DK163122B - Fremgangsmaade til fremstilling af 1-alkyl-3,5-diphenylpyrazoler - Google Patents

Description

i

DK 163122B

Den foreliggende opfindelse angår en særlig fremgangsmåde til fremstilling af l-alkyl-3,5-diphenylpyrazoler med den almene formel ,£Ρ>ι£Γ<φί· R1 hvori R1 er C1_4-alkyl, og Y, Y1, Z og z1 hver er valgt 10 blandt hydrogen, nitro, halogen, c1_4-alkyl, c1_4-halogenal-kyl, der indeholder 1-4 halogenatomer, og Ci_4-alkoxy, ved omsætning af en forbindelse med den almene formel γ/~Γ N-lj» ilY1

H

hvori Y, Y1, Z og Z1 er som ovenfor defineret, med fra ca.

20 1,0 til ca. 1,50'molære ækvivalenter af et alkyleringsmiddel med formlen (R1)^, hvori R1 er som defineret ovenfor, og Q er en gruppe valgt blandt organisk sulfat, hydrogensulfat, benzensulfonat, Ci_4-alkoxybenzensulfonat, phosphat og C1_ 4-alkansulfonat, og m er et helt tal fra 1 til 3.

25 Man har udviklet andre fremgangsmåder til fremstilling af sådanne substituerede og usubstituerede l-alkyl-3,5-diphe-nylpyrazolforbindelser, men ved disse fremgangsmåder anvendes der faste uorganiske, stærke alkalimetalbaser, jfr. us patentskrift nr. 3.907.824. Yderligere kræves der ved disse 30 faste uorganiske alkalimetalbase-fremgangsmåder vandfri reaktionsbetingelser af flere grunde. For det første sikrer disse vandfri forhold optimal reaktion og sikrer hensigtsmæssige opbevaringsforhold for de stærke baser, og for det andet er disse vandfri forhold bedre egnet til den omhygge-35 lige kontrol af den meget exotherme reaktion, der finder sted.

2

DK 163122B

Man har gjort forsøg på at fremstille de her omhandlede l-alkyl-3,5-diphenylpyrazoler ved anvendelse af vandige baser uden at anvende kvaternære ammonium-faseoverføringska-talysatorer (se eksempel 10 i tabel II), men disse forsøg 5 har resulteret i en ufuldstændig N-monomethyleringsreaktion med betydelige mængder af uomsatte 3,5-diphenylpyrazoler som rest.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er af den ovenfor angivne art, er ejendommelig ved, at reaktionen 10 udføres i nærværelse af fra ca. l,o til ca. 2,5 molære ækvivalenter af en vandig uorganisk alkalimetalbaseopløsning og et ikke-vandigt, indifferent, organisk opløsningsmiddel i nærværelse af fra ca. l til ca. 10% af et molært ækvivalent af en kvaternær ammonium-faseoverføringskatalysator 15 med strukturformlen R1 R4-N-i2 X" I, 20 R3 hvori R1, R2, R3- og R4 hver er valgt blandt C^^g-alkyl, Ci-ig-alkyl, C^ig-halogenalkyl, benzyl og ethylhydroxyl, og X” er brom, chlor, methylsulfat eller bisulfat, eller en dialkylpyrazoliumforbindelse, hvori X er som ovenfor defi-25 neret, ved en temperatur mellem 20“ C og 75eC.

Med fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes der en metode til fremstilling af forbindelserne med formlen (I), ved hvilken man undgår ulemperne ved de kendte vandfri systemer af fast base og opnår forbedrede 30 N-monomethyleringsreaktioner uden at efterlade betydelige mængder af uomsatte 3,5-diphenylpyrazoler.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er det i praksis hensigtsmæssigt, at de molære ækvivalenter af den vandige uorganiske alkalimetalbaseopløsning udgør fra ca. 1,15 til 35 2,10.

