DE2425979A1

DE2425979A1 - Verfahren zur herstellung von pyrazolen

Info

Publication number: DE2425979A1
Application number: DE19742425979
Authority: DE
Inventors: Murray Garber
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1973-06-18
Filing date: 1974-05-30
Publication date: 1975-01-09
Also published as: GB1472290A; FR2233323A1; CS181267B2; NL7407734A; AR221464A1; YU39923B; CA1031782A; ES427379A1; SE413404B; JPS5924145B2; DK135768B; DK135768C; US3907824A; YU171374A; AT334890B; NL185564B; HU169475B; FR2233323B1; IL44885A0; JPS5036459A

Description

American Cyanamid Company, Wayne, New Jers°y, V.St.A. Verfahren zur Herstellung von Pyrazolen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur N-Alkylierung bestimmmter 3,5-Diphenylpyrazole unter Bildung von 1-Alkylpyrazolen in guter Ausbeute und Reinheit. Die 1-Alkylpyrazole eignen sich als Zwischenprodukte zur Herstellung herbicid wirkender 1,2-Dialkyl-3,5-diphenylpyrazoliumsalze d»r Formel I:

—m

worin R₁ und R₂ jeweils Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, Y, Y¹, Z und Z¹ jeweils für Wasserstoff, Nitro, Halogen, Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Halogenalkyl

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mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und bis zu 4 Halogenatomen oder Niederalkoxy stehen, X ein Anion mit einer Ladung von . 1 bis 3 bedeutet und m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist.

Unter dem Begriff "Halogen" sollen Fluor, Chlor, Brom oder Jod verstanden werden. Die Angabe "Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen" bedeutet geradkettig» oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Unter "Alkoxy mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen" werden geradkettige oder verzweigte Alkoxygruppen verstanden. Die Angabe "Halogenalkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen" bedeutet geradkettige oder verzweigte Alkylgruppen, die mit 1 bis 4 Halogenen aus der Gruppe Fluor, Chlor oder Brom substituiert sind.

Die 1-Alkyl-3,5-Diphenylpyrazole haben die folgende Formel II:

Z¹

worin Y, Y¹, Z, Z¹ und R₁ die bei Formel I angegebene Bedeutung haben.

Die zur Herstellung der N-Alky!verbindungen verwendeten 3,5-Diphenylpyrazole haben die folgende Formel III:

(HD/

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worin Y, Y¹, Z und Z¹ die bei Formel I angegebene Bedeutung besitzen.

N-Alkylierungsreaktionen werden normalerweise in protischen Lösungsmitteln durchgeführt. Insbesondere verwendet man hierzu wässrige Lösungen anorganischer Alkalibasen.

Starke und im allgemeinen teure Basen, wie Natriummethylat, Natriumhydrid, Lithiumamid oder Natriumamid, werden im allgemeinen für N-Alkylierungsreaktionen verwendet. Diese verlaufen über ein Aminanion, das mit einem Alkylierungsmittel, wie Dimethylsulfat, Diäthylsulfat oder einem Alkylhalogenid, reagiert.

Die Anwendung solcher herkömmlicher Verfahren auf die erfindungsgemäßen Pyrazole führt nur zu geringen Ausbeuten.

Es wurde nun gefunden, daß man zu den Pyrazolen der genannten Formel II in guter Ausbeute und Reinheit gelangen kann, indem man ein 3,5-Diphenylpyrazol der bereits erwähnten Formel III mit einer äquimolaren Menge oder einem Überschuß (nämlich 1 bis 1,5 Mol) eines Alkylierungsmittels in Gegenwart einer festen wasserfreien anorganischen Alkalibase und eines nicht wässrigen inerten organischen Lösungsmittels durchführt. Die Umsetzung wird im allgemeinen bei Temperaturen zwischen etwa 80 ⁰C und 175 °C vorgenommen, und vorzugsweise arbeitet man bei Temperaturen zwischen 85 und 120 ⁰C. Bei Verwendung eines nieder-siedenden Lösungsmittels, wie Äthanol, lassen sich die oben erwähnten Temperaturen durch Durchführen der Umsetzung bei überatmosphärischem Druck erreichen. Die so erhaltenen 1-Alkyl-3,5-diphenylpyrazole lassen sich in üblicher Weise in guter Ausbeute und Reinheit gewinnen.

