PL207150B1

PL207150B1 - Sposób wytwarzania pochodnych [1,4,5]- oksadiazepiny

Info

Publication number: PL207150B1
Application number: PL369718A
Authority: PL
Inventors: Beat Jau; Marian Parak
Original assignee: Syngenta Participations Ag
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2010-11-30
Also published as: KR20040072665A; IL162188A; CA2469044A1; US7598376B2; TWI316939B; ATE374757T1; EA200400739A1; BR0214956B1; AR087991A2; JP2005511788A; EA006511B1; IL162188A0; BR0214956A; HRP20040654A2; HRP20040654B1; AU2002366284B2; CN1604896A; EP1458696B1; US20050159313A1; WO2003051853A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest nowy sposób wytwarzania [1,4,5]-oksadiazepin i ich zastosowanie jako związków pośrednich w wytwarzaniu herbicydów typu tetrahydropirazolodionu.

Zgodnie z opisami PL 123646 i SU 784 264, [1,4,5]-oksadiazepiny wytwarza się przez poddanie rozmaitych N,N'-diacylowanych hydrazyn reakcji z eterem 2,2'-dichlorodietylowym w DMFA jako rozpuszczalniku.

Obecnie niespodziewanie stwierdzono, że wytwarzanie pochodnych [1,4,5]-oksadiazepiny można znacznie ulepszyć pod względem wydajności i czystości, gdy reakcję N,N'-diacylohydrazyn z wytworzeniem odpowiednich 4,5-diacylo-[1,4,5]-oksadiazepin i ich dalszą reakcję z wytworzeniem

[1,4,5]-oksadiazepin prowadzi się w pewnych organicznych rozpuszczalnikach polarnych.

Odpowiednio, przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania pochodnych

[1,4,5]-oksadiazepiny przez (1) reakcję N,N'-diacylohydrazyny z 2,2'-dipodstawionym eterem dietylowym w rozpuszczalniku polarnym w obecności zasady i w podwyższonej temperaturze z wytworzeniem odpowiedniej 4,5-diacylo-[1,4,5]-oksadiazepiny i (2) ewentualnie reakcję tego ostatniego związku z kwasem fluorowcowodorowym w rozpuszczalniku polarnym z wytworzeniem odpowiedniej [1,4,5]-oksadiazepiny w podwyższonej temperaturze, w którym w etapie reakcji (1) stosuje się rozpuszczalnik wybrany z grupy obejmującej DMSO, sulfolan, NMP i DMA, a w etapie reakcji (2) stosuje się wysokowrzący rozpuszczalnik polarny.

Korzystne N,N'-diacylohydrazyny odpowiadają wzorowi I R1-CO-NH-NH-CO-R2 (I), w którym R1 i R2 niezależnie od siebie oznaczają atom wodoru, grupę C1-C5alkilową, C1-C5fluorowcoalkilową, C2-C5alkenylową, C2-C5alkinylową, fenylową, alkilofenylową, fluorowcofenylową, alkoksyfenylową, benzylową, alkilobenzylową, fluorowcobenzylową lub alkoksybenzylową, lub R1 i R2 razem oznaczają grupę C1-C4alkilenową, 1,2-fenylenową lub 1,8-naftylenową.

Korzystne 2,2'-dipodstawione etery dietylowe odpowiadają wzorowi II R3-CH2CHR5-O-CHR6CH2-R4 (II), w którym R3 i R4 niezależnie od siebie oznaczają atom fluorowca lub rodnik o wzorze -OS(O)2R7, w którym R7 oznacza grupę C1-C5alkilową, C1-C5fluorowcoalkilową, fenylową, alkilofenylową lub fluorowcofenylową, zaś R5 i R6 niezależnie od siebie oznaczają atom wodoru, grupę C1-C5alkilową, C2-C5alkoksyalkilową, fenylową, alkilofenylową, alkoksyfenylową lub fluorowcofenylową.

Zasady przydatne do stosowania w etapie reakcji (1) to zwłaszcza wodorotlenki i węglany i alkoholany metali alkalicznych i ziem alkalicznych, zwłaszcza wodorotlenek potasu i węglan potasu, i mieszaniny takich zasad, zwł aszcza wodorotlenku potasu i węglanu potasu.

