PL99724B1 - Sposob wytwarzania 1-/5-alkilo-1,3,4-tiadiazolilo-2/-1,3-dwualkilomocznikow - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia l-(5-alkilo-l,3,4-tiadiazolilo-2)-l,3-dwualkilo- moczników o wzorze 3 majacych wlasciwosci chwa¬ stobójcze.

Znany jest sposób wytwarzania l-(5-alkilo-l,3,4- -tiadiazolilo-2)-l,3-dwualkilomoczników na drodze acylowania 4-alkilotio-semikarbazydu, cykiodehy- dratacji otrzymanego produktu z wytworzeniem 2- -alkiloamino-5-alkilo-l,3,4-tiadiazolu oraz reakcji wytworzonego tiadiazolu z izocyjanianem alkilu.

Etap cyklodehydratacji prowadzi sie zazwyczaj w obecnosci stezonego kwasu siarkowego (patrz. M.

Ohta i H. Higashijima, J. Pharm. Soc. Japan, 72, 376 (1952) lub E. Hoggarth, J. Chem. Soc., 1163 <1949)). W innych znanych sposobach, cyklodehy- dratacje prowadzi sie z zastosowaniem jako kata¬ lizatora, np. kwasu polifosforowego, pieciochlorku fosforu lub chlorków kwasowych. Reakcje 2-alki- loamino-5-alkilo-l,3,4-tiadiazolu z izocyjanianem al- Irilu prowadzi sie znanymi sposobami.

Sposobem wedlug wynalazku wytwarza sie l-(5- -alkilo-1,3,4-tiadiazolilo-2) -1,3-dwualkilomoczniki o ogólnym wzorze 3, w którym R oznacza grupe al¬ kilowa o 1—6 atomach wegla lub chlorowcoalkilo- wa o 1—4 atomach wegla, R' oznacza grupe alkilo¬ wa o 1—6 atomach wegla a R" oznacza grupe al¬ kilowa o 1—4 atomach wegla.

Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze 1- -acylotiosemikarbazyd o ogólnym wzorze 1, w któ- Tym R i R' maja wyzej podane znaczenie, poddaje sie cyklizacji w obecnosci kwasu mineralnego, w srodowisku rozpuszczalnika takiego, jak weglowo¬ dór aromatyczny, w temperaturze 50—60°C, otrzy¬ mujac 2-alkiloamino-l,3,4-tiadiazol o ogólnym wzo¬ rze 2, w którym RiR' maja wyzej podane znacze¬ nie. Nastepnie oddziela sie warstwe kwasowa, su¬ szy sie azeotropowo warstwe organiczna i po wy¬ suszeniu dodaje do mieszaniny reakcyjnej izocyja¬ nian o wzorze R"—N=C=0, w którym R" ma wy¬ zej podane znaczenie. Izocyjanian reaguje z tiadia- zolem dajac l-(5-alkilo-l,3,4-tiadiazolilo-2)-l,3-dwu- alkilomocznik.

Proces ten ilustruje przedstawiony na rysunku schemat, przy czym we wzorach wystepujacych na schemacie R, R' oraz R" maja wyzej podane zna¬ czenie.

Okreslenie weglowodór aromatyczny dotyczy ben¬ zenu i jego alkilowanych pochodnych takich jak to¬ luen, ksyleny jak o-ksylen, m-ksylen i p-ksylen oraz inne alkilowe pochodne benzenu, np. etylo- benzen.

Jako kwasy mineralne korzystnie stosuje sie kwas siarkowy i chlorowodorowy, jakkolwiek moz¬ na stosowac inne kwasy mineralne, takie jak fos¬ forowy, pirofosforowy itp.