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Geeignete Alkylierungsmittel sind beisielsweise Alkylhalogenide, Dialkylsulfate, Alkylphosphate, Alkylhydrogensulfate oder Alkyltoluolsulfonate. Bevorzugte Alkylierungsmittel sind Alkylhalogenide, wie Methyl-, Äthyl-, n-Propyl, Isopropyl-, η-Butyl- oder Isobutylchloride und -bromide, Dialkylsulfate, Alkylhydrogensulfate oder Alkyltoluolsulfonate .

Geeignete Lösungsmittel, die sich zur Herstellung der Pyrazolzwischenprodukte verwenden lassen, sind nicht wässrige inerte organische Lösungsmittel, und zwar vorzugsweise aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol oder Xylol, sowie hocharomatische Lösungsmittel mit einem gemischten Anilinp^unkt zwischen -1,11 ⁰C und 35,0 ⁰C (30 ⁰F und 95 ⁰F), einem Aromatengehalt zwischen 60 und 100 % und einem spezifischen Gewicht bei 15,6 °/15,6 ⁰C (60 °/60 °F) zwischen 0,88 und 1,5, aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie Hexan oder Heptan, Ketone mit 4 bis 7 Kohlenstoffatomen, wie Methylisobutylketon, Methylbutylketon, Cyclohexanon und dergleichen, Alkohole mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 3 bis 4 Kohlenstoffatomen, polare aprotische Lösungsmittel, wie Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Acetonitril, Nitrobenzol, N,N-Dimethylacetamid, Tetrahydrosulfolan, Äthylendichlorid, Perchloräthylen, Alkoxyalkyläther, wie Bis-methoxyäthyläther, sowie cyclische Äther, wie Dioxan oder Tetrahydrofuran.

Als anorganische Basen eignen sich feste wasserfreie anorganische Alkalibasen. Sie stellen mäßig starke bis starke Basen dar, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat, Calciumoxid oder Caliumhydroxid.

Die obigen Umsetzungen lassen sich durch folgendendes Reaktionsschema darstellen:

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(Ill)

Z¹

worin R₁, Y, Y¹, Z und Z¹ obige Bedeutung haben, Q für den verbleibenden Teil des Alkylierungsrtiittels, beispielsweise für ein Halogenid, wie Chlorid, Bromid oder Jodid, Alkylsulfat, Hydrogensulfat, Benzolsulfonat, C.-C.-Alkoxybenzolsulfonat, C.-C^-Alkylbenzolsulfonat, vorzugsweise ein Toluolsulfonat, wie p-Toluolsulfonat, Phosphat oder Alkansulfonat mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht und m eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet.

Beispiele von Anionen, die sich erfindungsgemäß eignen, sind Halogenide, Sulfat, Hydrogensulfat, Methylsulfat, Benzolsulfonat, C.-C₄-Alkoxybenzolsulfonat, C.-C,-Alkylbenzolsulfonat, Phosphat und Alkansulfonat mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen .

Bei den Pyrazoliniumsalzen der Formel I sei beispielsweise darauf hingewiesen, daß bestimmte multivalente Anionen, wie Sulfat, Phosphat und dergleichen, zusätzlich zu dem Pyrazoliumkation ein anderes Kation aufweisen können, beispielsweise ein Proton oder ein Alkali- oder Erdalkalimetall. Der Einfachheit halber werden solche Anionen als nichtionisiert bezeichnet, obgleich sie möglicherweise in der Tat weiter ionisiert sind. Typische Beispiele hierfür sind NaSO₄, KPO₄, MgPO₄, HSO₄, NaHPO₄ und dergleichen.