Kwasy fluorowcowodorowe to korzystnie chlorowodór i bromowodór.

Rozpuszczalniki do stosowania w etapie reakcji (1) obejmują DMSO [(CH3)2SO], sulfolan [(CH2)4SO2], NMP [(CH2)3CONCH3] i DMA [CH3CON(CH3)2] oraz ich mieszaniny, korzystnie NMP, a zwłaszcza DMSO. W etapie reakcji (2) korzystnie stosuje się alkohole mające temperaturę wrzenia powyżej 100°C, na przykład n-butanol, n-pentanol, cykloheksanol, fenol, alkohol benzylowy, a zwłaszcza glikol, glikol dietylenowy, glicerynę i C1-C4alkoksy-C1-C4alkohole, takie jak metoksyizopropanol i etoksyetanol.

Rodniki alkilowe występujące w definicjach podstawników związków o wzorach I i II zawierają od 1 do 5 atomów węgla i oznaczają, na przykład, grupę metylową, etylową, propylową, butylową lub pentylową, a także ich izomery rozgałęzione. Rodniki alkoksylowe pochodzą od wspomnianych rodników alkilowych. Każdy z rodników alkenylowych i alkinylowych ma od 2 do 5 atomów węgla i oznacza, na przykład, grupę etenylową, propenylową, etynylową i propynylową oraz ich izomery rozgałęzione, a takż e grup ę butenylową , butynylową , pentenylową , pentynylową oraz ich izomery rozgałęzione i dinienasycone. Rodniki fenylowe mogą być dalej podstawione przez grupy alkilowe lub alkoksylowe, na przykład mające od 1 do 4 atomów węgla, które korzystnie zajmują pozycję (pozycje) orto lub meta lub orto i para. Atom fluorowca oznacza korzystnie atom fluoru, chloru lub bromu.

Określenie podwyższona temperatura oznacza zwłaszcza zakres temperatur równy od 30 do 150°C. Szczególnie korzystne jest wykonywanie sposobu w zakresie równym od 60 do 100°C w etapie reakcji (1) i w zakresie równym od 30 do 60°C w etapie reakcji (2).

N,N'-Diacylohydrazyny stosowane według wynalazku jako materiały wyjściowe są znane i mogą być otrzymane w sposób znany sam przez się, np. jak opisano w PL 123646 B1.

W etapie reakcji (1) korzystnie stosuje się od 1,5 do 4 równoważ ników 2,2'-dipodstawionego eteru dietylowego, w odniesieniu do N,N-diacylohydrazyny.

PL 207 150 B1

4,5-Diacylo-[1,4,5]-oksadiazepiny otrzymywane w tym etapie reakcji mogą być otrzymane zwłaszcza przez strącanie z alkoholi takich jak metanol, etanol, propanol, izopropanol, metoksyizopropanol i etoksyetanol. Ogólnie otrzymuje się je z wydajnościami równymi od 40 do 76% i o czystości wynoszącej ponad 95%. Nie jest jednak konieczne, żeby wyodrębniać te związki pośrednie; można je wprowadzić bezpośrednio do następnego etapu przez zastąpienie rozpuszczalnika z etapu reakcji (1) rozpuszczalnikiem z etapu reakcji (2).

Możliwe mogą być dalsze ulepszenia etapu reakcji (1) pod względem wydajności przez dodanie jodku potasu, eteru koronowego, np. 18-korona-6, i katalizatora przeniesienia fazowego, np. chlorku benzylotrietyloamoniowego, TBAB i produktów Aliquat.

Kwasy fluorowcowodorowe wymagane do usunięcia grup acylowych (zabezpieczających) w etapie reakcji (2) mogą być dodawane bezpoś rednio przez przepuszczenie ich do mieszaniny reakcyjnej. Mogą one jednak także być wytworzone in situ, na przykład przez wykorzystanie reakcji halogenków kwasowych, takich jak chlorek acetylu, z alkoholami obecnymi jako rozpuszczalnik. Korzystnie stosuje się od 2 do 5 równoważników kwasu fluorowcowodorowego, w odniesieniu do 4,5-diacylo-[1,4,5]-oksadiazepiny.