Opløsningsmidler, som kan kan anvende ved fremstillingen af l-alkyl-3,5-diphenylpyrazolerne, er ikke-vandige, indifferente organiske opløsningsmidler. Fortrinsvis vælges 3

DK 163122B

disse opløsningsmidler blandt aromatiske carbonhydrider, aliphatiske carbonhydrider(C6_10) og halogencarbonhydrider. Foretrukne aromatiske carbonhydrider omfatter benzen, toluen, xylen eller blandinger deraf. Aliphatiske carbonhydrider, 5 der fortrinsvis er egnede som opløsningsmidler ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, omfatter hexan og heptan, og nogle anvendelige halogencarbonhydrider er ethylendichlorid, methylenchlorid og mono- eller dichlor-benzen.

10 Egnede vandige uorganiske alkalimetalbaser omfatter natriumhydroxidopløsning og kaliumhydroxidopløsning.

Det er hensigtsmæssigt, at alkyleringsmidlet er valgt blandt dialkylsulfat, et alkylhydrogensulfat og et alkyl-toluensulfonat, hvor hver alkylgruppe indeholder fra 1 til 15 4 C-atomer, og at opløsningsmidlet er valgt blandt et aro matisk carbonhydrid, et Cg^ø-aliphatisk carbonhydrid, 1,2--dichlorethan, methylenchlorid, mono- og dichlorbenzen.

Den foreliggende fremgangsmåde omfatter som nævnt anvendelsen af de ovenfor definerede, kvaternære ammonium-20 faseoverføringskatalysatorer. Som katalysator anvendes der hensigtsmæssigt benzyltriethylammoniumchlorid, tricapryl-methylammoniumchlorid, 1,2-dimethyl-3,5-diphenylpyrazolium-methylsulfat eller blandinger deraf.

I praksis er det hensigtsmæssigt, at R1 er methyl, 25 Y, Y1, Z og Z1 hver er hydrogen, alkyleringsmidlet er dime-thylsulfat, og opløsningsmidlet er xylen.

Den anvendte base er fortrinsvis en fra 40 til 60 vægt%'s vandig natrium- eller kaliumhydroxidopløsning, og reaktionen udføres fortrinsvis ved fra ca. 23 til ca. 50'c, 30 fortrinsvis fra ca. 35 til ca. 50eC.

DK 163122B

4

Omsætningen ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse kan belyses ved reaktionsskemaet: 5 γτΓ N-*j* zl γ1

H

(II) 10

Katalytisk kvaternær + MQH

ammonium-f aseover- + j^q-SC^ faringskatalysator 15 YX N-M Y1 20 £ (I) 25 hvori R^, Y, y\ Z, Z"*" og den kvaternære ammonium-f ase-overføringskatalysator er som ovenfor beskrevet. Den foreliggende opfindelse er af særlig betydning ved fremstillingen af l-methyl-3/5-diphenylpyrazol og omdannelsen der-30 af til l,2-dimethyl-3,5-diphenylpyrazolium-methylsulfat.

Den sidstnævnte forbindelse er et særdeles effektivt herbicidt middel. Hertil kommer, at denne forbindelse er særlig anvendelig til den selektive bekæmpelse af flyvehavre i nærværelse af et bredt udvalg af små korn, såsom byg, 35

5 DK 163122B

o raps, hvede og rug. Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse resulterer i opnåelsen af gode (mere end 95%'s) udbytter af l-methyl-3,5-diphenylpyrazol ud fra 3,5-diphenylpyrazol og høje renheder (større end 96%).

5 Methyleringsreaktionen er tilendebragt i løbet af fra ca. 1 til ca. 2 timer, og der sker kun særdeles ringe dimethylering. Efter vaskning med vandig base og vand koncentreres opløsningsmidlet, fortrinsvis xylen, der indeholder praktisk taget ren l-methyl-3,5-diphe-10 nylpyrazol, til ca. 25% af dets oprindelige rumfang.

