DE3607298A1 - Verfahren zur herstellung von benzoylharnstoffen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von benzoylharnstoffen

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Heinz-Manfred Dr. 6530 Bingen Becher
Rudolf Dipl.-Chem. Dr. 6535 Gau-Algesheim Mengel
Walter Dipl.-Chem. Dr. 6530 Bingen Ost
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Celamerck GmbH and Co KG
Shell Internationale Research Maatschappij BV
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C275/00—Derivatives of urea, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C275/46—Derivatives of urea, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups containing any of the groups, X being a hetero atom, Y being any atom, e.g. acylureas
    • C07C275/48—Y being a hydrogen or a carbon atom
    • C07C275/54—Y being a carbon atom of a six-membered aromatic ring, e.g. benzoylureas
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N37/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having three bonds to hetero atoms with at the most two bonds to halogen, e.g. carboxylic acids
    • A01N37/34—Nitriles

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein vorteilhaftes neues Verfahren
  • zur Herstellung von Benzoylharnstoffen, die als Schädlingsbekämpfungsmittel verwendbar sind.
  • Es ist bekannt Benzoylharnstoffe herzustellen, indem man entsprechende Benzoesäureamide mit substituierten Phenylisocyanaten umsetzt. Die benötigten Isocyanate werden aus den entsprechenden Anilinen durch Umsetzung mit Phosgen erzeugt. Die Aniline ihrerseits können aus den Nitroverbindungen durch Reduktion erhalten werden.
  • Es wurde nun gefunden, daß überraschenderweise eine neue Reaktionsfolge auf technisch einfache Weise erlaubt, Benzoylharnstoffe der Formel herzustellen, in der X für WasserstoPP, Fluor oder Chlor, Y für Fluor, Chlor, CH3 oder CF3 und Q für den Rest steht, in dem R1, R2 und R4 Fluor, Chlor, Brom, CF3, OCF3 oder Wasserstoff, R3 Fluor, Chlor, Brom, CF3, OCF3, Wasserstoff; eine durch 4 oder 5 Fluor- und/oder Chloratome substituierte Ethoxygruppe; oder eine ein- oder mehrfach durch Fluor, Chlor, Brom, CH3, CF3, OCF3, OCF2CHF2 0C2F5, 2 oder CN substituierte Phenylgruppe; oder eine durch Fluor, Chlor, CF3 ein-oder mehrfach substituierte Pyridyloxygruppe bedeuten; und R2/R3 oder R3/R4 gemeinsam auch für -O-CF2-CF2 -0- stehen können X und Y stehen bevorzugt für die Bedeutungspaare F/H, F/F, Cl/H, Cl/Cl, Cl/F. Als Beispiele für den Rest Q seien genannt: -4-Chlorphenyl -2,3,4,5-Tetrafluorphenyl -2,3,4,5-Tetrachlorphenyl -3,5-Dichlor-2 ,4-difluorphenyl -3, 5-Dichlor-4-pentafluorethoxyphenyl -3,5-Dichlor-4-[1,1,2,2-tetrafluorethoxy]phenyl -3,5-Dichlor-4-trifluormethoxyphenyl -3,5-Dichlor-4-[ (3-chlor-5-trifluormethyl-pyridin-2-yl)oxylphenyl -3-Chlor-4-£(3-Chlor-4-trifluormethyl)phenoxy]-phenyl -3-(4-Trifluormethylphenoxy)-phenyl -3-(3-Trifluormethylphenoxy)-phenyl -3-( 2-Trifluormethylphenoxy)-phenyl -3,4-(Tetrafluorethylendioxy)-phenyl -4-Trifluormethylphenyl -4-Trifluormethoxyphenyl Die verschiedenen Substituenten können im Rahmen der obigen Definition jeweils gleich oder verschieden sein.
  • Alkylreste können geradkettig oder verzweigt sein. Bei Mehrfachsubstitution kommen CN, CF3, OCF3, OC2F5, OCF2-CF2H nur einmal vor, während Halogenatome (gleiche oder verschiedene) bis zu sechsfach vorkommen können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren verläuft über die folgenden Stufen: In der Formel (II) steht Z für einen durch das Azid-Ion austauschbaren Substituenten.
