DK169030B1 - Fremgangsmåde til fremstilling af trisubstituerede N-phenylurinstofderivater - Google Patents

Description

i DK 169030 B1

Den foreliggende opfindelse angår en særlig fremgangsmåde til fremstilling af trisubstituerede N-phenylurinstofde-rivater med den i krav 1's indledning anførte almene formel.

5

Visse N-phenylurinstofderivater, som er substitueret på phenyl-ringen, er kendte for deres anvendelse som herbicider, enten totalt virkende eller selektive over for visse afgrøder. Man kan især nævne N-(4-chlorphenyl)-10 N', N' -dimethyl urinstof (monuron), N-(3,4-dichlorphenyl- N',N'-dimethylurinstof (diuron), N- (4-isopropylphenyl)-N',N'-dimethylurinstof (isoproturon), N-(3,4-dichlorphen-yl)-N'-methyl-Ν'-n-butylurinstof (neburon), N-(3-chlor-4-methylphenyl)-N',N’-dimethylurinstof (chlortoluron), N-15 (3-chlor-4-methoxyphenyl)-N',N1-dimethylurinstof (metho- xuron), N-(3-trifluormethylphenyl)-N', N’-dimethylurinstof (fluometuron) og N-(3,4-dichlorphenyl)-N'-methyl-N,-meth-oxyurinstof (linuron).

20 Disse forbindelser skal på grund af de meget store mængder, hvori de anvendes, nødvendigvis fremstilles ved industrielle fremgangsmåder. Den mest hyppige fremgangsmåde består deri, at man omsætter et passende substitueret phenylisocyanat med en passende Ν,Ν-disubstitueret amin.

25 Denne fremgangsmåde fører til resultater (udbytte, reaktionsprodukternes renhed), som i almindelighed er acceptable. Produktionskæden bevæger sig imidlertid gennem fabrikationen af det pågældende phenylisocyanat, som hyppigst sker ved indvirkning af phosgen på det tilsvarende 30 anilinderivat. Denne reaktion kræver et anlæg, som nødvendigvis må have mange sikkerhedsanordninger og som følge deraf kostbare installationer på grund af phosgens aggressivitet og toxicitet. Selv under disse betingelser er risikoen for udslip ikke lig med nul og udgør en sta-35 dig trussel over for fabrikationsstedet og omgivelserne.

2 DK 169030 B1

For at undgå denne ulempe har man i US patentskrift nr.

2 768 971 foreslået at fremstille N-phenyl-N',N'-dime-thylurinstof-forbindelserne monuron og diuron i en totrinsproces ved indvirkning af det tilsvarende anilinde-5 rivat på urinstof i nærvær af alkohol eller phenol i et første trin og derpå i et andet trin ved reaktion mellem gasformigt dimethylamin under fjernelse af det ved reaktionen dannede ammoniak.

10 En anden metode, som er foreslået, består i, at man bringer de tre reaktionskomponenter til reaktion samtidig; men dette nødvendiggør anvendelsen af en fjerde reaktionskomponent, asymmetrisk dimethylurinstof, og at man arbejder i et smeltet medium, hvilket fører til udbytter 15 i størrelsesordenen 70%.

Da der er et voksende behov for visse herbicider indenfor denne familie, er der således opstået et behov for en fremgangsmåde, hvorved sådanne forbindelser kan fremstil-20 les i tilfredsstillende udbytter og med en høj grad af renhed, uden at der er væsentlige risici for fabrikationspersonalet og heller ikke for omgivelserne.

Dette opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvor-25 ved man undgår anvendelsen af phosgen.

