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Verfahren zur Herstellung von substituierten Tetrahydropyrimidinon-
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derivaten Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur HersteLlung
von bekannten herbiziden substituierten Tetrahydropyrimidinonen.
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Es ist bereits bekannt, daß man herbizid wirksame substituierte Tetrahydropyrimidinone
erhält, wenn man a) N-(3-Hydroxypropyl) -aniline zunächst mit Arylisocyanaten, dann
mit einem Halogenierungsmittel und darauf mit einem Alkalimetallhydroxid umsetzt
oder wenn man b) N-(3-Halogenpropyl)-aniLine zunächst mit Arylisocyanaten und dann
mit einem Alkalimetallhydroxid umsetzt oder wenn man c) N,N'-Diaryl-1,3-diaminopropane
mit Phosgen oder Diphosgen umsetzt (vgl. EP-A1-0 058 868).
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ALLen drei Verfahren ist gemeinsam, daß als Ausgangsprodukte N-monoalkylierte
aromatische Amine benötigt werden. N-monoalkylierte aromatische Amine erhält man
jedoch durch direkte ALkylierung nur, wenn man bei sehr hohem Aminüberschuß gegenüber
dem Alkylierungsmittel sehr lange Reaktionszeiten in Kauf nimmt, wobei die Ausbeuten
und Reinheit der Reaktionsprodukte trotzdem in der Regel
nicht befriedigend
sind CvgL. z.B. J.org.Chemistry 27, 178 (1962) Reaktionszeit : 12 Tage, Ausbeuten
: ca. 50 - 70 % der Theorie, aufwendige destillativeAbtrennung von Nebenprodukten7.
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Günstigere Ausbeuten an N-monoalkylierten aromatischen Aminen erhält
man nach vorheriger Acylierung des Stickstoffatoms. Der Acylrest muß dann nach erfolgter
Alkylierung wieder abgespalten werden (vgl. z.B. DE-OS 2 919 741).
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Es wurde nun gefunden, daß man bekannte, herbizid wirksame, substituierte
Tetrahydropyrimidinonderivate der allgemeinen Formel (I)
in welcher Ar¹ und Ar² gleich oder verschieden sind und für gegebenenfalls substituiertes
Aryl stehen und R1,R² und R³ für Wasserstoff oder niederes Alkyl stehen, erhält,
wenn man N,N'-disubstituierte Harnstoffe der aligemeinen Formel (II),
in welcher Ar¹ und Ar² die oben angegebene Bedeutung haben,
mit
1,3-Dihalogenalkanen der allgemeinen Formel (III),
in welcher R1, R2 und R3 die oben angegebene Bedeutung haben und Hal1 und Hal2 gleich
oder verschieden sind und für Halogen stehen, in Gegenwart eines Verdünnungsmittels
und in Gegenwart einer starken Base sowie gegebenenfalls in Gegenwart eines Katalysators
bei Temperaturen zwischen +200 und +1600C umsetzt.
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Es ist als ausgesprochen überraschend anzusehen, daß man die herbizid
wirksamen, substituierten Tetrahydropyrimidinonderivate auf diesem Wege in befriedigenden
Ausbeuten erhält, da unter diesen Reaktionsbedingungen mit einer VieLzahL von Konkurrenz-
und Nebenreaktionen, wie z.B. Zweifachalkylierung statt Ringschluß, ELiminierung
von Halogenwasserstoff mit AusbiLdung von Doppelbindungen oder Verseifung der Halogenfunktionen
zu ALkoholen, gerechnet werden mußte, die in unterschiedlichen Kombinationen zu
einer großen Zahl von mögLichen Reaktionsprodukten führen können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt gegenüber den bekannten Verfahren
den Vorteil, daß die als Ausgangsstoffe benötigten N,N'-disubstituierten Harnstoffe
in hoher Reinheit und quantitativer Ausbeute auf einfachstem Wege zugänglich sind,
z.B. durch Umsetzen von entsprechenden aromatischen Aminen mit aromatischen Isocyanaten
(vgL. Houben-WeyltMethoden der organischen Chemie, Band 8, S. 157, 4. Auflage 1952).
