HU176166B

HU176166B - New process for preparing 5-amino-1,2,3-thiadiazole

Info

Publication number: HU176166B
Application number: HU77SCHE619A
Authority: HU
Inventors: Hans Krueger
Original assignee: Schering Ag
Priority date: 1976-08-13
Filing date: 1977-08-12
Publication date: 1980-12-28
Also published as: DK355877A; FI64155B; RO72837A; AT353787B; SU673171A3; IE45332B1; AU510473B2; FI64155C; SE7709053L; NZ184849A; BR7705337A; LU77954A1; TR19701A; YU184377A; DE2636994C2; DE2636994A1; YU39589B; GB1589422A; DD131372A5; BG28056A3

Description

A találmány tárgya új eljárás 5-amino-l ,2,3-tiadiazol előállítására.

Két eljárás ismert az 5-amino-1,2,3-tiadiazol előállítására.

Az egyik eljárás a diazometán és acilmustárolaj reakcióján alapul [Goerdeler, J. és Gnad, G.: Bér., 99., 1618. (1966)]. Ez az eljárás a diazometán robbanóképessége és toxicitása, valamint a csekély, körülbelül 32%-os kitermelés miatt az 5-amino-1,2,3-tiadiazol ipari előállítására nem alkalmas.

A másik eljárás szerint az aminocsoportot hét lépésben, az úgynevezett Gabriel-szintézissel, azaz amino-védőcsoport (ftálimidocsoport) alakjában viszik be a tiadiazol-gyűrűbe [Pain, D.L. és Slack, R.: J. Chem. Soc., 5166-5176. (1965)]. Ez az eljárás sem alkalmas az 5-amino-l ,2,3-tiadiazol ipari előállítására, minthogy a hét reakciólépés következtében nagyon költséges és az eljárás kitermelése csak körülbelül 35%, és az eljárás további nagy hátránya az eljárás során keletkező és újra fel nem használható ftálsavhídroxid, a nagy térfogatszükséglet és energiaszükséglet.

A találmány célja ezért olyan eljárás kidolgozása, amely lehetővé teszi az 5-amino-l ,2,3-tiadiazol kevesebb lépésben és nagy kitermeléssel való egyszerű előállítását és amely eljárás iparilag is megvalósítható.

Ezt a feladatot, az I képletű 5-amino-1,2,3-tiadiazol előállítását a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy valamely II általános képletű halogén2 acetaldehidet vagy annak acetálját, adott esetben ásványi sav jelenlétében, valamely III általános képletű hidrazin-származékkal, előnyösen vizes közegben vrgy szerves oldószerekkel készített elegyben

IV általános képletű acilhidrazonná alakítunk, ezt azután V képletű tionilkloriddal VI általános képletű 5-halogén-l,2,3-tiadiazollá alakítjuk, amelyet ammóniával, adott esetben szerves oldószerben oldva és katalizátor, előnyösen valamely ásványi sav vagy valamely Lewis-sav jelenlétében, a’ kívánt 5-amino-1,2,3-tiadiazollá alakítunk, ahol a képletekben X valamely halogénatomot és R valamely alkoxicsoportot, előnyösen 1-4 szénatomos alkoxicsoportot, aminocsoportot vagy alkilaminocsoportot, előnyösen 1—4 szénatomos alldlaminocsoportot jelent.

A találmány szerinti eljárást előnyösen úgy valósítjuk meg, hogy

a) a II általános képletű halogénacetaldehidek és a III általános képletű hidrazin-származékok reakcióját -20’C és 50’C közötti, előnyösen 0’C és 20 °C közötti hőmérsékleten végezzük,

b) a IV általános képletű acilhidrazonok és az

V képletű tionilklorid reakcióját -20 °C és 100 °C közötti, előnyösen -5 “C és 50 C közötti hőmérsékleten valósítjuk meg,

c) a VI általános képletű 5-halogén-l,2,3-tiadiazolok és az ammónia reakcióját -70 “C és 120’C közötti hőmérsékleten és 1-10 atmoszféra, előnyösen 1 atmoszféra nyomáson végezzük.

A találmány szerinti eljárást a csatolt rajz szerinti reakcióegyenlet írja le.

Az eljárás során először az 1,2,3-tiadiazol-gyűrűt állítjuk elő, majd bevisszük az aminocsoportot oly módon, hogy egy halogénatomot ammóniával helyettesítünk.

