DE2100057A1

DE2100057A1 - Verfahren zur Herstellung von 1,3,4 Thiadiazol 2 yl harnstoffverbindungen

Info

Publication number: DE2100057A1
Application number: DE19712100057
Authority: DE
Inventors: Tony Indianapolis Ind Alderman John Fremont Madison Ohio Cebalo, (V St A )
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1970-01-05
Filing date: 1971-01-02
Publication date: 1971-07-08
Also published as: CH526576A; BE761202A; IL35951A; MY7500066A; FR2075239A5; NL7100077A; CY785A; IL35951A0; US3669982A; GB1301222A

Description

PATENTANWÄLTE 2 Ί ϋ U U 3 /

dr. W. Schalk· dipl.-jng. P. Wirth · dipl.-fng.G. Dan ν en berg DR-V-SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR.D.GüDEL

6 FRANKFURT AM MAIN-OK. ItCHENHIlMER STIIASlI 19

Case 272
Wd/Wd

Air Products and Chemicals, Inc
1339 Chestnut Street
Philadelphia, Pennsylvania, U.S.A.

Verfahren zur Herstellung von 1,3«4-Thiadiazol-2-yl-harnatof:fverbindungen.'

Es ist bekannt, Phosgen bei Verfahren zur Herstellung von Harnstoffverbindungen zu verwenden. Phosgen wird beispielsweise alt einem primären oder sekundären Amin umgesetzt, um Carbamoylchloride als Zwischenprodukte herzustellen, wobei die Zwischenprodukte ihrerseits mit anderen primären oder sekundären Aainen umgesetzt werden, und dabei werden Harnstoffzusamraensetzungen erhalten. Jedoch reagieren die 2-Alkylamino-1,3.4-thiazol-Zwischenprodukte, die zur Herstellung der erfindungsgem^ssen Verbindungen benötigt werden, mjjt Phosgen nicht in UbIi-* eher Weise. Es wurde nun gefunden, daß Phosgen unter gewiesen Bedingungen mit diesen 2-Alkylamino-1,3,4-thiadiazolen reagiert, wobei ein Zwischenprodukt gebildet wird, da» nach Umsetzung mit sekundären Aminen das gewünschte Harnstoffprodukt ergibt. ' " f.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also ein Verfahren zur Herstellung von I^A-thiadiazol^-yl-harnstoffverbindun- gen mit der allgemeinen Struktur

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-2- 21Q0057

N N

Il NC(

R₁ . I ■ NCONR₃R₄

R₁ ein niederer Alkylrest mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ein Fluoralkylrest mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ein Chlordifluormethylrest,

R₂ ein niederer Alkylrest mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,

Rg ein niederer Alkylrest mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ein vorzugsweise niederer Alkoxyrest oder ein Cycloalkoxyrest, vorzugsweise mit etwa 5 bis 6 Kohlenstoffatomen und

R^ ein niederer Alkylrest mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen let.

dadurch gekennzeichnet, daß es die Reaktionsstufen umfaßt: Umsetzung von Phosgen in Anwesenheit einer katalytischen Menge an Bortrifluorid mit einer 2-Alkylamino-1,3,4-thiadiazolverbindung, wobei ein Thiadiazolderivat als Zwischenprodukt erhalten wird und danach die Umsetzung des Derivats mit eines sekundären Amin, um die entsprechenden 1,3,4-Thiadlazol-2-yl- \ harnstoffverbindungen zu erhalten. ι · ί

Dae erfindungsgeraäße Verfahre© läßt sich durch die folgende allgemeine Reaktionsgleichung darstellen:

(II) (a) K, N

I I i · Thiazol- R₁ I _l—, NHR₂ + Cl-CO/BF,—> ^deriva*"

: ^^"-^ S-*^^ . Zwischenpro

dukt.(A)

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BAD ORIGINAL

(b) (A) + R₃R₄NH — * (D

Die Bedeutung von R₁, R₂, R₃ und R₄ ist wie oben angegeben.

Die 2-Alkylamino-1,3,h-thiadiazol-Verbindungen (X), die in Stufe (II) (a) oben verwendet werden, können durch allgemein bekannte Verfahren hergestellt werden. Derartige Verfahren sind beispielsweise folgende:

. ^: PPS (1) R₁COOH + H₂NNHCNHR₂ > X

Bei der obigen Reaktion wird -Polyphosphorsäure (PPS) als Entwässerungsmittel verwendet.

