pyrrolochinolin
acetonitrils der Formel (XXXX) ist die thermische Cyclo
additionsreaktion nach Diels-Alder. Dabei wird ein
zweckentsprechend substituiertes Maleimid der Formel
(XXXXVI) mit einem
Anthranil umgesetzt.
Das Ergebnis dieser Reaktion hängt ab von der Reaktionstem
peratur. Zwischenstufen der Formel (XXXXVII) werden bei
-55°C erhalten. Wenn das Reaktionsgemisch auf Temperatu
ren zwischen 55 und 130°C erhitzt wird, so erhält man
als Zwischenstufe den Aldehyd der Formel (XXXXIII). Wenn
die Reaktion in Gegenwart eines aprotischen Lösungsmit
tels, wie o-Dichlorbenzol, durchgeführt wird und wenn
das Reaktionsgemisch auf 140 bis 200°C erhitzt wird, so
erhält man das Pyrrolochinolin-acetonitril der Formel
(XXXX). Die Reaktion kann durch das nachfolgende Dia
gramm dargestellt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs
beispielen näher erläutert. Alle Teilangaben und Pro
zentangaben beziehen sich, falls nichts anderes angege
ben ist, auf das Gewicht.
Zu einer gerührten Lösung mit einem Gehalt an 212 g
Chinolinsäureanhydrid in 950 ml Methylenchlorid gibt
man allmählich 167 g 2-Amino-2,3-dimethylbutyronitril.
Das Gemisch erreicht den Siedepunkt der Lösung, nachdem
etwa ein Viertel des Aminonitrils zugesetzt wurde, und
die Zugaberate wird so eingestellt, daß diese Temperatur
aufrechterhalten bleibt. Nach der Zugabe wird die Lösung
erhitzt und weitere 4 h am Rückfluß gehalten. Die Lösung
wird abgekühlt, filtriert und konzentriert, bis man ein
dickes Öl erhält. Dieses Öl wird in 950 ml Essigsäure
anhydrid aufgelöst, und es werden 6 g wasserfreies Natri
umacetat zugesetzt. Das Gemisch wird destilliert, bis
die Dampftemperatur 118°C erreicht, nachdem man das Er
hitzen unter Rückfluß während 3 h fortgesetzt hatte.
Das Gemisch wird im Vakuum konzentriert, der Rückstand
wird in 500 ml Toluol aufgelöst und wiederum konzen
triert. Dieser Vorgang wird wiederholt. Der Rückstand
wird mit einem Gemisch aus Äther und Hexan aufgeschlämmt
und das Rohprodukt, welches auskristallisiert, wird ge
sammelt (349 g). Dieses löst man in 700 ml Methylenchlo
rid auf und filtriert durch eine Säule, die 700 g Silika
gel enthält. Das Produkt wird mit Methylenchlorid eluiert.
Nach Konzentrierung des Eluats erhält man 258 g des an
gestrebten Produkts. Eine analytisch reine Probe mit
einem Schmelzpunkt von 95 bis 96°C kann erhalten werden,
indem man das Produkt aus Äther-Methylenchlorid umkristal
lisiert.
Unter Verwendung des zweckentsprechenden Aminonitrils
und Chinolinsäureanhydrids werden nach dem obigen Verfah
ren die folgenden Pyrrolopyridine hergestellt:
Zu 330 ml konzentrierter Schwefelsäure gibt man portions
weise unter heftigem Rühren 298 g feinzerteiltes Nitril,
und zwar in der Weise, daß die Temperatur nicht über 72°C
steigt. Nach der Zugabe wird die Temperatur auf 60 bis
65°C eingestellt und in diesem Bereich während 1 1/2 h
gehalten. Die Mischung wird abgekühlt, mit Eis abge
schreckt und schließlich auf etwa 4 l verdünnt. Nachdem
454 g Natriumacetat zugesetzt wurden und das Gemisch 2 h
bei 0°C gekühlt wurde, wird die Mischung filtriert, die
Feststoffe werden aufgefangen und gewaschen, und zwar
zweimal mit 500 ml Wasser mit einem Gehalt an Natrium
acetat und nachfolgend mit Wasser zur vollständigen Ent
fernung der Schwefelsäure. Der Feststoff wird getrocknet
und man erhält 289 g des Produkts, Fp. 176 bis 178°C.
Auf einem ähnlichen Weg hergestelltes Material von analy
tischer Reinheit weist einen Schmelzpunkt von 188 bis
190°C auf.
Unter Einsatz des zweckentsprechenden Pyrrolopyridin
acetonitrils bei dem obigen Verfahren werden die folgen
den Pyrrolopyridinacetamide hergestellt.