Den foreliggende opfindelse angår nærmere bestemt en fremgangsmåde til fremstilling af trisubstituerede N-phe-nylurinstofderivater af den i krav l's indledning nævnte 30 art, som er ejendommelig ved det, der er anført i krav l's kendetegnende del. Fremgangsmåden er illustreret ved reaktionsskemaet: 35 DK 169030 B1 3

Xn~-#~V.rø, * —' m/Ri xsn « -Ri * 5 _ V - + Hh^ —) p y—ttfiCON' + 2NH3 *P R2 RpA-^/ Xr2 hvori: 10 X er et halogenatom, fortrinsvis chlor eller brom, i 3-og/eller 4-stillingen, n er 0, 1 eller 2, 15 R er en C^-C^alkylgruppe, som eventuelt er halogeneret, eller en C^-C^alkoxygruppe placeret i 3- eller 4-stillingen i benzenringen, 20 p er 0 eller 1 med den yderligere betingelse, at n + p højst er lig med 2, og R1 og R2, som er ens eller forskellige, hver betegner en -C^alkylgruppe, eller alternativt, at den ene er en 25 C1~C4alkylgruppe og den anden en C^-C^alkoxygruppe.

Det som udgangsforbindelse anvendte anilinderivat er fortrinsvis valgt blandt p-chloranilin, 3,4-dichloranilin, 3-chlor-4-methylanilin, p-cumidin, 3-chlor-4-methoxyani-30 lin og 3-trifluormethylanilin.

Urinstoffet anvendes i et overskud på en sådan måde, at mol-forholdet i forhold til det som udgangsmateriale anvendte anilinderivat er mindst 1,1, fortrinsvis mellem 35 1,25 og 2, DK 169030 B1 4 I formlen for Ν,Ν-dialkylaminen betegner med fordel mindst en af grupperne og R2 en methylgruppe. Såvel R^ som R2 er fortrinsvis en methylgruppe.

5 Reaktionen gennemføres i et medium bestående af et inert organisk opløsningsmiddel, som ikke indeholder hydroxyl-grupper. Man anvender polære eller ikke-polære opløsningsmidler, såsom amider, f.eks. dimethylformamid, dime-thylacetamid, ketoner, f.eks. cyclohexanon, eventuelt 10 chlorerede alifatiske carbonhydrider eller eventuelt chlorerede aromatiske carbonhydrider, f.eks. toluen eller chlorbenzener, især monochlorbenzen, orthodichlorbenzen og 1,3,5-trichlorbenzen.

15 Koncentrationen af reaktionskomponenterne i opløsningsmidlet kan variere indenfor meget vide grænser, f.eks. 5-80%. Den afhænger af opløseligheden og således af arten af reaktionskomponenterne og af opløsningsmidlet. Der er opnået gode resultater ved koncentrationer i området 15-20 60%.

Reaktionen gennemføres ved opvarmning til en temperatur mellem 130 og 250 °C, fortrinsvis 160-225 °C. Lavere temperaturer medfører en utilstrækkelig kinetik, medens man 25 ved højere temperaturer befinder sig under forhold, som i industrien er vanskelig at kontrollere, og som fører til dårligere rentabilitet.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen gennemføres fortrinsvis 30 ved atmosfæretryk. Imidlertid er det muligt at reducere reaktionstiden ved anvendelse af et overtryk, som kan være resultatet af et partialtryk udøvet af dialkylamin-en, eller af et autogent overtryk gennem forhøjelse af reaktionstemperaturen. Dette overtryk kan i almindelighed 35 gå op til 10 atmosfærer.

DK 169030 B1 5

Under de ovenfor beskrevne reaktionsbetingelser fjernes ammoniakken efterhånden som den dannes.

Det er muligt at gennemføre successive behandlinger under 5 anvendelse af moderluden fra en behandling til den efterfølgende behandling.

De efterfølgende eksempler belyser opfindelsen.

10 EKSEMPEL 1 I en firehalset kolbe på 500 ml, som er forsynet med omrører og med køler, indføres 54 g (0,4 mol) destilleret para-cumidin, 36 g (0,6 mol) urinstof, dvs. med overskud 15 på 50% i forhold til den støkiometriske mængde, 200 g o-dichlorbenzen. Blandingen opvarmes til kogning (180 °C), og man indleder ved gennembobling dimethylamin ved 60 °C.