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Eine Umwandlung der Verbindungen der obigen Formel II, nämlich der i-Alkyl-SjS-diphenylpyrazole, in die Verbindungen der Formel I, nämlich die 1,2-Dialkyl-3,5-diphenylpyrazoliumsalze, läßt sich erreichen durch Umsetzen des Pyrazols der Formel II mit einer äquimolaren Menge oder einem leichten Überschuß eines Alkylierungsmittels der Formel (R₂)-Q, worin R₂ für Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht und Q obige Bedeutung besitzt. Geeignete Alkylierungsmittel lassen sich aus der oben beschriebenen Gruppe auswählen. Für die Umwandlung der Pyrazole der Formel II zu den Pyrazoliumsalzen der Formel I werden als Alkylierungsmittel vorzugsweise jedoch Alkylhalogenide, Dialkylsulfate, Hydrogensulfate oder Alkyltoluolsulfonate verwendet. Sie gelangen in äquimolaren Mengen zusammen mit dem jeweiligen Pyrazol oder in leichtem Überschuß, nämlich von etwa 1 bis 1,5 Mol pro Mol Pyrazol, zur Anwendung.

Die Quaternisierungsreaktion wird im allgemeinen in Gegenwart eines nicht wässrigen Gemisches inerter organischer Lösungsmittel durchgeführt, das aus (a) einem chlorierten Kohlenwasserstofflösungsmittel und (b) einem organischen Lösungsmittel aus der Gruppe aromatischer Kohlenwasserstoffe, aliphatischer Kohlenwasserstoffe, hocharomatischer Lösungsmittel, Ketone, Alkohole, Alkoxyalkyläther, dipolare aprotische Lösungsmittel und cyclische Äther besteht, wie dies oben im einzelnen näher angegeben ist. Bevorzugte Gemische bestehen im allgemeinen aus etwa 10 bis 90 Volumenprozent, vorzugsweise 25 bis 75 Volumenprozent, eines Lösungsmittels, in dem das quatemisierte Diphenylpyrazoliumsalz der Formel I verhältnismäßig unlöslich ist, und aus etwa 90 bis 10 Volumenprozent, vorzugsweise 75 bis 25 Volumenprozent, eines Lösungsmittels, in dem das quatemisierte Diphenylpyrazoliumsalz verhältnismäßig löslich ist. ColÖsungsmittelsysteme, die den oben angegebenen Erfordernissen in Bezug auf die prozentuale Zusammensetzung entsprechen, werden aus aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln im Gemisch

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mit chlorierten Kohlenwasserstofflösungsmitteln, oder aliphatischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln im Gemisch mit chlorierten Kohlenwasserstofflösungsmiteln, oder aus hocharomatischen Lösungsmitteln im Gemisch mit chlorierten Kohlenwasserstoffen hergestellt. Besonders wirksam sind Gemische aus Xylol und Äthylendichlorid. Die letztgenannten Zusammensetzungen eignen sich insbesondere, da sie zu einem leicht filtrierbaren fließenden Schlamm führen, aus dem sich das quaternisierte Diphenylpyrazoliumsalz der Formel I leicht gewinnen läßt.

Monolösungsmittelsysteme aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen oder hocharomatischen Lösungsmitteln lassen sich zur Herstellung der quaternisierten Diphenylpyrazoliumsalze der Formel I in guter Ausbeute ebenfalls verwenden. Solche Systeme erfordern jedoch etwa die 2- bis 3-fache Menge an Lösungsmittel gegenüber einem Colösungsmittelsystem, damit man den Schlamm des quaternisierten Produkts der Formel I am Ende der Umsetzung vernünftig filtrieren kann, was die Reaktorproduktivität verringert. Die stärker verdünnten Lösungsmittelsysteme erniedrigen ferner die Quaternisierungsreaktion um einen Faktor 2. Die Verwendung des Colösungsmittelsystems sichert hervorragende Ausbeuten an hochreinem Produkt. Unabhängig davon, ob die Alkylierung in einem einzigen Lösungsmittel oder in einem Lösungsmittelgemisch durchgeführt wird, wird die Temperatur des Reaktionsgemisches im allgemeinen auf etwa 50 bis 175
halten.

bis 175 ⁰C, und vorzugsweise zwischen 60 und 150 ⁰C, ge-

Das das Pyrazoliumsalz enthaltende Reaktionsgemisch wird abgekühlt, und das Pyrazoliumsalz der Formel I wird dann von dem Reaktionsgemisch abfiltriert. Wahlweise kann man das Reaktionsgemisch auch zur Zerstörung von restlichem ' Alkylierungsmittel mit einem tertiären Amin behandeln,

