PL94122B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania 2*mino-5*lkilo-1,3#4-tiadiazoli o ogólnym wzorze 1, w którym R oznacza rodnik alkilowy o 1-7 atomach wegla, a R1 oznacza atom wodoru lub rodnik alkilowy o 1-6 atomach wegla. Zwiazki te sa uzyteczne jako srodki chwastobójcze.

Znany sposób wytwarzania 2-amino-5-alkilo-1,3,4-tiadiazoll polega na tym, ze 4-alkilotiosemikarbazyd acyluje sie i otrzymany produkt odwadnia, powodujac zamkniecie pierscienia. Odwadnianie polaczone z cykllza- cja zwykle prowadzi sie w obecnosci stezonego kwasu siarkowego lub kwasu pol(fosforowego (M.Ohta i T. Higashijimia, J. Pharm. Soc. Japan, 72, 376 /1952/, E. Haggarth, J. Chem. Soc, 1163 /1949/). Inne znane sposoby prowadzenia tego procesu polegaja na stosowaniu kwasu polifosforowego, pieciochlorku fosforu lub chlorów kwasowych jako katalizatorów.

Wynalazek ma na celu opracowanie sposobu wytwarzania 2-amino«5-alkilo-1,3,4-tiadiazoli z wydajnoscia wieksza od tej, jaka mozna uzyskac stosujac znane procesy.

Sposobem wedlug wynalazku zwiazki o ogólnym wzorze 1, w którym R i R1 maja wyzej podane znaczenie, wytwarza sie poddajac reakcji w stosunku równomolowym kwas alifatyczny o ogólnymi_wzorze RCOOH, w którym R ma wyzej podane znaczenie, z pochodna tiosemikarbazydu o ogólnym wzorze 2, w którym R Jna wyzej podane znaczenie, po czym otrzymany acylotiosemikarbazyd odwadnia sie powodujac zamkn|ebie pierscienia w srodowisku mineralnego kwasu, Cecha sposobu wedlug wynalazku jest to, ze jako srodowisko w procesie acylowania i w procesie odwadniania z zamknieciem pierscienia stosuje sie mieszanine kwasów zawierajaca 65-85% wagowych kwasu polifosforowego I 15-35% wagowych kwasu siarkowego.

Okreslenie „rodnik alkilowy 1-7 atomach wegla" obejmuje rodniki takie jak rodnik metylowy,etylowy, n-propylowy, izopropylowy, lll-rzed .butylowy, n-butylowy, Izobutylowy, ll-rzed .butylowy, 1-pentylowy,2-pen- tylowy, 3-pentylowy, 3-metylo-1 -butylowy, 3-metylo-2-butylowy, 2-metylo-2-butylowy, neopentylowy, 1 -heksy-2 04122 Iowy, 2-heksylowy, 3-heksylowy, 1-neptylowy, 2-heptylowy, 3-heptylowy, 4-heptylowy, 4-metylo-1-pentylowy, 4-metylo-2-pentylowy, 2-metylo-2-pentylowy, 2-metylo-3-pentylowy, 2,3-dwumetylo-1 -butylowy, 2,3-dwumety- lo-2-butyIowy, 3,3-dwumetylo-1 -butylowy, 3,3-dwumetylo-2-butylowy, 2,2-dwumetylo-1-butylowy, 2-etylo-l- butylowy lub 2-etylo-2-butylowy.

Podstawnik R1 jako rodnik alkilowy o 1-6 atomach wegla oznacza wymienione wyzej rodniki zawierajace 1-6 atomów wegla. Produkty wyjsciowe stosowane w procesie prowadzonym sposobem wedlug wynalazku sa zwiazkami znanymi lub wytwarza sie je znanymi sposobami. Jako kwas alifatyczny w procesie tym stosuje sie kwas octowy, propionowyr maslowy, izomaslowy, piwalinowy, walerianowy, pentanokarboksylowy-1 lub heksanokarboksylowy-1.