Przykladem grupy alkilowej o 1—6 atomach wegla, oznaczonej symbolem R' i R jest grupa me¬ tylowa, etylowa, n-propylowa, izopropylowa, III- nrzed.butylowa, n-butylowa, izobutylowa, II-rzed. butylowa, 1-pentylowa, 2-pentylowa, 3-pentylowa, 99 7243 99 724 4 3-metylo-l-butylowa, 3-metylo-2-butylowa, 2-mety- lo-2-butylowa, neopentylowa, 1-heksylowa, 2-he- ksylowa, 3-heksylowa, 4-metylo-l-pentylowa, 4- -metylo-2-pentylowa, 2-metylo-2-pentylowa; 2-me- tylo-3-pentylowa, 2,3-dtooimetylo-l-butylowa 2,3- -dwumetylo-2-butylowa, | 3,3-dwumetylo- 1-buty Io¬ wa, 3,3-dwumetylo-2-bvitylowa, 2,2-dwumetylo-l- -butylowa, 2-etylo-l-butylowa, 2-etylo-2-butylowa itp. Przykladami grup alkilowych o 1—4 atomach wegla, oznaczonych symbolem R" sa równiez wyzej wymienione grupy; Do grup chlorowcoalkilowych o 1—4 atomach we¬ gla, oznaczonych symbolem R, nalezy grupa trój- fluorometylowa, pieciofluoroetylowa, siedmiofluoro- -n-propylowa, fluoroinetylowa, 2-fluoroetylowa, chlorometylowa, dwufluorornetyIowa, chlorodwu- fluorometylowa, bromometylowa, jodometylowa, taromodwufluorometylowa itp. ' Zwiazkami wytwarzanymi sposobem wedlug wy¬ nalazku sa takie pochodne jak: l-(5-II-rzed;butylo- -l,3,4-tiadiazolilo-2)-l-etylo-3-metylomocznik, l-(5- -siedmiofluoroizopropylo-l,3,4-tiadiazolilo-2)-l-(2- -pentylo)-3-n-butylomocznik, l-(5-dwufluorometylo- -l,3,4-tiadiazoliló-2)-l,3-dwu-n-propylQmocznik, 1- -[5-(2'-metylo-l,-butylo)-l,3,4-tiadiazolilo-2]-l,3- -dwu-n-butylomocznik.

Jak podano, zwiazki wytwarzane sposobem we¬ dlug wynalazku posiadaja dzialanie chwastobójcze.

Wykazuja one aktywnosc przy stosowaniu do gle¬ by, w stosunku d° szerokiego zakresu chwastów.

Przy duzych dawkach dzialaja one jak herbicydy totalne, natomiast w mniejszych dawkach wykazuja selektywna aktywnosc chwastobójcza.

Wyjsciowy l-acylo-4-alkilotiosemikarbazyd wy¬ twarza . Bie na drodze acylowania 4-alkilotiosemi- lcar^azydu halogenkiem acylu, w obecnosci akcep- Jora kwasu.^ Spofto^m wedlug wynalazku proces prowadzi sie na*tefHi3ac3i °° stezonego kwasu siarkowego dodaje sie w temperaturze okolo 50°C l^acylo-4-alkilotio- semikartiazyd a nastepnie weglowodór aromatycz¬ ny, n©, toluen i kontynuuje ogrzewanie w ciagu okolo J godziny* W tym czasie kwas siarkowy roz¬ ciencza sie wo4a, jw czym zobojetnia sie 2$°/o roz- tworem wodorotlenku amonu. Koncowa wartosc pH wynosi 7,5—7,8. Warstwe kwasu siarkowego Pddpela m i w innym naczyniu przemywa tolu¬ enem, StelUien s plukania dodaje sie do tolueno- weao zmiota 3-aiW&a!nino~5«alkilo«l,3,4-tiadia- zolu. Roztwór ten suszy sie azeotropowo, po czym do mi^zuniny reafceyjnej wprowadza sie odpo¬ wiedni izocyjanian i ograewa mieszanine w tempe- raturse 89-HMeC, w ciagu l^2 godzin. Nastepnie 4 mtesz.aainy tej wydziMa sie mocznik znanym spo¬ sobem. w sposobie wedlug wynalazku korzystnie sto¬ suje m toluen lub teylen, poniewaz ich nisco wyz¬ sza temperatura wtfgenia umozliwia prowadzenie reakcji z izocyjanianem w wyzs*ej temperaturze.

