FR2540114A1 - Preparation of five-membered heterocyclic compounds containing at least one nitrogen atom adjacent to a carbonyl group - Google Patents
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Abstract
Description
"PREPARATION DE COMPOSES HETER6CYCLIQUES PENTAGONAUX CONTENANT
AU MOINS UN ATOME D'AZOTE ADJACENT A UN GROUPEMENT CARBONYLE
Invention de Jean BOURGUIGNON Gilles LE NARD et Guy QUEGUINER
Au nom de la société dite : SÔCIETE CHIMIQUE DE LA GRANDE PAROISSE,
AZOTE ET PRODUITS CHIMIQUES. "PREPARATION OF PENTAGONAL HETER6CYCLIC COMPOUNDS CONTAINING
AT LEAST ONE NITROGEN ATOM ADJACENT TO A CARBONYL GROUP
Invention of Jean BOURGUIGNON Gilles LE NARD and Guy QUEGUINER
On behalf of the so-called company: SÔCIETE CHEMIQUE DE LA GRANDE PAROISSE,
NITROGEN AND CHEMICALS.
La présente invention concerne la préparation de composés hétérocycliques à cinq chainons dont le cycle de base contient au moins un atome d'azote adjacent à un groupement carbonyle. The present invention relates to the preparation of heterocyclic compounds with five links, the basic ring of which contains at least one nitrogen atom adjacent to a carbonyl group.
Parmi les composés de ce type on peut citer les oxazolidinones - 2, hétérocycles à cinq chaînons dont le cycle de base contient un atome d'azote et un atome d'oxygène non adjacents séparés par un groupement carbonyle, et représentés par la formule générale
dans laquelle les substituants R1 à R5 peuvent notamment être ensemble ou séparément lthydrogène su des radicaux alcoyle. Quand
R1 et R2 sont un radical méthyle et R3, R4 et Au sont lthydrogène,on se trouve en présence de la diméthyl - 4,4 oxazolidinone - 2,produit de départ envisagé dans la synthèse de nombreux composés à activité potentielle dans de nombreux domaines industriels tels les secteurs pharmaceutiques et phytosanitaires.Among the compounds of this type, mention may be made of oxazolidinones - 2, five-membered heterocycles, the basic ring of which contains a non-adjacent nitrogen atom and an oxygen atom separated by a carbonyl group, and represented by the general formula
in which the substituents R1 to R5 can especially be together or separately hydrogen su su alkyl radicals. When
R1 and R2 are a methyl radical and R3, R4 and Au are hydrogen, we are in the presence of dimethyl - 4,4 oxazolidinone - 2, starting material envisaged in the synthesis of many compounds with potential activity in many industrial fields such as the pharmaceutical and phytosanitary sectors.
Les imidazolidinediones - 2,4 ou hydantoines, hétérocycles à cinq chaînons contenant l'enchaînement azote - carbonyle azote - carbonyle, représentés par la formule
sont des composés de plus en plus étudiés en raison de leur utilisation croissante dans tous les domaines, en particulier celui des médicaments, bactéricides et désinfectants, applications agricoles, cosmétiques, etc... Dans le domaine des pesticides et fongicides,on peut citer lesdérivésN - 3 aryles
Les oxazolidinones - 2 peuvent être préparées à partir de très nombreux composés, et tout particulièrement au départ de P - amino - alcools, en utilisant le phosgène ou le carbonate de diéthyle.De très nombreuxproduitsont été synthétisés selon cette première méthode, mais la toxicité du phosgène limite ltintérat pratique de cette réaction.The imidazolidinediones - 2,4 or hydantoines, five-membered heterocycles containing the nitrogen - carbonyl nitrogen - carbonyl chain, represented by the formula
are compounds which are increasingly studied due to their increasing use in all fields, in particular that of drugs, bactericides and disinfectants, agricultural applications, cosmetics, etc. In the field of pesticides and fungicides, mention may be made of derivatives - 3 aryles
Oxazolidinones - 2 can be prepared from a large number of compounds, and especially from P - amino alcohols, using phosgene or diethyl carbonate. Very many products have been synthesized according to this first method, but the toxicity of phosgene limits the practical value of this reaction.
