DE69403149T2

DE69403149T2 - Verfahren zur Herstellung 1-substituierte-5(4H)-Tetrazolinone

Info

Publication number: DE69403149T2
Application number: DE69403149T
Authority: DE
Inventors: Shin-Ichi Narabu; Yukiyoshi Watanabe; Akihiko Yanagi
Original assignee: Nihon Bayer Agrochem KK
Current assignee: Bayer CropScience KK
Priority date: 1993-08-05
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2014-07-26
Also published as: ES2101401T3; EP0638561A1; KR950005815A; DE69403149D1; EP0638561B1; KR100344115B1; US5530135A; JPH0797372A; JP3670314B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von 1-substituierten 5(4H)-Tetrazolinonen.
Tetrazolinonderivate lassen sich als industriell nützliche Wirkstoffe, wie Medikamente, Agrikulturchemikalien usw., einsetzen, wie es zum Beispiel in der Japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer Hei-2-24272 offenbart ist. Zur Herstellung von 1-substituierten 5(4H)-Tetrazolinonen dienen Ausgangsstoffe für die oben genannten Tetrazolinonderivate. J. Am. Chem. Soc., Vol 81, S. 3076-3079 (1959), offenbart ein Verfahren, bei dem ein aus mehreren Isocyanatderivaten ausgewähltes Isocyanat in Tetrahydrofuran und in Gegenwart von Aluminiumchlorid mit Natriumazid umgesetzt wird.
Dieses Verfahren hat jedoch die Nachteile, daß man, um eine gute Ausbeute zu erhalten, drei Äquivalente Natriumazid pro Äquivalent Isocyanat einsetzen und Tetrahydrofuran als Lösungsmittel verwenden muß. Dies ist eine sehr teure Verbindung, so daß es im Hinblick auf industrielle und ökonomische Betrachtungen nicht attraktiv ist, dieses Verfahren einzusetzen.
Weiterhin ist in J. Org. Chem., Vol 45, S. 5130-5136 (1980), ein Verfahren offenbart, bei dem ein aus mehreren Isocyanatderivaten ausgewähltes Isocyanat mit Trimethylsilylazid umgesetzt wird, aber dieses Verfahren hat sich auch als industriell ungeeignet erwiesen, da Trimethylsilylazid eine teure Substanz ist und etwa zwei Äquivalente pro Äquivalent Isocyanat verwendet werden müssen, um eine befriedigende Ausbeute zu erhalten, und da weiterhin so harte Reaktionsbedingungen wie Rückfluß unter Erhitzen in Abwesenheit von Lösungsmittel erforderlich sind.
Um diese Probleme zu lösen, wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von 1-substituierten 5(4H)-Tetrazolinonen der allgemeinen Formel (I) gefunden
wobei R C&sub1;&submin;&sub6;-Alkyl, C&sub1;&submin;&sub4;-Halogenalkyl, C&sub3;&submin;&sub8;-Cycloalkyl, Benzyl, Phenethyl oder Phenyl, das gegebenenfalls mit C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, Halogen, Nitro, Cyan, C&sub1;&submin;&sub4;-Halogenalkyl, C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoxy, C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoxycarbonyl, C&sub1;&submin;&sub4;-Alkylthio, Phenoxy, C&sub1;&submin;&sub4;-Halogenalkoxy oder C&sub1;&submin;&sub4;- Halogenalkylthio substituiert ist, ist, umfassend das Umsetzen eines Isocyanats der Formel (II)
RNCO (II),
wobei R dasselbe wie oben bedeutet, in einem polaren Lösungsmittel, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon und 1,3-Dimethylimidazolinon umfaßt, mit Natriumazid in einem äquimolaren Verhältnis (1:1) und in Gegenwart von Aluminiumchlorid und die anschließende Zugabe von Wasser und einer Mineralsaure im Überschuß.
Es wurde in nicht vorhersehbarer Weise gefunden, daß bei Verwendung eines polaren Lösungsmittels, zum Beispiel N,N-Dimethylformamid, gemäß diesem Verfahren die gewünschten 1-substituierten 5(4H)-Tetrazolinone in guter Ausbeute erhalten werden, und daher ist dieses Verfahren für die Verwendung in industriellem Maßstab geeignet.
Der obige Ausdruck "Halogen" umfaßt Fluor, Chlor und Brom.
Der obige Ausdruck "Phenyl, das gegebenenfalls ... substituiert ist" umfaßt sowohl "unsubstituiertes Phenyl" als auch "substituiertes Phenyl".
Wenn zum Beispiel 2-Chlorphenylisocyanat und Natriumazid als Ausgangsstoffe eingesetzt werden, wird die Reaktion durch die folgende Gleichung dargestellt: dann
Zu den repräsentativen Isocyanaten (II) gehren: Ethylisocyanat, n-Propylisocyanat, t-Butylisocyanat, 2-Chlorethylisocyanat, 3-Chlorpropylisocyanat, Cyclopentylisocyanat, Cyclohexylisocyanat, Benzylisocyanat, Phenylisocyanat, 2-Chlorphenylisocyanat, 2-Chlor-6-methylphenylisocyanat, 2-Trifluormethylphenylisocyanat, o-Tolylisocyanat, 2-Nitrophenylisocyanat, 2-Cyanphenylisocyanat, 2-Methoxyphenylisocyanat, 2-Trifluormethoxyphenylisocyanat, 2-Trifluormethylthiophenylisocyanat, 2-Bromphenylisocyanat, 2-Methylthiophenylisocyanat, 2-Ethylphenylisocyanat, 2-Isopropylphenylisocyanat, 2,6-Dimethylphenylisocyanat, 2-Ethyl-6- methylphenylisocyanat, 2-Fluorphenylisocyanat, 2,6-Diethylphenylisocyanat, 2,6-Dichlorphenylisocyanat, 2,4-Dichlorphenylisocyanat, 2,5-Dichlorphenylisocyanat, 2,4,6-Trichlorphenylisocyanat, 2,4,6-Trimethylphenylisocyanat, 4-Brom-2,6-dimethylphenylisocyanat, 2-Phenoxyphenylisocyanat, Phenethylisocyanat, 3-Chlor-4- trifluormethylphenylisocyanat, 2-Chlor-4-trifluormethylphenylisocyanat.
Zu den repräsentativen polaren Lösungsmitteln gehören N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon und 1,3- Dimethylimidazolinon, vorzugsweise N,N-Dimethylformamid.
Bei der Durchführung des Verfahrens mit N,N-Dimethylformamid als polares Lösungsmittel wird zum Beispiel ein Mol eines Isocyanats der allgemeinen Formel (II) etwa 2 bis etwa 24 Stunden, vorzugsweise etwa 3 bis etwa 10 Stunden, mit 1 mol Natriumazid und 0,005 bis 1,5 mol Aluminiumchlorid, vorzugsweise einer katalytischen Menge von 0,01 bis 1,0 mol, bei einer Reaktionstemperatur von etwa 0º bis etwa 200ºC, vorzugsweise etwa 25º bis etwa 150ºC, und Normaldruck umgesetzt.
Das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten anhand von Beispielen erklärt.