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Ein weiterer Vorteil ist die Einfachheit der einstufigen Reaktionsführung,
wobei gegenüber dem bereits bekannten einstufigen Verfahren c) mit N,N'-Diaryl-1,3-diaminopropan
die Verwendung des hochtoxischen Phosgens bzw. Diphosgens und damit aufwendige sicherheitstechnische
Einrichtungen vermieden werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren steLlt somit einen überraschenden Fortschritt
gegenüber dem Stand der Technik dar.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man vorzugsweise
Verbindungen der Formel (I), in welcher Ar¹ und Ar² unabhängig voneinander für a-Naphthyl
oder für gegebenenfalls einfach oder mehrfach gleich oder verschieden substituiertes
Phenyl stehen, wobei als Substituenten vorzugsweise infrage kommen : HaLogen, insbesondere
FLuor, Chlor oder Brom, Alkyl, Alkoxy, Alkylthio, ALkylcarbonyl oder ALkoxycarbonyL
mit jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im AlkyLteiL, außerdem für Nitro, Cyano, HaLogenalkyl
mit 1 bis 4 Kohlenstoffa-tomen und 1 bis 5 HaLogenatomen, insbesondere FLuor, ChLor
oder Brom, und Phenoxy und R¹,R² und R³ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder
Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen.
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Besonders bevorzugt erhält man Verbindungen der Formel (I), in welcher
Ar und Ar2 unabhängig voneinander für a-Naphthyl oder für gegen benenfalls ein-
bis dreifach gLeich oder verschieden substituiertes PhenyL stehen, wobei aLs Substituenten
besonders bevorzugt sind : Fluor, ChLor, Brom, Methyl, Ethyl, i-Propyl, Methoxy,
Ethoxy, Isopropyloxy, Me-
thylthio, Phenoxy, Nitro, Cyano, Acetyl,
Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl und TrifluormethyL und R¹ R² und R³ unabhängig voneinander
für Wasserstoff oder Methyl stehen.
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Verwendet man aLs Ausgangsstoffe beispielsweise N-Phenyl-N'-(3-trifLuormethyLphenyL)-harnstoff
und 1-8rom-3-chLorpropan sowie DimethyLsulfoxid aLs LösungsmitteL und KaLiumhydroxid
als Base, so kann die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ablaufende Reaktion durch
das folgende FormeLschema dargesteLLt werden :
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aLs Ausgangsstoffe zu verwendenden N,N'-disubstituierten
Harnstoffe sind durch die FormeL Ar1 und Ar2 (II) aLLgemein definiert. In dieser
FormeL stehen Ar und au vorzugsweise für diejenigen Reste, welche bei der Beschreibung
der entsprechenden Reste in Formel (I) aLs bevorzugt angegeben wurden.