Az eljárásban csak három szintézis-lépésre van szükség, és a kiindulási anyagok olcsó alap-vegyszerek.

A szintézis-lépések kis száma, az olcsó kiindulási anyagok alkalmazása és a szintézis egyszerű lefutása a találmány szerinti eljárást új, úttörő eljárássá teszik, amely aligha múlható felül.

A kitermelés meglepő módon nagyon magas, a második lépés kitermelése már viszonylag magas, körülbelül 65% vagy annál magasabb, és az első és harmadik lépés csaknem kvantitatív kitermeléssel játszódik le, így a teljes eljárás össz-kitermelése körülbelül 50— -60%.

A IV általános képletű acilhidrazonok a II általános képletű halogénacetaldehidek és a III általános képletű hidrazin-származékok. reakciójával történő előállítását előnyösen vizes közegben végezzük. A halogénacetaldehideket előnyösen vizes oldataik alakjában adagoljuk be. A hidrazin komponenst a gyakorlatban részletekben, hígított alakban vagy valamely oldószerrel, így például vízzel vagy valamely 1—4 szénatomos alkohollal is hígítva adjuk az aldehid vízzel vagy alkohollal hígított oldatához. A reagenseket fordított sorrendben is adagolhatjuk. A reakciót -20 °C és 50 °C közötti, előnyösen 0 °C és 20 °C közötti hőmérsékleten végezzük.

A reakció lejátszódása után a szilárd reakciótermékeket szűréssel, kifagyasztással vagy az oldószer eltávolításával színtelen kristályok alakjában különíthetjük el, és alkalmas szerves oldószerekből, így ketonokból, alkoholokból, nitrilekből, észterekből, éterekből, és klórozott szénhidrogénekből, így például acetonból, acetonitrilből, metanolból, etanolból, etilacetátból vagy kloroformból könnyen átkristályosíthatjuk őket. A termékek szobahőmérsékleten stabilisak. Általában azonban átkristályosítás nélkül, szilárd állapotban felhasználhatjuk őket a következő reakcióhoz.

A reakciótermékek tisztasági fokát úgy növelhetjük, hogy a kereskedelemben kapható, felhígított halogénacetaldehid-oldatot celiten átszűrjük.

A IV általános képletű acilhidrazonokat a megfelelő halogénacetaldehidacetálokból is előállíthatjuk. Ekkor az acetált vizes közegben, adott esetben szerves oldószerekkel, így alkoholokkal vagy éterekkel, például metanollal, etanollal vagy tetrahidrofuránnal készített elegyben adagoljuk be és ásványi savakat, így kénsavat vagy sósavat adunk hozzá. Az acetál lehasadása 0 °C és 100 °C közötti hőmérsékleten, általában az oldószer forráspontján rövid idő alatt végbemegy. 15 percen át tartó forralás után a reakcióelegyet szobahőmérsékletre hűtjük, és a hidrazin komponenssel oldószerekkel felhígított vagy hígítatlan alakban reakcióba hozzuk. A reagensek beadagolását fordított sorrendben is elvégezhetjük.

Ezután a képződött IV általános képletű acilhidrazonokat tionilkloriddal VI általános képletű 5-halogén-l,2,3-tiadiazolokká alakíthatjuk. A reakciót —20 °C és 100 °C közötti, előnyösen —5 °C és 50 °C közötti hőmérsékleten valósítjuk meg.

A reakcióidő a reakcióhőmérsékletnek megfelelően 1 óra és 20 óra közötti.

Az 5-halogén-l,2,3-tiadiazolok előállítása céljából a reagenseket körülbelül ekvimoláris arányban reagáltatjuk egymással. A tionilkioridot azonban nagy feleslegben is alkalmazhatjuk, ekkor oldószerként is szolgálhat.

¹⁰ Az acilhidrazont és a tionilkioridot célszerűen azonban 1 :3 mólarányban adagoljuk.

A reakciót megvalósíthatjuk a reagensekkel szemben közömbös oldószerek jelenlétében is. Ilyen oldószerként megnevezzük a halogénezett 15 szénhidrogéneket, így a metilénkloridot, kloroformot és a széntetrakloridot, az alifás és aromás szénhidrogéneket, így a petrolétert, pentánt, cildohexánt, benzolt, toluolt és xilolt, az étereket, így a dietilétert, tetrahidrofuránt, dioxánt, etilénglikoldi20 etilétert és a dietilénglikoldietilétert és az észtereket, így az etilacetátot.