  • Zu nennen sind: Fluor, Chlor, Brom, Jod, sowie Reste der Formel O-R6 in der R6 für Niederalkyl, Phenyl, Benzyl, Niederalkoxycarbonyl, Phenoxycarbonyl, Niederalkylcarbonyl oder Benzoyl steht.
  • Bevorzugt sind die Halogene Fluor und Chlor zu nennen.
  • Niederalkylradikale sind Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl- iso-Butyl, sek-Butyl und tert-Butyl.
  • Als Azide sind Natriumazid, Kaliumazid und Calciumazid zu nennen.
  • Die Stufen können nacheinander in demselben Reaktionsmedium durchgeführt werden* ohne daß Zwischenprodukte isoliert werden. Die Stufen 1 und 2 werden bei Temperaturen zwischen etwa 800C und der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches durchgeführt, wobei Temperaturen über 1800C vermieden werden.
  • Bevorzugt ist der Bereich zwischen etwa 100 und 1400C. Die Reaktion stellt einen thermischen Abbau der Carbonsäure über das Carbonsäureazid zum Isocyanat im Sinne des Curtius-Abbaus dar. Die Zersetzung des Azids wird so durchgeführt, daß sich jeweils keine größeren Mengen davon im Reaktionsgemisch befinden.
  • Als Lösungsmittel eignen sich vor allem halogenierte Benzole, etwa Chlorbenzol, Dichlorbenzol, und hochsiedende Ether, ferner aromatische KohlenwasserstoPfe wie Toluol.
  • Die weitere Umsetzung des Isocyanats mit dem Amid V wird zweckmäßig in der Weise durchgeführt, daß man das Amid V in die Lösung des Isocyanats einträgt und bei Temperaturen zwischen etwa 80 und 1600C, vorzugsweise zwischen 900 und 1300C rührt.
  • Die Umsetzung benötigt, in Abhängigkeit von der Reaktionsfähigkeit der Komponenten und der Reaktionstemperatur, bis zu mehrere Stunden.
  • Der erfindungsgemäße Syntheseweg über die bisher nicht beschriebenen Verbindungen III ermöglicht es, die sehr unerwünschten Umsetzungen mit Phosgen (VIII) zu vermeiden.
  • Ohne Zwischenisolation in den einzelnen Stufen erhält man die Verbindungen der Formel I in guter Ausbeute und Reinheit.
  • Als Beispiele für die Verbindungen, die erPindungsgemäß vorteilhaft hergestellt werden können, seien die Verbindungen gemäß den deutschen Offenlegungsschriften 23 23 236, 2504982, 25 27 944, 25 31 279, 2537413, 26 01 780, 2726 684, 30 03 112, 30 26 825, 30 41 947, 32 23 505, 32 32 265, 32 35 419 und den europäischen Offenlegungsschriften 52 833 und 57 888 genannt.
  • Im einzelnen seien die folgenden Verbindungen aufgeführt: - N-(2,4-Difluor-3,5-dichlorphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl ) -harnstoff - N-(3,5-Dichlor-4-pentaPluorethoxyphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl)-harnstoff - N-[3,5-Dichlor-4-(1,1,2,2-tetraPluorethoxy)-phenyl)-N' -(2, 6-difluorbenzoyl ) -harnstoff - N-(2,3,4,5-Tetrafluorphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl) -harnstoff - N-(2,3,4-Trifluor-5-chlorphenyl )-N' -(2,6-difluorbenzoyl ) -harnstoff - N-(2,3,4,5-Tetrachlorphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl)-harnstoff - N-[3,5-Dichlor-4-(3-chlor-5-trifluormethyl-pyridin-2-yl-oxy)-phenyll-N'-(2,6-difluorbenzoyl)-harnstoff - N-(4-Methoxyphenyl)-N'-(2-chlorbenzoyl)-harnstoff - N-(4-Trifluormethylphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl)-harnstoff Hinsichtlich der Struktur-Wirkungsbeziehungen bei den insektizid wirksamen Benzoylharnstoffen ist bekannt, daß im Benzoylteil der Formel I ortho mono- oder disubstituierte Verbindungen und im Anilinteil der Formel I in meta-Stellung mono- oder disubstituierte Verbindungen besonders wirksam sind.