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Als Beispiele für Ausgangsverbindungen der FormeL (I) seien genannt:
Tabelle 1
| 1 2 |
| Ar Ar |
| - - - |
| F |
| t3 t |
| CL |
| cl |
| ½ ½CL |
| cl |
| ½ 4 |
| cl |
| CL |
| cl |
Tabelle 1 (Fortsetzung)
| Ar1 Ar2 |
| CL |
| ½ CL |
| cL |
| Br |
| CH3 |
| CH3 |
| D Ü3 |
| CH3 |
| CH(CH3)2 |
| 7 ½ |
| OCH3 |
| ½ ½ |
| OCH3 |
| e OCH3 |
| OCH3 |
| 7 y |
| OCH3 |
| OCH3 |
| /°C6H5 |
| ½ ½ |
Tabelle 1 (Fortsetzung)
| Ar1 Ar2 |
| SCH3 |
| SCH3 |
| ½ ½ |
| Q |
| CF3 |
| 5 |
| CF3 |
| CL |
| ½ ½CF3 |
| CO-CH3 |
| CO-OC2H5 |
| N02 |
| 43 d |
| CN |
| D ½ |
| CL CL |
| CL CL |
| ½ ½ |
Tabelle 1 (Fortsetzung)
| Ar1 Ar2 |
| cl |
| d Oc |
| CL CL |
| ½ Ü |
| CL |
| CL CH3 |
| ½ ½ |
| CL CH3 |
| CL |
| CL |
| t t CH3 |
| CL CH3O |
| CL OCH3 |
| y ½ |
| CL |
| 4 e OCH3 |
| CL CF3 |
| ½ Ü |
| CL CF3 |
| ÖL Ü |
| 4 ffffiCF3 |
Tabelle 1 (Fortsetzung)
| Ar1 Ar2 |
| CL NO2 |
| /CF3 |
| ½ ½-; |
| CF3 CL |
| 6 Ü |
| CF3 |
| JzcI |
| CF3 CL |
| Cl |
| CF3 CL |
| d bCL |
| CL |
| CF3 CL |
| t üCF3 |
| CF3 Br |
| 4 e |
| CF3 CH3 |
| ½ ¼ |
Tabelle 1 (Fortsetzung)
| Ar1 Ar2 |
| CF3 CH3 |
| 4 CF3 ½ |
| CF3 |
| 4 O CH3 |
| CF3 CH3 |
| ½ ÜCH3 |
| CF3 CH3 |
| CH3 |
| CH3 |
| 4 e CH(CH3)2 |
| CF3 CH3O |
| ½ ½ |
| CF3 OCH3 |
| ¼ ½ |
| 6OCH3 |
| CF3 0C6H5 |
| t3 4 |
| CF3 CF3 |
| CF3 CN |
| y |
Tabelle 1 (Fortsetzung)
| Ar1 Ar2 |
| CH3 F |
| ½ ½ |
| CH3 CH3 |
| ½ ½ |
| CH3 CH3 |
| ½ ¼ |
| CH3 |
| 4 ¼CH3 |
| CH3 CH3O |
| ½ ½ |
| OCH3 OCH3 |
| ½ ½ |
| SCH3 CH3 |
| ½ ½ |
| ¼SCH3 CH3O |
| ½ |
| CH3 |
| ½ »O2 |
| CH3 CL |
| Cl |
Tabelle 1 (Fortsetzung)
| Ar1 Ar2 |
| CL |
| e bCL |
| CH3O CL |
| 6 CI |
| CH' Cl |
| CL |
| ½ Ü |
| CL |
Die Verbindungen der FormeL (II) sind bekannt EvgL. z.B. Ber.
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dtsch.Chem.Ges. 25, 1366 (1892); J.Chem.Soc. 79, 105 (1901)],oder
können nach analogen Verfahren auf einfache Weise hergestellt werden, indem man
z.B. aromatische Amine der Formel (IV), Ar¹-NH2 (IV) in welcher Ar1 die in der Erfindungsdefinition
angegebene Bedeutung hat, mit Isocyanaten der Formel (V), Ar2-N=C=O (V) in welcher
Ar die in der Erfindungsdefinition angegebene Bedeutung hat, gegebenenfalls in Gegenwart
eines VerdünnungsmitteLs, wie z.B. DichLormethanrbei Temperaturen zwischen -200C
und +100°C zur Reaktion bringt.
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Die weiterhin aLs Ausgangsstoffe für das erfindungsgemäße Verfahren
benötigten 1,3-Dihalogenpropane sind durch die Formel (III) allgemein definiert.
In dieser Formel stehen Hal1 und Hal2 unabhängig voneinander vorzugsweise für Chlor,
Brom oder Jod und R1, R² und R³ vorzugsweise für diejenigen Reste, welche bei der
Beschreibung der entsprechenden Reste in Formel (I) als bevorzugt angegeben sind.