Beispiele

Synthesebeispiel 1

Wasserfreies Aluminiumchlorid (1,5 g) wurde unter Eiskühlung zu N,N-Dimetllylformamid (20 ml) gegeben, und das resultierende Gemisch wurde fünfzehn Minuten gerührt. Zu dem Gemisch wurde Natriumazid (0,65 g) gegeben, und dann wurde in dieser Reihenfolge 15 Minuten gerührt, 2-Chlorphenylisocyanat (1,53 g) wurde hinzugefügt, und es wurde drei Stunden auf 70 bis 75ºC erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch unter Rühren zu einem Gemisch von Natriumnitrit (1 g), Wasser (200 ml) und Eis (100 g) gegeben, und das resultierende Gemisch wurde mit 10%iger Salzsäure angesäuert (bis ein Kaliumiodid/Stärke-Papier entfärbt wurde), und dann wurde mit Ethylacetat extrahiert. Die so erhaltene Ethylacetatschicht wurde mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und unter reduziertem Druck eingedampft. Der resultierende Rückstand wurde durch Flash-Säulenchromatographie (Eluent: Hexan/Ethylacetat = 2:1) gereinigt, wobei man das gewünschte 1-(2-Chlorphenyl)-5(4H)-tetrazolinon (1,8 g) mit einem Smp. im Bereich von 124,5º bis 125,5ºC in einer Ausbeute von 92% der Theorie erhielt.