Stasowanie tensenu jest jednakze równio skuteez- VegJawa pul^cadnik, moze byc okwtoy podczas lab na kon¬ ca .mtaM zajatoaiepia pierscienia, przy ozym w procesie prowadzonym sposobem wedlug wynalaz¬ ku moze on równiez byc obecny od poczatku, Zasadnicza zaleta sposobu wedlug wynalazku jest uproszczenie procesu polegajace na tym, ze ca- la synteze mozna prowadzic w jednym naczyniu reakcyjnym. Obecnosc weglowodoru aromatyczne¬ go, stanowiacego rozpuszczalnik, ulatwia prowadze¬ nie etapu zamkniecia pierscienia zachodzacego w warstwie kwasnej, poniewaz produkt reakcji prze- chodzi do warstwy weglowodoru aromatycznego.

Ciezsza warstwe kwasu siarkowego latwo usuwa sie z naczynia reakcyjnego pod koniec etapu zam¬ kniecia pierscienia, a pozostala warstwe organicz¬ na mozna suszyc azeotropowo przez prosta desty- is lacje niewielkiej frakcji weglowodoru' aromatycz¬ nego. Ponadto, reakcje z izocyjanianem, w 4 Htjórej otrzymuje sie mocznik prowadzi sie latwo-Wj obec¬ nosci weglowodoru aromatycznego.

Mozliwosc prowadzenia procesu --w--jednym na- czyniu reakcyjnym, bez koniecznosci wyodrebnia¬ nia przejsciowego 1,3,4-tiadiazolu, powoduje, ze proces ten jest prostszy, a produkt kjoncowy otrzy¬ muje sie przy mniejszych kosztach. W dodatku, na: wydajnosc i czystosc produktu nie wplywa ujem- 19 nie to, ze zwiazek posredni nie jest wydzielany z mieszaniny reakcyjnej, a w istocie wydajnosc pro¬ cesu jest nieco wieksza. Obecnosc weglowodoru aromatycznego podczas reakcji zamkniecia piers¬ cienia pozwala na zastosowanie kwasu mineralne- go, przy mniejszych kosztach poczatkowych, jak równiez na zaoszczedzenie kosztów zwiazanych z usuwaniem kwasu odpadowego.

Ponizsze przyklady ilustruja sposób wedlug wy¬ nalazku.

Przyklad I. Wytwarzanie l-(5-trójfluorome- tylo-La^-tiadiazolilo-aj-l^-dwumetylomocznika.

Do 18 g 18M kwasu siarkowego dodaje sie w temperaturze 50—55°c okolo 19,5 g l-trójfluorome- tyloformylo-4-metylotiosemikarbazydu. Ogrzewanie 40 w powyzszym zakresie temperatur kontynuuje sie w ciagu dalszej godziny, po czym dodaje sie okolo 50 ml wody, 50 ml toluenu i 35 ml 28% roz¬ tworu wodorotlenku amonu, zwiekszajac pH roz¬ tworu do wartosci7,5. - 45 Warstwe wodna oddziela sie i ekstrahuje dwu¬ krotnie 25 ml porcjami toluenu. Popluczki tolueno- we dodaje sie do poczatkowej warstwy toluenowejr która suszy swe azeotropowo. Wytworzony podczas zobojetniania siarczan amonu oddziela sie przez io saczenie. Do toluenowego roztworu wkrapla sie 6,3 g izocyjanianu metylu, utrzymujac temperatu¬ re w granicach 85—90°C, Po zakonczeniu wkrapla- nia mieszanine reakcyjna ogrzewa sie w tej sa¬ mej temperaturze w ciagu 1,5 godziny, a nastepnie chlodzi. Wytworzony w powyzszej reakcji l-(5-trój' iluorojnetylo-M,4-tiadiazolilo-2)-l,3-dwumetylo- mocznik oddziela sie przez saczenie. Oddzielony od przesaczu osad, przemywa sie toluenem i suszy, otrzymujac 14,0 g l-(5*tróifluorometylo-l,3,4-tiadia- 40 zolito-2Mf3-4wumetyIomoczriik o temperaturze top¬ nienia Okolo 133—135°C.