Denne koncentrerede opløsning anvendes derpå direkte til fremstillingen af l,2-dimethyl-3,5-diphenylpyrazolium-methylsulfatsaltet.

l-Methyl-3,5-diphenylpyrazol-xylen-opløsningen, 15 som fås fra den ovenfor beskrevne omsætning, blandes med ethylendichlorid i mængder, der tilnærmelsesvis svarer til den mængde xylen, der er tilbage i den koncentrerede pyrazol-xylen-opløsning. Blandingen varmes derpå op til en temperatur på fra ca. 50°C til ca. 55°C. En ækvimolær 20 mængde, fortrinsvis et lille overskud, fra ca. 1,0 til ca. 1,5 mol af dialkylsulfatet, såsom dimethylsulfat, tilsættes. Denne blanding omrøres og opvarmes til temperaturer fra ca. 90°C til ca. 110°C i ca. 4 timer. Reaktionsblandingen afkøles til 50°C, og der tilsættes vand-25 fri triethylamin, svarende til overskuddet af anvendt dialkylsulfat.

Denne resulterende blanding omrøres ved 50°C i 30 minutter og afkøles derpå til ca. 15°C, og det krystalliserede produkt skilles fra opløsningsmidlet. Vilkår-30 lige hensigtsmæssige adskillelsesmetoder kan anvendes, såsom centrifugering, filtrering eller dekantering. Produktkagen vaskes med et aromatisk opløsningsmiddel, såsom xylen, vaskes igen med en lavere keton, såsom acetone, og tørres til sidst. Alternativt kan produktkagen opløses 35 i vand, og den således fremstillede vandige opløsning kan o

6 DK 163122 B

anvendes direkte til bekæmpelse af uønskede plantearter.

Til yderligere belysning af denne fremgangsmåde sættes fra ca. 10% til ca. 25% molært overskud af dialkylsulfat til den omrørte blanding af 3,5-di-5 phenylpyrazol (substitueret eller usubstitueret), opløst i et indifferent organisk opløsningsmiddel, såsom xylen. Endvidere anvendes fra ca. 15%'s til ca. 105%'s molært overskud af den fra 40 til 60%'s vandige alkalimetalhy-droxidopløsning med kvaternær ammonium-faseoverførings-10 katalysator ved temperaturer fra ca. 23°C til ca. 50°C.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse belyses yderligere i de følgende eksempler.

Eksempel 1 15 Fremstilling af l-methyl-3,5-diphenylpyrazol 1,14 g af en 60%'s vandig opløsning af benzyl-triethylammoniumchlorid sættes til en blanding af 22,1 g (0,10 mol) 3,5-diphenylpyrazol, 55 ml xylen og 13,0 g 50%‘s vandig NaOH-opløsning. Den omrørte opslæmning op-20 varmes til 35°C og der tilsættes dråbevis under nitrogen 15,7 g (0,124 mol) dimethylsulfat. Under denne tilsætning tillades temperaturen ikke at overstige 55°C. Blandingen omrøres ved fra 45°C til 50°C i én og en halv time, før der tilsættes 38 ml vand og 8 ml 25%'s van-25 dig NaOH-opløsning. Denne blanding omrøres derpå ved 50°C i yderligere 30 minutter. Derefter skilles xylen--opløsningen fra blandingen, og den vaskes med vand.

Analyse af xylen-opløsningen viser et udbytte på 23,2 g l-methyl-3,5-diphenylpyrazol (99,1%).

30 35 o

7 DK 163122 B

Eksempel 2-9

Fremstilling af l-methyl-3,5-diphenylpyrazol

For at sammenligne de virkninger, som forskellige reaktionstemperaturer, reaktionstider, støkiome-5 trien af overskuddene af vandig natriumhydroxidopløsning eller overskud af dimethylsulfat, og temperaturområderne, inden for hvilke dimethylsulfat sættes til systemet, har fremstilles l-methyl-3,5-diphenylpyrazol ifølge fremgangsmåden i eksempel 1, idet benzyltriethylammonium-10 chlorid anvendes som faseoverføringskatalysatoren. Resultaterne af disse variationer er angivet i tabel I.