Benzol (2) a. (R₁CO)₂O + H₂NNHCNHR₂ 5> R

I oder CF,COOH

S ^D

b. R.CONHNH₀ + R₀NCS > R„CNHNHCNHR₀

1.22 ¹« « ²

konz.

c. R₁CNHNHCNHR₂

. I B oder PPS
0 S

PCl₃

(3) R₁COCl + H₂NNHCNHR₂

In jeder Gleichung (1), (2) und (3) besitzen R₁ und R₂ die oben definierte Bedeutung. Jedes obige Verfahren ergibt die Verbinr dung (X). Für die verschiedenen Substituenten R₁ und R₀ ergeben

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die obigen Verfahren jeweils eine andere Ausbeute. Die Wahl dej bevorzugten Verfahrens ist folglich eine auf der Empire beruhende Entscheidung, je nach der Erfahrung mit dem gegebenen Substituenten. Die Wahl des Verfahrens kann vom Fachmann an Hand der hier gegebenen Anweisung leicht vorgenommen werden.

Phosgen und Bortrifluorid, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, sind im Handel erhältlich und beliebige technische Qualitäten jeder Verbindung sollten zufriedenstellende Ergebnisse ergeben. Es wurde gefunden; daß günstige Reaktionsbedingungen in Reaktionsstufe (II) (a) erhalten werden, wenn das Phosgen in Anwesenheit eines Bortrifluorid-Äther-Komplexkatalysators verwendet wird. Selbstverständlich schafft jedoch auch das Bortrifluorid ohne den Ätherkomplex zufriedenstellende Reaktionsbedingüngen und führt zu den gewünschten Zusammensetzungen.

Phosgen sollte in der Reaktionsmischung in einer Menge von etwa 1 bis 4 Moläquivalenten (bezogen auf das verwendete 2-Alkylamino-1,3,4-thiadiazol) und vorzugsweise von etwa 1 bis 2 Moläquivalenten, anwesend sein. Das Bortrifluorid sollte in einer Menge von etwa 0,025 Gew.-% bis 10 Gew.-% (bezogen auf die anwesende Phosgenmenge), und vorzugsweise von etwa 3 Gew.-% bis 7 Gew.-%, anwesend sein.

Die genaue Struktur.des Zwischenprodukts (A) ist zwar nicht bekannt, es ist jedoch wesentlich, daß derartige Zwischenprodukte mit sekundären Aminen wie in oben angegebener Reaktionsstufe (II) (b) reagieren, wobei Verbindungen der Struktur (i) erhalten werden. Die Verfahren nach dem Stand der Technik, bei denen Phosgen verwendet wird, ergeben kein Zwischenprodukt, das entsprechend der Reaktionsstufe (II) (b) reagiert, wobei Verbinddungen der Struktur (i) erhalten werden.

Zu sekundären Aminen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, zählen beispielsweise Dimethylamin, Methylpropylamin, Dibutylamin, Ο,Ν-Dimethylhydroxylamin, Methyl·

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cyclohexylamin, Dipropylamin und dergl.

Die Reaktionsstufe (II) (a) wird gewöhnlich in Anwesenheit eines inerten Lösungsmittels, wie z.B. Benzol, Toluol, Xylol und dergl., durchgeführt. Eine solche Reaktion wird im .allgemeinen bei Temperaturen von etwa 40 bis 7O⁰C, und vorzugsweise von etwa 50 bis 60°C, durchgeführt.

Die Reaktionsstufe (II) (b) wird gewöhnlich in .einem Temperaturbereich von etwa 0 bis 40 C, und vorzugsweise zwischen etwa 20 und 3O⁰C, durchgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Herstellung von 1,3,4~Thiadiazol-2-yl-harnstoffverbindungen mit wertvoller biologischer Wirksamkeit, d.h. zur Verwendung als Herbizide, Insektizide, Fungizide und dergl., geeignet.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne diese zu beschränken.

