FORD MARK JAMES (DE)
PAZENOK SERGIY (DE)
FORD MARK JAMES (DE)
| WO2004013129A1 | 2004-02-12 | |||
| WO2004013131A2 | 2004-02-12 |
DATABASE CA [online] CHEMICAL ABSTRACTS SERVICE, COLUMBUS, OHIO, US; ARNOLD, ZDENEK ET AL: "Synthetic reactions of dimethylformamide. I. A general synthesis of .beta.-dialdehydes", XP002417100, retrieved from STN Database accession no. 1957:76786
DAVIES, IAN W. ET AL: "A [2 + 2] Cycloaddition Route to Dimethylaminomethylene Vinamidinium Salts", ORGANIC LETTERS , 4(17), 2969-2972 CODEN: ORLEF7; ISSN: 1523-7060, 2002, XP002417098
DAVIES I W ET AL: "AN EFFICIENT PREPARATION OF VINAMIDINIUM HEXAFLUOROPHOSPHATE SALTS", JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY, AMERICAN CHEMICAL SOCIETY. EASTON, US, vol. 65, 2000, pages 4571 - 4574, XP002326846, ISSN: 0022-3263
Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Vinimidiniumsalzen der Formel (I),
CK- ) worin
R 1 (d-C-O-Haloalkyl oder (d-C^-Haloalkylthio und
R 2 (C 1 -Ca)-AIkVl, (C 3 -C 6 )-Alkenyl, (C 6 -Ci 0 )-Aryl oder (C 3 -C 8 )-Cycloalkyl bedeutet,
indem man eine Haloalkyl(thio)essigsäure der Formel (II),
R 1 -CH 2 -COOH (II)
worin R 1 die unter der Formel (I) angegebenen Bedeutungen hat,
mit einem Formamid der Formel (III),
H-CO-N(R 2 ) 2 (III)
worin R 2 die unter der Formel (I) angegebenen Bedeutungen hat,
in Gegenwart von CICOCICI 3 C-O-COCL, CI 3 C-O-CO-O-CCI 3 , oder (COCI) 2 oder SOCI 2 ZU dem Vinimidiniumsalz der Formel (I) umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei R 1 in der Formel (I) CF 3 bedeutet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das molare Verhältnis der Säure (II) zu Dialkylformamid (III) 1 : 5 - 3,5 beträgt.
4. Verfahren zur Herstellung eines 4-(Haloalkyl(thio))-pyrazols der Formel (IV),
R 1 (C r C 4 )-Haloalkyl oder (C r C 4 )-Haloalkylthio und
R 3 H, (CrCβJ-Alkyl, (C 3 -C 6 )-Alkenyl, (C 6 -C 10 )-Aryl oder (C 3 -C 8 )-Cycloalkyl bedeutet, in dem man a) eine Haloalkyl(thio)essigsäure der Formel (II),
R 1 -CH 2 -COOH (II)
worin R 1 die unter der Formel (I) angegebenen Bedeutungen hat,
mit einem Formamid der Formel (III),
H-CO-N(R 2 ) 2 (III)
worin R 2 die unter der Formel (I) angegebenen Bedeutungen hat,
in Gegenwart von CICOCICI 3 C-O-COCL, CI 3 C-O-CO-O-CCI 3 , oder (COCI) 2 oder SOCI 2 Zu dem Vinimidiniumsalz der Formel (I) umsetzt,
b) das so erhaltene Vinimidiniumsalz der Formel (I) mit einem Hydrazin der Formel (V),
R 3 NH-NH 2 (V) worin
R 3 H, (C r C 4 )-Alkyl, (C 3 -C 6 )-Alkenyl, (C 3 -C 8 )-Cycloalkyl oder (C 6 -C 10 )-Aryl bedeutet, einer Ringschlußreaktion unterwirft.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei das molare Verhältnis von Vinimidiniumsalz (IV) zu Hydrazin (V) 1 : 2 - 10 beträgt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei das molare Verhältnis von Vinimidiniumsalz (IV) zu Hydrazin ungefähr 1 : 1 beträgt und man zusätzlich 2 bis 4 äquivalente einer Base zusetzt.
7. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel (IX)
(IX) worin
R 4 und R 5 bedeuten unabhängig voneinander Wasserstoff, Halogen, Cyano, OH, (CrC 4 )-Alkyl, Halogen-(Ci-C 4 )-alkyl, (C 3 -C 6 )-Cycloalkyl oder (C r C 4 )-Alkoxy.
X bedeutet einen durch Trifluormethyl, Halogen, Methyl, Cyano, Methoxy oder Trifluormethoxy ein- oder mehrfach substituierten Rest aus der Gruppe Thienyl, Pyrazolyl, Pyridinyl, Phenyl und Thiazolyl,
Z bedeutet CH oder N,
indem man a) in einer ersten Stufe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 Vinimidiniumsalze der Formel (I) aus Haloalkyl(thio)essigsäuren der Formel (II) und Formamiden der Formel (III) herstellt,
R 1
-CH 2
-COOH + H-CO-N(R 2
) 2
CK- ) (II) (NI) (I)
b) in einer zweiten Stufe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6 4- (Haloalkyl(thio))-pyrazole der Formel (IV) durch Reaktion des Vinimidiniumsalzes der Formel (I) mit Hydrazinen der Formel (V) herstellt,
c) in einer dritten Stufe Verbindungen der Formel (VI) mit Pyrazolen (IV) basenkatalysiert zu Verbindungen der Formel (VII) umsetzt,
und d) in einer vierten Stufe Verbindungen der Formel (VII) mit Verbindungen der Formel (VIII) basenkatalysiert zu Verbindungen der Formel (IX) umsetzt
(VII) (VIII) (IX)
8. Verwendung von Vinimidiniumsalze der Formel (I) zur Herstellung von Pyrazolen der Formel (IV) durch Umsetzung mit Hydrazinen der Formel (V)
worin R 1 , R 2 und R 3 die in Ansprüchen 1, 2 und 4 angegebenen Bedeutungen haben. |
Beschreibung
Verfahren zur Herstellung von Haloalkyl(thio)vinimidiniumsalzen und 4- (Haloalkyl(thio))-pyrazolen und deren Umsetzung zu Pflanzenschutzmitteln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Haloalkyl(thio)vinimidiniumsalzen und 4-(Haloalkyl(thio))-pyrazolen und deren weitere Umsetzung zu Pflanzenschutzmitteln, insbesondere Herbiziden und Insektiziden.
Herbizide und Insektizide auf Basis von 4-(CF 3 )-Pyrazol sind in WO-A 99/28301 , WO-A 2004/013129, WO-A 2004/013131 bzw. WO-A 02/068413 beschrieben.
Die Herstellung dieser Verbindungen erfolgt durch Umsetzung von z. B. Trifluorpropionsäure mit einem Komplex Dimethylformamid (DMF)/POCI 3 zu CF 3 - Vinimidinium-Salzen und deren weitere Umsetzung mit Hydrazin, wie in Tetrahedron Letters V. 37, N 11 , pp. 1829-1832 beschrieben. Die Isolierung und Aufreinigung der Vinimidinium-Salze von überschüssigem POCI 3 und anderen sauren Komponenten erfolgt dann durch Flash-Säulenchromatographie an SiO 2 , was für die industrielle Anwendung wenig praktikabel ist.