  • Dabei kann im Anilinteil die ortho- und/oder die para-Stellung frei oder substituiert sein.
  • Konventionelle Synthesen von Benzoylharnstoffen der Formel I folgen nachstehendem Schema: Bei Reaktionsweg A - wie auch bei Reaktionsweg B der konventionellen Synthesen wird der Anilinteil entweder direkt als Anlilin (VII) oder in einem vorgeschalteten Phosgenierungsschritt B1 als Isocyanat (IV) in die Synthese eingeführt.
  • Zum einen dirigiert die Aminogruppe des Anilins (VII) als Substituent bei dektrophilen aromatischen Substitutionsreaktionen das neu eintretende Elektrophil bevorzugt in die ortho oder para-Position. Zum anderen zeigen aber Verbindungen der Formel (I) dann besonders gute insektizide Wirkung wenn sie in der meta-Position des Anilinteils einen oder mehrere (vorzugsweise Halogen-) Substituenten tragen. Dies führt dazu, daß zur Darstellung der Anilin (VII) nicht vom Anilin (VII, R1-R4 = H) oder geeigneten durch R1 und R4 substituierten Anilinen (VII, R3, R5 + H) ausgegangen werden kann, sondern vielmehr ein Umweg über das Nitrobenzol (IX) eingeschlagen werden muß R2= Rt 1 R2 und/oder R4 i Fl in dem unter Ausnutzung der meta-dirigierenden Wirkung der Nitrogruppe die Substituenten R2 und/oder R4 eingeführt werden. Die Nitroverbindung (IX) wird anschließend zum Anilin (VII) reduziert. Demgegenüber geht das erfindungsgemäße Verfahren von einem Benzoesäurederivat der Formel (II) aus, bei dem die Carbonsäurefunktion in (II) als meta dirigierender Substituent in vorteilhafter Weise auch zum Aufbau des Substitutionsmusters R1 bis R4 mittels nucleophiler und elektrophiler Substitutionsreaktionen im Benzolring verwendet werden kann: - Zur Einführung von Halogensubstituenten: etwa ausgehend von Benzoylchlorid durch stufenweise Chlorierung zum mono-, di-, tri- oder tetrachlorbenzoylchlorid.
  • - Zum Aufbau der aus der DE-OS- 30 44 055 bekannten 2,4-DiPluor-3,5-dichlorphenylsubstitution aus 2,3,4,5-Tetrachlorbenzoylchlorid mit Fluorid-Ionen zum 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid etwa analog zur EP-A-164 619.
  • Bei Halogenaustauschreaktionen - wie etwa den Chlor-Fluor-Austausch - wird, wenn man von Benzoylchloriden ausgeht, neben dem Halogenaustausch im Kern des Aromaten auch das Halogen der Säurehalogenidfunktion ausgetauscht, wobei daß das so erhaltene Benzoylfluorid (II) (Z = F) mit Aziden in der Reaktionsstufe 1 schneller und vollständiger reagiert als das entsprechende Säurechlorid (II) (Z = C1).
  • Beispiel 1 N-(2,3,4-Trifluor-5-chlorphenyl)-N'-(2,6-diPluorbenzoyl)-harnstoff la) In einem Dreihalskolben werden 0,62 g Natriumazid in 30 ml Chlorbenzol unter Rühren auf 1200C erhitzt.
  • Bei dieser Temperatur wird zunächst ein Drittel der Lösung von 1,9 g 2,3*4-Trifluor-5-chlorbenzoylfluorid in 10 ml Chlorbenzol zugetropft. Nach einigen Minuten, wenn die Stickstoffentwicklung eingesetzt hat, wird innerhalb von 10 Minuten der Rest zugetropft.