Wydajności wydzielonych soli [1,4,5]-oksadiazepin wynoszą ogólnie od 80 do 95%, a na oba etapy reakcji od 60 do 70%. Czystość soli wynosi zazwyczaj około 90%.

Syntezę pochodnych [1,4,5]-oksadiazepin zazwyczaj prowadzi się przez wprowadzenie N,N'-diacylohydrazyny do rozpuszczalnika polarnego, a następnie dodanie nadmiaru zasady. Następnie w podwyż szonej temperaturze dodaje się 2,2'-dipodstawiony eter dietylowy, ewentualnie w nadmiarze, i mieszaninę reakcyjną utrzymuje się w tej temperaturze przez około od 2 do 4 godzin. Mieszaninę ochładza się do temperatury pokojowej i sączy, i z przesączu przez zatężenie metodą odparowania wydziela się 4,5-diacylo-[1,4,5]-oksadiazepinę. Ten związek następnie rozpuszcza się lub zawiesza w wysokowrzącym alkoholu. Następnie, do roztworu lub zawiesiny w temperaturze równej około 50°C wprowadza się kwas fluorowcowodorowy, ewentualnie w nadmiarze. Następnie mieszaninę reakcyjną utrzymuje się w tej temperaturze przez dalsze 12 do 14 godzin, odgazowuje, chłodzi i sączy, a pozostałość przemywa się, otrzymując sól fluorowcowodorową [1,4,5]-oksadiazepiny.

Sposób według wynalazku można wykonywać ciągle lub okresowo (nieciągłe), przy czym korzystna jest praca okresowa. Zarówno okresową procedurę reakcji jak i ciągłą procedurę reakcji prowadzi się zwłaszcza w mieszalniku lub w kaskadzie mieszalników.

Sposób według wynalazku ma następujące zalety wobec sposobów ze stanu techniki:

- może być wykonywany na skalę przemysłową

- moż e być wykonywany w aparaturze ogólnego zastosowania

- daje zarówno związki pośrednie jak i produkty końcowe o wyższych czystościach

- daje zarówno zwią zki poś rednie jak i produkty końcowe z wyższymi wydajnoś ciami

- nie jest konieczne wyodrę bnianie zwią zków poś rednich

- pozwala on na niższe w porównaniu temperatury reakcji, zwłaszcza w etapie reakcji (1)

Pochodne [1,4,5]-oksadiazepiny wytworzone według wynalazku stosuje się zwłaszcza jako związki pośrednie do wytwarzania herbicydów typu tetrahydropirazolodionu, które są opisane, na przykład, w opisie WO 99/47525.

Następujące Przykłady dalej ilustrują wynalazek.

P r z y k ł a d 1. Wytwarzanie 4,5-diacetylo-[1,4,5]-oksadiazepiny

10,6 g drobno sproszkowanego 85% wodorotlenku potasu wprowadza się do roztworu 9,3 g N,N'-diacetylohydrazyny i 141 g dimetylosulfotlenku w taki sposób, że nie przekracza się temperatury 33°C. Po ogrzaniu do 80 do 85°C, do mieszaniny reakcyjnej w ciągu 50 minut dodaje się kroplami 23 g eteru 2,2'-dichlorodietylowego. Otrzymaną wysoce płynną zawiesinę utrzymuje się w temperaturze 80 do 85°C przez 3 godziny, następnie chłodzi do 20 do 25°C i sączy, a pozostałość po sączeniu przemywa się dimetylosulfotlenkiem. Przez zatężenie metodą odparowania z połączonych przesączy otrzymuje się 11,4 g (76,0%) 4,5-diacetylo-[1,4,5]-oksadiazepiny.

