DE4131544A1

DE4131544A1 - 1,3,4-thiadiazolderivate und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE4131544A1
Application number: DE19914131544
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Dr Schiewald; Wolfgang Dr Walek; Michael Dr Heschel
Original assignee: Chemie GmbH Bitterfeld Wolfen
Current assignee: Chemie GmbH Bitterfeld Wolfen
Priority date: 1991-09-21
Filing date: 1991-09-21
Publication date: 1993-03-25

Description

Die Erfindung betrifft neue 1,3,4-Thiadiazolderivate und ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen.

Aus der EP 3 00 906 sind 2-N-substituierte Imino-2,3-dihydro-3-aryl-1,3,4-thiadiazole sowie deren Anwendung als Herbizide bekannt. Die Herstellung dieser 1,3,4-Thiadiazolderivate erfolgt entweder durch Umsetzung entsprechend substituierter Isocyaniddichloride mit Arylthionohydraziden oder durch Reaktion von Arylthiohydraziden mit einem Halogencyan und anschließende Acylierung.

In Tetrahedron 38, 1527 (1982) sind andere 2-N-substituierte Imino-2,3-dihydro- 3-aryl-1,3,4-thiadiazol-5-yl-carbonsäureanilide als Zwischenprodukte für die Herstellung von Thiadiazolo[2,3-b]chinazolinen beschrieben. Die Synthese dieser Substanzen erfolgt durch Kupplung eines Aryldiazoniumsalzes mit einem α-Thiocyanatoacetessigsäureanilid und nachfolgendem Ringschluß.

Gegenstand der Erfindung sind neue 1,3,4-Thiadiazolderivate der allgemeinen Formel

in der
R¹ = Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, das gegebenenfalls durch Halogen substituiert sein kann, Alkoxy mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen, Halogen oder Nitro,
R² = Wasserstoff, Alkyl mit maximal 3 Kohlenstoffatomen, das gegebenenfalls durch Halogen substituiert sein kann, oder Halogen und
R³ = Ethoxycarbonyl, Arylcarbamoyl, wobei der Arylrest gegebenenfalls durch Chlor, Methoxy oder Nitro substituiert sein kann oder Aryl bedeuten sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen.

Es wurde gefunden, daß man die neuen 2-Cyanimido-3-aryl-2,3-dihydro-1,3,4-thiadiazole herstellen kann, wenn man Kalium-methyl-cyanimido-dithiocarbonat der Formel II

mit einem Arylhydrazidoylhalogenid der allgemeinen Formel III

in der R¹, R² und R³ die oben angegebene Bedeutung haben und X für Brom oder Chlor steht, im Temperaturbereich von 50°C bis 120°C, vorzugsweise zwischen 70°C und 100°C in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels zur Reaktion bringt:

Als organische Lösungsmittel können aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluen oder Xylen, Alkanole, wie Methanol, Ethanol, n- und i-Propanol oder n-Butanol, ferner aliphatische Ketone wie Aceton, Ethyl-methyl-keton, Methyl-i-butyl-keton und Methyl-i-propyl-keton oder aliphatische Nitrile wie Acetonitril und Propionitril verwendet werden.

Die Umsetzung des Kalium-methyl-cyanimido-dithiocarbonats mit den entsprechend substituierten Arylhydrazidoylhalogeniden wird vorteilhafterweise unter Stickstoff durchgeführt, um das bei der Reaktion entstehende Methylmercaptan aus der Reaktionsmischung zu vertreiben. Die entstehenden 1,3,4-Thiadiazolderivate werden zumeist als wasserunlösliche braune Öle erhalten, die beim Anreiben mit Wasser oder Methanol kristallisieren; durch Umkristallisieren in Ethanol oder Acetonitril werden die Substanzen in reiner Form erhalten. Die als Ausgangsprodukte dienenden Verbindungen Kaliummethyl-cyanimido-dithiocarbonat [J. Org. Chem. 32, 1566 (1967); Liebigs Ann. Chem. 764, 125-130 (1972)] sowie Arylhydrazidoylhalogenide [Tetrahedron 18, 1001-1004 (1962); Tetrahedron 27, 2517-2528 (1971)] sind bekannt und können nach den in der Literatur angegebenen Methoden hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach, verläuft ohne Nebenreaktionen und führt in guten Ausbeuten zu den erfindungsgemäßen 1,3,4-Thiadiazolderivaten, die u. a. als Zwischenprodukte für organische Synthesen dienen können.