Zwiazki o wzorze 2, w którym R1 ma wyzej podane znaczenie, wytwarza sie na przyklad przez reakcje Izotiocyjanianu o ogólnym wzorze R1 -N=C=S, w którym R1 ma wyzej podane znaczenie, z hydrazyna. Przykla¬ dami zwiazków o wzorze 2, sa: tiosemikarbazyd, 4-metylo-3-tiosemikarbazyd,4-etylo-3-tiosemikarbazyd,4-pro- pylo-3-tiosemikarbazyd, 4-izopropylo-3-tiosemlkarbazyd, 4-butylo-3-tiosemikarbazyd, 4-lll-rzed.butylo-3-tio- semikarbazyd, 4-pentylo-3-tiosemikarbazyd, 4-neopentylo-3-tiosemikarbazyd lub 4-heksylo-3-tiosemikarbazyd.

Stosowanie samego kwasu siarkowego lub samego kwasu polifosforowego do odwadniania i cyklizacjl 1-acylo-4-alkilotiosemikarbazydów w celu wytwarzania 2-amino-5-alkilo-1,3,4-tiadiazoli jest znane z opisu paten¬ towego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2799683. W procesie prowadzonym sposobem wedlug wynalazku natomiast, stosuje sie mieszanine kwasów mineralnych zawierajaca 15-35% kwasu siarkowego i 65-85% kwasu poJlfosforowego w stosunku wagowym, dzieki czemu uzyskuje sie wydajnosc procesu wyzsza niz przy stosowaniu tych kwasów pojedynczo. Na przyklad, wytwarzajac 2-III-rzed.butylo-5-metyloamino-1^,4-tiadiazol z kwasu piwalinowego i 4-metylo-3-tiosemikarbazydu znanym sposobem w srodowisku kwasu siarkowego, prowa¬ dzac proces odwadniania i cyklizacji w temperaturze 105°C, wówczas wydajnosc wynosi okolo 70% wydajnosci teoretycznej. Stosujac w takich samych warunkach zamiast kwasu siarkowego kwas polifosforowy, uzyskuje sie wydajnosc wynoszaca okolo 80% wydajnosci teoretycznej, natomiast stosujac zgodnie z wynalazkiem mieszanine obu tych kwasów o podanym wyzej skladzie, otrzymuje sie wydajnosc wynoszaca co najmniej 90% wydajnosci teoretycznej.

Szczególnie korzystnie stosuje sie mieszanine zawierajaca 20—33% wagowych kwasu siarkowego i 67-80% wagowych kwasu polifosforowego, a najwyzsza wydajnosc uzyskuje sie stosujac mieszanine o zawartosci 25% wagowych kwasu siarkowego i 75% kwasu polifosforowego. Mozna wprawdzie stosowac mieszaniny o skladzie wybiegajacym poza wyzej podane granice, ale korzysci na zwiekszenie wydajnosci sa wówczas mniejsze. Gdy zawartosc kwasu polifosforowego w mieszaninie jest wyzsza niz 80% wagowych, wydajnosc procesu maleje, aczkolwiek nadal jest wyzsza od uzyskiwanej przy stosowaniu samego kwasu polifosforowego.

W procesie wedlug wynalazku stosuje sie kwas siarkowy i kwas polifosforowy w znanej postaci, przy czym kwas polifosforowy zwykle zawiera 82-86% wagowych P205. Przed dodaniem do mieszaniny reakcyjnej oba te kwasy miesza sie starannie. Kwas polifosforowy ma bardzo wysoka lepkosc i oba kwasy zlane razem maja tendencje tworzenia dwóch warstw. Stosowanie takiej rozwarstwionej mieszaniny powoduje rozklad produktów wyjsciowych, nizsza wydajnosc procesu lub wieksze zanieczyszczenie produktu. Ilosc mieszaniny obu kwasów stosowana w procesie nie ma decydujacego znaczenia, ale nalezy stosowac taka ilosc tej mieszaniny, aby otrzymac mieszanine reakcyjna, która w temperaturze procesu odwadniania polaczonego z zamknieciem piers¬ cienia daje sie mieszac. Korzystnie jest dodawac do zimnej mieszaniny kwasów najpierw tiosemikarbazyd, a nastepnie molowy równowaznik odpowiedniego kwasu alifatycznego. Jezeli dodawanie nastepuje porcjami, wówczas równiez trzeba zachowywac stosunek równomolowy lub skladników reakcji.