Aufgabe war es daher, eine neue vorteilhafte Synthese für Haloalkyl(thio)vinimidiniumsalze und 4-(Haloalkyl(thio))-pyrazole bereitzustellen.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass die Umsetzung von (Thio)Haloalkylpropionsäuren mit einem Komplex DMF/Phosgen oder DMF/(COCI) 2 θ in einfacher Weise zu Haloalkyl(thio)vinimidinium-Salzen in sehr guten Ausbeuten und hoher Reinheit führt. Diese Salze können dann ohne Isolierung in einem zweiten Schritt mit Hydrazin zu 4-(Haloalkyl(thio))-pyrazolen umgesetzt werden.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Vinimidiniumsalzen der Formel (I),
CK- )
worin
R 1 (C r C 4 )-Haloalkyl oder (Ci-C 4 )-Haloalkylthio und
R 2 (C 1 -Cs)-AIkVl, (C 3 -C 6 )-Alkenyl, (C 6 -C 10 )-Aryl oder (C 3 -C 8 )-Cycloalkyl bedeutet,
indem man eine Haloalkyl(thio)essigsäure der Formel (II),
R 1 -CH 2 -COOH (II)
worin R 1 die unter der Formel (I) angegebenen Bedeutungen hat,
mit einem Formamid der Formel (III),
H-CO-N(R 2 ) 2 (Nl)
worin R 2 die unter der Formel (I) angegebenen Bedeutungen hat,
in Gegenwart von CICOCICI 3 C-O-COCL, CI 3 C-O-CO-O-CCI 3 , oder (COCI) 2 oder SOCI 2 Zu dem Vinimidiniumsalz der Formel (I) umsetzt.
Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eine 4- (Haloalkyl(thio))-pyrazols der Formel (IV),
worin R 3 H, (C r C 4 )-Alkyl, (C 3 -C 6 )-Alkenyl, (C 3 -C 8 )-Cycloalkyl oder (C 6 -Ci 0 )-Aryl bedeutet,
indem man a) wie oben angegebenen ein Vinimidiniumsalz der Formel (I) herstellt und b) das so erhaltene Vinimidiniumsalz der Formel (I) mit einem Hydrazin der Formel (V),
R 3 NH-NH 2 (V)
worin
R 3 H 1 (C r C 4 )-Alkyl, (C 3 -C 6 )-Alkenyl, (C 3 -C 8 )-Cycloalkyl oder (C 6 -C 10 )-Aryl bedeutet, einer Ringschlußreaktion unterwirft.
In weiteren Schritten gemäß Schema 1 und 2 können die Verbindungen der Formel (IV) unter Basenkatalyse mit Verbindungen der Formel (VI) zu Verbindungen der Formel (VII), und diese - ebenfalls unter Basenkatalyse - mit Verbindungen der Formel (VIII) zu den beispielsweise aus WO 2004/013129 und WO 2004/013131 als Herbizide bekannte Verbindungen der Formel (IX) umgesetzt werden.
Schema 1
(VII) (VIII) (IX)
woπn
R 4 und R 5 bedeuten unabhängig voneinander Wasserstoff, Halogen, Cyano, OH, (CrC 4 )-Alkyl, Halogen-(CrC 4 )-alkyl, (C 3 -C 6 )-Cycloalkyl oder (d-C 4 )-Alkoxy,
X bedeutet einen durch Trifluormethyl, Halogen, Methyl, Cyano, Methoxy oder Trifluormethoxy ein- oder mehrfach substituierten Rest aus der Gruppe Thienyl, Pyrazolyl, Pyridinyl, Phenyl und Thiazolyl,
Z bedeutet CH oder N,
E 1 und E 2 stehen unabhängig voneinander für eine Fluchtgruppe, wie Halogen, Methylsulfonyl oder Tosyl,
R 1 und R 3 haben die weiter oben genannte Bedeutung.
Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen die Herstellung von Vinimidiniumsalzen der Formel (I), der 4-(Haloalkyl(thio)-pyrazolen der Formel (IV) und der Pyrazolylpyridine bzw. Pyrazolylpyrimidine der Formel (IX) in einfacher Weise unter ökonomisch und ökologisch vorteilhaften Bedingungen.
Die Ausgangsverbindungen zur Herstellung der Vinimidiniumsalze (I), Haloalkyl(thio)essigsäuren, sind bekannt und ihre Herstellung beispielsweise in Tetrahedron Letters V.37, N 11 , p.1829-32, 1996, der WO-02/48111 und Zh. Org. Khim (Russ) 1977, 13(5), 1057-61 beschrieben.
Formamide der Formel (III), Phosgen und dessen Derivate sowie Oxalsäurechlorid sind kommerziell erhältlich oder lassen sich nach bekannten, dem Fachmann geläufigen Methoden, im Falle der Formamide durch Umsetzung von Aminen mit Ameisensäurederivaten, herstellen.