Przyklad II. Wytwarzanie MS-III-rzed.bu- tyio-l&l-tiadiazolik^M Do trójszyjnej kolby z kulistym dnem o poiem- 45 nosci 25Q ml wprowadza sie 30,8 g 18M kwasu5 •1724 6 siarkowego. Nastepnie w temperaturze 50—55°C do kwasu siarkowego dodaje sie 32,1 g 1-piwaloilo- -4-metylotiosemikarbazydu i 20 ml toluenu. Ogrze¬ wanie w temperaturze 55°C kontynuuje sie w ciagu okolo 1 godziny, po czym dodaje sie 25 ml wody i otrzymana mieszanine zobojetnia sie 60 ml 28°/o wo¬ dorotlenkiem amonu. Odczyn roztworu ma wartosc pH 7,5—7,8. Warstwe wodna kwasu oddziela sie i ekstrahuje dwoma porcjami po 30 ml toluenu.

Ekstrakty toluenowe laczy sie z pierwotna warst¬ wa toluenu i suszy azeotropowo. Roztwór toluenowy ogrzewa sie do temperatury 85—90°C i dodaje 9,7 g izocyjanianu metylu. Mieszanine reakcyjna ogrze¬ wa sie dodatkowo w temperaturze 85—90°C, w ciagu 1,5 godziny. Nastepnie chlodzi sie wytraca¬ jac l-(5-III-rzed. butylo-l,3,4-tiadiazolilo-2Vl,3- -dwumetylomocznik. Osad odsacza sie i suszy, otrzy¬ mujac 32,2 g l-(5-III-rzed.butylo-l,3,4-tiadiazolilo- -2)-l,3-dwumetylomocznik o temperaturze topnienia 160—162°C. (wydajnosc 84%). Produkt posiada czy¬ stosc 97,8%, co oznaczono metoda chromatografii cienkowarstwowej.

Po powtórnym przeprowadzeniu procesu wyzej opisanym sposobem otrzymuje sie 34,4 g l-(5-III- -rzed.butylo-l,3,4-tiadiazolilo-2)-l,3-dwumetylomocz- nika o czystosci 97,7%, oznaczonej metoda chro¬ matografii cienkowarstwowej. Wydajnosc procesu wynosi 88,5%.

Przyklad III. Wytwarzanie l-(5-III-rzed.bu- tylo-l,3,4-tiadiazolilo-2)-l,3-dwumetylomocznika.

W 250 ml kolbie trójszyjnej z kulistym dnem sporzadza sie mieszanine zawierajaca 9 g 18M kwasu siarkowego i 40 ml ksylenu. Nastepnie do¬ daje sie 9,5 g l-piwaloilo-4-metylotiosemikarba- zydu, przy czym temperatura wzrasta do 45°C. Na¬ stepnie dodaje sie jeszcze 10 ml ksylenu. Tempe¬ ratura reakcji wzrasta do 55°C i temperature te utrzymuje sie w ciagu 1 godziny. Po ochlodzeniu dodaje sie 25 ml wody i zobojetnia kwas siarkowy stezonym wodorotlenkiem amonu, analogicznie jak poprzednio. Warstwe kwasu siarkowego oddziela sie i ekstrahuje dwukrotnie 25 ml porcjami ksyle¬ nu. Popluczki ksylenowe dodaje sie do warstwy ksylenu, suszy i dodaje 3,2 g izocyjanianu metylu.

Mieszanine reakcyjna ogrzewa sie do temperatury 85—90°C i utrzymuje w tej temperaturze w ciagu 2,5 godziny. Po ochlodzeniu wytraca sie osad l-(5- -III-rzed.butylo-l,3,4-tiadiazolilo-2)-l,3-dwumetylo- mocznika, który oddziela sie sposobem opisanym w przykladzie II, otrzymujac 9,3 g produktu (82% wydajnosci) o temperaturze topnienia 160—162°C.

