PL190302B1

PL190302B1 - Sposób wytwarzania pochodnych dikarboksylanowych pirydyny

Info

Publication number: PL190302B1
Application number: PL99331068A
Authority: PL
Inventors: Doehner Robert Francis, Jr
Original assignee: American Cyanamid Co
Priority date: 1998-01-28
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2005-11-30
Also published as: HU9900194D0; DK0933362T3; ZA99615B; US5892050A; BR9900179A; SG74697A1; IL127853A; SK283297B6; EP0933362B1; AU1423599A; CA2260469A1; CZ23499A3; PT933362E; KR19990068247A; IL127853A0; BR9900179B1; EP0933362A1; JP4346141B2; ES2175899T3; PL331068A1

Abstract

1 Sposób wytwarzania pochodnych dikarboksy- l o w y c h pirydyny o w zorze 1, w którym R 1 ozna- cza atom wodoru lub grupe C 1-C4 alkilow a ewentu- alnie podstawiona grupa C 1 -C4 alkoksylow a lub atomem chlorowca, a R2 i R 3 m ezalezm e oznaczaja grupe C 1 -C6 alkilowa, znam ienny tym , ze a) eter alkilow inylow y o w zorze 2 stanowiacy izomer cis, trans lub ich m ieszanine, w którym R oznacza grupe C 1 -C4 alk ilow a a R 1 m a wyzej podane znaczenie, poddaje sie reakcji z co najmniej jednym m olowym równowaznikiem reagenta Vilsmeiera, ewentualnie w obecnosci pierw szego rozpuszczalni- ka, z wytworzeniem pierw szego zwiazku posredniego, b) pierwszy zw iazek posredni poddaje sie reakcji z co najmniej jednym m olow ym równowaznikiem szczawiooctanu o w zorze 3, w którym R2 i R3 maja wyzej podane znaczenia, w obecnosci co najmniej dwóch molowych rów nowazników organicznej ami- ny jako zasady, z w ytw orzeniem drugiego zwiazku posredniego, 1 c) drugi zwiazek posredni poddaje sie reakcji ze zródlem amoniaku, ew entualnie w obecnosci drugie- go rozpuszczalnika, z w ytw orzeniem pirydynodie- stru wzorze 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wydajny i skuteczny sposób wytwarzania pochodnych pirydyno-2,3-dikarboksylanowych o wzorze 1, w którym R1 oznacza atom wodoru lub grupę C1-C4 alkilową ewentualnie podstawioną grupą C1-C4 alkoksylową lub atomem chlorowca; a R2 i R3 niezaleznie oznaczają grupę C-Cć alkilową,

1) polegajocą na reancjr eteru alkrlowlnylowego o wzorze 2, rako izomeni cis, trans lub ich mieszaniny, w którym R oznacza grupę C1-C4 alkilową i R1 ma znaczenie podane dla

190 302 wzoru 1, z co najmniej jednym molowym równoważnikiem reagenta Vilsmeiera, ewentualnie w obecności pierwszego rozpuszczalnika, z wytworzeniem pierwszego związku pośredniego;

2) poddanie reakcji tego pierwszego związku pośredniego z co najmniej jednym molowym równoważnikiem szczawiooctanu o wzorze 3, w którym R2 i R3 mają znaczenia podane dla wzoru 1, w obecności co najmniej dwóch molowych równoważników organicznej aminy jako zasady, z wytworzeniem drugiego związku pośredniego; i

3) poddanie reakcji tego drugiego związku pośredniego ze źródłem amoniaku, ewentualnie w obecności drugiego rozpuszczalnika, z wytworzeniem pirydynodiestru o wzorze 1.

Związki o wzorze 1 są przydatne do wytwarzania środków chwastobójczych typu imidazohnonu.