Das molare Verhältnis von Säure (II) zu Dialkylformamid (III) und Phosgen beträgt im allgemeinen 1 : 3 - 10 : 3 - 6, bevorzugt ungefähr 1 : 3 - 3. Im Falle von Phosgenderivaten, wie Di- und Triphosgen, wird entsprechend weniger Phosgenderivat eingesetzt. In diesem Fall werden vorzugsweise 5 äquivalente davon eingesetzt.
Vorzugsweise dient das Dialkylformamid auch als Verdünnungsmittel. Wird ein weiteres Verdünnungsmittel verwendet, so können beispielsweise Dichlormethan, Dichlorethan, Freon113, wie CF 2 CI-CFCb, Chlorbenzol und/oder Tetrachlorkohlenstoff eingesetzt werden. Ebenso können Gemische von Verdünnungsmitteln, vorzugsweise der genannten Verdünnungsmittel, eingesetzt werden.
Im allgemeinen verwendet man 1 - 20 Gewichtsäquivalente Lösungsmittel pro äquivalent Säure.
Die Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen zwischen 0 und 100 0 C, bevorzugt zwischen 20 und 75 0 C.
Die Reaktionsdauer beträgt im allgemeinen 1 bis 3 Stunden.
Zur Isolierung der Vinimidiniumsalze (I) wird im allgemeinen der überschuß von Verdünnungsmittel(n) im Vakuum entfernt. Dabei fallen die Vinimidiniumsalze (I) in reiner Form aus und können gegebenenfalls direkt weiter umgesetzt werden. Falls gewünscht können die Salze (I) mit geeigneten Verdünnungsmitteln, wie Ether oder Heptan, nachgewaschen werden.
Bei der Umsetzung der Vinimidiniumsalze (I) mit Hydrazinen (V) zu den Pyrazolen
(IV) beträgt das molare Verhältnis von Vinimidiniumsalz (I) zu Hydrazin im allgemeinen
1 : 2 - 10, vorzugsweise 1 : 3 - 8, besonders bevorzugt 1 : 3 - 4.
In einer Variante des Verfahrens beträgt das molare Verhältnis von Vinimidiniumsalz (I) zu Hydrazin (V) ungefähr 1 : 1 und es werden 2 - 4 äquivalente einer weiteren Base zugegeben.
Als weitere Base bevorzugt sind tertiäre Amine (insbesondere mit (C 1 -C4)- Alkylresten, Hydroxide, (d-C 4 )-Alkoholate der Alkali-und Erdalkalimetalle, Carbonate und Acetate.
Als Verdünnungsmittel eignen sich beispielsweise i-Butyronitril, Toluol, Chlorbenzol, Acetonitril und Alkohole insbesondere Acetonitril und Ethanol.
Die Reaktionstemperatur beträgt im allgemeinen 20 bis 8O 0 C.
Die Reaktionsdauer beträgt im allgemeinen 1 bis 5 Stunden.
Die Aufarbeitung der erfindungsgemäß hergestellten Pyrazole (IV) kann nach bekannten, dem Fachmann geläufigen Methoden erfolgen. Beispielsweise wird das Verdünnungsmittel im Vakuum abgezogen, das Produkt extrahiert, z.B. mit Ethylacetat, gewaschen und nach Abzug des Lösungsmittels gegebenenfalls destilliert.
Die in den Formeln (I) bis (IV) gebrauchten Begriffe werden im folgenden näher erläutert:
Die Bezeichnung „Halogen" bedeutet Fluor, Chlor, bevorzugt Fluor und Chlor, besonders bevorzugt Fluor.
"(CrC 4 )-Alkyl" ist ein unverzweigter oder verzweigter Kohlenwasserstoffrest mit 1 , 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen z. B. der Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, 1-Butyl-, 2- Butyl-, Isobutyl- oder tert-Butyl-Rest.
