Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der Zwischenprodukte für die Herstellung von Wirkstoffen, insbesondere von herbiziden Sulfonylhamstoffen

Es ist bekannt, daß man Harnstoffe der Formel Aryl-SO ₂ -NH-CO-NH-R, worin Aryl einen gegebenenfalls substituierten Arylrest und R einen Alkylrest bedeuten, im Prinzip mit Phosgen zu entsprechenden Isocyanaten der Formel Aryl-SO ₂ -NCO umsetzen kann, welche ihrerseits zur Herstellung von herbizid wirksamen Sulfonylhamstoffen eingesetzt werden können (EP-A-0584043, US-A-4566898) Um die allgemeine Methode auf die Herstellung von Sulfonylhamstoffen in der Reihe Aryl = 2-Carbomethoxy-5-jod-phen-1 -yl anwenden zu können, welche wertvolle herbizide Sulfonylharnstoffe darstellen (WO-A-92/13845), stellte sich die Aufgabe, Verbindungen der Formel (I) bereitzustellen,

worin R = Alkyl oder Cycloalkyl bedeutet, wobei jeder der beiden letztgenannten Reste unsubstituiert oder substituiert ist Vorzugsweise bestand die Aufgabe dann, ein effektives Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Formel (I) bereitzustellen

Überraschenderweise gelingt es, wie nachstehend naher erläutert, die Verbindungen der Formel (I) ausgehend von Verbindungen der Formel (II) über die Zwischenstufen (III) und (IV) in sehr guten Ausbeuten zu erhalten Mit der Erfindung wird somit eine effektive Herstellung von herbiziden Sulfonylhamstoffen und anderen Wirkstoffen ermöglicht

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von N-substituierten 4- Jod-2-[N-(aminocarbonyl)-aminosulfonyl]-benzoesäuremethyles tern der Formel (I),

worin R = Alkyl oder Cycloalkyl, wobei jeder der beiden letztgenannten Reste unsubstituiert oder substituiert ist, bedeutet und vorzugsweise R = (C^C^JAlkyl, das unsubstituiert oder durch einen oder mehrere Reste aus der Gruppe Halogen, (C _r C ₆ )Alkoxy, (C _r C ₆ )Alkylthio, (C _r C ₆ )Haloalkoxy und gegebenenfalls substituiertes Phenyl substituiert ist, oder (C ₃ -C ₁ )Cycloalkyl, das unsubstituiert oder durch einen oder mehrere Reste aus der Gruppe Halogen, (C _r C ₄ )Alkyl, (C _r C ₄ )Haloalkyl, (C _r C ₄ )Alkoxy, (C _r C ₄ )Haloalkoxy und (C _r C ₆ )Alkylthio substituiert ist, bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) eine Verbindung der Formel (II)

durch Diazotierung in Gegenwart einer Säure H ⁺ X ^" , wobei X ^" ein Äquivalent eines Anions, beispielsweise X ^" = CI ^" , J ^" oder HSO ₄ ^" , bedeutet, zu einer Verbindung (Diazoniumsalz) der Formel (III),

o

worin X ^" die Bedeutung wie in der Saure H ⁺ X ^" hat, umsetzt und

(b) die Verbindung der Formel (III), nach deren Isolierung oder vorzugsweise ohne Isolierung, in Gegenwart von Jodidionen zu einer Verbindung der Formel (IV)

umsetzt und

(c) die Verbindung der Formel (IV) mit einem Isocyanat der Formel (V),

R-N=C=O (V)

worin R wie in Formel (I) definiert ist, zur Verbindung der Formel (I) umsetzt

Weiterhin sind Gegenstand der Erfindung auch Teilschritte des Verfahrens

In der Formel (I) und den im folgenden verwendeten allgemeinen Formeln können die Reste Alkyl, Alkoxy, Haloalkyl, Haloalkoxy und Alkylthio sowie die entsprechenden substituierten Reste im Kohlenstoffgerust jeweils geradkettig oder verzweigt sein Wenn nicht speziell angegeben, sind bei diesen Resten die niederen Kohlenstoffgeruste, z B mit 1 bis 4 C-Atomen bevorzugt Alkylreste, auch in den zusammengesetzten Bedeutungen wie Alkoxy, Haloalkyl usw bedeuten, z B Methyl, Ethyl, n- oder i-Propyl, n-, ι-, t- oder 2-Butyl, Pentyle, Hexyle, wie n-Hexyl, i- Hexyl und 1 ,3-Dιmethylbutyl, Heptyle, wie n-Heptyle, 1-Methylhexyl und 1 ,4- Dimethylpentyl