Beispiel 1

Zu 122 g einer Lösung von Phosgen in 2 200 ml an wasserfreiem Toluol wurden 14 g Bortrifluorid-Ätherkomplex gegeben. Es wur-' de ein Kühler mit Trockeneis verwendet, um einen Verlust an Phosgen zu verhindern. Zu dieser Lösurlg wurden unter Rühren bei Zimmertemperatur 150 g 2-Methylamino-5-trifluormethyl-1,3,4-thiadiazol gegeben, und die entstandene Mischung wurde auf Temperaturen zwischen 50 und 60⁰C 3 Stunden lang erhitzt. Die Mischung wurde in einem Eisbad auf 15⁰C abgekühlt und danach Dimethylamin langsam durch die Reaktionsmischung perlen gelassen, bis eine exotherme Reaktion nicht mehr nachgewiesen wurde. Die Reaktionstemperatur während der Zugabe von Dimethylamin wurde unter 30⁰C gehalten. Als unlösliches Material wurde Dimethylaminhydrochlorid abfiltriert und das Filtrat mit 6 η Salzsäure und Wasser gewaschen. Das Filtrat wurde über:wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und anschließend, im Vakuum

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konzentriert. Das entstandene Produkt fiel in einer Ausbeute von 136 g an und wurde als 1,1,S-Trimethyl-^-(5-trifluormethyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl!-harnstoff identifiziert.

Beispiel 2 .

Zu einer Lösung von 54,5 g Phosgen in 1 100 ml an wasserfreiem Toluol wurden 8 g Bortrifluorid-Ätherkomplex gegeben. Es wurde ein Kühler mit Trockeneis verwendet, um einen Verlust an Phosgen zu verhindern. Zu der Lösung wurden 85,5 g 2-Methylamino.-5-pentafluoräthyl-1,3,4-thiadiazol gegeben_t und die Misdung wurde für einen Zeitraum von 3 Stunden auf eine Temperatur von 50 bis 6O⁰C erhitzt. Die entstandene Mischung wurde in einem Eisbad auf 15⁰C abgekühlt und Dimethylarain langsam durch die Mischung perlen gelassen, bis eine exotherme Reaktion nicht mehr nachgewiesen würde. Die Temperatur wurde während der Zugabe des Dimethylamine unter 30⁰C gehalten. Als unlösliches Material wurde Dimethylaminhydrochlorid durch Filtration abgetrennt und das Filtrat mit 6 h Salzsäure und Wasser gewaschen. Das Filtrat wurde anschließend über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum konzentriert. Das in einer Ausbeute von 62 g erhaltene Produkt wurde als 1, i^-Trimethyl^-^- pentafluoräthyl-i ,3,4-thiadiazol-2-yl)-harnstoff identifiziert.

Beispiel 3

A. Zwischenprodukt (A) Verbindungen wurden entsprechend der oben angegebenen Reaktionsstufe (II) (a) hergestellt. In einem Rundkolben ( 1 000 ml), der mit einem Zugaberohr, Zugabetrichter und einem Kühler mit Trockeneis ausgestattet war, wurde eine Mischung, die aus 500 ml trocknem Toluol, 38,4 g Phosgen und 2 g Bortrifluorid-Ätherkomplex bestand, zugegeben. Zu dieser Mischung wurden tropfenweise unter Rühren 36,6 g 2-Methylamino-5-trifluormethyl-1,3,4-thiadiazol, das in 300 ml trocknera Toluol gelöst war, zugefügt, wobei die Zugabe bei Zimmertemperatur erfolgte. Nach Beendigung der Zugabe der Thiadlazolmischung wurde die Reaktionstemperatur auf 50 bis 6O⁰C erhöht und eine zusätzliche Menge an 38,4 g Phosgen zugegeben. Stickstoffgas wurde durch die Reaktionsmischung perlen gelassen, bis keine Säure-

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dämpfe mehr in den ausströmenden Gasen festgestellt werden konnten. Die entstandene Mischung wurde danach mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Die Konzentration dieser Mischung im Vakuum ergab 38,8 g des Produkts (A). Das Produkt wies nach Umkristallisation aus Petroläther einen Schmelzpunkt von 100 bis 102⁰C auf. .

Bj_ 2 g des Zwischenprodukts von obigem Beispiel 3A wurden mit 30 ml einer wässrigen Tetrahydrofuranlösung (THF) (10 ml THF, 20 ml Wasser) vermischt, und zu dieser Mischung wurden 0,5 g einer wässrigen Lösung von Ο,Ν-Dimethylhydroxylaminhydrochlorid, das mit 0,6 g Natriumcarbonat neutralisiert worden war, gegeben. Die Reaktionsmischung wurde etwa eine Stunde läng bei Zimmertemperatur gerührt und anschließend mit Toluol extrahiert. Die Toluollösung wurde mit 6 η Salzsäure und dann mit Wasser gewaschen und im Vakuum konzentriert, wobei man ein Ölprodukt erhielt, das als 1,3-Dimethyl-1-methoxy-3-(5-tΓifluormethyl-1 ,3,4-thiadiazol-2-yl)harnstoff identifiziert wurde.