La réaction entre le carbonate d'éthyle et les aminoalcools, catalysée par une base est l'une des plus connues,notamment par le brevet américain nO 2.399.118. Selon cette méthode,on opère en milieu anhydre, à chaud, en présence d'éthylate de sodium. The reaction between ethyl carbonate and amino alcohols, catalyzed by a base, is one of the best known, in particular by American patent No. 2,399,118. According to this method, one operates in an anhydrous medium, hot, in the presence of sodium ethylate.
On peut ainsi obtenir la diméthyl- 4,4 oxazolidinone - 2 avec un rendement de 72 %.It is thus possible to obtain dimethyl-4,4 oxazolidinone-2 with a yield of 72%.
On a recherché un procédé de préparation des oxazolidinones - 2 particulièrement simple, économique et permettant d'atteindre des rendements supérieurs. We looked for a process for the preparation of oxazolidinones - 2 which was particularly simple, economical and able to achieve higher yields.
Cette synthèse consiste en une réaction entre le chloro formiate d'éthyle avec un ss - amino - alcool en présence d'une base, en opérant en milieu aqueux ou alcoolique, puis l'uréthane formé est mis en solution basique, puis soumis à une acidification, selon le schéma réactionnel
This synthesis consists of a reaction between ethyl chloroformate with an ss - amino - alcohol in the presence of a base, operating in an aqueous or alcoholic medium, then the urethane formed is put in basic solution, then subjected to a acidification, according to the reaction scheme
Les séquences de cette synthèse des oxazolidinones - 2, en particulier de la diméthyl - 4,4 oxazolidinone - 2 peuvent être conduitesen une ou deux étapes. The sequences of this synthesis of oxazolidinones - 2, in particular of dimethyl - 4,4 oxazolidinone - 2 can be carried out in one or two stages.
Selon la méthode en deux étapes, la première étape consiste en une réaction entre l'amino - 2 méthyl - 2 propanol et le chloroforiate.Cette réaction qui peut être indifféremment conduite dans l'eau, le méthanol ou l'éthanol, fournit l'uréthane avec un excellent rendement. Ensuite, ce dernier composé est mis en milieu basique pour effectuer la cyclisation puis acidifié à l'acide chlorhydrique.Quand on travaille en milieu aqueux, on constate une compétition entre une réaction monomoléculaire et bi-moléculaire, en obtenant un liquide visqueux, dont la distillation le révèle constitué par deux produits, dans le rapport 1 : 2, avec un rendement global de 98 %. Le premier de ces produits est un liquide incolore résultant d'une condensation bi-moléculaire, et le second sous forme d'un solide blanc, correspond à l'oxazolidinone attendue. Avec une concentration en soude inférieure à 2 %, on obtient la diméthyl - 4,4 oxazolidinone - 2 avec un rendement de 90 % au départ de l'uréthane, et un rendement global de 85 à 88 % à partir de l'amino - 2 méthyl - 2 propanol. According to the two-step method, the first step consists of a reaction between 2-amino-2-methyl-propanol and chloroforiate. This reaction which can be carried out indifferently in water, methanol or ethanol, provides the urethane with excellent performance. Then, this last compound is put in basic medium to carry out the cyclization then acidified with hydrochloric acid. When one works in aqueous medium, one notes a competition between a monomolecular and bi-molecular reaction, by obtaining a viscous liquid, whose distillation reveals it constituted by two products, in the ratio 1: 2, with an overall yield of 98%. The first of these products is a colorless liquid resulting from bi-molecular condensation, and the second in the form of a white solid, corresponds to the expected oxazolidinone. With a sodium hydroxide concentration of less than 2%, dimethyl - 4.4 oxazolidinone - 2 is obtained with a yield of 90% from urethane, and an overall yield of 85 to 88% from amino - 2 methyl - 2 propanol.
Afin de simplifier la synthèse précédente, on peut effectuer la cyclisation "in situ". En effet, une fois que la réaction entre le chloroformhte dtéthyle et l'amino - alcool s'est produite, il ne reste plus dans le milieu réactionnel que le produit de condensation, l'zlréthane, et du chlorure de sodium. En rendant immédiatement le milieu réactionnel alcalin, puis acide ,on obtient l'oxazolidinone, recherchée en économisant la purification du composé intermédiaire. In order to simplify the preceding synthesis, it is possible to carry out the cyclization "in situ". In fact, once the reaction between the ethyl chloroformhte and the amino alcohol has occurred, there remains in the reaction medium only the condensation product, zlrethane, and sodium chloride. By immediately rendering the reaction medium alkaline, then acid, the oxazolidinone is obtained, which is sought after while saving the purification of the intermediate compound.