Cycloalkyl bedeutet ein carbocyclisches gesättigtes Ringsystem, beispielsweise mit 3 bis 8 Ringatomen, z B Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl usw Halogen bedeutet beispielsweise Fluor, Chlor, Brom oder lod Haloalkyl, -alkenyl und-alkmyl bedeuten durch Halogen, vorzugsweise durch Fluor, Chlor und/oder

Brom, insbesondere durch Fluor oder Chlor, teilweise oder vollständig substituiertes Alkyl, Alkenyl bzw. Alkinyl, z B. CF ₃ , CHF ₂ , CH ₂ F, CF ₃ CF ₂ , CH ₂ FCHCI ₂ , CCI ₃ , CHCI ₂ , CH ₂ CH ₂ CI; Haloalkyl ist z B OCF ₃ , OCHF ₂ , OCH ₂ F, CF ₃ CF ₂ O, OCH ₂ CF ₃ und OCH ₂ CH ₂ CI; entsprechendes gilt für Haloalkenyl und andere durch Halogen substituierte Reste

Sind Substitutionen definiert durch "einen oder mehrere Reste aus einer Gruppe von Resten" beinhaltet dies sowohl die Substitution durch einen oder mehrere gleiche Reste als auch die einfache oder mehrfache Substitution durch unterschiedliche Reste.

Gegebenenfalls substituiertes Phenyl ist vorzugsweise Phenyl, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch gleiche oder verschiedene Reste aus der Gruppe Halogen, Alkyl, Haloalkyl, Alkoxy, Haloalkoxy, Alkylthio, Hydroxy, Amino, Nitro, Cyano, Azido, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyl, Formyl, Carbamoyl, Mono- und Dialkylaminocarbonyl, substituiertes Amino, wie Acylamino, Mono- oder Dialkylamino, und Alkylsulfinyl, Haloalkylsulfmyl, Alkylsulfonyl, Haloalkylsulfonyl vorzugsweise bis zu dreifach durch gleiche oder verschiedene Reste aus der Gruppe Halogen, (C _r C ₄ )-Alkyl, (C _r C ₄ )-Alkoxy, (C _r C ₄ )-Halogenalkyl, (C _r C ₄ )- Halogenalkoxy, CN und Nitro substituiert ist, z.B. o-, m- und p-Tolyl, Dimethylphenyle, 2-, 3- und 4-Chlorphenyl, 2-, 3- und 4-Trιfluor- und - Trichlorphenyl, 2,4-, 3,5-, 2,5- und 2,3-Dιchlorphenyl, o-, m- und p-Methoxy phenyl.

Gegenstand der Erfindung sind auch alle Stereoisomeren, die von Formel (I) umfaßt sind, und deren Gemische. Solche Verbindungen der Formel (I) enthalten ein oder mehrere asymmetrische C-Atome, die in der allgemeinen Formel (I) nicht gesondert angegeben sind. Die durch ihre spezifische Raumform definierten möglichen Stereoisomeren, wie Enantiomere, Diastereomere sind alle von der Formel (I) umfaßt und können nach üblichen Methoden aus Gemischen der Stereoisomeren erhalten oder auch duich stereoselektiven Reaktionen in Kombination mit dem Einsatz von stereochemisch reinen Ausgangsstoffen hergestellt werden. Formel (I) umfaßt auch Tautomere der bezeichneten Verbindungen, soweit sie durch Protonenwanderung entstehen und soweit sie chemisch stabil sind.