Natriumhydrid (0,47 g einer 50%igen Suspension in Mine
ralöl) wird mit 500 ml trockenem Methanol unter Stick
stoff umgesetzt. Dazu gibt man 51,4 g des Amids von Bei
spiel 2 und rührt die Mischung über Nacht bei Zimmer
temperatur. Die Mischung wird konzentriert, der Rückstand
in Methylenchlorid aufgelöst und die Lösung zunächst mit
150 ml Wasser und anschließend mit 150 ml Kochsalzlösung
gewaschen. Nach dem Trocknen (Na2SO4) wird die organische
Phase konzentriert und der Rückstand aus Äther kristalli
siert, wobei man 47,85 g Produkt erhält, das analytisch
rein ist, Fp. 108 bis 145°C (Zers.).
Ein Gemisch aus 13,65 g des gemäß Beispiel 3 hergestellten
Methyl-2-[(1-carbamoyl-1,2-dimethyl-propyl)-carbamoyl]-
nicotinats und 9,69 g Phosphorpentachlorid in 110 ml trockenem
Toluol wird unter Rüh
ren auf 80°C erhitzt. Nach 1 1/2 h wird die dicke Mischung
abgekühlt, filtriert und der Feststoff mit Äther gewa
schen und getrocknet. Dabei handelt es sich um das
Hydrochloridsalz des angestrebten Produktes. Dieses Salz
wird in 60 ml Wasser aufgelöst, mit Natriumbicarbonat
neutralisiert, das resultierende Präzipitat wird durch
Filtration entfernt, mit Wasser gewaschen und an der Luft
getrocknet. Auf diese Weise erhält man das angestrebte
Produkt.
Ein Gemisch aus 5,0 g Nicotinat und 7,1 g Phosphorpenta
chlorid in 40 ml Phosphoroxychlorid wird über Nacht bei
Zimmertemperatur gerührt. Das Phosphoroxychlorid wird
im Vakuum entfernt, der Rückstand in 40 ml Toluol suspen
diert und wiederum konzentriert. Dieser Vorgang wird
wiederholt. Wasser (40 ml) wird zu dem Rückstand gegeben
und das Gemisch wird auf Rückflußtemperatur erhitzt und
1 h bei dieser Temperatur gehalten. Nach dem Abkühlen
wird die Mischung mit Methylenchlorid extrahiert, der
Extrakt wird getrocknet und konzentriert, und man erhält
1,05 g des angestrebten Produkts. Der pH der wäßrigen
Phase aus der Methylenchlorid-Extraktion wird mit
Natriumbicarbonatlösung auf 5 bis 6 eingestellt und das
Gemisch wird wiederum mit Methylenchlorid extrahiert.
Der getrocknete Extrakt wird konzentriert und der Rück
stand zur Kristallisation gebracht. Man erhält eine wei
tere Menge von 2,65 g des angestrebten Produktes.
Die im folgenden aufgeführten Nicotinsäureester werden nach
einem oder mehreren der oben beschriebenen Verfahren
hergestellt.
Anthranil (59,6 g, 0,5 Mol) wird tropfenweise unter
Stickstoff und unter Rühren während 45 min zu einer re
fluxierenden Lösung von α-Isopropyl-α-methyl-2,5-dioxo-3-
pyrrolin-1-acetonitril in 450 ml o-Dichlorbenzol gegeben.
Nach 18 h wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und mit
Methylenchlorid versetzt. Diese Lösung wird durch eine
3 Zoll Silikagelsäule unter Eluierung mit Methylenchlo
rid geleitet. Das Eluat wird auf 500 ml konzentriert
und Hexan wird zugesetzt. Es bildet sich ein Präzipitat,
das abfiltriert und an der Luft getrocknet wird. Man er
hält 110,6 g (75%) Produkt als hellbraunen Feststoff.
Die Kristallisation aus Äthylacetat-Hexan liefert blaß
gelbe Kristalle, Fp. 195 bis 196%.
Analyse: für C17H15N3O2
berechnet:
C 69,61%; H 5,15%; N 14,33%;
gefunden:
C 69,37%; 5,15%; N 14,43%.
Analyse: für C17H15N3O2
berechnet:
C 69,61%; H 5,15%; N 14,33%;
gefunden:
C 69,37%; 5,15%; N 14,43%.
Unter ähnlichen Bedingungen werden die in Tabelle I auf
geführten Verbindungen hergestellt.