  • Während dieser Zeit wird die Stickstoffentwicklung lebhaft. Wenn sie aufgehört hat, läßt man noch 1/2 Stunde nachreagieren. Nach Abkühlen auf 250C wird 0,5 g Kieselgur zugesetzt und die Mischung abgesaugt. Das Filtrat, das eine Lösung von 2,3,4-Trifluor-5-chlorphenylisocyanat darstellt, wird für die nächste Reaktionsstufe eingesetzt.
  • lb) Das Filtrat der vorhergehenden Reaktion wird mit 1,42 g 2,6-Difluorbenzamid (3 Stunden bei 600C im Vakuum getrocknet) versetzt und unter Rühren aufgeheizt, bis eine klare Lösung entstanden ist (ca. 1000C). Dann wird 7 Stunden bei 1000C gerührt.
  • Man läßt dann auf 700C abkühlen und engt im Vakuum zur Trockne ein. Der Rückstand wird mit 30 ml Aceton bei 40-50°C verrührt, auf 100C abgekühlt, abgesaugt und getrocknet.
  • Ausbeute: 2,1 g (64 % d. Th.); Fp 222-2240C.
  • lc) Die Vorstufe, 2,3,4-Trifluor-5-chlorbenzoylfluorid (Kp 67 mbar: 97-1000C) wird neben 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid (Kp 67 mbar: 127-1290C) erhalten, wenn man 41,7 g 2,3,4,5-Tetrachlorbenzoylchlorid mit 43,5 g Kaliumfluorid in 450 ml Sulfolan 8 Stunden auf 2000C erhitzt und das Reaktionsgemisch im Vakuum destilliert.
  • Beispiel 2 N-(2,4-Difluor-3,5-dichlorphenyl)-N'-(26-difluorbenzoyl)-harnstoff 2a) 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid Analog zu der in Beispiel lb beschriebenen Umsetzung erhält man die Titelverbindung in über 70 % Ausbeute durch Umsetzung von 2,3,4,5-Tetrachlorbenzoylchlorid mit Kaliumfluorid in Sulfolan. Die Temperatur beträgt 150°C, die Reaktionszeit 8 Stunden.
  • 2b) Umsetzung von 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid mit Natriumazid 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid (11,45 g) werden zu einer auf etwa 1100C erwärmten Suspension von Natriumazid (3,25 g) in Toluol (40 ml) getropft, wobei der Reaktionsverlauf durch das freiwerdende Stickstoffgas kontrolliert wird. Nach Beendigung der Zugabe des Säurefluorids wird noch eine Stunde bei 110°C gerührt, wobei sich Natriumfluoridkristalle niederschlagen.
  • 2c) Umsetzung von 2,4-Difluor-3,4-dichlorphenylisocyanat mit 2,6-Difluorbenzamid.
  • Zu der nach Beispiel 2b erhaltenen Suspension wird 2,6-Difluorbenzamid (7,9 g) gegeben und das Reaktionsgemisch dann 10 Stunden bei etwa 950C belassen, wobei sich im Reaktionsverlauf ein weißer Kristallbrei abscheidet.
  • Nach dem Erhalten wird vom Niederschlag abgesaugt.
  • Man isoliert 18,45 g eines Gemisches von NatriumPluorid und Benzoylharnstoff. Das so erhaltene Rohprodukt wird in Aceton aufgekocht. Man isoliert aus dem Filtrat 16,2 g N-(2,4-Difluor-3,5-dichlorphenyl)-N'-(2,6-Difluorbenzoyl)harnstoff (84,36 % d. Th.).
  • Beispiel 3 N-(2,4-Difluor-3,5-dichlorphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl)-harnstoff In die 1250C heiße Mischung von 7,0 g (0,105 mol) Natriumazid in 300 ml Chlorbenzol wird unter gutem Rühren die Lösung von 23 g (0,100 mol) 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid in 100 ml Chlorbenzol langsam eingetropft.