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abkühlen und dann zentrifugieren, filtrieren oder dergleichen, um so das kristallisierte Pyrazoliumsalz der Formel I zu gewinnen. Eine andere Verfahrensvariante besteht darin, daß man das Pyrazoliumsalz der Formel I mit Wasser aus einem der oben erwähnten Reaktionsgemische extrahiert. Die dabei erhaltenen Wasserlösungen lassen sich dann direkt zur Steuerung unerwünschter Pflanzenspecies verwenden. Falls die eingesetzten Alkylierungsmittel flüchtig sind, wie beispielsweise das Methylchlorid, führt man die Umsetzung in einem verschlossenen Reaktionsgefäß unter Druck durch, um so einen Verlust an Reaktionsteilnehmern zu vermeiden.

Bei Verwendung eines vehältnismäßig toxischen Alkylierungsmittels, wie Dimethylsulfat, bei obiger Umsetzung, empfiehlt sich die Entfernung von restlichem Alkylierungsmittel am Ende der Umsetzung. Dies erfolgt durch Erhitzen des Reaktionsgemisches auf eine Temperatur von etwa 50 bis 60 ⁰C mit einer kleinen Menge eines wasserfreien tertiären Amins, wie Triäthylamin, Trimethylamin oder Pyridin. Bei der Handhabung des Reaktionsgemisches und des erhaltenen Produkts werden zweckmäßigerweise erhöhte Sicherheitsmaßnahmen angewandt, was insbesondere für die großtechnische Herstellung gilt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders wichtig zur Herstellung von 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol und dessen Umwandlung zum 1^-Dimethyl-SiS-diphenylpyrazoliummethylsulfat. Die letztgenannte Verbindung ist ein hochwirksames Herbicid. Diese Verbindung ist ferner insbesondere deshalb interessant, da sie wilden Hafer in Gegenwart kleiner Saatkörner, wie Gerste, Raps, Weizen oder Roggen, selektiv steuert.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol aus 3,5-Diphenylpyrazol in Ausbeuten von über 90 % und einer Reinheit von über 96 %.

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Das Produkt enthält kein nicht-umgesetztes 3,5-Diphenylpyrazol, wenn man unter den oben angegebenen bevorzugten Reaktionsbedingungen arbeitet. Die Methylierungsreaktion ist unter den angegebenen Bedingungen darüber hinaus innerhalb von etwa 0,5 Stunden oder weniger beendet, und es kommt nur zu einer sehr geringen Dimethylierung. Nach Waschen mit wässriger Base oder Wasser wird das Lösungsmittel, vorzugsweise Xylol, das praktisch reines 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol enthält, auf etwa 25 % seines ursprünglichen Volumens eingeengt, und die so erhaltene Lösung verwendet man direkt zur Herstellung des 1,2-Dimethyl-3,5-diphenylpyrazoliummethylsulfatsalzes.

Die aus obiger Umsetzung erhaltene 1-Methy1-3,5-diphenylpyrazol-Xylol-Lösung vermischt man mit einer Menge an Äthylendichlorid, die der Menga an in der konzentrierten Pyrazol-Xylol-Lösung verbleibendem Xylol etwa entspricht. Das Gemisch wird dann auf etwa 50 bis 55 ⁰C erhitzt. Sodann gibt man zumindest eine äquimolare Menge, vorzugsweise einen leichten Überschuß (nämlich 1 bis 1,5 Mol), an Dimethylsulfat oder einem Äquivalent hiervon zu. Das Gemisch wird gerührt und vier Stunden auf etwa 90 bis 110 ⁰C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird auf 50 ⁰C gekühlt, worauf man wasserfreies Triäthylamin zusetzt, und zwar in einer dem Überschuß an dem verwendeten Dimethylsulfat entsprechenden Menge. Das Reaktionsgemisch wird 30 Minuten bei 50 ⁰C gerührt und dann auf etwa 15 C gekühlt, worauf man das auskristallisierte Produkt vom Lösungsmittel trennt. Die Abtrennung kann in jeder bekannten Weise erfolgen, beispielsweise durch Zentrifugieren, Filtrieren, Dekantieren und dergleichen. Der Produktkuchen v/ird mit einem aromatischen Lösungsmittel, wie Xylol, und dann mit einem niederen keton, wie Aceton, gewaschen und schließlich getrocknet. Wahlweise kann man den Produktkuchen auch in Wasser lösen und die so hergestellte wässrige Lösung als solche zur Steuerung unerwünschter Pflanzenspecies verwenden.