Przyklad IV. Wytwarzanie l-(5-III-rzed.bu- tylo-l,3,4-tiadiazolilo-2)-l,3-dwumetylomocznika.

Do wylozonego szklem aparatu destylacyjnego o pojemnosci 757 litra wprowadza sie 67 litrów 18M kwasu siarkowego. Do kwasu w temperaturze 50— —55°C, mieszajac, dodaje sie 137 kg l-piwaloilo-4- -metylotiosemikarbazydu. Po dodaniu mieszanine reakcyjna miesza sie w tej samej temperaturze do¬ datkowo w ciagu 1 godziny. Nastepnie dodaje sie 100 litrów zimnej wody i 200 litrów 28% wodoro¬ tlenku amonu. Wodorotlenek amonu dodaje sie w ciagu 2 godzin. Wartosc pH otrzymanego roztworu wynosi 7,2. Nastepnie dodaje sie 300 litrów toluenu i mieszanine reakcyjna miesza sie w ciagu okolo 40 minut. Wodna warstwe odziela sie, a warstwe toluenowa przemywa trzema 100 litrowymi por¬ cjami wody destylowanej.

Mieszanine reakcyjna suszy sie za pomoca de¬ stylacji azeotropowej. Nastepnie w ciagu 1 godziny, utrzymujac temperature 44—70°C, dodaje sie 45 kg izocyjanianu metylu. Po oddaniu, mieszanine re¬ akcyjna ogrzewa sie w temperaturze 80—85°C w ciagu 2 godzin, a nastepnie chlodzi. W celu rozloze¬ nia nadmiaru izocyjanianu dodaje sie 19 litrów de¬ stylowanej wody i 19 litrów 28% amoniaku. Mie¬ szanine reakcyjna chlodzi sie do okolo 0°C, przy czym wytraca sie l-(5-III-rzed.butylo-l,3,4-tiadiazo- lilo-2)-l,3-dwumetylomocznik, który odsacza sie.

Oddzielony osad przemywa sie 80 litrami zimnego toluenu i 190 litrów wody destylowanej, w tempe¬ raturze 5°C, po czym suszy sie w temperaturze 70°C, w ciagu 3 dni. Osad ten wazy 139,5 kg.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania l-(5-alkilo-l,3,4-tiadiazolilo- 35 -2-)-l,3-dwualkilomoczników o ogólnym wzorze 3, w którym R oznacza grupe alkilowa o 1—6 ato¬ mach wegla lub chlorowcoalkilowa o 1—4 atomach wegla, R' oznacza grupe alkilowa o 1—6 atomach wegla a R" oznacza grupe alkilowa o 1—4 atomach 40 wegla, polegajacy na cyklizacji 1-acylotiosemikar- bazydu o ogólnym wzorze 1, w którym R i R' maja wyzej podane znaczenie w obecnosci kwasu mineralnego, w srodowisku rozpuszczalnika i na¬ stepnej reakcji otrzymanego 2-alkiloamino-1,3,4- 45 -tiadiazolu o ogólnym wzorze 2, w którym R i R' maja wyzej podane znaczenie z izocyjanianem o wzorze R"—N=C=0, w którym R" ma wyzej po¬ dane znaczenie, znamienny tym, ze reakcje cykli¬ zacji prowadzi sie w srodowisku aromatycznego 50 weglowodoru jako rozpuszczalnika, w temperatu¬ rze 50—60°C, oddziela sie warstwe kwasowa a war¬ stwe organiczna suszy azeotropowo, po czym do mieszaniny reakcyjnej dodaje sie izocyjanian. 15 20 2599 724 R-C-NH-NH-C-NH-R1 qn N-N d-lw-p n II || H2 bU4 II II K ri~^"u OZGraf. Lz. 1967 naklad 95+17 egz. Cena 45 iX 0 S weglowodór R~C C"" NH weglowodór \A/7(^r f arornalLjcznLj \ y • aromat ljczmlj S R. Wzor Z N-N 0 II u ii R-C C-N-C-NH-R" \ / I S R' Wzór 3 Schemat