Wśród znanych metod wytwarzania pochodnych pirydyno-2,3-dikarboksylanowych są metody degradacyjne takie jak utlenianie odpowiednio podstawionych prekursorów chinoliny lub alkilopirydyny. Jednakże, metody utleniania często są kosztowne i niebezpieczne. Obecnie stwierdzono, ze pochodne pirydyno-2,3-dikarboksylanowe o wzorze 1 można korzystnie i efektywnie wytwarzać w pojedynczym reaktorze na drodze kolejnej kondensacji odpowiedniego eteru alkilowinylowego o wzorze 2 z reagentem Vilsmeiera, szczawiooctanem o wzorze 3 i prekursorem amoniaku. Reakcję ilustruje Schemat 1, na którym X θ oznacza Cl θ lub PO2O2 θ.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku, eter alkilowinylowy o wzorze 2, którym może być izomer cis lub trans lub ich mieszanina, można poddać reakcji z co najmniej jednym molowym równoważnikiem reagenta Vilsmeiera, ewentualnie w obecności pierwszego rozpuszczalnika, z wytworzeniem pierwszego związku pośredniego (sól winyloimidanowa), który można następnie poddać reakcji z co najmniej jednym molowym równoważnikiem szczawiooctanu o wzorze 3, w obecności co najmniej dwu molowych równoważników organicznej aminy jako zasady, z wytworzeniem drugiego związku pośredniego (soli iminiowej), który można poddać reakcji ze źródłem amoniaku, ewentualnie (i korzystnie) w obecności drugiego rozpuszczalnika z wytworzeniem pożądanego pirydyno-2,3-dikarboksylanu.

Stosowany w tym opisie i zastrzeżeniach termin reagent Vilsmeiera odnosi się do produktu in situ reakcji dimetyloformamidu z czynnikiem aktywującym takim jak chlorek oksalilu, fosgen, tlenochlorek fosforu, chlorek tionylu, itp. i może być zilustrowany jako sól imoniowa o wzorze 4 lub jej analogi, w których X θ oznacza Cl ® lub PO2CI2 θ.

Określenie chlorowiec stosowane w opisie i zastrzeżeniach oznacza Cl, Br, I lub F.

Rozpuszczalnikami odpowiednimi do zastosowania jako pierwszy rozpuszczalnik w procesie według wynalazku może być dowolny obojętny rozpuszczalnik organiczny taki jak węglowodór, np. heksany, pentany, heptany itp.; chlorowcowany węglowodór, np. chlorek metylenu, chloroform, dichloroetan, itp., korzystnie dichloroetan lub chlorek metylenu; aromatyczny węglowodór, np. benzen, toluen, ksylen itp.; chlorowcowany węglowodór aromatyczny, np. chlorobenzen, o-dichlorobenzen lub ich mieszaniny. Korzystnie, reakcję przeprowadza się stosując pierwszy rozpuszczalnik i korzystnie pierwszym rozpuszczalnikiem jest chlorowcowany węglowodór taki jak dichloroetan lub chlorek metylenu.

Zasadami odpowiednimi do zastosowania w sposobie według wynalazku są organiczne aminy takie jak trietyloamina, pirydyna, lutydyna, Ν,Ν-dimetylopiperydyna, N-metylopirolidyna itp., korzystnie trietyloamina lub pirydyna.

Źródłem amoniaku odpowiednim do zastosowania w sposobie według wynalazku mogą być dowolne typowe związki dostarczające NH3 in situ, obejmujące gazowy amoniak, sole amonowe, itp., korzystnie sole amoniowe takie jak octan amoniowy, sulfaminian amoniowy, itp.

Rozpuszczalnikami odpowiednimi do zastosowania jako drugi rozpuszczalnik w procesie według wynalazku są protonowe rozpuszczalniki takie jak woda; alkohole takie jak C1-C4 alkanole np. etanol, metanol, propanol, butanol itp., korzystnie etanol; kwasy organiczne takie jak C1-C4 kwasy karboksylowe np. kwas octowy, kwas propionowy itp., korzystnie kwas octowy.

Szybkość powstawiania produktu reakcji jest na ogół bezpośrednio związana z temperaturą reakcji. Generalnie, w niższych temperaturach szybkość reakcji jest mniejsza a w wyższych temperaturach szybkość reakcji jest większa. Jednakże, zbyt wysokie temperatury nie są pożądane i mogą prowadzić do zmniejszenia wydajności i czystości produktu. Korzystny zakres temperatur wynosi od około 0°C do 120°C.