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Das erfindungsgemäße Verfahren muß als äußerst überraschend angesehen werden, da alle vorherigen Versuche zur Herstellung von 1-Methyl~3,5-Diphenylpyrazol ohne Verwendung einer wasserfreien anorganischen Alkalibase, die ein wesentliches und kritisches Erfordernis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, zu einer unvollständigen N-Monomethylierungsreaktion führten, wobei ziemliche Mengen an nicht-umgesetztem 3,5-Diphenylpyrazol zurückblieben. Im Vergleich dazu führt die Verwendung einer wasserfreien anorganischen starken Alkalibase zur Bildung eines Zwischenprodukts, nämlich des reaktionsfähigen Alkalisalzes (M) des 3,5-Diphenylpyrazols

das mit Dimethylsulfat rasch unter Bildung von "l-Methyl-3,5-diphenylpyrazol reagiert.

Die Bildung des Alkalisalzes des 3,5-Diphenylpyrazols mit wasserfreien anorganischen Basen in einem inerten Lösungsmittel ist in der Tat überraschend, da in der Literatur nur die Verwendung sehr starker und im allgemeinen teurer Basen, wie Natriummethylat, Natriumhydrid, Lithiumamid oder Natriumamid, für N-Alkylierungsreaktionen über das Aminanion mit Dimethylsulfat, Diäthylsulfat oder Alkylhalogeniden vorgeschlagen wird. In der Literatur wird ferner nur die Verwendung wässriger Lösungen anorganischer Alkalibasen zur N-Alkylierung in protischen Lösungsmitteln vorgeschlagen. In derartigen Systemen sind die Ausbeuten an gewünschtem Produkt jedoch gering.

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Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden 3,5-Diphenylpyrazole und dessen Substitutionsderivate verwendet, die Ausgangsmateriälien für das erfindungsgemäße Verfahren sind. Diese sind bekannt und lassen sich durch mehrere Verfahren herstellen. Die Verbindungen haben die oben angegebene Formel III, Sie können aus Dibenzoylmethan oder entsprechend substituierten Dibenzoylmethanen hergestellt werden. Die letztgenannten Verbindungen sind im Handel erhältlich, oder sie lassen sich nach einer Reihe in der chemischen Literatur bekannten Verfahren aus leicht zugänglichen Ausgangsmaterialien herstellen, wie den entsprechend substituierten Acetophenonen und den entsprechend substituierten Benzoesaureverbindungen oder deren Estern.

Normalerweise wird ein Dibenzoylmethan oder ein substituiertes Derivat hiervon, wie 1,3-Propandion, i-(o-Fluorphenyl)-3-phenyl- oder -1,3-propandion, 1-Phenyl-3-m-tolyl, mit Hydrazin bei erhöhter Temperatur umgesetzt, wodurch man das gewünschte 3,5-Diphenylpyrazol (in unsubstituierter oder substituierter Form) erhält. Da sich das Diketon und das Hydrazin in äquimolaren Mengen vereinigen, hält man das Molverhältnis der Reaktionsteilnehmer zweckmäßigerweise bei etwa 1 : 1. Ein leichter Überschuß (etwa 10 %) eines der beiden Reaktonspartner läßt sich jedoch ebenfalls verwenden.