Általánban úgy járunk el, hogy az acilhidrazont, adott esetben valamely alkalmas oldószerben feloldva vagy szuszpendálva, részletekben hozzáadjuk 25 az adott esetben szerves oldószerrel felhígított tionilkloridhoz, a reagensek adagolását azonban fordított sorrendben is elvégezhetjük.

A reakció folyamán képződő sósavat közömbös gázárammal folyamatosan eltávolíthatjuk a berende30 zésből.

A reakció lejátszódása után a reakcióelegyet önmagában ismert módon feldolgozzuk.

Az oldószer és a tionilklorid fölösleg ledesztillálása után a maradékot frakcionált desztillációnak 35 vethetjük alá, eljárhatunk azonban úgy is, hogy a tionilklorid fölösleget telített nátriumkarbonát-, nátrium- vagy káliumhidrogénkarbonát-oldattal, nátriumacetát-oldattal vagy nátrium- vagy káliumhidroxiddal vagy közvetlenül vízzel szűntetjük meg, 40 majd a reakcióelegyet vízgőzdesztillációnak vetjük alá.

Az 5-halogén-l,2,3-tiadiazolok nagy fajsúlyúk következtében könnyen eltávolíthatók a vízgőzdesztilláció kondenzátumából. A vizes fázist pentánnal, 45 éterrel vagy metilénkloriddal extrahálhatjuk.

Vízgőzdesztilláció esetén a termékeket halványsárga színű, frakcionált desztilláció esetén pedig színtelen, könnyen illó folyadék alakjában kapjuk, amelyek hajlamosak arra, hogy a hűtőben 50 kristályosán megdermedjenek.

A termékek szerves oldószerekben, így szénhidrogénekben, halogénezett szénhidrogénekben, éterekben, ketonokban, alkoholokban, észterekben, karbonsavamidokban és karbonsavnitrilekben kitű55 nőén oldódnak, vízben való oldhatóságuk csekély.

A további reakcióhoz nincs szükség a nyerstermék, különösen a vízgőzdesztillációval kapott nyerstermék további tisztítására. Az így kapott termékek tisztasági fokuktól függően, különösen 60 fény hatására sötét elszíneződésre hajlamosak, azonban hosszabb tárolás esetén is alig mutatnak hatóanyagtartalom csökkenést.

Az 5-halogén-l,2,3-tiadiazolokat ezután ammóniával I képletű 5-amino-l ,2,3-tiadiazollá alakítjuk. 65 Az ammóniát ammóniatartalmú szerves oldószerek, így metanol, etanol, benzol, toluol, xilol, tetrahidrofurán vagy dioxán alakjában adagoljuk, a gyakorlatban azonban előnyösen cseppfolyós állapotban alkalmazzuk. A reakciót —70 °C és 120 °C közötti hőmérsékleten, előnyösen azonban a reakcióelegy forráspontján valósítjuk meg, 1-10 atmoszféra, előnyösen 1 atmoszféra nyomáson. A reagenseket moláris mennyiségekben adagoljuk, az ammóniát azonban célszerűen fölöslegben, előnyösen 1—20 egyenértéknyi mennyiségben.

A reakciót mint addíciós-eliminációs reakciót sav, illetve Lewis-sav katalizátor jelenlétében is megvalósíthatjuk. Lewis-savként példaképpen megnevezzük az alábbiakat: higany(II)klorid, ammóniumszulfát, ammóniumklorid, ammóniumbromid, higany(II)bromid, (CH₃)₃SiOSO₂CF₃, óntetraklorid, brómtrifluorid és p-toluolszulfonsav-hidrát.

Célszerűen úgy járunk el, hogy a halogén komponenst —60 ^PC és —35 °C közötti hőmérsékleten, normál nyomáson folyékony ammóniába csöpögtetjük, és 1—8 órán át visszafolyató hűtő alatti forralással reagáltatjuk.

A reakció során keletkező ammónium-sók általában katalizálják a klór-kicserélődést. A reakció befejeződése után az ammónia fölöslegét ledesztilláljuk, és az 5-amino-l,2,3-tiadiazolt az ammónium-sótól valamely alkalmas szerves oldószerrel, így etilacetáttal, metilénkloriddal, acetonnal, metanollal vagy etanollal végzett kimerítő extrahálással elválasztjuk, és vízből közvetlenül kristályosítjuk.

