DE4237687C2 - Verfahren zur Herstellung von substituierten 1-Guanylpyrazolsäureadditionsprodukten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von substituierten 1-Guanylpyrazolsäureadditionsprodukten

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von substituierten 1-Guanylpyrazolsäureadditionsprodukten bzw. deren freien Basen, welche als Nitrifikationsinhibitoren eingesetzt werden können.
Das bisher aus der Literatur bekannte 1-Guanyl-3,5-dimethylpyrazol-nitrat wird durch Umsetzung von Aminoguanidin-nitrat und Acetylaceton in wässriger Lösung erhalten. Die freie Base erhält man daraus durch Versetzen der wässrigen Lösung mit KOH (J. Thiele and E. Dralle, Ann. 302, 294; F. L. Scott, Am. Soc. 74 (1952), 4562-4).
Analog der Umsetzung von Acetessigaldehyd-dimethylacetal mit Semicarbazid, was zu dem bekannten 1-Carbamoyl-3-methylpyrazol führte, brachte die Umsetzung von Acetessigaldehyddimethylacetal mit Aminoguanidin nicht das erwartete 1-Guanyl-3-methylpyrazol, sondern es entstand N,N'- Diguanidinoacetessigaldehyd-diimin (Neuere Methoden der präparativen organischen Chemie, Bd. II, 1960).
Eines der gebräuchlichsten und allgemein anwendbaren Verfahren zur Synthese von Guanidinen ist die Addition von Aminen an Cyanamide. Das unsubstituierte Guanidin sowie alle N-substituierten Guanidine außer den persubstituierten Derivaten sind nach dieser Methode zugänglich. Allgemein werden die Amine in Form ihrer Salze umgesetzt, wobei direkt die Guanidinium-salze gebildet werden. Auch durch Erhitzen der freien Basen, z. B. in Ethanol, werden gute Ausbeuten an Guanidinen erhalten (Houben-Weyl, Bd. 8, 160).
Ein Arbeiten im Lösungsmittel Wasser wird für den Einsatz von Cyanamid als Reaktant dabei wegen der möglichen Bildung von Dicyandiamid als Nebenprodukt ausgeschlossen. Bestätigt wird diese Aussage durch Arbeiten von Bernatowicz et al. (J. Org. Chem. 57 (1992), 2497-2502), die das für die Guanylierung von Aminen verwendete 1H-Pyrazol-1-carboxamidin Hydrochlorid gleichfalls in der üblichen Weise durch Umsetzung von Pyrazol und Cyanamid, gelöst in HCl- haltigem Dioxan, erhalten. Zur Erzielung hoher Ausbeuten bzw. zur Vermeidung von Nebenreaktionen erfolgt hierbei die Reaktionsführung unter Stickstoff, was einer technischen Realisierung gleichfalls erschwerend gegenübersteht.
Ziel der Erfindung ist die Herstellung substituierter 1-Guanylpyrazole bzw. deren Säureadditionsprodukte aus Cyanamid and substituierten Pyrazolen bzw. ihren Salzen in hohen Ausbeuten und unter Verwendung umweltfreundlicher und billiger Lösungsmittel.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass gegenüber der Darstellung anderer Guanidinderivate die Reaktion der verschieden substituierten 1H-Pyrazole mit Cyanamid unter Einsatz technischer Cyanamidlauge im wässrigen Medium bei Normaldruck, Temperaturen zwischen -10 und 120°C und bevorzugten Reaktionszeiten zwischen 10 Minuten und 14 Tagen verläuft.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen im Verzicht auf eine vorhergehende Isolierung des Cyanamids and anschließende Umsetzung in dafür geeigneten nichtwässrigen Lösungsmitteln und in der Wahl von Reaktionsbedingungen, die die Dicyandiamidbildung ausschließen.
Letzteres wird dadurch erreicht, dass entweder Säureadditionsprodukte der zum Einsatz gelangenden Pyrazole verwandt werden, oder die in Frage kommenden Pyrazolderivate mit mindestens äquimolaren Mengen Säure versetzt und direkt mit der Cyanamidlauge zum Umsatz gebracht werden.
Eine Auswahl der dargestellten Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel I zeigt die Tabelle 1