Die Ringbildungsreaktion zwischen Hydrazin und dem Diketon wird vorzugsweise durchgeführt, indem man die Reaktionspartner in einem Lösungsmittel zusammenbringt und auf Reaktion stemper a tür erhitzt. Geeignete Temperaturen liegen zwischen etwa 70 und etwa 150 ⁰C, und vorzugsweise arbeitet man bei Temperaturen zwischen 80 und 120 ⁰C. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise aprotische Lösungsmittel, wie Xylol, Toluol, Benzol, Pyridin, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid und dergleichen, oder protische Lösungsmittel, wie C₁-C^-AIkOhOIe, vorzugsweise n- oder iso-Propanol. Bei Verwendung der letztgenannten Lösungsmittel erhält man hohe Ümwandlungsgeschwindigkexten bei Temperaturen zwischen 80 und 85 ⁰C.

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Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert. Alle Teile stellen Gewichtsteile dar, falls nicht anderes gesagt ist.

Beispiel 1

1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol

5,0 g (0,023 Mol) 3,5-Diphenylpyrazol werden in 40 ml Methylisobutylketon gelöst. Sodann werden 3,76 g (0,027 Mol) festes wasserfreies Natriumcarbonat zugegeben, und das Gemisch erhitzt man auf 90 ⁰C. Man fügt 3,43 g Dimethylsulfat zu, worauf man das Gemisch 1,5 Stunden auf 112 bis 115 ⁰C erhitzt. Nach 1,5 Stunden bleibt praktisch kein nicht-umgesetztes 3,5-Diphenylpyrazol zurück. Das Reaktionsgemisch wird auf 50 ⁰C gekühlt, und die organische Phase, die etwas ungelöste Feststoffe (wasserlöslich) enthält, wird mit 10 ml verdünntem Natriumhydroxid gewaschen. Die organische Schicht wird zweimal mit 10 ml Wasser gewaschen. Zur Ausbeuteermittlung wird das Methylisobutylketon im Vakuum entfernt, wodurch man 4,0g (75 % Ausbeute) eines Öls erhält, das beim Stehen kristallisiert. Das Produkt hat einen Schmelzpunkt von 52 bis 53 ⁰C.

Beispiel 2 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol

5/0 g (0,023 Mol) 3,5-Diphenylpyrazol werden in 25 ml Methylisobutylketon gelöst. Sodann gibt man 1,1 g festes wasserfreies Natriumhydroxid (0,0275 Mol) zu und erhitzt das Gemisch auf 90 ⁰C. Hierauf werden 3,43 g (0,0275 Mol) Dimethylsulfat zugesetzt, und das Gemisch wird auf 112 bis 115 ⁰C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird nach 1,5 Stunden untersucht,

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wobei man kein nicht-umgesetztes 3,5-Dimethylpyrazol feststellen kann. Das Reaktionsgemisch wird auf 50 ⁰C gekühlt und mit 30 Teilen Wasser versetzt. Hierauf stellt man den pH-Wert durch Zugabe von wässrigem Natriumhydroxid auf
11 bis 12 ein. Die organische Schicht wird zweimal mit
30 Teilen Wasser gewaschen. Zur Ausbeutebestimmung entfernt man das Methylisobutylketon im Vakuum, wodurch man 4,95 g (93 % Rohausbeute) eines Öls erhält, das beim Stehen zu
einem Feststoff kristallisiert, der bei 52 bis 53 ⁰C
schmilzt.

Beispiel 3 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol

10,0 g (0,0454 Mol) 3,5-Diphenylpyrazol werden in 50 ml
Xylol gelöst, das 2,62 g (0,0655 Mol) festes wasserfreies Natriumhydroxid enthält. Das Reaktionsgemisch wird auf 110 ⁰C erhitzt, worauf man 6,9 g (0,0547 Mol) Dimethylsulfat zugibt und das Gemisch auf 107 bis 115 ⁰C erhitzt. Man läßt etwa 30 Minuten zum Rückfluß kochen, worauf man das Reaktionsgemisch auf 60 ⁰C kühlt und mit 25 ml Wasser versetzt. Der
pH-Wert wird dann mit 5 ml 25-prozentigem wasserigem Natriumhydroxid auf 10 bis 11 eingestellt. Die organische
Schicht wird zweimal mit 25 ml Wasser gewaschen. Zur Ausbeutebestimmung entfernt man das Xylol im Vakuum, wodurch man 9,65 g eines Öls erhält, das beim · Animpfen kristallisiert (Schmelzpunkt 53 bis 56 ⁰C). Eine Analyse zeigt, daß es sich beim dabei erhaltenen Material um 96,6 % reines · 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol handelt. Die tatsächliche Ausbeute beträgt 87,5 %.

