DE4006555A1 - Verfahren und zwischenprodukte zur herstellung von substituierten 1-benzthiazolyl-3,4-dimethyl-3-pyrrolin-2,5(1h)-dionen - Google Patents

Verfahren und zwischenprodukte zur herstellung von substituierten 1-benzthiazolyl-3,4-dimethyl-3-pyrrolin-2,5(1h)-dionen

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DE4006555A1 DE19904006555 DE4006555A DE4006555A1 DE 4006555 A1 DE4006555 A1 DE 4006555A1 DE 19904006555 DE19904006555 DE 19904006555 DE 4006555 A DE4006555 A DE 4006555A DE 4006555 A1 DE4006555 A1 DE 4006555A1
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Wilfried Dipl Chem Dr Franke
Michael Dipl Chem Dr Ganzer
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D277/00Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings
    • C07D277/60Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D277/62Benzothiazoles
    • C07D277/68Benzothiazoles with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached in position 2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07D417/02Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00 containing two hetero rings
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Description

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren und neue Zwischenprodukte zur Herstellung von substituierten 1-Benzthiazolyl-3,4-dimethyl-3-pyrrolin-2,5(1H)-dionen der allgemeinen Formel I
in der
R einen C₁-C₆-Alkylrest, einen C₂-C₆-Alkenylrest oder einen C₃-C₆-Alkinylrest
bedeutet.
Diese Verbindungen weisen eine ausgezeichnete herbizide Aktivität gegenüber einem breiten Spektrum monokotyler und dikotyler Unkrautarten in landwirtschaftlichen Hauptkulturen auf. Ihre Herstellung und Verwendung sind in der europäischen Patentanmeldung 03 11 135 beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Verfahrens, welches eine problemlose Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel I unter milden Reaktionsbedingungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von substituierten 1-Benzthiazolyl-3,4-dimethyl-3-pyrrolin-2,5(1H)-dionen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man
  • a) ein Halogenbenzthiazol der allgemeinen Formel II in der X ein Chloratom oder ein Bromatom bedeutet, mit einem Alkalimetallalkoholat der allgemeinen Formel IIIR-OMe (III)in der R die unter der allgemeinen Formel I genannten Bedeutungen hat und Me für ein Natriumatom oder ein Kaliumatom steht, in einem geeigneten Lösungsmittel umsetzt,
  • b) die gebildeten Alkoxy-, Alkenyloxy- oder Alkinyloxybenzthiazole der allgemeinen Formel IV in der R die unter der allgemeinen Formel I genannten Bedeutungen hat, mit Salpetersäure in einem geeigneten Lösungsmittel nitriert,
  • c) die gebildeten Nitrobenzthiazole der allgemeinen Formel V in der R die unter der allgemeinen Formel I genannten Bedeutungen hat, in einem geeigneten Lösungsmittel reduziert,
  • d) die gebildeten Aminobenzthiazole der allgemeinen Formel VI in der R die unter der allgemeinen Formel I genannten Bedeutungen hat, mit Dimethylmaleinsäureanhydrid der Formel VII in einem geeigneten Lösungsmittel umsetzt und schließlich
  • e) die gebildeten Imide der allgemeinen Formel VIII in der R die unter der allgemeinen Formel I genannten Bedeutungen hat, mit einem quartären Ammoniumsalz in einem geeigneten Lösungsmittel umlagert.
Die in den einzelnen Reaktionsstufen hergestellten Verbindungen können gegebenenfalls in verschiedenen enantiomeren Formen anfallen und sind ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung.
Die Halogenbenzthiazole der allgemeinen Formel II, die als Ausgangsstoffe für die Reaktionsstufe a) dienen, werden durch Diazotierung von Aminobenzthiazolen und anschließende Umsetzung mit Mineralsäuren erhalten, wie es zum Beispiel in J. Indian Chem. Soc. 10 (1933), 465 beschrieben ist. Die Synthese der entsprechenden Aminobenzthiazole erfolgt durch Umsatz von 4-Fluoranilin mit Rhodaniden und einem Oxydationsmittel (vergleiche zum Beispiel Liebigs Ann. Chem. 67 (1934) 944).