15 20 25 1 35

8 DK 163122 B

S ‘h S

00 2 $ >> ooc\joononr\jo —ι ro c- vo o vo ao oo o j?1 £; >> σ\σ»οτ>οστνσ»σνο s sS *"" *” y ?£ r- Ό OOOinininmin I IjJ ·— C\J C\J «— t" T- τ

α É4J

•S L

$3 ^ s *j ooooooo r, m ra ^ =r 3· in in in in in i"·

Og i- rj i i i i i i i > η ω y voininininininm a.y, ojonoojTrr-=rir^r to HE φ o aj -o 2 fi b ; &> >i . ; o) S* o Λ

7} Λθ° onS

& «r .°· (D +) · d g, J3& g, ^ S S β

Ό tQ 10 i I -H

hi H& O'-'-onmcoop- β m >tCinmooinininin^r jj h *· H -d æ ® « -g s m

Λ il H

Id in -H 01 ' -H

&H (ti Q H Jj

tn V +J

s ·. Id •n U r-i ^ <D >>., ooinoononooru m H -C '''--'-CVNWr· n <“j ir* ·" m < « q 81 m +* e.ti fi β o i _ a

'"j R minininooninon O

<035 *— t— «— «— oOvOOvO

^ ΰ S - -* - - -* - «i - Φ £ ϋ S, -c 0) ø 1 +> aj —»^3 d H Li 0 5 H <u g m β <\j m oo oo ro on co oo n, 2 3 oooooooo g £ i d o o o o d o o" ^ >, -3 Μ ΰ N S go c Q 3 m Φ g 6 n

“1 -Η I

- to u

* O

(ti o S on j® ^ Η β w o

9 DK 163122 B

Eksempel 10-21

Fremstilling af l-methyl-3,5-diphenylpyrazol ved anvendelse af forskellige kvaternære ammonium-faseoverføringskata-lysatorer.

5 I disse eksempler sættes hver kvaternær ammo nium-f aseover føringskatalysator, som afprøves, (0,5 mol% til 6,0 mol%, baseret på pyrazol) til en blanding af 8,8 g (0,04 mol) 3,5-diphenylpyrazol, 20 ml xylen og 3,7 g 50%'s vandig NaOH-opløsning. Der tilsættes 5,5 g 10 dimethylsulfat (0,044 mol) under nitrogen ved en hastighed således, at temperaturen ikke overstiger 55°C. Den heterogene blanding omrøres ved fra 25°C til 40°C i én til to timer og behandles med 10 ml 6 N NH^OH for at nedbryde overskydende dimethylsulfat. Xylen-laget skilles 15 fra, vaskes med vand og analyseres for l-methyl-3,5--diphenylpyrazol. Resultaterne fremgår af tabel II.

20 25 1 35

10 DK 163122 B

Λ . i—Ί 0

'-'“i N

P ' >» 3· O O vO

-P^Q.· ·· · · — co c— O cr> i; >ι vo σ>σ\ t>- c—

B g S

' i -C ri °· 1—1 Ό o o °. °. o

δ-fl^CNJ - CM

rH

i

+J

Ά

W

8 t. o o •H 3 -=1 =[ co vo in co in

. ί?ϋ (\j CM co CM CO

• S ¢0 OS aw e ω &-

H

H

h o o o o in CD V? ....

O ri o CM CO <\l O

«Β - ° EH Σ 5 , I 3 ti

g1 J-Γ CM

•g -jf X

t 3 X~ I +$ , l· 5 3 4U- S ( A *% In °

Ϊ U s =S

•H \/ —’ O

iH

CD

i 0) g) O — CM CO rr M *” "" *" ^

H

11 DK 163122 B

g qi >* ™ o o ij 5?“ r- r- a· vo

ft 5 >> ^ CO O' ON

fø i § DJ-§.

•H

Ό

^ · O O O O

CD t3 *” r- f- »- diift .§ w §, o

ί £ T

A ΐί ^ -sr on jt m 5 £° o cm cm oj on «8.- e <0

H

S

5H *«. _ O o a· =r =r *w .

w —H (VI r- CM CM

H - «

rH

H

ir

|J3 i-H

ia o cn

S o CVJ

å - s Ή u cm o S cm x

&XO

8 0 CM QJ

(\J i Σ ω x o +2 <rt o w on ¢+2:+2: «->

on c- c— on Γόη X X

x oo co o »-o ^ u w

iH

Ij1 LCV vO C*- 00 in «- *- ·- «- &

u DK 163122 B

g

S

$ J. å P σ\ o- -— _gi£; >» oo cr. o syl J- Q-

•D

fcj-d' O O O .