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Als Beispiele für Ausgangsverbindungen der Formel (III) seien genannt
Tabelle
2
R¹ R² R³ Hal¹ Hal² CH3 H H Cl CL CH3 H H Cl Br CH3 H H Br Br CH3 H H Br J CH3 H
H J J CH3 H H J Cl H CH3 H CL CL H CH3 H Cl Br H CH3 H Br Br H CH3 H Br J H CH3
H J J H CH3 H J Cl H H CH3 CL Br H H CH3 Br J H H CH3 J CL Die Verbindungen der
FormeL (III) sind allgemein bekannte Verbindungen der organischen Chemie.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Gegenwart eines geeigneten
Verdünnungsmittels durchgeführt. Als solche kommen praktisch alle inerten Solventien
in Frage. Bevorzugt verwendet werden dipolar aprotische Lösungsmittel, wie z.B.
Acetonitril oder Propionitril, Dimethylformamid, N-Methylformanilid, Dimethylsulfoxid,
Aceton, Butanon, Sulfolan und Hexamethylphosphorsäuretriamid.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Gegenwart einer starken Base
durchgeführt. Vorzugsweise verwendet man AlkalimetaLLhydroxide wie z.B. Natriumhydroxid
oder Kaliumhydroxid. Besonders bevorzugt ist Kaliumhydroxid in gepulverter Form.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann gegebenenfalls in Gegenwart eines
KataLysators durchgeführt werden. ALs KataLysatoren eignen sich besonders ALkaLimetaLLiodide,
vorzugsweise verwendet man Natrium- oder KaLiumiodid.
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Die Reaktionstemperaturen können in einem breiten Bereich variiert
werden. ALLgemein arbeitet man bei Temperaturen zwischen 20°C und 160°C, insbesondere
zwischen 6OOC und 15O0C.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird im allgemeinen bei NormaLdruck
durchgeführt.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man pro Mol
N,N'-disubstituierten Harnstoffes der Formel (II) 0,8 bis 1,0 Mol 1,3-Dihalogenalkan
der Formel (III) und 1,8 bis 2,4 Moläquivalente der starken Base ein. Vorzugsweise
verwendet man äquimolare Mengen der Verbindungen der Formeln (II) und (III) und
die doppelt molare Menge an starker Base.
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In einer bevorzugten Ausführungsform löst man den N,N¹disubstituierten
Harnstoff der Formel (II) zusammen mit der doppelt molaren Menge an starker Base
in dem entsprechenden Verdünnungsmittel und gibt danach die äquimolare Menge an
1,3-Dihalogenalkan der Formel (III) zu. Darauf wird die Reaktionsmischung auf die
entsprechende Reaktionstemperatur gebracht. Die Aufarbeitung erfolgt nach üblichen
Methoden. Nebenprodukte trennt man gegebenenfalls durch fraktionierte Destillation
ab.
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Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Verbindungen
der Formel (I) besitzen bekanntermaßen herbizide Eigenschaften (vgl. EP-A1-O 058
868 und Jap.Pat.Appl.Sho 57-22 109).
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Beispiel 1
4,8 g (0,17 Mo I) N-(3,5-Di i ch Mol) N-(3,5-Dichlorphenyl)-N'-phenyl-harnstoff
werden in 300 ml Dimethylsulfoxid gelöst und bei 20°C bis 250C zunächst mit 22,8
g (0,4 Mol) Kaliumhydroxidpulver und anschließend mit 34 g (0,17 Mol) 1,3-Dibrompropan
versetzt. Man erwärmt 2,5 Stunden auf 90°C und gibt nach dem Abkühlen der Reaktionsmischung
350 ml Wasser zu. Die Mischung wird dreimal mit jeweils 300 ml Dichlormethan extrahiert,
die vereinigten Dichlormethanextrakte werden dreimal mit Wasser gewaschen, über
Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingeengt. Mit 150 ml Toluol wird unumgesetzter
Ausgangsharnstoff in kristalliner Form ausgefällt. Dieser kann in eine erneute Reaktion
wieder eingesetzt werden. Die Toluollösung wird im Vakuum eingeengt
und
der Rückstand in Isopropanol aufgenommen, woraus das Produkt in farblosen Kristallen
auskristallisiert. Man erhält nach Absaugen und Trocknen 25,1 g (46 x der Theorie)
an 1-(3,5-Dichlorphenyl)-3-phenyl-tetrahydropyrimidin-2-on vom Schmelzpunkt 1250C.