Synthesebeispiel 2

Synthese von 1-(2-Chlorphenyl)-5 (4H)-tetrazolinon durch Senkung der Menge des AlCl&sub3;:
Zu einem Gemisch aus Natriumazid (1,95 g) und N,N-Dimethylformamid (9 ml) gab man bei Eisbadtemperatur und unter einem Argonstrom portionsweise wasserfreies Aluminiumchlorid (0,2 g), und das resultierende Gemisch wurde 15 Minuten bei 70º bis 75ºC gerührt. Zudem Gemisch gab man 2-Chlorphenylisocyanat (4,71 g), und das Ganze wurde 4 Stunden bei 70º bis 75ºC gerührt.
Das abgekühlte Reaktionsgemisch wurde auf ein Gemisch aus Natriumnitrit (NaNO&sub2;, 1 g), Wasser (200 ml) und Eis (50 g) gegossen, und das Ganze wurde durch Zugabe von konzentrierter Salzsäure sauer gemacht, bis eine positive Kaliumiodid-Stärke-Reaktion gefunden wurde. Das resultierende Gemisch wurde mit Ethylacetat (100 ml x 3) extrahiert. Die kombinierten Ethylacetatextrakte wurden mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Der Ruckstand wurde einer Flash-Säulenchromatographie auf Silicagel (Eluent: n-Hexan/Ethylacetat = 2:1) unterworfen, was das gewünschte 1-(2-Chlorphenyl)- 5(4H)-tetrazolinon (5,8 g) mit einem Smp. im Bereich von 124,5º bis 125,5ºC in einer Ausbeute von 98% der Theorie ergab.
In analoger Weise erhielt man die folgenden in Tabelle 1 gezeigten Verbindungen in einer Ausbeute von wenigstens 90% der Theorie. Tabelle 1 Tabelle 1 (Fortsetzung) Tabelle 1 (Fortsetzung) Tabelle 1 (Fortsetzung) Tabelle 1 (Fortsetzung)

Synthesebeispiele 2 a-d

Das Experiment gemäß dem obigen Synthesebeispiel 2 wurde viermal wiederholt, aber die Menge des wasserfreien Aluminiumchlorids (AlCl&sub3;) wurde in jedem Experiment variiert. Wie in der folgenden Tabelle 2 gezeigt, wurde das gewünschte 1-(2-Chlorphenyl)-5(4H)- tetrazolinon in annehmbar hohen Ausbeuten von 94 bis 99% der Theorie erhalten: Tabelle 2

Anmerkung:

Die Zahl unter "Verhältnis" bedeutet die Stoffmenge von AlCl&sub3; in mol pro mol eines Isocyanats der allgemeinen Formel (II).