Eine Lösung von N-(1-Cyano-1,2-dimethylpropyl)-2-(o-
formylanilino)-maleimid (7,19 g, 0,023 Mol) in 300 ml
Xylol mit einem Gehalt an 0,3 g (0,0016 Mol) p-Toluol
sulfonsäure wird unter Verwendung einer Dean-Stark-Falle
4 h unter Rückfluß erhitzt, um eliminiertes Wasser zu
sammeln. Die Reaktionsmischung wird abgekühlt, bei
vermindertem Druck eingedampft und in heißem Äthylacetat
aufgelöst, welches durch eine 3 Zoll Silikagel-
Säule geleitet wird. Die eluierten Äthylacetat-Frak
tionen werden kombiniert, und man erhält 5,51 g (81%)
festes 1,3-Dihydro-α-isopropyl-α-methyl-1,3-dioxo-2H-
pyrrolo[3.4-b]chinolin-2-acetonitril, Fp. 195 bis 195,5°C.
Eine Lösung von N-[1-(1-Cyano-1,2-dimethylpropyl)-2,5-
dioxo-3-pyrrolin-3-yl]-anthranilsäure (3,27 g, 0,01 Mol)
in 20 ml Essigsäureanhydrid wird zugleich mit 10 ml Tri
äthylamin und 0,122 g (0,001 Mol) Dimethylaminopyridin
behandelt. Nach 1stündigem Rühren bei 25% unter Stick
stoff wird das Reaktionsgemisch in Eis-Wasser gegossen.
Es bildet sich ein Feststoff, der abfiltriert wird. Die
Reinigung erfolgt durch erneute Suspension in Äther,
Filtrieren und. Trocknen. Man erhält 2,54 g (72%) Pro
dukt, Fp. 145 bis 151°C, m + 1/e = 352.
Durch eine milde, reduktive Eliminierung der 4-Acetoxy-gruppe
wird 1,3-Dihydro-α-isopropyl-α-methyl-1,3-dioxo-2H-
pyrrolo[3.4-b]chinolin-2-acetonitril erhalten.
Claims (1)
1. Verbindung mit einer der folgenden Formeln
wobei
R1 für C1-4-Alkyl steht,
R2 für C1-4-Alkyl oder C3-6Cycloalkyl steht,
wobei R1 Und R2 gemeinsam mit dem Kohlenstoffatom, an das sie geknüpft sind, eine gegebenfalls mit Methyl substituierte C3-6-Cycloalkylgruppe bilden können;
R3 für Wasserstoff, C1-4-Alkyl oder Benzyl steht.
Y und Z jeweils für Wasserstoff, Halogen, C1-6-Alkyl oder zusammengefaßt für die folgende Struktur stehen:
sowie die optischen Isomeren derselben, falls R1 und R2 nicht gleich sind.
wobei
R1 für C1-4-Alkyl steht,
R2 für C1-4-Alkyl oder C3-6Cycloalkyl steht,
wobei R1 Und R2 gemeinsam mit dem Kohlenstoffatom, an das sie geknüpft sind, eine gegebenfalls mit Methyl substituierte C3-6-Cycloalkylgruppe bilden können;
R3 für Wasserstoff, C1-4-Alkyl oder Benzyl steht.
Y und Z jeweils für Wasserstoff, Halogen, C1-6-Alkyl oder zusammengefaßt für die folgende Struktur stehen:
sowie die optischen Isomeren derselben, falls R1 und R2 nicht gleich sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3121736A DE3121736C2 (de) | 1980-06-02 | 1981-06-01 | 2-(2-Imidazolin-2-yl)-pyridine und -chinoline, Verfahren und Zwischenstufen zur Herstellung derselben und Verwendung derselben als herbizide Wirkstoffe |
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15586580A | 1980-06-02 | 1980-06-02 | |
US15586780A | 1980-06-02 | 1980-06-02 | |
US15590980A | 1980-06-02 | 1980-06-02 | |
US15591080A | 1980-06-02 | 1980-06-02 | |
US15590880A | 1980-06-02 | 1980-06-02 | |
US25270481A | 1981-04-09 | 1981-04-09 | |
DE3121736A DE3121736C2 (de) | 1980-06-02 | 1981-06-01 | 2-(2-Imidazolin-2-yl)-pyridine und -chinoline, Verfahren und Zwischenstufen zur Herstellung derselben und Verwendung derselben als herbizide Wirkstoffe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3153481C2 true DE3153481C2 (de) | 1999-10-07 |
Family
ID=27561373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3153481A Expired - Lifetime DE3153481C2 (de) | 1980-06-02 | 1981-06-01 | Zwischenstufen zur Herstellung herbizid wirksamer 2-(2-Imidazolin-2-yl)-pyridine und -chinoline |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3153481C2 (de) |
-
1981
- 1981-06-01 DE DE3153481A patent/DE3153481C2/de not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NICHTS ERMITTELT * |
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