Man lader reaktionen foregå i ca. 6 timer, temperaturen hæves op til 185 °C. Det dannede ammoniak fjernes, efter-20 hånden som det opstår. Derpå standser man opvarmningen og lader afkøle til 100 °C. Derpå standser man tilførelsen af dimethylamin (samlet mængde tilført: 195 g), og man afkøler på et vandbad til 20 °C. Man opnår et bundfald, som frafiltreres, afsuges og vaskes to gange med o-di-25 chlorbenzen. Bundfaldet genopløses i koldt vand, og opløsningsmidlet frasepareres og anvendes ved medrivning under omrøring ved 100 °C. Derpå køles til 20 °C, blandingen filtreres, vaskes med vand og tørres i en ovn. Man opnår 61 g af et tørt reaktionsprodukt indeholdende 59,2 30 9 N-(p-isopropylphenyl)-N',N'-dimethylurinstof (97% ren hed) og 0,43 g dicumylbiuret.

EKSEMPEL 2 35 Man går frem analogt med eksempel 1, med undtagelse af at man arbejder på en sådan måde, at man har en teoretisk slutkoncentration på 15 vægt-% phenylurinstof, og at man DK 169030 B1 6 arbejder i 4 timer ved 180 °C, samt at man varierer mængden af overskud af urinstof. De opnåede udbytter og renheden af det opnåede reaktionsprodukt efter en enkelt operation er anført i følgende tabel 1: 5 TABEL 1

Overskud af urinstof i molforhold 1 1,10 1,25 1,50 2,0 1.0------

Sandt udbytte % 55 57 72 73 69

Renhed af IPU i % 70 93 94 98 99

Ovenstående tabel viser klart, at de støkiometriske be-15 tingelser ikke er tilstrækkelige hverken med hensyn til udbytte eller med hensyn til renhed af det opnåede reaktionsprodukt, og at det er nødvendigt at have et tilstrækkeligt stort overskud af urinstof for at opnå betingelser, som er acceptable under industrielle forhold.

20 EKSEMPEL 3

Man går frem analogt med eksempel 1, med undtagelse af at man arbejder således, at man opnår en teoretisk slutkon-^ centration på 45 vægt-% af N-(4-isopropylphenyl)urinstof, samt at man arbejder i 10 timer ved 185-188 °C, og at man varierer den overskydende mængde af urinstof. Udbytterne og renheden af det opnåede reaktionsprodukt efter en enkelt operation er anført i efterfølgende tabel 3° 2: 35 DK 169030 B1 7 TABEL 2

Overskud af urinstof i molforhold 1 1,10 1,20 1,30 1,40 5------

Sandt udbytte % 60 54,5 57 68,4 55,5

Renhed af iso- proturon % 93 96,5 97 98 98,5 10 EKSEMPEL 4

Man går fremt analogt med eksempel 1, idet man dog som opløsningsmiddel erstatter o-dichlorbenzen med henholdsvis cyclohexan og dimethylformamid. Man opnår analoge re-15 sul tater såvel med hensyn til udbytte som med hensyn til renhed af det dannede isoproturon.

EKSEMPEL 5 20 Man går frem analogt med eksempel 1 ved 180 °C i o-di-chlorbenzen og ved 205 °C i 1,3,5-trichlorbenzen, idet man går ud fra 27 g (0,2 mol) cumidin og 18 g (0,3 mol) urinstof med en koncentration af reaktionskomponenterne på 15% i reaktionsmediet. Under disse betingelser iagtta-25 ger man, at udbyttet er kvantitativt ved henholdsvis 205 og 180 °C efter forløbet af henholdsvis 5 og 7 timer.

EKSEMPEL 6 30 Man går frem analogt med eksempel 1, idet man dog erstatter henholdsvis p-cumidin med en ækvivalent mængde 3,4-dichloranilin, 3-chlor-4-methylanilin, 3-chlor-4-methoxy-anilin, 3-trifluormethylanilin og, i et enkelt tilfælde, erstatter dimethylamin med N-methyl-N-butylamin.