Die als Ausgangsstoffe der Reaktionsstufe b) benützten Alkoxy-, Alkenyloxy- oder Alkinyloxybenzthiazole der allgemeinen Formel IV
in der
R einen C₁-C₆-Alkylrest, einen C₂-C₆-Alkenylrest oder einen C₃-C₆-Alkinylrest
bedeutet, sind neu und ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung. Sie lassen sich aus den Halogenbenzthiazolen der allgemeinen Formel II nach an sich bekannten Methoden herstellen. Als zweckmäßig hat sich die Umsetzung mit Natrium in dem entsprechenden Alkohol erwiesen. Die Reaktionszeit beträgt 0,5 bis 12 Stunden, und die Reaktionstemperatur liegt in einem Bereich von 0°C bis zum Siedepunkt des verwendeten Alkohols.
Die als Ausgangsstoffe der Reaktionsstufe c) dienenden Nitrobenzthiazole der allgemeinen Formel V
in der
R einen C₁-C₆-Alkylrest, einen C₂-C₆-Alkenylrest oder einen C₃-C₆-Alkinylrest
bedeutet, sind auch neu und ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung. Sie lassen sich aus den Alkoxy-, Alkenyloxy- oder Alkinyloxybenzthiazolen der allgemeinen Formel IV nach an sich bekannten Methoden herstellen. Als zweckmäßig hat sich die Umsetzung mit Salpetersäure in Schwefelsäure erwiesen. Die Reaktionszeit beträgt 0,5 bis 12 Stunden, und die Reaktionstemperatur liegt im Bereich von -10°C bis 0°C.
Überraschend war im vorliegenden Falle, daß die Nitrierung hauptsächlich in der gewünschten 5-Stellung erfolgte und nicht in 7-Stellung, wie es nach J. Org. Chem. 18 (1953) 1092 zu erwarten gewesen wäre.
Auch bei Vorliegen einer Dreifachbindung wurde diese von der Nitriersäure nicht angegriffen, wie es nach Houben-Weyl, Band X/1, S. 96 hätte geschehen müssen, sondern es wurden stets die in 5-Stellung nitrierten Verbindungen erhalten.
Die als Ausgangsstoffe der Reaktionsstufe d) dienenden Aminobenzthiazole der allgemeinen Formel VI
in der
R einen C₁-C₆-Alkylrest, einen C₂-C₆-Alkenylrest oder einen C₃-C₆-Alkinylrest
bedeutet, sind gleichfalls neu und auch Gegenstand dieser Erfindung. Sie lassen sich aus den Nitrobenzthiazolen der allgemeinen Formel V nach an sich bekannten Methoden herstellen. Als zweckmäßig hat sich die Reduktion mit Eisen in einem Lösungsmittelgemisch Essigester/5%ige Essigsäure/Eisessig erwiesen. Die Reaktionszeit beträgt 0,5 bis 12 Stunden, und die Reaktionstemperatur liegt in einem Bereich von 20°C bis zur Siedetemperatur der Lösungsmittel.
Die als Ausgangsstoffe der Reaktionsstufe e) dienenden Imide der allgemeinen Formel VIII
in der
R einen C₁-C₆-Alkylrest, einen C₂-C₆-Alkenylrest oder einen C₃-C₆-Alkinylrest
bedeutet, sind auch neu und ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung. Sie lassen sich aus Aminobenzthiazolen der allgemeinen Formel VI und Dimethylmaleinsäureanhydrid der Formel VII nach an sich bekannten Methoden herstellen. Als zweckmäßig hat sich die Umsetzung in Eisessig erwiesen. Die Reaktionszeit beträgt 0,5 bis 15 Stunden, und die Reaktionstemperatur liegt in einem Bereich von 20°C bis zur Siedetemperatur des Lösungsmittels.
Die Imide der allgemeinen Formel VIII werden dann mit einem quartären Ammoniumsalz als Katalysator in einem geeigneten Lösungsmittel zu den heterocyclisch substituierten Azolen der allgemeinen Formel I umgelagert. Die Reaktion wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß man die Imide der allgemeinen Formel VIII in Toluol unter Zusatz von Tetrabutylammoniumbromid umsetzt. Die Reaktionszeit beträgt 0,5 bis 12 Stunden, und die Reaktionstemperatur liegt im Bereich von 20°C bis zur Siedetemperatur des Lösungsmittels.