HB? - w ™ (D ·«— 0) i n 'S ^ =r on oo

Jj t. O c\j oj cv

&W

-p § (tf E- 31

P

S

H ** O O O

M * * i -h CM LO Oj i—1 „ o φ Σ

iP

m

O

H 8

§ =? s <J

J51 1 Λ 1 1 j v „ S J-r5 Ϊ <f £ s I V-A-s a ^ Λ +- I S· V s

rH

ft g c* o

01 — CM CM

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af l-alkyl-3,5-diphenylpyrazoler med den almene formel 5 ' N-N ^1 YA (I) Ri hvori R1 er c1-4-alkyl/ og Y, Y1, Z og Z1 hver er valgt 10 blandt hydrogen, nitro, halogen, Ci_4-alkyl, C1_4-halogenal-kyl, der indeholder 1-4 halogenatomer, og Ci_4-alkoxy, ved omsætning af en forbindelse med den almene formel Y' } N-Ijl Y1 H hvori Y, γΐ, Z og ZA er som ovenfor defineret, med fra ca. 20 1,0 til ca. 1,50 molære ækvivalenter af et alkyleringsmiddel med formlen (R1)^, hvori R1 er som definerét ovenfor, og Q er en gruppe valgt blandt organisk sulfat, hydrogensulfat, benzensulfonat, C^-alkoxybenzensulfonat, phosphat og 4-alkansulfonat, og m er et helt tal fra 1 til 3, k e n -25 detegnet ved, at reaktionen udføres i nærværelse af fra ca. 1,0 til ca. 2,5 molære ækvivalenter af en vandig uorganisk alkalimetalbaseopløsning og et ikke-vandigt, indifferent, organisk opløsningsmiddel i nærværelse af fra ca. 1 til ca. 10% af et molært ækvivalent af en kvaternær ammonium-30 -faseoverføringskatalysator med strukturformlen Ri

35 R4-N-£2 X” r3 hvori R1, R2, R3 og R4 hver er valgt blandt C^^g-alkyl, cl_lg-alkyl, -halogenalkyl, benzyl og ethylhydroxyl, DK 163122B og X" er brom, chlor, methylsulfat eller bisulfat, eller en dialkylpyrazoliumforbindelse, hvori X er som ovenfor defineret, ved en temperatur mellem 20e C og 75eC.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 5 ved, at de molære ækvivalenter af den vandige uorganiske alkalimetalbaseopløsning udgør fra ca. 1,15 til ca. 2,10.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at alkyleringsmidlet er valgt blandt dial-kylsulfat, et alkylhydrogensulfat og et alkyltoluensulfonat, 10 hvori hver alkylgruppe indeholder fra 1 til 4 C-atomer, og at opløsningsmidlet er valgt blandt et aromatisk carbon-hydrid, et Cg_io~aliphatisk carbonhydrid, 1,2-dichlorethan, methylenchlorid, mono- og dichlorbenzen.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kende- 15 tegnet ved, at den kvaternære ammonium-faseoverføringskatalysator er benzyltriethylammoniumchlorid, tricapryl-methylammoniumchlorid, 1,2-dimethyl-3,5-diphenylpyrazolium-methylsulfat eller blandinger deraf.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendeteg- 20 net ved, at R1 er methyl, Y, Y1, Z og Z1 er hver hydrogen, alkyleringsmidlet er dimethylsulfat, og opløsningsmidlet er xylen.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at basen er fra 40 til 60 vægt%'s vandig natrium- 25 hydroxid- eller kaliumhydroxidopløsning.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at reaktionen udføres i et temperaturområde fra ca. 23°C til ca. 50eC.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendeteg- 30 net ved, at reaktionen udføres i et temperaturområde fra ca. 35eC til ca. 50*C.