  • Dabei wird Stickstoff frei. Die Zugabe wird aus Sicherheitsgründen so geregelt, daß die Menge des eingetropften Benzoylfluorids der (an dem freiwerdenden Stickstoff meßbaren) Umlagerungsrate des Curtius-Abbaus entspricht.
  • Nach beendeter Zugabe läßt man noch ca. 30 Minuten nachreagieren, gibt 3 g Kieselgur zu, läßt auf ca. 300C abkühlen und saugt das Ungelöste ab.
  • Zum Filtrat gibt man 15,7 g (0,10 mol) 2,6-Difluorbenzamid und erhitzt ca. 7 Stunden auf 1000C. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben.
  • Ausbeute: 28,8 g (75,3 % d. Th.); Fp. 221-2240C

Claims (7)

  1. Patentansprüche 1) Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel in der x Pür Wasserstoff, Fluor oder Chlor Y für Fluor, Chlor, CH3 oder CF3 und Q für den Rest steht, in dem R1, R2 und R4 Fluor, Chlor, Brom, CF3, OCF3 oder Wasserstoff, R3 Fluor Chlor, Brom, CF3, OCF3, Wasserstoff; eine durch 4 oder 5 Fluor- und/oder Chloratome substituierte Ethoxygruppe; oder eine ein-oder mehrfach durch Fluor, Chlor, Brom, CH3, CF3, OCF2CHF2 OCF3, Ob2 5, NO2 oder CN substituierte Phenylgruppe; oder eine durch Fluor, Chlor, CF3 ein- oder mehrfach substituierte Pyridyloxygruppe bedeuten; und R2/R3 oder R3/R4 gemeinsam auch für -O-CF2-CF2-O- stehen können.
    dadurch gekennzeichnet, daß man ein Benzoylderivat der Formel Q - COZ (11), in der Q die obige Bedeutung hat und Z für Fluor, Chlor, Brom, Jod oder OR6 und R6für Niederalkyl, Phenyl, Benzyl, Niederalkoxycarbonyl, Phenoxycarbonyl, Niederalkylcarbonyl oder Benzoyl steht in einem geeigneten inerten Lösungsmittel in der Wärme mit einem Alkaliazid oder Erdalkaliazld umsetzt, das erhaltene Azid der Formel Q - CON3 (III) in Reaktionsgemisch thermisch zum Isocyanat der Formel Q - NCO (IV) abbaut und dieses mit geeigneten Benzamiden der Formel im Reaktlonsgemisch unter Erwärmen zum Endprodukt der Formel I umsetzt.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Chlorbenzol oder Toluol benutzt.
  3. 3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkaliazid Natriumazid verwendet.
  4. 4) Als neue Verbindungen Azide der Formel Q - CO - N3 (III) in der Q wie zuvor definiert ist.
  5. 5) Verbindungen nach Anspruch 4, in denen Q für -4-Chlorphenyl -2,3,4,5-Tetrafluorphenyl -2,3,4,5-Tetrachlorphenyl -3, 5-Dichlor-2 , 4-difluorphenyl -3,5-Dichlor-4-pentafluorethoxyphenyl -3,5-Dichlor-4-[1,1,2,2-tetrafluorethoxylphenyl -3, 5-Dichlor-4-trifluormethozyphenyl -3,g-Dichlor-4-[(3-chlor-5-trifluormethyl-pyridin-2-yl-oxy]phenyl -3-Chlor-4-[ (3-Chlor-4-trifluormethyl )phenoxyl-phenyl -3-(4-TriPluormethylphenoxy)-phenyl -3-(3-Trifluormethylphenoxy)-phenyl -3- ( 2-Tri fluormethylphenoxy) -phenyl -3,4-(TetraPluordimethylendioxy)-phenyl -4-Trifluormethylphenyl -4-Trifluormethoxyphenyl steht.
  6. 6) 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylazid.
  7. 7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säurefluorid 2,4-DiPluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid und als Benzamid der Formel V 2,6-Difluorbenzamid verwendet.
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8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: JUNG, E., DIPL.-CHEM. DR.PHIL. SCHIRDEWAHN, J., DI