Als Katalysatoren kommen außerdem in Frage tertiäre Amine, bicyclische Basen, wie 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en (DBU) und 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en (DBN), sowie Dialkylsulfate.
Für alle Reaktionsstufen kommen als Lösungsmittel Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Toluol, chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Methylenchlorid oder Chloroform, Ether, wie zum Beispiel Diethylether, Dioxan oder Tetrahydrofuran, Alkohole, wie zum Beispiel Methanol oder Ethanol, Ketone, wie zum Beispiel Aceton oder Butanon, Amide, wie zum Beispiel Dimethylformamid, oder auch Sulfoxide, wie zum Beispiel Dimethylsulfoxid, in Frage.
Die folgenden Beispiele erläutern das Herstellungsverfahren:
Beispiel 1 - Reaktionsstufe a) 6-Fluor-2-(2-propinyloxy)-benzthiazol
Man legt 90 ml Propargylalkohol vor und gibt vorsichtig unter Eiskühlung portionsweise 2 g Natrium so zu, daß 40°C nicht überschritten werden. Nachdem alles Natrium gelöst ist, wird auf 0°C gekühlt und mit 16,1 g 2-Chlor-6-fluorbenzthiazol versetzt. Man entfernt das Kühlbad und erhitzt unter Rühren zum Rückfluß. Es wird 40 Minuten refluxiert. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch im Vakuum eingeengt, der Rückstand mit Isopropylether versetzt, vom Unlöslichen abgesaugt und mit Isopropylether nachgewaschen. Die vereinigten Filtrate werden eingeengt und aus Hexan und sehr wenig Isopropylether umkristallisiert.
Ausbeute: 13,2 g=74% der Theorie
Fp.: 63°C
Beispiel 2 - Reaktionsstufe b) 6-Fluor-5-nitro-2-(2-propinyloxy)-benzthiazol
Man löst 10,4 g 6-Fluor-2-propargyloxybenzthiazol in 100 ml konzentrierter Schwefelsäure und kühlt auf -10°C. Bei dieser Temperatur werden 2,5 ml 100%ige Salpetersäure zugetropft. Man rührt 1 Stunde bei -10°C nach und gießt dann das Reaktionsgemisch auf 400 ml Eis. Man schüttelt die wäßrige Phase mit Essigester mehrfach aus, wäscht die vereinigten organischen Phasen mit Natriumchlorid-Lösung, trocknet und engt ein. Das Rohprodukt wird mittels Säulenchromatographie mit Hexan/Essigester=9 : 1 gereinigt.
Ausbeute: 9,5 g=75% der Theorie
Fp.: 101°C
Beispiel 3 - Reaktionsstufe c) 5-Amino-6-fluor-2-(2-propinyloxy)-benzthiazol
Man legt 8,3 g Eisenpulver in 25 ml 5%iger wäßriger Essigsäure vor, erwärmt auf 80°C und tropft unter kräftigem Rühren eine Lösung von 8,2 g 6-Fluor-5-nitro-2-(2-propinyloxy)-benzthiazol in 30 ml Essigester und 30 ml Eisessig zu. Es wird 2 Stunden am Rückfluß erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird nach dem Abkühlen mit Essigester und Wasser verdünnt und über Celite abgesaugt. Man wäscht mehrfach mit Essigester nach, trennt die Phasen, wäscht die organische Phase mit Natriumchlorid-Lösung, trocknet über Magnesiumsulfat und engt ein. Der Rückstand wird aus Hexan/Isopropylether umkristallisiert.
Ausbeute: 4,4 g=61% der Theorie
Fp.: 140°C
Beispiel 4 - Reaktionsstufe d) 1-[6-Fluor-2-(2-propinyloxy)-5-benzthiazolyl]-3,4-dimethyl-3-pyrroli-n-2,5(1H)-dion
Man gibt 3,3 g 5-Amino-6-fluor-2-(2-propinyloxy)-benzthiazol und 2,3-Dimethylmaleinsäureanhydrid in 50 ml Eisessig und erhitzt 5 Stunden am Rückfluß. Das abgekühlte Reaktionsgemisch wird eingeengt, der Rückstand in Ether aufgenommen und vom Unlöslichen abgesaugt. Das Filtrat wird erneut eingeengt. Der Rückstand wird mit Isopropylether verrührt, abgesaugt und mit Isopropylether nachgewaschen.