P r z y k ł a d 2. Wytwarzanie 4,5-diacetylo-[1,4,5]-oksadiazepiny

105,6 g drobno sproszkowanego wodorotlenku potasu wprowadza się do roztworu 92,9 g N,N'-diacetylohydrazyny i 1410 g dimetylosulfotlenku. Gdy zanika wydzielanie ciepła reakcji, dodaje się

229,9 g eteru 2,2'-dichlorodietylowego, a następnie wprowadza się 221,1 g drobno zmielonego węglanu potasu. Mieszaninę reakcyjną ogrzewa się do 70°C i utrzymuje w 70 do 75°C przez 2 godziny, następnie ochładza do 20 do 25°C i sączy, a pozostałość po sączeniu przemywa się dimetylosulfotlenkiem. Zatężenie połączonych przesączy metodą odparowania daje olej, do którego dodaje się 157 g izo4

PL 207 150 B1 propanolu. Po ochłodzeniu do -10°C prowadzi się sączenie i krystaliczną pozostałość przemywa się izopropanolem. Po wysuszeniu pozostałości otrzymuje się 99,4 g (65,1%) 4,5-diacetylo-[1,4,5]-oksadiazepiny o czystości równej 97,6%.

P r z y k ł a d 3. Wytwarzanie chlorowodorku [1,4,5]-oksadiazepiny

19,7 g chlorowodoru (bezwodnego) wprowadza się do roztworu 19,1 g 4,5-diacetylo-[1,4,5]-oksadiazepiny i 70 g glikolu dietylenowego w okresie 8 do 10 godzin, a następnie mieszaninę reakcyjną utrzymuje się w temperaturze 43 do 45°C przez 10 do 12 godzin. Po odgazowaniu zawiesiny reakcyjnej w temperaturze 40 do 45°C, prowadzi się sączenie w temperaturze 10°C, a pozostałość przemywa się zimnym octanem metylu. Po wysuszeniu pozostałości otrzymuje się 13,2 g (85,0%) chlorowodorku

[1,4,5]-oksadiazepiny o czystości równej 90,0% zawierającego w przybliżeniu 8,5% glikolu dietylenowego związanego w kryształach.

P r z y k ł a d y 4 - 8. Wytwarzanie 4,5-diacetylo-[1,4,5]-oksadiazepiny

39,6 g proszku wodorotlenku potasu 85% (0,6 mol) wprowadza się do mieszaniny 35 g diacetylohydrazyny (0,3 mol) i 560 ml rozpuszczalnika (patrz Tabela 1). Gdy zanika wydzielanie ciepła reakcji, dodaje się 85,8 g eteru 2,2-dichlorodietylowego (0,6 mol); mieszaninę reakcyjną ogrzewa się do 80°C i utrzymuje w 80-90°C przez 5 godzin. Następnie mieszaninę ochładza się do 20°C i sączy, a pozostałość po sączeniu przemywa się rozpuszczalnikiem. Wydajność jest podana jako zawartość związku tytułowego w połączonym przesączu. Widoczne będzie, że rozpuszczalniki stosowane według wynalazku (testy 4-7) dają znacznie lepsze wydajności 4,5-diacetylo-[1,4,5]-oksadiazepiny niż N,N-dimetyloformamid, który jest znany z powyższego stanu techniki (DMFA, test porównawczy 8) .

T a b e l a 1

Nr testu	Rozpuszczalnik			Wydajność	Dodatek
		[g]	[ml]	[%]
4	2-metylopirolidon	578	560	39,1
5	dimetylosulfotlenek	616	560	73,2
6	N,N-dimetyloacetamid	527,5	560	41,2
7	N,N-dimetyloacetamid	530	562,5	46,5	Dodatek 5% mol chlorku benzylotrietylo-amoniowego jako katalizatora przeniesienia fazowego
8	N,N-dimetyloformamid	531	560	15,2

P r z y k ł a d y 9 - 13. Wytwarzanie 4,5-diacetylo-[1,4,5]-oksadiazepiny

Mieszaninę 35 g diacetylohydrazyny (0,3 mol), 124,4 g lub 165,8 g zmielonego węglanu potasu (0,9 lub 1,2 mol, odpowiednio), 85,8 g eteru 2,2-dichlorodietylowego (0,6 mol) i 560 ml rozpuszczalnika (patrz Tabela 2) ogrzewa się do 125°C i utrzymuje w 125-130°C lub 80-90°C (w przypadku DMSO) przez 5 godzin. Następnie mieszaninę ochładza się do 20°C i sączy, a pozostałość po sączeniu przemywa się rozpuszczalnikiem. Wydajność jest podana jako zawartość związku tytułowego w połączonym przesączu.