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Beispiel 4 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol

20,0 g (0,0908 Mol) 3,5-Diphenylpyrazol werden in lOO ml Xylol gelöst, das 7,26 g (0,1816 Mol) festes wasserfreies Natriumhydroxid enthält. Das Reaktionsgemisch wird auf 120 ⁰C erhitzt und mit 13,8 g (0,109 Mol) Dimethylsulfat versetzt. Die Rückflußtemperatur fällt auf 95 ⁰C ab, und nach 15 Minuten langem Stehen bei 95 ⁰C läßt sich in einer Probe des Reaktionsgemisches kein nicht-umgesetztes 3,5-Diphenylpyrazol mehr feststellen. Nach 30 Minuten wird das Reaktionsgemisch auf 80 ⁰C gekühlt und mit 50 ml Wasser versetzt. Zur Einstellung des pH-Wertes der wässrigen Phase auf 10 bis 11,0 wird 50-prozentiges wässriges Natriumhydroxid zugesetzt. Die organische Schicht wird zweimal mit 50 ml Wasser gewaschen. Zur Ausbeutebestimmung entfernt man das Xylol im Vakuum, wodurch man 19,7 g eines Öls erhält, das beim Animpfen kristallisiert. Die Analyse zeigt, daß das dabei erhaltene Produkt eine Reinheit von 98,5 % aufweist. Die Realausbeute beträgt 91,6 %.

Beispiele 5-10 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol

Versuche zur Herstellung von 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol ohne Verwendung einer wässrigen Alkalibase und eines nicht wässrigen Lösungsmittels führen zu Gemischen aus nicht-umgesetzem 3,5-Diphenylpyrazol und 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol. Erfolglose Verfahren, die durchgeführt wurden, sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt.

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Das hierzu angewandte Verfahren entspricht der in obigem Beispiel 4 beschriebenen Arbeitsweise. Alle Versuche werden unter Verwendung von Dimethylsulfat durchgeführt, wobei man das feste wasserfreie Natriumhydroxid jedoch durch eine Reihe von Basen ersetzt. Bei einigen Fällen verwendet man anstelle von Xylol auch andere Lösungsmittel.

Tabelle Beispiel Ergebnisse

5 wässriges NaOH (25 %) in Xylol führt zu nichtumgesetztem 3,5-Diphenylpyrazol

6 wässriges NaOAc (10 %) in Xylol führt zu nichtumgesetztem 3,5-Diphenylpyrazol

7 kein Basenansatz führt zu nicht-umgesetztem 3,5-Diphenylpyrazol

8 wässriges NaHCO₃ führt zu nicht-umgesetztem 3,5-Diphenylpyrazol

9 wässriges Na₃CO₃ führt zu nicht-umgesetztem 3,5-Diphenylpyrazol

10 Natriummethoxid in rückfließendem Methanol führt zu nicht-umgesetztem 3,5-Diphenylpyrazol

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Beispiel 11 1,2-Dimethyl-3,5-diphenylpyrazoliummethylsulfat

1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol (1,0 Mol), hergestellt gemäß Beispiel 4, und im Gemisch mit Xylol wird mit einem gleichen Volumen Äthylendichlorid verdünnt. Das Reaktionsgemisch erhitzt man auf 50 bis 55 C und gibt eine äquimolare Menge oder einen leichten Überschuß (1,05 Mol) Dimethylsulfat zu. Das Gemisch wird 4 Stunden auf etwa 105 bis 110 ⁰C erhitzt. Das erhaltene Reaktionsgemisch kühlt man dann auf etwa 15 C, und das ausgefallene Produkt wird filtriert. Der nasse Kuchen wird mit Xylol und dann mit Aceton gewaschen und getrocknet. Das gewünschte Produkt fällt in einer Ausbeute von 93 % an.