Die Ausführungsbeispiele sollen die neuen 2-Cyanimido-3-aryl-2,3-dihydro-1,3,4-thiadiazole sowie das Verfahren zu ihrer Herstellung näher charakterisieren.

Beispiel 1: Herstellung von 2-Cyanimido-2,3-dihydro-3-(3-trifluormethyl)-phenyl- 1,3,4-thiadiazol-5-yl-carbonsäureethylester a) Herstellung des Ausgangsproduktes 2-(3-Trifluormethyl)-phenylhydrazono- 2-chlor-essigsäuremethylester [R¹ = 3-CF₃; R² = H, R³ = COOC₂H₅; X = Cl in der allgemeinen Formel III]

Zu 33 ml 37%iger HCl fügt man 16,1 g (0,1 Mol) 3-Aminobenzotrifluorid. Es entsteht ein dicker Brei, der mit 60 ml Wasser versetzt wird, um die Mischung rühren zu können. Man erhitzt auf 80°C-90°C, wobei sich das Hydrochlorid des Amins auflöst und beim Abkühlen in feinkristalliner Form ausfällt. Bei 0°C-5°C wird mit einer Lösung von 7,6 g (0,11 Mol) NaNO₂ in 25 ml Wasser diazotiert und noch 15-30 Minuten bei 50°C nachgerührt. In einem 600 ml Becherglas bereitet man sich eine Lösung von 44 g (0,54 Mol) Natriumacetat (wasserfrei) in 100-150 ml Ethanol und kühlt diese unter Rühren auf 10°C-15°C ab.

Zu dieser Lösung werden 17,3 g (0,11 Mol) α-Chloracetessigsäureethylester gegeben und anschließend wird innerhalb von 10 Minuten die kalte Diazoniumsalzlösung zutropft. Es wird noch 1½ Stunde bei Raumtemperatur und danach zur Vervollständigung der Umsetzung noch 2 Stunden bei 40°C nachgerührt. Hierbei scheidet sich das Reaktionsprodukt anfangs als schmieriger, gegen Ende der Reaktion als feinkristalliner Feststoff ab. Die Mischung wird nach dem Abkühlen mit 500 ml Eiswasser versetzt, 30 Minuten gut durchgerührt, abgesaugt und mit Wasser gewaschen.

Ausbeute: 26 g 88,1% der Theorie
Fp: 126-128°C (Ethanol)
% C (ber.) 44,82
% C (gef.) 44,78
% H (ber.) 3,39
% H (gef.) 3,22

Analog wurden weitere neue 2-Arylhydrazono-2-chlor-essigsäureethylester der allgemeinen Formel

erhalten:

b) Synthese von 2-Cyanimido-2,3-dihydro-3-(3-trifluormethyl)-phenyl-1,3,4- thiadiazol-5-yl-carbonsäureethylester

Zu einer Lösung von 5,1 g (0,03 Mol) Kalium-methyl-cyanimido-dithiocarbonat in 80 ml Acetonitril tropft man unter Rühren bei Raumtemperatur eine Suspension von 8,8 g (0,03 Mol) 2-(3-Trifluormethyl)-phenyl-hydrazono-2-chloressigsäureethylester in 60 ml Acetonitril hinzu und rührt zunächst 2 Stunden bei Raumtemperatur und anschließend 2 Stunden bei 50°C. Während dieser Zeit beginnt bereits die Abspaltung von Methylmercapton. Danach wird die Reaktionsmischung unter Einleiten von Stickstoff zum Sieden erhitzt und 12 Stunden unter Rühren bei dieser Temperatur belassen. Die Abspaltung von Methylmercaptan ist nach dieser Zeit beendet. Man läßt abkühlen und saugt das gebildete KCL ab.