On peut accéder aux imidazolidinediones - 2,4 ou hydantoines par plusieurs voies. Selon le brevet français nO 2.120.222 et son certificat d'addition nO 2.148.868, on prépare les N - 3 arylimidazolidinediones - 2,4 principalement par action de l'isocyanate de dichloro - 3,5 aniline sur l'amino acétate d'éthyle. Cette voie de synthèse, dont le rendement global n'est pas connu, de plus, met en oeuvre le phosgène, réactif très toxique, pour transformer la dichloro-3,5 aniline en isocyanate. The imidazolidinediones - 2,4 or hydantoines can be accessed by several routes. According to French patent No. 2,120,222 and its certificate of addition No. 2,148,868, the N-3 arylimidazolidinediones - 2,4 are prepared mainly by the action of dichloro-3,5 aniline isocyanate on amino acetate d 'ethyl. This synthetic route, the overall yield of which is not known, moreover, uses phosgene, a very toxic reagent, to transform 3,5-dichloro aniline into isocyanate.
De ce fait,ilatérecherché un procédé original ne faisant pas intervenir le phosgène dans la séquence réactionnelle, simple à mettre en oeuvre, reproductible avec un rendement global régulier, et faisant appel à un réactif de coat très modéré le chloroformiate d'éthyle. As a result, he is looking for an original process which does not involve phosgene in the reaction sequence, which is simple to implement, reproducible with a regular overall yield, and which uses a very moderate coat reagent, ethyl chloroformate.
Selon l'invention, il a été mis au point une autre méthode d'accès aux hydantoines de type I
dans la formule desquelles les substituants R1 et R2 sont ensemble ou séparément l'hydrogène ou un radical alcoyle, en particulier méthyle.According to the invention, another method of access to type I hydantoines has been developed.
in the formula of which the substituents R1 and R2 are together or separately hydrogen or an alkyl radical, in particular methyl.
La synthèse dthydantom es à partir d'aminoacides peut etre décomposée en trois étapes constituées par la fixation d'un groupement carbéthoxy sur la fonction amine de lamino-acide par réaction avec le chloroformiate méthyle en présence d'une base, formation sur la fonction acide de la fonction amide attendue par condensation avec une amine en présence d'un produit de couplage, recyclable, tel le dicyclohexylcarbodiimide, puis cyclisation du composé obtenu en hydantone.La cyclisation du composé-eontenantule:: fonction uréthane d'une part, et une fonction amide en N - 3 aryl hyèantofne d'autre part, est effectuée par chauffage dans un milieu solvant polaire à point d'ébullition élevé, tel le diméthylformamide
The synthesis of hydantoms from amino acids can be broken down into three stages consisting of the fixing of a carbethoxy group on the amine function of the amino acid by reaction with methyl chloroformate in the presence of a base, formation on the acid function of the expected amide function by condensation with an amine in the presence of a recyclable coupling product, such as dicyclohexylcarbodiimide, then cyclization of the compound obtained into hydantone. Cyclization of the compound-containing: urethane function on the one hand, and a amide function in N - 3 aryl hyèantofne on the other hand, is carried out by heating in a polar solvent medium with high boiling point, such as dimethylformamide
Les acides DC- amino isobutyrique et aminoacétique, ou glycine sont des produits de départ intéressants, respectivement dans la synthèse de la diméthyl - 5,5 (dichloro - 3,5 phényl) - 3 imidazolidine dione - 2,4 et dans celle de la (dichloro - 3,5 phényl) - 3 imidazolidinedione - 2,4. En faisant réagir ce dernier composé avec ltisocyanate d'isopropyle, en milieu basique, on aboutit à la structure d'un fongicide très puissant, commercialisé sous la marque "Iprodione ". The DC-amino isobutyric and aminoacetic acids, or glycine are useful starting materials, respectively in the synthesis of dimethyl - 5,5 (dichloro - 3,5 phenyl) - 3 imidazolidine dione - 2,4 and in that of (dichloro - 3,5 phenyl) - 3 imidazolidinedione - 2,4. By reacting the latter compound with isopropyl isocyanate, in basic medium, one obtains the structure of a very powerful fungicide, sold under the brand "Iprodione".