Entsprechend ist unter einem Alkylrest mit einem größeren Bereich an Kohlenstoffatomen ein unverzweigter oder verzweigter gesättigter Kohlenwasserstoffrest zu verstehen, der eine Anzahl an Kohlenstoffatomen enthält, die dieser Bereichsangabe entspricht. Der Ausdruck "(Ci-C 8 )-Alkyl" umfaßt demnach die vorgenannten Alkylreste, sowie z.B. den Pentyl-, 2-Methylbutyl-, 1 ,1- Dimethylpropyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl- und tert.-Octyl-Rest.
"(C-ι-C 4 )-Haloalkyl" ist eine bei "(C-i-C-O-Alkyl" genannte Alkylgruppe, in der ein oder mehrere Wasserstoffatome durch die gleiche Anzahl gleicher oder verschiedener Halogenatome, bevorzugt Chlor oder Fluor, ersetzt sind, z.B. die Mono-, Di- oder Trifluormethylgruppe, die 1- oder 2-Fluorethyl-, die 2,2,2-Trifluorethyl-, die Chlormethyl-, Trichlormethyl- oder 1 ,1 ,2,2-Tetrafluorethylgruppe.
"Alkenyl" und "Alkinyl" mit einer vorangestellten Bereichsangabe von Kohlenstoffatomen bedeuten einen geradkettigen oder verzweigten Kohlenwasserstoff rest mit einer dieser Bereichsangabe entsprechenden
Kohlenstoffatomzahl, der mindestens eine Mehrfachbindung beinhaltet, wobei sich diese an beliebiger Position des betreffenden ungesättigten Restes befinden kann.
"(C 3 -C 6 )-Alkenyl" steht demnach z.B.f ür AIIyI-, 2-Methylpropenyl-, 2- oder 3-Butenyl-, Pentenyl-, 2-Methylenpentenyl- oder Hexenyl-Gruppe.
"(C 3 -Cio)-Cycloalkyl" steht für monocyclische Alkylreste, wie den Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl- oder Cyclooctyl-Rest.
,,(C 6 -Cio)-Aryl" steht für aromatische Gruppen, wie Phenyl oder Naphthyl.
Bevorzugt haben die Gruppen R 1 und R 2 in der Formel (I) folgende Bedeutungen: R 1 ist bevorzugt CF 3 . R 2 ist bevorzugt CH 3 .
Bevorzugt ist die Verbindung der Formel (IV) bei der R 1 CF 3 und R 2 H bedeutet.
Die Verbindungen der Formel (I) und (IV) sind wertvolle Zwischenprodukte für die Synthese von Pflanzenschutzmitteln, bevorzugt von Insektiziden und Herbiziden, insbesondere von Verbindungen die in der WO-A 99/28301 , PCT/EP 0307573 und PCT/EP 0307574 beschrieben sind.
Die Erfindung wird durch die Beispiele näher erläutert, ohne sie dadurch einzuschränken.
Beispiel 1
a) Vinimidiniumsalz
Dimethylformamid (59 g) wurde auf 0 0 C gekühlt und Phosgen (13 g, 0,135 Mol) wurde langsam eingeleitet. Trifluorpropionsäure (5,8 g, 0,045 mol) wurde zugegeben und das Gemisch 1 Std. bei 70 0 C erhitzt. Die flüchtigen Komponenten wurden dann im Vakuum bei 0,1 mbar und 40 0 C entfernt. Das 19 F-NMR des Gemisches zeigte eine Reinheit des gebildeten Vinimidinium-Salzes von 95 % (-48 ppm). Das Salz kristallisierte beim Stehen.
b) 4-Trifluormethylpyrazol
Das Salz wurde in 120 ml Acetonitril gelöst und Hydrazinhydrat (11 ,7 g) wurde bei 20 0 C zugetropft. Anschließend wurde das Gemisch 1 Std. auf 70 0 C erhitzt. Die Isolierung des Produktes erfolgte durch Verdünnung des Gemisches mit Wasser und Extraktion mit Ethylacetat. Ausbeute 5 g (86 %) mit einer Reinheit von 95 %. Für eine weitere Aufreinigung kann das Produkt in Vakuum destilliert werden. 4-Trifluormethlypyrazol 1 H NMR 7.9 s, ppm 19 F NMR -57.2 (CF 3 ) ppm
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