(SchmeLzpunkt einer authentischen Probe 123 - 125ob.) Beispiel 2
Zu 14,0 g (0,05 Mol) N-Phenyl-N'-(3-trifluormethylphenyl)-harnstoff in 250 ml Dimethylsulfoxid
gibt man 6,7 g (0,12 Mol) pulverisiertes Kaliumhydroxid und darauf 8,6 g (0,05 Mol)
1-Brom-3-chlor-2-methylpropan. Nach 3 hbei 90°C läßt man auf Raumtemperatur abkühlen
und gibt 300 ml Wasser zu. Die Mischung wird dreimal mit je 100 ml Ether extrahiert.
Die vereinigten Etherextrakte werden mit 300 ml Wasser gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet und im Vakuum eingeengt. Durch Aufnehmen in 50 ml Toluol, Abkühlen auf
-10°C und Filtrieren erhält man unumgesetzten Ausgangsharnstoff zurück, der wieder
in eine erneute Reaktion eingesetzt werden kann.
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Die Toluollösung wird im Vakuum eingeengt und der semikristalline
Rückstand aus Isopropanol/Wasser (5 : 1) umkristallisiert. Man erhält so 11,6 g
(69 x der Theorie) an 1-(3-Trifluormethylphenyl)-3-phenyl-tetrahydropyrimidin-2-on
vom Schmelzpunkt 116 - 1190C.
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(Schmelzpunkt einer authentischen Probe 117 - 1200C.)
In
analoger Weise können auch die in der folgenden Tabelle 3 aufgeführten Verbindungen
hergestellt werden.
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Tabelle 3
| Bsp. |
| Nr. Ar1 Ar2 R1 R2 R3 Schmelzpunkt |
| Cl > OCH3 H H H (0C) |
| 3 H H H 160-161 |
| CL |
| H3C |
| H b b H H H 115-117 |
| H3C |
| F3C |
| 5 0 b H H H 101-103 |
| 6 CLÜ H H H 116-117 |
| Cl |
| OCH3 |
| 7 H H H 97-98 |
| F3C' |
| 8OCH3 H H H 117-118 |
| 8 v 4 ~ |
| ci |
| 9- H H H 122-123,5 |
| 9 v 4 - H H H 122-123,5 |
| r- |
| 10 e b H H H 117-118 |
| Br |
| Bsp. Ar1 A 2 - 23- |
| Nr. R1 R2 R3 SchmeLzpunkt |
| ( o C ) |
| 11 D k H H H 116-118,7 |
| 12 C b H CH3 H 124-126 |
| CL |
| 13 2 zu H H H 143,5-145 |
| CF3 Cl |
| CH3 |
| 14 zu~ zu H H H 119-120 |
| CF3 |
| 15 e CL H H H 170,5-171,5 |
| CI |
| 16 (Co H H H 78-79 |
| CH3 |
| 17 b zu H H H 145-147,5 |
| CH3 CL |
| CL |
| 18 H H H 117-118 |
| 19 zu 9 H H H 157-160 |
| CF3 CH3 |
| CLN |
| 20 \ b H CH3 H 122-125 |
| CL |
| 21 L |
| 21 9 9 H H H 118-121 |
| CF3 |
| OCH3 |
| 22 9 9 H H H 110-111 |