La méthode connue à laquelle il a été fait référence et le procédé décrit, diffèrent par le sens dans lequel s'effectue la cyclisation permettant d'accéder à la N - 3 arylhydantolne. The known method to which reference has been made and the method described, differ in the direction in which the cyclization takes place allowing access to the N-3 arylhydantolne.
Selon la méthode nouvelle, le rendement global par rapport à la glycine est de 37 %. Dans les trois étapes successives, les rendements sont respeetivement de 82 X, 72 % et 63 X. According to the new method, the overall yield compared to glycine is 37%. In the three successive stages, the yields are respectively 82 X, 72% and 63 X.
EXEMPLE 1.EXAMPLE 1.
Synthèse en une étae de la diméthyl-4,4 oxazolîdinone - 2.Synthesis in one eta of the dimethyl-4,4 oxazolîdinone - 2.
Dans un tricol doun litre muni d'une agitation et d'un bain réfrigérant, on introduit 69 g (une mole) d'amino-2 méthyl-2 propanol dissous dans 300 ml d'un mélange eau - méthanol. On ajoute alors simultanément, et au mye rythme, 108,5 g (une mole) de chloroformiate d'éthyle et une solution de 40 g (une mole) de soude dans 100 ml d'eau. La température du mélange réactionnel est maintenue inférieure à 150C pendant toute la durée de l'ajout. On laisse ensuite trente minutes supplémentaires. 69 g (one mole) of 2-amino-2-methylpropanol dissolved in 300 ml of a water-methanol mixture are introduced into a three-necked flask equipped with stirring and a cooling bath. 108.5 g (one mole) of ethyl chloroformate and a solution of 40 g (one mole) of sodium hydroxide in 100 ml of water are then added simultaneously and at the rate of the clam. The temperature of the reaction mixture is kept below 150C throughout the duration of the addition. Then we leave another thirty minutes.
On ajoute alors une mole de soude (40 g) en solution aqueuse de manière à ce que la concentration totale du mélange en soude soit inférieure à 2 %. La solution est agitée vigoureusement, et acidifiée à froid jusqu'a' pH = 1 par de l'acide chlorhydrique concentré. Le mélange est extrait au chloroforme, la phase organique est séchée sur sulfate de magnésium, puis concentrée sous vide. One mole of sodium hydroxide (40 g) is then added in aqueous solution so that the total concentration of the sodium hydroxide mixture is less than 2%. The solution is stirred vigorously, and acidified cold to pH = 1 with concentrated hydrochloric acid. The mixture is extracted with chloroform, the organic phase is dried over magnesium sulfate, then concentrated in vacuo.
On obtient ainsi 98 g de diméthyl-4,4 oxazolidinone - 2 - Rendement: 85 %.98 g of 4,4-dimethyl oxazolidinone - 2 - are thus obtained. Yield: 85%.
Solide blanc F = 54 c E0,3 = 104 C
EXEMPLE 2.White solid F = 54 c E0.3 = 104 C
EXAMPLE 2.
Diméthyl - 5,5 (dichloro-3,5 hényl) - 3 imidazolidine dione - 2,4.Dimethyl - 5.5 (3,5-dichloro-hényl) - 3 imidazolidine dione - 2,4.
a) Acide N - éthoxycarbonylα amino isobutrique. a) N - ethoxycarbonyl & alpha acid; isobutric amino.
103 g (une mole) d'acide - amino isobutyrique sont mis en solution, à une température inférieure à 100C dans 300 ml d'eau contenant 40 g (une mole) de soude. On ajoute alors simulta nément ba température restant inférieure à 30 c) 108,5 g (une mole) de chloroformiate d'éthyle et 40 g (une mole) de soude dans 100 ml d'eau, à un rythme tel que le pH soit toujours supérieur à 8. On laisse alors réagir deux heures à température ambiante, et on acidifie jusqu'à pH 4. Le mélange est évaporé à sec, traité par un mélange acétone/éther sulfurique et filtré. Le filtrat est concentré, filtré, évaporé à sec. On obtient 144 g d'un liquide visqueux qui cristallise lentement. 103 g (one mole) of isobutyric amino acid are dissolved, at a temperature below 100 ° C. in 300 ml of water containing 40 g (one mole) of sodium hydroxide. Then simultaneously adding ba temperature remaining below 30 c) 108.5 g (one mole) of ethyl chloroformate and 40 g (one mole) soda in 100 ml of water, at a rate such that the pH is always greater than 8. The reaction medium is then left to react for two hours at ambient temperature, and the mixture is acidified to pH 4. The mixture is evaporated to dryness, treated with an acetone / sulfuric ether mixture and filtered. The filtrate is concentrated, filtered, evaporated to dryness. 144 g of a viscous liquid which crystallizes slowly are obtained.