Mieszanina kwasów ma poczatkowo temperature okolo 10-20°C, a to w celu unikniecia rozkladu tiosemikarbazydu. Na zimno, przed procesem odwadniania i cyklizacji, kwas alifatyczny reaguje z tiosemlkarba- zydem, przy czym powstaje in situ acylotiosemikarbazyd, który nastepnie, w temperaturze podwyzszonej, ulega odwodnieniu polaczonemu zcyklizacja, dajac pochodna tiazolu. Proces odwadniania i cyklizacji konczy sie ogrzewajac mieszanine w temperaturze okolo 100-120°C. Korzystnie te faze procesu prowadzi sie w temperatu¬ rze okolo 106-110°C, przy czym trwa ona okolo 3 godzin. Im nizsza jest temperatura w czasie tego procesu, tym dluzszy czas trwania reakcji, i na przyklad w temperaturze ponizej 100°C proces wprawdzie równiez zachodzi, ale predkosc reakcji jest nieekonomiczna.

Po zakonczeniu odwadniania polaczonego zcyklizacja, korzystnie w temperaturze 1Q5°C, mieszanine rozciencza sie woda, chlodzi i zobojetnia kwas, w celu otrzymania aminotiadiazolu w postaci wolnej zasady. Do zobojetniania stosuje sie dowolny wodorotlenek metalu alkalicznego i doprowadza wartosc pH mieszaniny do 6,8-7,3, powodujac wytracenie sie produktu. Moznatez korzystnie zobojetniac wodorotlenkiem amonu.

Otrzymany osad aminotiadiazolu wyosabnla sie znanymi sposobami. Mozna jednak zamiast wytracania ekstrahowac produkt organicznym rozpuszczalnikiem, takim Jak aromatyczny weglowodór, otrzymujac roztwór94122 V 3 nadajacy sie do dalszych reakcji. Na przyklad, po zakonczeniu odwadniania i cykllzacjl mieszanine traktuje sie toluenem i nastepnie zobojetnia, otrzymujac roztwór aminotiadiazolu w toluenie. Roztwór ten oddziela sie od fazy wodnej i produkt suszy azeotropowo. Nastepnie do roztworu dodaje sie odpowiedni izocyjanian i oprzewa mieszanine w ciagu 1-2 godzin w temperaturze okolo B5-90°C, otrzymujac H5-alkllotladlazolllo)-1^-dwUalkl- lomocznikr stosowany jako srodek chwastobójczy. Jako rozpuszczalnik do ekstrakcji mozna stosowac benzen, jego pochodne alkilowe, takie jak toluen, etylobenzen, ksyleny, a takie o-chlorotoluen.

Proces wedlug wynalazku prowadzi sie korzystnie w ten sposób, ze mieszanine zawierajaca przykladowo % kwasu siarkowego 175% kwasu polifosforowego chlodzi sie do temperatury okolo 10°C, dodaje tiosemikarbazyd do zimnej mieszaniny i utrzymujac temperature okolo 10-20°C dodaje molowy równowaznik odpowiedniego kwasu alifatycznego. Nastepnie ogrzewa sie mieszanine I utrzymuje Ja w temperaturze okolo 105°C wciagu okolo 3 godzin, po czym dodaje sie wody i rozpuszczalnika weglowodorowego. I zobojetnia za pomoca 28% wodorotlenku amonowego do wartosci pH 6,6-7,3. Po oddzieleniu warstw roztwór zawierajacy 2-alklloamino-5-alkllo-1,3,4-tiadiazol w postaci wolnej zasady suszy sie azeotropowo.