Ily módon az 5-amino-l,2,3-tiadiazolt nagyon tiszta állapotban és csaknem kvantitatív kitermeléssel kapjuk, további reakcióhoz nincs szükség a nyerstermék tisztítására.

A találmány szerinti eljárás foganatosítására az alábbi kiviteli példákat adjuk meg.

1. példa

a) Klórmetilidénaminokarbaminsavetilészter előállítása

550 g (3,5 mól) 50%-os vizes klóracetaldehid-oldatot 3000 ml vízzel felhígítunk, hozzáadunk 10 g Celite 545-t, hogy megkössük a leváló gyantát, és redős szűrőn át 6-literes,· 3-nyakú, keverővei és hőmérővel ellátott gömblombikba szűrjük. Jeges hűtés közben, 15 perc alatt keverés közben hozzáadjuk 364 g (3,5 mól) hidrazinohangyasavetilészter 360 ml vízzel készített oldatát. Eközben a belső hőmérsékletet 0 és 5 °C között tartjuk. Azonnal sűrű, fehérszínű kristálypép keletkezik. 30 percen át szobahőmérsékleten keverjük, majd a kristályokat leszűrjük, körülbelül 6 liter vízzel mossuk, és vákuumban 30 °C hőmérsékleten súlyállandóságig szárítjuk.

Hozam: 525,98 g (91,3%), olvadáspont: 120-121°C.

A vegyület alkoholból átkristályosítható.

Elemzési eredmények:

b) 2-Klóretilidénaminokarbaminsavetilészter előállítása

250 ml-es, keverővei, hőmérővel és visszafolyató 5 hűtővel ellátott 3-nyakú gömblombikban 60 ml vizet és 0,8 ml tömény sósavat 90°C-ra melegítünk, összekeverjük 15,2g klóracetaldehiddietilacetállal, és az elegyet 15 percen át 90—100°C hőmérsékleten keverjük. Ezután 30 °C-ra hűtjük, és 10 perc 10 alatt hozzácsöpögtetjük 12,5 g hidrazinohangyasavetilészter 40 ml vízzel készített oldatát. Fehérszínű kristálypép keletkezik. 15 percen át tartó keverés után leszűgük, 30 ml jeges vízzel kimossuk, és vákuumban, szobahőmérsékleten súlyállandóságig 15 szárítjuk. Fehérszínű kristályokat kapunk.

Hozam: 14,4 g (87,5%), olvadáspont: 120— -121 °C.

Hasonlóképpen eljárva állíthatjuk elő az alábbi vegyületeket:

2-brómetilidénaminokarbaminsavetilészter, olvadáspont: 126—127 °C,

2-klóretilidénaminokarbaminsavmetilészter, olvadáspont: 129—130 °C, klóracetaldehidszemikarbazon, olvadáspont: 132-133 °C.

2. példa

5-Klór-l ,2,3-tiadiazol előállítása

2-literes, keverővei, hőmérővel, visszafolyató hűtővel és gázbevezetővel ellátott, 3-nyakú gömblom35 bikban 110 ml (1,5 mól) tionilkloridot 5 °C hőmérsékletre hűtünk, és 5 perc alatt összekeverjük 82,3 g 2-klóretilidénaminokarbaminsav-etilészterrel. Eközben a belső hőmérséklet 20 °C-ra emelkedik. A reakcióelegyet 15 percen át jégfürdőben, majd 40 2 órán át szobahőmérsékleten keverjük. Gázfejlődés közben sötétzöld színű reakcióelegy képződik. Ezt 15 órán át szobahőmérsékleten állni hagyjuk, majd a már barnaszínű reakcióelegyet 5-20 °C belső hőmérsékleten lassan összekeverjük 600 ml telített 45 nátriumhidrogénkarbonát-oldattal, majd vízgőzdesztillációnak vetjük alá. 1 liter desztillátumot fogunk fel. A klórtiadiazol sárgaszínű folyadék alakjában elkülönül. Elválasztjuk, és a desztillátumot 2 x 200 ml pentánnal extraháljuk. A nyersterméket 50 a pentános extraktumokkal együtt magnéziumszulfát felett szárítjuk, és vákuumban 40 °C hőmérsékleten és 200 Hgmm nyomáson bepároljuk.