Die Verbindungen der Formel (I) können Salze bilden, bei denen der Wasserstoff der -SO ₂ -NH-Gruppe oder auch andere acide Wasserstoffatome durch ein für die Landwirtschaft geeignetes Kation ersetzt wird. Diese Salze sind beispielsweise Metallsalze; vorzugsweise Alkali- oder Erdalkatisalze, insbesondere Natrium- und Kaliumsalze, oder auch Ammoniumsalze oder Salze mit organischen Aminen. Ebenso kann Salzbildung durch Anlagerung einer Säure an basische Gruppen, wie z.B. Amino und Alkylamino, erfolgen. Geeignete Säuren hierfür sind starke anorganische und organische Säuren, beispielsweise HCI, HBr, H ₂ SO ₄ oder HNO ₃ .

Die Verbindung der Formel (II) ist bekannt (vgl. EP-A-382436, EP-A-382437) oder kann nach Standardverfahren aus einfachen kommerziell erhältlichen Verbindungen hergestellt werden (vgl. z. B. Herstellung des analogen Isopropylesters in J. Org. Chem. 27 (1962) 2177 ff.).

Die Diazotierung der Verbindung der Formel (II) nach Verfahrensschritt (a) kann unter an sich üblichen Bedingungen für Diazotierungsreaktionen durchgeführt werden. Beispielsweise wird die Diazotierung der Verbindung der Formel (II) in Gegenwart der Säure H ⁺ X ^" , wobei X ^" vorzugsweise CI ^" , J ^" oder HSO ₄ ^" ist, in wäßriger Lösung und gegebenenfalls vorzugsweise unter Zusatz eines unter den Reaktionsbedingungen inerten organischen Lösungsmittels mit einem Nitrit durchgeführt. Beispielsweise diazotiert man mit einem Alkalimetallnitrit wie NaNO ₂ (Natriumnitrit) in Mengen von 1 ,0 - 1 ,2 Mol Nitrit, vorzugsweise 1 ,01 -1 ,05 Mol Nitrit, pro Mol der Verbindung der Formel (II).

Als Säuren für die Diazotierung eignen sich Mineralsäuren oder starke organische Säuren. Bevorzugt sind Halogenwasserstoffsäuren, wie Salzsäure oder Jodwasserstoffsäure, oder Schwefelsäure. Die Säure H ⁺ X ^" wird wie üblich im Überschuß, bezogen auf die stöchiometrische Menge, eingesetzt; im Falle von n- wertigen Säuren mit n größer 1 wie Schwefelsäure (n=2) ist die stöchiometrische Menge für eine einwertige Säure durch n zu teilen, um die stöchiometrische Menge für die n-wertige Säure zu erhalten. Beispielsweise setzt man eine einbasige Säure in einer Menge von 5 bis 15 Mol pro Mol Verbindung der Formel (II), vorzugsweise 8 bis 12 Mol H ⁺ X ^" pro Mol Verbindung der Formel (II) ein.

Das Lösungsmittel bei der Diazotierung ist Wasser oder eine Mischung aus Wasser und einem unter den Reaktionsbedingungen inerten organischen Lösungsmittel, z.B. aus der Gruppe enthaltend

gegebenenfalls substituierte aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol, Chlorbenzol, Dichlorbenzole, Chlortoluole oder Xylole, halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Dichlormethan und Ether wie Diethylether, Dioxan und Tetrahydrofuran.

Die geeignete Temperatur für die Diazotierung zur Verbindung der Formel (III) kann in Vorversuchen leicht bestimmt werden und ist in der Regel im Temperaturbereich von -5 bis 50 °C, vorzugsweise von 10 bis 20 °C, insbesondere von 15 bis 20 °C.

Die Diazoniumsalze der Verbindungen der Formel (III) können nach übliche Bedingungen isoliert werden, wobei jedoch die relativ geringe Stabilität der Diazoniumgruppe zu beachten ist; vorzugsweise aber werden die Verbindungen (IM) ohne Zwischenisolierung für die Herstellung der Verbindungen der Formel (IV) verwendet.