35 DK 169030 B1 8

Under disse betingelser opnår man henholdsvis følgende forbindelser: N- (3,4-dichlorphenyl) -N1, N' -dimethylurinstof 5 N-(3,4-dichlorphenyl)-N'-methyl-N'-n-butylurinstof N-(3-chlor-4-methylphenyl)-N',N'-dimethylurinstof 10 N-(3-chlor-4-methoxyphenyl)-N’,N'-dimethylurinstof N-(3-trifluormethylphenyl)-N',N'-dimethylurinstof.

Den efterfølgende tabel 3 viser for hvert af eksemplerne 15 det som udgangsmateriale anvendte substituerede anilinderivat og dialkylaminen, reaktionstiden og ligeledes det sande udbytte af det tilsvarende substituerede phenyl-urinstof samt renheden deraf.

20 Strukturen af de således opnåede phenylurinstof-derivater er blevet bekræftet ved kromatografi i væskefase og ved infrarød og NMR-spektrometri.

25 DK 169030 B1 9 TABEL 3

Renhed

Reak- af phe- 5 tions- Sandt nylurin-

Substitution Dialkyl- varig- ud- stoffet i anilinen amin hed bytte i % Smp.

dimethyl-

amin 6 h 30 82 99 156 °C

3,4-dichlor - ' — ....

methylbu-

10 tylamin 11 h *72 98 100 °C

dimethyl-

3-chlor-4-methyl amin 6 h 71 97,5 147 °C

dimethyl-

3-chlor-4-methoxy amin 7 h 68 90 127 °C

15------ dimethyl- 163-

3-trifluormethyl amin 13 h 76 98 164 °C

* reaktionsproduktet udfældes ved eliminering af orthodi-chlorbenzenen og genopløsning i hexan.

20

Denne tabel viser klart, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen lader sig anvende ved fremstilling under industrielle forhold af de vigtigste, kommercielle phenylurinstof-derivater med herbicid virkning.

25

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af trisubstituerede N-5 phenylurinstofderivater med den almene formel:

10 C )—NHCON^ 1 R P hvori: 15 X er et halogenatom i 3- og/eller 4-stillingen, n er 0, 1 eller 2, 20. er en eventuelt halogeneret -ChalkyIgruppe eller en Ci-C^lkoxygruppe placeret i 3- eller 4-stillingen i benzenringen, p er 0 eller 1, idet dog n + p højst er lig med 2, og 25 og R2, som er ens eller forskellige, hver betegner en C1-C4alkylgruppe, eller R^ betegner en ^-Chalkylgruppe mens R2 betegner en C^-C^alkoxygruppe, kendetegnet ved, at man samtidig omsætter det tilsvarende ani-30 linderivat med den almene formel P hvori X, R, n og p har den ovenfor angivne betydning, urinstof i overskud i et molforhold på mindst 1,1 i for- 35 DK 169030 B1 hold til anilinderivatet samt den tilsvarende sekundære amin med den almene formel

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at omsætningen gennemføres ved en temperatur på 160- 15 225 °C.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at omsætningen gennemføres i en chlorbenzen.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den anvendte mængde urinstof svarer til et molforhold i forhold til anilinderivatet på mellem 1,25 og 2.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-4, k e n - 25 detegnet ved, at X er et chloratom.

5 HNC R2 hvori R1 og R2 har den ovenfor angivne betydning, i et ikke-hydroxylgruppeholdigt opløsningsmedium ved en tempe-10 ratur på 130-250 °C under fjernelse af ammoniakken efterhånden som den dannes.

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-5, kendetegnet ved, at R er en -Chalkylgruppe og p er lig med 1. 30

7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-6, kendetegnet ved, at mindst en af substituenterne R^ og R2 er en methylgruppe.

8. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 5-7, ken detegnet ved, at X er et chloratom og R1 og R2 hver betegner en methylgruppe. DK 169030 B1

9. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-7, kendetegnet ved, at n er lig med 0, R er en isopro-pylgruppe i 4-stillingen, og p er lig med 1. 5