Hozam: 46,0 g (nyerstermék alakjában, amely desztilláció nélkül használható fel a következő 55 lépéshez).

A nyerstermék desztillációjával 39,1 g (65,1%) 5-klór-l,2,3-tiadiazolt kapunk, amelynek forráspontja 30 Hgmm nyomáson 58—62 °C és olvadáspontja körülbelül 20 °C.

go Elemzési eredmények:

számított:	C =36,48%, a =21,54%,	H = 5,51% N = 17,02%,
talált:	C =36,91%,	H = 5,46%,
	Cl =21,37%,	N =16,93%.

számított:	C = 19,92%,	H = 0,84%,
	a =29,41%,	N =23,24%,
talált:	C =20,14%,	H = 1,01%,
65	a =31,00%,	N =23,22%.

Hasonlóképpen eljárva állíthatjuk elő az 5-bróm-1,2,3-tiadiazolt, amelynek forráspontja 30Hgmm nyomáson 61-64 °C.

3. példa 5

5-Amino-l,2,3-tiadiazoI előállítása

1-literes, szárazjég-hűtővel, mágneses keverővei és szárazjég-metanol hűtőfürdővel ellátott 3-nyakú 1° gömblombíkba -75 °C hőmérsékleten 200 ml kondenzált ammóniát helyezünk, és 5 perc alatt összekeverjük 50 g (0,415 mól) 5-klór-l,2,3-tiadiazollal. Azonnal sárgaszínű kristályok válnak le. Az elegyet 3 órán át keverjük hűtőfürdő nélkül, visszafolyató 15 hűtő alkalmazásával, körülbelül 1 óra múlva csaknem tiszta, sárgaszínű oldat képződik, ezután az ammóniát szobahőmérsékleten, két és fél óra alatt elpárologtatjuk.

Ezt követően az elegyet az ammónia teljes 20 eltávolítása céljából fél órán át, vízsugárszivattyúval előállított vákuumban szárítjuk. A maradékot keverés és forralás közben többször, összesen 900 ml etilacetáttál digeráljuk, és az etilacetátos oldatokat vákuumban, 40 °C hőmérsékleten szárazra pá- 25 roljuk.

Hozam: 36,1 g (85,9%), olvadáspont: 137-138 °C.

Az anyag acetonban tisztán oldódik.

Az eljárás termékét növényvédő- és kártevőirtó- 30 szerek, például herbicid hatású 1,2,3-tiadiazolil-kar· bamidok előállítására használhatjuk.

Claims

1. Eljárás az I képletű 5-amino-l,2,3-tiadiazol ellőállítására, azzal jellemezve, hogy valamely II általános képletű halogénacetaldehidet vagy annak acetálját, adott esetben ásványi sav jelenlétében valamely III általános képletű hidrazin-származékkal, előnyösen vizes közegben vagy szerves oldószerekkel készített elegyben IV általános képletű acilhidrazonná alakítunk, ezt V képletű tionilkloriddal VI általános képletű 5-halogén-l,2,3-tiadiazollá alakítjuk, ezt azután ammóniával, adott esetben szerves oldószerekben oldva és katalizátor, előnyösen valamely ásványi sav vagy valamely Lewis-sav jelenlétében a kívánt 5-amino-l,2,3-tiadiazollá alakítjuk, ahol a képletekben X valamely halogénatomot és R valamely alkoxicsoportot, előnyösen 1—4 szénatomos alkoxicsoportot, aminocsoportot vagy valamely alkilaminocsoportot, előnyösen 1-4 szénatomos alkilaminocsoportot jelent.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a II általános képletű halogénacetaldehidek és III általános képletű hidrazin-származékok reakcióját —20 °C és 50 °C közötti, előnyösen Ό °C és 20 °C közötti hőmérsékleten valósítjuk meg.

3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a IV általános képletű acilhidrazonok és az V képletű tionilklorid reakcióját —20 °C és 100 °C közötti, előnyösen —5 °C és 50 °C közötti hőmérsékleten valósítjuk meg.

4. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a VI általános képletű 5-halogén-l,2,3-tiadiazolok és az ammónia reakcióját —70 °C és 120 °C közötti hőmérsékleten és 1 atmoszféra és 10 atmoszféra közötti, előnyösen 1 atmoszféra nyomáson valósítjuk meg.