Rendement 82 % Solide blanc F = 780 C.
Yield 82% White solid F = 780 C.
b) Méthyl - 2 carbéthoxvamino - 2 N -. (dichloro-3,5 phénol) Propionanide. b) Methyl - 2 carbethoxvamino - 2 N -. (3,5-dichloro phenol) Propionanide.
Dans un ballon contenant 200 ml de tétrahydrofuranne sec (T.H.F.), on ajoute successivement1 sur bain de glace et sous forte agitation, 10 g (0,057 mole) du produit précédent, 9,3 g (0,057 mole) de dichloro-3,5 aniline et 11,8 g (0,057 g) de dicyclohexylcarbodiimide (D.C.C.). Le mélange est agité trois heures à 0 C, puis le solide blanc en suspension est filtré et lavé par du T.H.F. La solution est séchée sur S04Hg puis évaporée sous vide. Le solide résiduel est repris dans un minimum de T.H.F. et filtré. Le filtrat évaporé à nouveau laisse déposer un solide blanc que l'on peut recristalliser dans un mélange éther sulfurique/ éther de pétrole. In a flask containing 200 ml of dry tetrahydrofuran (THF), 10 g (0.057 mole) of the above product, 9.3 g (0.057 mole) of 3,5-dichloroaniline are successively added on an ice bath and with vigorous stirring. and 11.8 g (0.057 g) dicyclohexylcarbodiimide (DCC). The mixture is stirred for three hours at 0 ° C., then the white solid in suspension is filtered and washed with T.H.F. The solution is dried over SO4Hg and then evaporated in vacuo. The residual solid is taken up in a minimum of T.H.F. and filtered. The filtrate again evaporated leaves a white solid which can be recrystallized from a sulfuric ether / petroleum ether mixture.
Rendement 67 % Solide blanc F = 1400C
Yield 67% White solid F = 1400C
c) Diméthyl - 5,5 (dichloro - 3.5 phényl) - 3 imidazolidinedione - 2,4. c) Dimethyl - 5.5 (dichloro - 3.5 phenyl) - 3 imidazolidinedione - 2.4.
Une solution de 100 ml de diméthylformamide contenant 3,19 g (0,01 mole) du composé précédent est mise à ébullition pendant deux heures. Le mélange est alors évaporé sous vide laissant déposer un solide blanc que l'on peut recristalliser dans un mélange éther sulfurique/éther de pétrole. A solution of 100 ml of dimethylformamide containing 3.19 g (0.01 mole) of the above compound is brought to the boil for two hours. The mixture is then evaporated in vacuo leaving a white solid to deposit which can be recrystallized from a sulfuric ether / petroleum ether mixture.
Rendement 93 % Solide brun clair F = 160 C
Yield 93% Solid light brown F = 160 C
EXEMPLE 3.EXAMPLE 3.
Synthèse de la (dichloro-3.5 phényl) - 3 imidazolidinedione - 2.4. Synthesis of (dichloro-3.5 phenyl) - 3 imidazolidinedione - 2.4.
Au départ de la glycine, acide aminoacétique, le mode opératoire est le même que pour l'obtention du composé selon l'exemple 2, et dans les trois étapes, on obtient successivement étape a) - N - éthoxycarbonyl glycine, Solide blanc F = 750C,
Rendement 82 %.Starting from glycine, aminoacetic acid, the procedure is the same as for obtaining the compound according to Example 2, and in the three steps, step a) - N - ethoxycarbonyl glycine, White solid F = is obtained successively. 750C,
Yield 82%.
étape b) - N (dichloro-3,5 phényl) N - 3 éthoxycarbonyl glycinamide,
F = 179oC, Solide blanc F = 1790C, Rendement 72 %.step b) - N (3,5-dichloro-phenyl) N - 3 ethoxycarbonyl glycinamide,
F = 179oC, White solid F = 1790C, Efficiency 72%.
étape c) - (dichloro-3,5 phényl) - 3 imidazolidinedione - 2,4
Solide blancF=i990C, Rendement 63 X. step c) - (3,5-dichloro phenyl) - 3 imidazolidinedione - 2,4
White solid F = i990C, Efficiency 63 X.
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