T a b e l a 2

Nr testu	Rozpuszczalnik			Wydajność	Ilość zasady	temp.
		[g]	[ml]	[%]	[eq.]	[°C]
9	N,N-dimetyloacetamid	527,5	560	63,0	3	125-130
10	2-metylopirolidon	578	560	61,4	3	125-130
11	sulfolan	711	560	60,3	3	125-130
12	dimetylosulfotlenek	616	560	64,5	3	80-90
13	dimetylosulfotlenek	616	560	72,8	4	80-90

P r z y k ł a d 14. Wytwarzanie 1,2-(ftalilo)diazo-5-oksacykloheptanu

39,6 g proszku wodorotlenku potasu 85% (0,6 mol) wprowadza się do mieszaniny 49,1 g 2,3-dihydro-1,4-ftalazynodionu (0,3 mol) i 616 g dimetylosulfotlenku. Gdy zanika wydzielanie ciepła reakPL 207 150 B1 cji, dodaje się 85,8 g eteru 2,2-dichlorodietylowego (0,6 mol) i mieszaninę reakcyjną ogrzewa się do 80°C i utrzymuje w 80-90°C przez 5 godzin. Następnie mieszaninę chłodzi się do 20°C i sączy, a pozostałość po sączeniu przemywa się dimetylosulfotlenkiem. Rozpuszczalnik usuwa się z połączonych przesączy metodą destylacji, i do pozostałego oleju dodaje się 100 g n-pentanolu, przy czym produkt wykrystalizowuje. Sączenie i przemywanie pozostałości po sączeniu daje 22,5 g, lub 25%, związku tytułowego.

P r z y k ł a d 15. Wytwarzanie 4,5-diacetylo-[1,4,5]-oksadiazepiny

Mieszaninę 11,6 g diacetylohydrazyny (0,1 mol), 29,0 g zmielonego węglanu potasu (0,21 mol),

31,5 g eteru 2,2-dimezylodietylowego (0,12 mol) i 177 g dimetylosulfotlenku ogrzewa się do 80°C i utrzymuje w 80-85°C przez 6 godzin. Następnie mieszaninę ochładza się do 20°C i sączy, a pozostałość po sączeniu przemywa się przy użyciu 50 g dimetylosulfotlenku. Przesącz zatęża się całkowicie metodą odparowania, i do oleistej pozostałości dodaje się 20 ml wody. Trzykrotna ekstrakcja octanem etylu, suszenie połączonych ekstraktów nad siarczanem sodu, zatężenie metodą odparowania i krystalizacja pozostałości z n-pentanolu daje 10,8 g, lub 58,4%, związku tytułowego.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania pochodnych [1,4,5]-oksadiazepin przez (1) reakcję N,N'-diacylohydrazyny z 2,2'-dipodstawionym eterem dietylowym w rozpuszczalniku polarnym w obecnoś ci zasady wybranej z grupy obejmującej wodorotlenki i węglany i alkoholany metali alkalicznych i ziem alkalicznych, oraz mieszaniny takich zasad, i w podwyższonej temperaturze z wytworzeniem odpowiedniej 4,5-diacylo[1,4,5]-oksadiazepiny i (2) ewentualnie reakcję tego ostatniego związku z kwasem fluorowcowodorowym w rozpuszczalniku polarnym z wytworzeniem odpowiedniej [1,4,5]-oksadiazepiny w podwyższonej temperaturze, znamienny tym, że w etapie reakcji (1) stosuje się rozpuszczalnik wybrany z grupy obejmującej DMSO, sulfolan, NMP i DMA, a w etapie reakcji (2) stosuje się wysokowrzący rozpuszczalnik polarny wybrany z grupy obejmującej alkohole mające temperaturę wrzenia powyżej 100°C.