Rohausbeute: 3 g=60% der Theorie
Das Rohprodukt läßt sich durch mehrfaches Umkristallisieren aus Isopropylether weiter reinigen.
Ausbeute: 2 g=40% der Theorie
Fp.: 151°C
Beispiel 5 - Reaktionsstufe e) 1-[6-Fluor-2-oxo-3-(2-propinyl)-2,3-dihydro-5-benzthiazolyl]-3,4-dim-ethyl-3-pyrrolin-2,5(1H)-dion
Man löst 200 mg 1-[6-Fluor-2-(2-propinyloxy)-5-benzthiazolyl]-3,4-dimethyl-3-pyrroli-n-2,5(1H)-dion in 5 ml Toluol und gibt 40 mg Tetrabutylammoniumbromid hinzu. Man erhitzt 24 Stunden am Rückfluß. Das Reaktionsgemisch wird im Vakuum eingeengt, der Rückstand mit Ether/Essigester verrieben, abgesaugt und getrocknet.
Ausbeute: 140 mg=70% der Theorie
Fp.: 216-218°C

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von substituierten 1-Benzthiazolyl-3,4-dimethyl-3-pyrrolin-2,5(1H)-dionen der allgemeinen Formel I in derR einen C₁-C₆-Alkylrest, einen C₂-C₆-Alkenylrest oder einen C₃-C₆-Alkinylrestbedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) ein Halogenbenzthiazol der allgemeinen Formel II in der X ein Chloratom oder ein Bromatom bedeutet, mit einem Alkalimetallalkoholat der allgemeinen Formel IIIR-OMe (III)in der R die unter der allgemeinen Formel I genannten Bedeutungen hat und Me für ein Natriumatom oder ein Kaliumatom steht, in einem geeigneten Lösungsmittel umsetzt,
  • b) die gebildeten Alkoxy-, Alkenyloxy- oder Alkinyloxybenzthiazole der allgemeinen Formel IV in der R die unter der allgemeinen Formel I genannten Bedeutungen hat, mit Salpetersäure in einem geeigneten Lösungsmittel nitriert,
  • c) die gebildeten Nitrobenzthiazole der allgemeinen Formel V in der R die unter der allgemeinen Formel I genannten Bedeutungen hat, in einem geeigneten Lösungsmittel reduziert,
  • d) die gebildeten Aminobenzthiazole der allgemeinen Formel VI in der R die unter der allgemeinen Formel I genannten Bedeutungen hat, mit Dimethylmaleinsäureanhydrid der Formel VII in einem geeigneten Lösungsmittel umsetzt und schließlich
  • e) die gebildeten Imide der allgemeinen Formel VIII in der R die unter der allgemeinen Formel I genannten Bedeutungen hat, mit einem quartären Ammoniumsalz in einem geeigneten Lösungsmittel umlagert.
2. Alkoxy-, Alkenyloxy- oder Alkinyloxybenzthiazole der allgemeinen Formel IV in derR einen C₁-C₆-Alkylrest, einen C₂-C₆-Alkenylrest oder einen C₃-C₆-Alkinylrestbedeutet.
3. Nitrobenzthiazole der allgemeinen Formel V in derR einen C₁-C₆-Alkylrest, einen C₂-C₆-Alkenylrest oder einen C₃-C₆-Alkinylrestbedeutet.
4. Aminobenzthiazole der allgemeinen Formel VI in derR einen C₁-C₆-Alkylrest, einen C₂-C₆-Alkenylrest oder einen C₃-C₆-Alkinylrestbedeutet.
5. Imide der allgemeinen Formel VIII in derR einen C₁-C₆-Alkylrest, einen C₂-C₆-Alkenylrest oder einen C₃-C₆-Alkinylrestbedeutet.
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