Sposobem wedlug wynalazku wytwarza sie na przyklad nastepujace zwiazki: 2*mino-5-lzopropylo-1,3,4-tiadiazol, 2-metyloamino-5-izopropylo-1,3,4-tiadiazol 2-amino-5-11-rzed.butylo-1,3,4-tiadiazol, -ll-rzed.butylo-2-metyloamino-1,3,4-tiadiazol, 2-amino-5-|||-rzed.butylo-1 ,3,4-tiadiazol, -lll-rzed.butylo-2-metyloamino-1,3,4-tiadiazol, 2-amino-5-lll-rzed.pentylo-1,3,4-tiadiazol, 2-metyloamino-5-l 11-rzed .pentylo-1,3,4-tiadiazol, 2-amino-5-(1-etylopropylo)-1,3,4-tiadiazol, -(1*tylopropylo)-2-metyloamino-1,3,4-tiadiazol, 2-8mino-5-(1-metylobutylo)-1,3,4-tiadiazol, 2-metyloamino-5-(1-metylobutylo)-1,3,4-tiadiazol, 2-amino-5-(1-metylopentylo)-1,3,4-tiadiazol, 2-metyloamino-5-(1-metylopentylo)-1,3,4-tiadiazol, 2-amino-5-(1,1^wumety}obutylo)-1,3,4-tiadiazol, 2-metyloamino-5-(1,1-dwumetylobutylo)-1,3,4-tiadiazol, 2-emino-5-(1-etylobutylo)-1,3,4-tiadiazcl, -(1 -etylobutylo)-2-metyloamino-1,3,4-tiadiazol, 2-amino-5-< 1 -metyloheksylo)-1,3,4-tiadiazol, 2-metyloamino-5-(1-nTetyloheksylo)-1,3,4-tiadiazol, 2-a mino-5-( 1,1 -dwumety lopentylo) -1,3,4-tiadiazol, 2-metyloamino-5-(1,1 -dwumety lopenty lo)-1,3,4-tiadiazol, 2-*mino-5-(1-etylopentylo)-1,3,4 -(1 -etylopentylo)-2-metyloamino-1 ,3,4-tiadiazol, 2-«tyloamino-5-izopropylo-1 ,3,4-tiadiazol, -ll-rzed.butylo-2-propyloamino-1^,4-tiadiazol, 2-I lhrzedi)Utylo*2-butyloamino-1,3,4*iadiazol, 2-pentyloamino-5-izopropylo-1,3,4-tiadiazol, 2-heksyloamino-5-ll-rzed.butylo-1 ,3,4-tiadiazol, 2-amino-5-metylo-1,3(44iadiazol, 2-metyloamino-5-metylo-1 ,3,4-tiadiazol.

Przyklad I, 18 o kwasu siarkowego miesza sie dokladnie z 54 g kwasu polifosforowego I utrzymujac temperature 10-20°C dodaje 21 g {0,2 mola) 4-metylo-3*iosemlkarbazydu, a nastepnie 14,8 g (0,2 mola) kwasu propionowego, po czym usuwa sie chlodzenie i zezwala na egzotermiczne ogrzanie sie mieszaniny I utrzymuje w temperaturze 100-105°C w ciagu 3 godzin. Nastepnie dodaje sie 50 ml wody i 50 ml toluenu i dodajac 110 ml 28% wodorotlenku amonu doprowadza sie wartosc pH mieszaniny do 7fi. Oddziela sie warstwe toluenowa suszy ja na drodze azootropowej destylacji, po czym odparowuje sie toluen pod zmniejszonym cisnieniem otrzymujac 26,7 g (93% wydajnosci teoretycznej) 5*tylo-2-meiyloamlno-1,3,4-tiadiazolu o temperaturze topnienia 84-87°C.