Die Diazoniumsalze der Formel (III), vorzugsweise mit X ^" = J ^" (Jodid-Anion), sind neu und ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Die Umsetzung der Verbindung (III) zur Verbindung der Formel (IV) nach Verfahrensstufe (b) wird im gleichen wäßrigen oder wäßrig-organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch wie in Verfahrensstufe (a) oder in einem analogen modifizierten Lösungsmittel(gemisch) durchgeführt. Bei der Umsetzung wird die Diazoniumgruppe durch das Jodatom ausgetauscht, weshalb Jodidionen im Reaktionsgemisch benötigt werden. Letztere können im Fall vom X ^" = J ^" vom Anion des Diazoniumsalzes selbst stammen.

Wenn X ^' vom Jodid-Anion verschieden und beispielsweise CI ^" ist, muß Jodid in anderer Form, z. B. als Alkalimetalljodid wie Natriumjodid oder Kaliumjodid zugesetzt werden. Die Menge beträgt dabei beispielsweise 1 ,1 bis 1 ,5 Mol Jodid pro Mol der Verbindung der Formel (III). Alternativ kann das Jodid bereits in der

Vorstufe (a) der Verbindung der Formel (II) zugegeben werden.

Die Bildung der Verbindung der Formel (IV) aus der Verbindung der Formel (III) kann in der Regel im Temperaturbereich von 10 bis 40 °C, vorzugsweise von 15 bis 30 °C erfolgen.

Die Herstellung der Verbindung der Formel (IV) geschieht beispielsweise derart, daß man die Verbindung der Formel (II) in wäßriger Salzsäure vorlegt und mit katalytischen Mengen Toluol gegebenenfalls zusammen mit einem Entschäumer versetzt. Bei 15 bis 20 °C fügt man langsam eine wäßrige Lösung von NaNO ₂ zu, rührt nach und zerstört den Nitritüberschuß mit Amidosulfonsäure. Das erhaltene Diazoniumsalz der Formel (III) (wobei X ^" = CI ^" ist) wird als wäßrige Lösung zu einer wäßrigen Lösung von Kaliumjodid bei 15 bis 20 °C zugegeben. Man rührt nach und filtriert dann den Niederschlag, wäscht mit Bisulfit (z.B. NaHSO ₃ ) jodidfrei und trocknet.

Überraschenderweise gelingt die Herstellung des Jodphenylsulfonamids (IV) über das Diazoniumsalze (III) in sehr guten Ausbeuten. Ausbeuten von weit über 90% d.Th. können erreicht werden.

Derartig hohe Ausbeuten sind nicht zu erwarten gewesen, wenn man bekannte Ausbeuten vergleichbarer Reaktionen berücksichtigt hat. Gemäß J. Am. Chem. Soc. 55 (1933) 1652 ergibt die Diazotierung von 4-Amino-benzoesäure-ethylester mit Natriumnitrit und Salzsäure und anschließender Reaktion unter Zusatz von Kaliumjodid 4-Jod-benzoesäure-ethylester in einer Ausbeute von nur 68,5% d. Th.; im Vergleich dazu verläuft die Reaktion mit Verbindungen der Formel (III), welche durch die Sulfonamidgruppe eine zusätzliche funktionelle Gruppe aufweisen, überraschend günstig.

Die Jodphenylverbindung der Formel (IV) selbst konnte bislang nur in unzureichender Ausbeute dargestellt werden. So gelangt man ausgehend von 4- Jod-2-chlorsulfonyl-benzoesäuremethylester in Gegenwart von Ammoniak nur in ca. 75 % Ausbeute zur Verbindung der Formel (IV) (siehe WO 92/13845, Bsp. 6, Seite 26); bei diesem Typ von Umsetzungen sind häufig Ausbeuteverluste durch

Ringschluß zum Saccharinderivat beobachtet worden Nach dem erfindungsgemaßen Verfahren fallt jedoch die Verbindung der Formel (IV) in sehr hoher Ausbeute und ohne das unerwünschte Jodsaccharin an

Nach Verfahrensstufe (c) wird die Verbindung der Formel (IV) mit einem Isocyanat der Formel R-N=C=O (V) zu einer Verbindung der Formel (I) umgesetzt Die Umsetzung erfolgt vorzugsweise unter der katalytischen Wirkung einer Base und in einem inerten Losungsmittel, wobei die für die Verfahrenstufen (a) und (b) genannten zugesetzten organischen Losungsmittel hier auch in Frage kommen, andere organische Losungsmittel sind auch verwendbar, wobei geeignete Losungsmittel in Vorversuchen durch Vergleich leicht zu finden sind