Tabelle 1
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne sie einzuschränken.
Beispiel 1 1-Guanyl-3-methylpyrazol-hydrochlorid (1) Methode A
Ein Gemisch aus 0,1 mol 3-Methylpyrazol-hydrochlorid und 11 ml technischer ca. 50%iger Cyanamidlauge (CAL) wird 1 Stunde bei ca. 90°C auf dem Wasserbad erwärmt.
Die nach dem Abkühlen erhaltenen Kristalle werden abgesaugt.
Zur Erhöhung der Ausbeute versetzt man die Mutterlauge mit etwas Aceton, womit noch in Lösung befindliches 1-Guanyl-3-methylpyrazol-hydrochlorid zum Ausfallen gebracht wird. Die Mutterlauge führt man einem erneuten Reaktionsansatz zu. Das Produkt wird bei Bedarf aus Aceton umkristallisiert, fällt aber bereits aus der Lösung hinreichend rein an.
Ausbeute: 13,8 g (86% d. Th.) (UV-Bestimmung 98-99% in der Reaktionslösung)
F: 153-155°C
Methode B
Zu 0,1 mol 3-Methylpyrazol werden langsam unter Rühren und Eiskühlung bei 10 bis 20°C 0,1 mol 37%ige Salzsäure getropft.
Es wird kurz nachgerührt und auf Raumtemperatur erwärmt.
Anschließend werden 11 ml CAL zugegeben und das Gemisch 1 Stunde bei ca. 90°C auf dem Wasserbad erwärmt.
Die Aufarbeitung erfolgt analog Methode A.
Beispiel 2 1-Guanyl-3-methylpyrazol-nitrat (2) Methode A
Ein Gemisch aus 0,1 mol 3-Methylpyrazol-riitrat und 11 ml CAL wird eine Stunde bei ca. 80°C auf dem Wasserbad erwärmt.
Die Aufarbeitung erfolgt analog Verbindung 1, nur mit dem Unterschied, dass das Produkt aus Ethanol umkristallisiert wird. Ausbeute: 17,1 g (91%)
F: 137-140°C
Methode B
Zu 0,1 mol 3-Methylpyrazol werden langsam unter Rühren und Eiskühlung bei -5 bis -10°C 0,1 mol 65%ige Salpetersäure getropft.
Es wird kurz nachgerührt und bei etwa 5°C 11 ml CAL zugegeben. Die Mischung wird auf Raumtemperatur erwärmt und bei dieser etwa 14 Tage stehen gelassen. Die Aufarbeitung erfolgt analog der Verbindung 1, wobei die Ausbeute bei nahezu 100% lag.
In Anlehnung an Methode A kann die Reaktionszeit durch Wärmezuführung beliebig verkürzt werden, ohne dass es zu Ausbeuteverlusten kommt.
Beispiel 3 1-Guanyl-3-methylpyrazol (5)
0,03 mol Verbindung 1 werden in 30 ml H2O gelöst. Unter Rühren und Eiskühlung werden 30 ml konzentrierte (27 g KOH in 30 ml H2O) KOH-Lösung zugetropft. Die Temperatur sollte dabei 10°C nicht übersteigen. Die freie Base wird abgesaugt und in Ether gelöst. Die Etherlösung wird getrocknet und eingeengt. Das erhaltene Produkt wird aus Benzol umkristallisiert. Ausbeute: 3,7 g (100% d. Th.)
F: 105-109°C

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von substituierten 1-Guanylpyrazolsäureadditionsprodukten der allgemeinen Formel
oder ggf. deren freien Basen, wobei R1 und R2 unabhängig voneinander H bzw. Alkyl mit C1-3 bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man entweder die Säureadditionsprodukte der Pyrazole oder die Pyrazole selbst mit mindestens äquimolaren Mengen einer Säure X versetzt und mit einer technischen wässrigen Cyanamidlösung bei Normaldruck und Temperaturen zwischen -10°C und 120°C reagieren lässt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktionskomponenten mit Reaktionszeiten zwischen 10 Minuten und 14 Tagen zur Umsetzung bringt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die erfindungsgemäßen freien Basen ohne Isolierung der Säureadditionsprodukte erhält, indem man die Reaktionslösung mit wässriger KOH- bzw. NaOH-Lösung behandelt.
DE19924237687 1992-11-07 1992-11-07 Verfahren zur Herstellung von substituierten 1-Guanylpyrazolsäureadditionsprodukten Expired - Fee Related DE4237687C2 (de)

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