Przyklad II. Postepujac w sposób analogiczny do opisanego w przykladzie I, przez reakcje 21 g (0,2 mola) 4-metylo-3-tiosemikarbazydu z17,6g (0,2 mola) kwasu izomaslowego w 72 g mieszaniny kwasów o skladzie podanym w przykladzie I, otrzymuje sie 26,7 g (85% wydajnosci teoretycznej) 5-lzopropylo-2-metylo. amino-1,3,4-tiadiazolu w postaci oleistego produktu.4 04122 Przyklad III. Mieszanin* 270 0 kwasu polifosforowego i90o kwatu siarkowego chlodzi sie do tamperatury 10°C i dodaja 106 0 (1 mol) 4-metylo-34losamlkarbazydu, a nastepnie 102 (1 mol) kwasu plwallno- weflo, przy czym chlodzac utrzymuje sie mieszanine w temperaturze 10-20°C. Po zakonczeniu dodawania przerywa sie chlodzenie i pozwala, aby na skutek egzotermicznej reakcji temperatura mieszaniny wzrosla do 110°C. Nastepnie utrzymuje sie mieszanine w temperaturze okolo 105°C wciagu 3 godzin, po czym dodaje 60 ml wody i 260 ml toluenu i zobojetnia mieszanine w temperaturze 75°C do wartosci pH 7>0, dodajac 625 ml wodorotlenku amonu. Cieple warstwy rozdziela sie, roztwór toluenowy suszy przez azeotropowa destylacje, po czym odparowuje toluen pod zmniejszonym cisnieniem, otrzymujac 150 o (93% wydajnosci teoretycznej) 6*ll)-rzed.butylo-2-metyloamlno-1,3,4-tiadiazolu o temperaturze topnienia 79-82°C.

Claims (8)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania aminotiadiazoll o ogólnym wzorze 1, w którym R oznacza rodnik alkilowy o 1-7 atomach wegla, a R1 oznacza atom wodoru lub rodnik alkilowy o 1-6 atomach wegla, przez reakcje w kwasnym srodowisku molowych równowazników alifatycznego kwasu o ogólnym wzorze RCOOH, w którym R ma wyze] podane znaczenie, z pochodna tiosemikarbazydu o ogólnym wzorze 2, w którym R1 ma wyzej podane znaczenie, znamienny t y m, ze reakcje prowadzi sie w kwasnym srodowisku mineralnym zawierajacym 15-35% wagowych kwasu siarkowego i 66-65% wagowych kwasu polifosforowego.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze reakcje konczy sie ogrzewajac mieszanine reakcyjna w temperaturze 100-120°C<

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie kwasne srodowisko zawierajace 20-33% wagowych kwasu siarkowego i 67-60% wagowych kwasu polifosforowego.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze stosuje sie srodowisko kwasne zawierajace 25% wagowych kwasu siarkowego i 75% wagowych kwasu polifosforowego.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przez reakcje kwasu plwallnowego z tlosemlkarba- zydem wytwarza sie 2-emlno-5-lll-rzed.butylo-1,3,4-tiadiazol.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przez reakcje kwasu plwallnowego z 4-metylo-3- tiosemikarbazydem wytwarza sie 5-lll-rzed.butylo-2metyloamlno-1^^-tladiazol.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przez reakcje kwasu Izomaslowego z tlosemlkarba- zydem wytwarza sie 2-am!no-5-lzopropylo-1,3,4-tiadiazol.

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przez reakcje kwasu Izomaslowego z 4-metylo-3- tiosemlkarbazydem wytwarza sie 2-metyloamino 5 izopropylo-13/l-tladiazol. R-OwC-NHR1 Wzór { S R JYzor 2 Prac. Poligraf. UP PRL nakled 120+18 Cene 10 zl