190 302

W celu ułatwienia dalszego zrozumienia wynalazku przedstawiono przykłady, przede wszystkim dla zilustrowania jego pewnych bardziej specyficznych szczegółów. Termin NMR oznacza jądrowy rezonans magnetyczny.

Przykład 1

Wytwarzanie pirydyno-2,3-dikarboksylanu dietylu (Schemat 2)

Roztwór dimetyloformamidu (73 g, 1,00 mol) wdichlorku etylenu traktuje się powoli chlorkiem oksalilu (88 ml, 1,00 mol), chłodzi, miesza w temperaturze otoczenia przez 16 godzin, traktuje eterem etylowinylowym (72,1 g, 1,00 mol) w ciągu 1 godziny i miesza w temperaturze otoczenia przez 16 godzin. Tę mieszaninę reakcyjną traktuje się kolejno szczawiooctanem dietylu (199,28 g, 1,06 mol) i (chłodząc) trietyloaminą (224 g, 2,2 mol), miesza przez 0,5 godziny i traktuje wstępnie zmieszanym roztworem stężonego HCl (200 ml) i stężonego NH4OH (200 ml) w 100 ml wody. Mieszaninę reakcyjną traktuje się następnie wodą (250 ml), stężonym NH4OH (70 ml) i kwasem octowym (200 ml). Uzyskaną mieszaninę destyluje się w atmosferze N2 w temperaturze 88°C i pod ciśnieniem atmosferycznym usuwając 1850 g destylatu. Do naczynia destylacyjnego dodaje się następnie absolutnego etanolu (1,0 l) i NH4OCOOH3 (180 g), ogrzewa w temperaturze wrzenia pod chłodnicą zwrotną przez 16 godzin i oddestylowuje w temperaturze 100°C usuwając 887 g destylatu. Naczynie destylacyjne oziębia się i pozostałość rozdziela się pomiędzy wodę i mieszaninę octan etylu/heksany w stosunku 2:1. Fazę organiczną oddziela się, przemywa kolejno wodą i solanką i zatęża pod zmniejszonym ciśnieniem z wytworzeniem tytułowego produktu w postaci oleju, 179,5 g (czystość 77%) wydajność 58,5%, zidentyfikowanego metodą analizy NMR.

Przykłady 2-7

Taką samą zasadniczo metodą jak opisano w przykładzie 1 z zastosowaniem odpowiednio podstawionego eteru winylowego jako substratu przedstawiono na schemacie 3, a uzyskane wyniki podano w tabeli 1.

Tabela 1

Numer przykładu	R	R.	chlorek kwasowy (1-szy rozpuszcz.)	zasada (równoważniki molowe)	γθ (2-gi rozpuszcz.)	wydajność, %
2	nBU	H	chlorek oksalilu	metyloamina,	θOCOCH3	52,8
(ClCH 2CH 2Cl)	(2,2)	(C 2H5OH)
3	nBu	H	chlorek oksalilu	pirydyna,	θοοοϋ^	39,6
(ClCH 2CH 2Cl)	(2,2)	(C 2H₅OH)
4	C ₂H 5	H	POCl3	metyloamina,	θOCOCH3	62,3
(CH 2Cl)	(3,5)	(C ₂h ₅OH)
5	C 2H 5	CH 3	chlorek oksalilu	metyloamina,	θSO 3NH 2	48
	(CH 2Cl₂)	(2,5)	(CH 3CO 2H)
6	C ₂H 5	C ₂H 5	chlorek oksalilu	metyloamina,	^C)ococh_;	42
(CH 2Cl2)	(2,5)	(CH 3CO 2H)
7	CH 3	CH ₂OCH 3	POCla, (CH ₂Cl)	metyloamina, (3,5)	θOH (H 2O/CH 3CO ₂C ₂H₅)	17,7