Als Losungsmittel bei der Verfahrensstufe (c) eignen sich vorzugsweise nicht wäßrige, unter den Reaktionsbedingungen inerte organische Losungsmittel, z B aus der Gruppe enthaltend gegebenenfalls substituierte aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol,

Chlorbenzol, Dichorbenzole, Chlortoluole oder Xylole, halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Dichlormethan,

Ether wie Diethylether, Dioxan und Tetrahydrofuran und

Ketone, wie Aceton Bevorzugt ist Chlorbenzol

Als Basen eignen sich anorganische oder organische Basen, z B Carbonate wie K ₂ CO ₃ , Na ₂ CO ₃ , substituierte Amme wie Tπethylamin, DBU (1 ,8-Dιaza- bιcyclo[5 4 0]undec-7-en) u a , bevorzugt ist eine Base wie K ₂ CO ₃ Die Basen werden beispielsweise in Mengen von 1 Mol bis 1 ,1 Mol, vorzugsweise von 1 ,01 bis 1 ,05 Mol pro Mol Verbindung der Formel (IV) eingesetzt

Die Mengen an Isocyanat der Formel (V) liegen beispielsweise bei 1 ,0 - 2,0 Mol, vorzugsweise bei 1,01 - 1 ,1 Mol, pro Mol Verbindung der Formel (IV) Als Isocyanate kommen vorzugsweise Methy socyanat, Ethylisocyanat, n- Propy socyanat, Isopropylisocyanat, n-Butylisocyanat, i-, sec- oder t-Butylisocyanat,

n-Pentylisocyanat, n-Hexy socyanat, Cyclohexy socyanat, Dodecyhsocyanat, vorzugsweise Isocyanate R mit (C ₄ -C ₆ )Alkyl zum Einsatz

Die Reaktionstemperatur in Verfahrensstufe (c) zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I) wird vorzugsweise zweistufig gefuhrt, wenn Losungsmittel wie Toluol, Xylol oder Chlorbenzol verwendet werden Zunächst halt man beispielsweise die Temperatur für 2 Stunden bei 55-60 °C, dann 5 bis 10 Stunden, vorzugsweise 6 bis 9 Stunden bei 90 °C In Gegenwart von Lösungsmitteln wie Aceton wird beispielsweise zunächst bei Raumtemperatur unter Ruhren, dann 4 bis 10 Stunden, vorzugsweise 5 bis 8 Stunden, unter Ruckfluß und Ruhren umgesetzt

Die Herstellung der Verbindung der Formel (I) verlauft beispielsweise so, daß man das Sulfonamid der Formel (IV) mit K ₂ CO ₃ und dem Isocyanat der Formel (V) in Chlorbenzol versetzt und zunächst bei 55 bis 60 °C, dann bei 90 °C reagieren läßt Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird mit Wasser versetzt und mit 2n Salzsaure auf pH 1 bis 2 gestellt Die organische Phase wird abgetrennt, säurefrei gewaschen und eingeengt Man erhält als Rückstand die Verbindungen der Formel (I) in hohen Ausbeuten und sehr guten Reinheiten

Die Verbindungen der Formel (I) sind bislang nur in unzureichender Ausbeute zugänglich gewesen So gelangt man beispielsweise zum 2-[N-(N-Butyl- amιnocarbonyl)-amιnosulfonyl)-4-chlorbenzoesaure-ιsopropy lester durch Umsetzung des 2-(Amιnosulfonyl)-4-chlorbenzoesaureιsopropylesters mit Butyl isocyanat in 2-Butanon in nur 44 % d Th Ausbeute zum gewünschten Butyl- sulfonylharnstoff (US-A-4566898, Bsp 5)

Überraschenderweise erhalt man beim erfindungsgemaßen Verfahren jedoch die Verbindungen der Formel (I) in sehr hohen Ausbeuten Bei dieser Methode entsteht wenig Abfall und die Volumenausbeuten sind hoch Es war aus obengenannten Gründen daher nicht vorhersehbar, daß man die Verbindungen der Formel (I) ausgehend von der Verbindung der Formel (IV) oder der Verbindung der Formel (II) in so hoher Ausbeute bzw Gesamtausbeute über mehrere Stufen erhalten wurde

In den folgenden Beispielen beziehen sich Mengenangaben auf das Gewicht, sofern nichts anderes speziell definiert ist.