BeisDiel 4

Zu einer Lösung von 243,3 g Phosgen und 32,8 g Bortrifluoridätherat in 1 500 g Toluol in einem 3-Hals-Kolben (5 Liter), der mit einem Rührer und einem Kühler mit Trockeneis ausgestattet war, wurden bei Zimmertemperatur 328 g 2-Methylamino-5-chlordifluormethyl-1,3,4-thiadiazol gegeben. Nach Beendigung der Zugabe des Thiadiazols wurde die Reaktionstemperatur auf 55°C erhöht und 3 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten. Die Reaktionsmischung wurde dann unter 30⁰C abgekühlt und gasförmiges Dimethylamin durch die Reaktionsmischung perlen gelassen, wobei die Reaktionstemperatur unter 30⁰C gehalten wurde, bis keine exotherme Wärmetönung mehr beobachtet wurde. Die Reaktionsmischung wurde mit 6 η Salzsäure und Wasser gewaschen. Die Entfernung des Toluols im Vakuum ergab 330,6 g eines Produkts, das als 1,1,3-Trimethyl-3-(5-chlordifluormethyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-harnstoff mit einem Schmelzpunkt von 50 bis 52°C identifiziert wurde.

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Anstelle des speziellen 2-Alkylamino-1,3,4-thiadiazols und der sekundären Aminoverbindungen, die in den Beispielen verwendet
wurden, können die oben beschriebenen anderen Verbindungen eingesetzt werden, wobei man im wesentlichen die selben Ergebnisse erzielt.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von 1,3,4-Thiadiazol-2-yl-harastoffverbindungen dadurch gekennzeichnet, daß man eine 2-Alkylamino-1,3,4-thiadiazolverbindung mit Phosgen in Anwesenheit einer katalytischen Menge an Bortrifluorid umsetzt und das entstandene Reaktionsprodukt mit einem sekundären Amin umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Menge an Phosgen von etwa 1 bis 4 Moläquivalenten, bezogen auf das 2-Alkylamino-1,3,4-thiadiazol, angewendet wird. .
3. Verfahren nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet, da0 das Bortrifluorid in einer Menge von etwa 0,025 bis 10 Gew.-9$, bezogen auf das Gesamtgewicht des Phosgens,angewendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion zwischen dem 2-Alkylamino-1,3,4-thiadiazol und Phosgen bei einer Temperatur zwischen etwa 40 und 7O⁰C durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichent, daß die Reaktion zwischen dem zunächst entstandenen Reaktionsprodukt und dem sekundären Amin bei einer Temperatur zwischen etwa 0 und 40⁰C durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß ale 2-Alkylamino-1,3ι4-thiadiazolverbindung eine solche der j?or-

mel ; . . \ ■.

NHR,

worin 109828/1961

R^ einen niederen Alkylrest mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen einen Fluoralkylrest mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder einen Chlordifluormethylrest und

R₂ einen niederen Alkylrest mit etwa 1 bis % Kohlenstoffatomen ' bedeutet,
eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß als sekundäres Amin ein solches der Formel R,R^NH, worin R, einen niederen Alkylrest mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, einen vorzugsweise niedermolekularen Alkoxyrest oder einen Cycloalkoxyrest, vorzugsweise mit etwa 5-6 Kohlenstoffatomen und Ra einen niederen Alkylrest mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet,

eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß als sekundäres Amin Dimethylamin oder Ο,Ν-Dimethylhydroxylaminhydrochlorid verwendet wird.
9. Verfahren" nach Anspruch 6-7 dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangsverbindungen eingesetzt werden, in denen R₁ Trifluormethy! oder Pentafluoräthyl und Rp, R* und R^ Jeweils Methyl bedeuten
10t Verfahren nach Anspruch 6-7 dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangsverbindungen eingesetzt werden, in denen R^ Trifluormethyl, R^ Methyl, R* Methoxy und R^ Methyl bedeuten.
11. Verfahren nach Anspruch 6-7 dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangsverbindungen eingesetzt werden, in denen R* Chlordifluormethyl und R_2f R^ und R^ jeweils Methyl bedeuten.

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