¹ szczawian dietylu

190 302

COORj

Wzór 1

RCT

Wzór 2 ^coor₂

CT^COOR₃

Wzór 3 ® Θ (CH₃)₂N=CHCI X

Wzór 4

190 302

Z^R1

Odczynnik

Vilsmeiera

RO^

Wzór 2 ewentualny pierwszy rozpuszczalnik

RO

Pierwszy produkt pośredni równ. zasady ^zuw₂,x₂ <^co₂r₃

Wzór 3

Wzór 1

Źródło amoniaku <ewentualny drugi rozpuszczalnik Schemat 1

HO^/^CO₂R₃

Drugi produkt pośredni

190 302

Ο ο , Μ

Cl CI

HCON(CH₃)₂

C₂H₅O—► /CO₂C₂H_s

2)

O^^'CO₂C₂H₅

N(C₂H₆)₃

3) NH₃

TT CO₂C₂H

Schemat 2

190 302

RO

1)

Odczynnik

Vilsmeiera

-> 2) (pierwszy rozpuszczalnik)

DOX¹ _{t 3)} zasada

NH₄®Y® (drugi rozpuszczalnik)

CO₂C₂H₅ co₂c₂h₅

Schemat 3

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania pochodnych dikarboksylanowych pirydyny o wzorze 1, w którym Ri oznacza atom wodoru lub grupę C1-C4 alkilową ewentualnie podstawioną grupą C1-C4 alkoksylową lub atomem chlorowca, a R₂ i R3 niezaleznie oznaczają grupę C1-C6 alkilową, znamienny tym, ze

a) eter alkilowinylowy o wzorze 2 stanowiący izomer cis, trans lub ich mieszaninę, w którym R oznacza grupę C1-C4 alkilową a Ri ma wyżej podane znaczenie, poddaje się reakcji z co najmniej jednym molowym równoważnikiem reagenta Vilsmeiera, ewentualnie w obecności pierwszego rozpuszczalnika, z wytworzeniem pierwszego związku pośredniego,

b) pierwszy związek pośredni poddaje się reakcji z co najmniej jednym molowym równoważnikiem szczawiooctanu o wzorze 3, w którym R2 i R3 mają wyżej podane znaczenia, w obecności co najmniej dwóch molowych równoważników organicznej aminy jako zasady, z wytworzeniem drugiego związku pośredniego, i

c) drugi związek pośredni poddaje się reakcji ze źródłem amoniaku, ewentualnie w obecności drugiego rozpuszczalnika, z wytworzeniem pirydynodiestru wzorze 1.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje się pierwszy rozpuszczalnik i jest nim chlorowcowany węglowodór.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako zasadę stosuje się trietyloaminę.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje się drugi rozpuszczalnik i jest nim C1-C4 alkanol lub C1-C4 kwas karboksylowy lub ich mieszanina.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako źródło amoniaku stosuje się octan amoniowy.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się związek, w którym R1 oznacza atom wodoru, grupę metylową, etylową lub metoksymetylową.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, ze stosuje się związek, w którym R1 oznacza atom wodoru.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje się związek, w którym R2 i R3 niezaleznie oznaczają grupę metylową lub etylową.

Kwasy pirydyno-2,3-dikarboksylowe i ich estry są elementami tworzącymi liczne bioaktywne produkty, szczególnie herbicydy typu imidazolinonu, np. opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4758667. Wadą znanych metod wytwarzania pochodnych pirydyno2,3-dikarboksylanowych przez utlenianie odpowiedniego prekursora chinoliny lub alkilopirydyny jest często zastosowanie kosztownych utleniaczy takich jak KMnO4, H₂Cr₂O₂, SeO₂ itp.; w długich cyklach reakcyjnych jak w przypadku stosowania ozonu, elektrolizy itp.; oraz niepożądane reakcje uboczne takie jak dekarboksylowanie, tworzenie N-tlenku itp. Dlatego też ciągle poszukuje się nowych metod wytwarzania pożądanych dikarboksylanowych produktów pirydyny.

Obecnie stwierdzono, ze szybki jednozbiornikowy proces wytwarzania pochodnej pirydyno-2,3-dikarboksylanowej realizuje się łatwo na drodze kolejnej kondensacji odpowiedniego eteru alkilowinylowego z reagentem Vilsmeiera, szczawiooctanem i prekursorem amoniaku