Beispiel 1

4-Jod-2-aminosulfonyl-benzoesäuremethylester (IV)

1000 g (4,34 Mol) 4-Amino-2-aminosulfonyl-benzoesäuremethylester und 3400 ml H ₂ O werden schnell mit 3700 ml konzentrierter Salzsäure (37 %ig) versetzt. Dazu gibt man 10 ml Toluol. Man kühlt auf 15 °C ab und läßt eine Lösung von 315 g NaNO ₂ (4,56 Mol) in 1740 ml H ₂ O innerhalb von 1 Std. (Std. = Stunde) bei 15-20 °C zulaufen. Man rührt 1 Std. nach und zerstört den Nitritüberschuß mit Amidosulfonsäure. In einem zweiten Gefäß werden 1082 g Kaliumjodid (6,51 Mol) und 7000 ml H ₂ O vorgelegt. Bei 15 bis 20 °C wird innerhalb von 1 bis 2 Std. die Diazonium-Salzlösung zugefügt. Man verdünnt die erhaltene Suspension mit 10 Liter H ₂ O und saugt den Niederschlag ab. Dann wäscht man den Filterkuchen mit einer Mischung von 435 g Na ₂ S ₂ O ₅ in 8,5 Liter H ₂ O jodfrei und wäscht mit 25 Liter H ₂ O neutral. Man erhält die Verbindung der Formel (IV) in einer Menge von 1771 g feucht. Nach Trocknen bei 50 C in Vakuum (= unter reduziertem Druck) liegen 1403 g (94,8 % d. Th.) 4-Jod-2-aminosulfonyl-benzoesäuremethylester (Sulfonamid der Formel IV) mit einem Schmelzpunkt von 175-177 °C vor.

Beispiel 2

4-Jod-2-[N-(N-butyl-aminocarbonyl)-aminosulfonyl]-benzoes äuremethylester (I)

34,1 g (0,1 Mol) des Sulfonamids der Formel (IV) aus Beispiel 1 , 14,7 g K ₂ CO ₃ (0,105 Mol) werden mit 10,6 g n-Butylisocyanat (98 %ig) (0,105 Mol) in 250 ml Chlorbenzol versetzt und 2 Stunden bei 55 bis 60 °C gehalten. Anschließend rührt man 8,5 Std. bei 90 °C. Man kühlt auf Raumtemperatur, fügt zunächst 200 ml Wasser, dann 2n Salzsäure bis pH 1 bis 2 zu. Die organische Phase wird

abgetrennt, viermal mit 50 ml Wasser säurefrei gewaschen Nach Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum verbleiben 43,8 g der gewünschten Verbindung der Formel (I) (99,3 % d Th ) vom Schmelzpunkt 128 bis 130 °C

Vergleichsbeispiel (US-A-4566898)

Eine Mischung von 1063,4 g 2-(Amιnosulfonyl)-4-chlorbenzoesaure-ιsopropylester, 590,4 g n-Butylisocyanat und 590,4 g K ₂ CO ₃ in 10,8 Liter 2-Butanon werden über Nacht unter Ruckfluß erhitzt Nach Abkühlen auf Raumtemperatur gießt man die Reaktionsmischung in jeweils 10 Liter Eiswasser Die wäßrige Phase wird mit 9 Liter Methylenchlond extrahiert Die wäßrige Phase wird mit konzentrierter HCI auf pH 1,0 angesäuert und der erhaltene Niederschlag filtriert Nach Trocknung erhalt man 714,6 g 2-[N-(N-Butyl-amιnocarbonyl)-amιnosulfonyl]-4-chlorbenzoes aure- isopropylester (44 % d Th ) vom Schmelzpunkt 129-132 °C