Das Filtrat wird im Vakuum eingeengt und das zurückbleibende braune Öl mit wenig Methanol verrieben, wobei es sich schnell in eine helle kristalline Masse umwandelt. Diese wird abgesaugt, mit wenig Methanol nachgewaschen und getrocknet.
Ausbeute: 8,2 g 83,2% der Theorie
Fp: 93°C-96°C (Ethanol)
JR (HBr): v/cm^-1: 2180 (C≡N); 1720 (CO-Ester)
1560 (C=N);

Beispiel 2: Herstellung von 2-Cyanimido-2,3-dihydro-3-phenyl-1,3,4-thiadiazol- 5-yl-carbonsäure-(2-chlor)-anilid a) Herstellung des Ausgangsproduktes 2-Phenyl-hydrazono-2-chlor-essigsäure- (2-chlor)-anilid [R¹ = H; R² = H; R³ = CONHC₆H₄ (2-Cl); X = Cl in der allgemeinen Formel III]

Die Herstellung erfolgt analog Beispiel 1 aus einer aus Anilin bereiteten Diazoniumsalzlösung durch Kupplung mit α-Chlor-acetessigsäure-(2-chlor)-anilid.

Bei einem 0,05 molarem Ansatz beträgt die Ausbeute 15,3 g 89,4% der Theorie; Fp: 197°C-201°C (Ethanol)

Analog wurden weitere neue 2-Aryl-hydrazono-2-chlor-essigsäureanilide der allgemeinen Formel

erhalten:

b) Herstellung von 2-Cyanimido-2,3-dihydro-3-phenyl-1,3,4-thiadiazol-5-yl- carbonsäure-(2-chlor)-anilid

Die Synthese erfolgt analog Beispiel 1b) aus 3,4 g (0,02 Mol) Kalium-methylcyanimido- dithiocarbonat und 6,2 g (0,02 Mol) 2-Phenylhydrazono-2-chlor-essigsäure- (2-chlor)-anilid in Acetonitril.
Ausbeute: 6,8 g 95,8% der Theorie
Fp: 187°C-189°C (Acetonitril)
JR (KBr) v/cm^-1: 2180 (C≡N); 1680 (CONH)
1600 (C=N)

Beispiel 3: Herstellung von 2-Cyanimido-2,3-dihydro-3-(2,4-dibromphenyl)-5- phenyl-1,3,4-thiadiazol

Die Herstellung dieser Verbindung erfolgt analog Beispiel 1b) aus 3,4 g (0,02 Mol) Kalium-methyl-cyanimido-dithiocarbonat und 8,7 g (0,02 Mol) Benzolsäure-(2,4-dibromphenylhydrazon)-bromid in Propionitril.
Ausbeute: 5,5 g 63,1% der Theorie
Fp: 119°C-121°C (Ethanol)
JR (KBr) v/cm^-1: 2190 (C≡N); 1590 (C=N);

Das als Ausgangsprodukt benötigte Benzoesäure-(2,4-dibromphenylhydrazon)-bromid der allgemeinen Formel III

mit R¹ = (2-Br); R² = (4-Br); R³ = C₆H₅; X = Br; kann nach der Literaturangabe J. Chem. Soc. [London] 127, 975 (1925) aus Benzaldehydphenylhydrazon durch Bromierung in Eisessig erhalten werden.

Einen Überblick über eine Reihe der hergestellten neuen 2-Cyanimido-3-aryl-2,3- dihydro-1,3,4-thiadiazole gibt die nachstehende Tabelle:

Tabelle: Neue 1,3,4-Thiadiazolderivate der allgemeinen Formel

Claims

1. 1,3,4-Thiadiazolderivate der allgemeinen Formel I in der
R¹ = Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, das gegebenenfalls durch Halogen substituiert sein kann, Alkoxy mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen, Halogen oder Nitro,
R² = Wasserstoff, Alkyl mit maximal 3 Kohlenstoffatomen, das gegebenenfalls durch Halogen substituiert sein kann, oder Halogen und
R³ = Ethoxycarbonyl, Arylcarbamoyl, wobei der Arylrest gegebenenfalls durch Chlor, Methoxy oder Nitro substituiert sein kann oder Aryl bedeuten.

2. Verfahren zur Herstellung von 1,3,4-Thiadiazolderivaten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Kalium-methyl-cyanimido-dithiocarbonat der Formel II mit einem Arylhydrazidoylhalogenid der allgemeinen Formel III in der R¹, R² und R³ die oben angegebene Bedeutung haben und X für Brom oder Chlor steht, im Temperaturbereich von 50°C bis 120°C, vorzugsweise zwischen 70°C und 100°C in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels zur Reaktion bringt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Lösungsmittel aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkanole, aliphatische Ketone oder aliphatische Nitrile verwendet werden.