Vergleichssynthesebeispiel 1

(nach dem in J. Am. Chem. Soc., Vol 81, S. 3076 (1959), offenbarten Verfahren) dann
Wasserfreies Aluminiumchlorid (1,5 g) wurde unter Kühlung im Eisbad zu Tetrahydrofuran (30 ml) gegeben, und anschließend wurde in dieser Reihenfolge fünfzehn Minuten gerührt, Natriumazid (1,95 g) und 2-Chlorphenylisocyanat (1,53 g) wurden hinzugefügt, und es wurde sechzehn Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch unter Rühren zu einem Gemisch von Natriumnitrit (2 g), Wasser (200 ml) und Eis (100 g) gegeben, und das resultierende Gemisch wurde mit 10%iger Salzsäure angesäuert (bis ein Kaliumiodid/Stärke-Papier entfärbt wurde), und dann wurde mit Ethylacetat extrahiert. Die so erhaltene Ethylacetatschicht wurde mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und unter reduziertem Druck eingedampft. Der resultierende Rückstand wurde durch Flash-Säulenchromatographie (Eluent: Hexan/Ethylacetat = 2:1) gereinigt, wobei man das gewünschte 1-(2-Chlorphenyl)-5(4H)-tetrazolinon (1,41 g) mit einem Smp. im Bereich von 124,5º bis 125,5ºC in einer Ausbeute von 72% der Theorie erhielt. Vergleichssynthesebeispiel 2 (wobei in dem oben angegebenen Vergleichssynthesebeispiel 1 eine äquimolare Reaktion durchgeführt wurde) dann
Wasserfreies Aluminiumchlorid (1,5 g) wurde unter Kühlung im Eisbad zu Tetrahydrofuran (30 ml) gegeben, und das resultierende Gemisch wurde fünfzehn Minuten gerührt. Zu dem Gemisch wurden Natriumazid (0,65 g) und 2-Chlorphenylisocyanat (1,53 g) gegeben, und anschließend wurde sechzehn Stunden unter Rückfluß erhitzt.
Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch unter Rühren zu einem Gemisch von Natriumnitrit (1 g), Wasser (200 ml) und Eis (100 g) gegeben, und das resultierende Gemisch wurde genauso wie im obigen Vergleichssynthesebeispiel 1 aufgearbeitet, wobei man das gewünschte 1-(2-Chlorphenyl)-5(4H)-tetrazolinon (0,5 g) mit einem Smp. im Bereich von 124,5º bis 125,5ºC in einer Ausbeute von 25% der Theorie erhielt. Vergleichssynthesebeispiel 3 (J. Org. Chem.. Vol 45, S. 5230 (1980) dann
Ein Gemisch von 2-Chlorphenylisocyanat (7 g) und Trimethylsilylazid (7,9 g) wurde acht Stunden unter Rückfluß erhitzt, und dann wurde das Gemisch durch Destillation unter reduziertem Druck eingedampft, um überschüssiges Trimethylsilylazid zu entfernen, und anschließend wurde Methanol zu dem resultierenden Rückstand gegeben. Danach wurde das Methanol unter reduziertem Druck abdestilliert. Der resultierende Rückstand wurde durch Flash-Säulenchromatographie (Eluent: Hexan/Ethylacetat = 2:1) gereinigt, wobei man das gewünschte 1-(2-Chlorphenyl)-5(4H)-tetrazolinon (6,6 g) mit einem Smp. im Bereich von 124º bis 125,5ºC in einer Ausbeute von 73% der Theorie erhielt.
Dies zeigt, daß das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die eingesetzten Stoffe, die Effizienz der Lösungsmittel und die Ausbeuten der gewünschten Produkte ökonomisch ist, so daß es in industriellem Maßstab praktisch durchgeführt werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines 1-substituierten 5(4H)- Tetrazolinons der Formel

wobei R C&sub1;&submin;&sub6;-Alkyl, C&sub1;&submin;&sub4;-Halogenalkyl, C&sub3;&submin;&sub8;-Cycloalkyl, Benzyl, Phenethyl oder Phenyl, das gegebenenfalls mit C&sub1;&submin;&sub4;- Alkyl, Halogen, Nitro, Cyan, C&sub1;&submin;&sub4;-Halogenalkyl, C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoxy, C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoxycarbonyl, C&sub1;&submin;&sub4;-Alkylthio, Phenoxy, C&sub1;&submin;&sub4;-Halogenalkoxy oder C&sub1;&submin;&sub4;-Halogenalkylthio substituiert ist, ist, umfassend das Umsetzen eines Isocyanats der Formel (II)

RNCO (II)

in einem polaren Lösungsmittel, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon und 1,3-Dimethylimidazolinon umfaßt, mit Natriumazid in einem äquimolaren Verhältnis (1:1) und in Gegenwart von Aluminiumchlorid und die anschließende Zugabe von Wasser und einer Mineralsäure im Überschuß.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei dem polaren Lösungsmittel um N,N-Dimethylformamid handelt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Menge des Aluminiumchlorids 0,005 bis 1,5 mol pro 1 Mol eines Isocyanats der allgemeinen Formel (II) beträgt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Menge des Aluminiumchlorids eine katalytische Menge von 0,01 bis 1,0 mol pro 1 Mol eines Isocyanats der allgerneinen Formel (II) ist.