Das Verfahren wird in der oben beschriebenen Weise wiederholt, wobei man abweichend davon nach beendeter Alkylierung und nach Abkühlen des Gemisches auf 50 C das Reaktionsgemisch jedoch mit einer kleinen Menge Triäthylamin versetzt, das erhaltene Gemisch dann 30 Minuten auf 50 ⁰C erhitzt und schließlich abkühlt. Diese Umsetzung zerstört überschüssiges Dimethylsulfat und erhöht die Handhabungssicherheit. Die Ausbeute an Produkt beträgt etwa 90 bis 92 %.

Das obige Nachalkylierungsverfahren wird bei zwei getrennten Versuchen unter Verwendung von Triäthylamin und Pyridin wiederholt, wobei man ähnlich gute Ergebnisse erhält.

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Beispiel 12 1^-Dimethyl-S,5-diphenylpyrazoliummethylsulfat

Zur Herstellung von 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol (1/0 Mol) geht man genauso vor, wie bei der im obigen Beispiel 4 beschriebenen Arbeitsweise, wobei man abweichend davon das Xolol jedoch nicht entfernt. Das Reaktionsgemisch wird auf 60 C erhitzt, worauf man Dimethylsulfat (1,05 Mol) zugibt, auf 105 bis 110 ⁰C erhitzt und 8 Stunden auf 105 bis 110 ⁰C hält. Das Gemisch wird auf Raumtemperatur gekühlt, und das ausgefallene Produkt wird abfiltriert, mit Xylol und dann mit Aceton gewaschen und schließlich getrocknet. Das gewünschte Produkt fällt in einer Ausbeute von 83 % an.

Die Umsetzung wird wie oben beschrieben wiederholt, wobei man abweichend davon nach beendeter Alkylierung das Reaktionsgemisch bei 50 ⁰C mit Triäthylamin versetzt und das erhaltene Gemisch dann 30 Minuten zur Zerstörung von überschüssigem Dimethylsulfat auf 50 ⁽ ausbeuten sind praktisch unverändert.

überschüssigem Dimethylsulfat auf 50 ⁰C erhitzt. Die Produkt-

Die oben erwähnte Nachalkylierung wird bei zwei getrennten Versuchen unter Verwendung von Trimethylamin und Pyrindin wiederholt, wobei man zu gleich guten Ergebnissen gelangt.

Beispiel 13 1,2-Dimethyl-3,5-diphenylpyrazoliummethylsulfat

Zur Herstellung von 1-Methyl-3,5-diphenylpyrazol (1,0 Mol) geht man genauso vor wie bei dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren, wobei man abweichend davon das in Beispiel 4 verwendete Xylol jedoch nicht entfernt. Etwa 75 % des Xylols

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werden jetzt abdestilliert, und das erhaltene Reaktionsgemisch versetzt man mit eine dem verbleibenden Xylol äquivalenten Menge an Äthylendichlorid. Das Reaktionsgemisch wird auf 60 C gekühlt, worauf man Dimethylsulfat (1,05, Mol) zugibt, das Reaktionsgemisch auf 105 bis 110 C erhitzt¹ und etwa 4 Stunden auf 105 bis 110 ⁰C hält. Das Gemisch wird auf 50 ⁰C gekühlt und mit einer Menge Triäthylamin versetzt, die 8 Molprozent, bezogen auf Dimethylsulfat, entspricht. Das Reaktionsgemisch wird 30 Minuten bei 50 C gerührt. Sodann wird das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur gekühlt und filtriert. Der nasse Kuchen wird mit Xylol und dann mit Aceton gewaschen, worauf man das Produkt trocknet. Das gewünschte Produkt fällt in einer Ausbeute von 90 bis 92 % an.

Beispiel 14

-S,5-diphenyl(substituierte oder unsubstituierte) pyrazoliumsalze

Unter Verwendung der in Beispiel 4 beschriebenen Arbeitsweise und des entsprechend substituierten 3,5-Diphenylpyrazols sowie eines entsprechenden Lösungsmittels stellt man das 1-Alkyl-3,5-Diphenyl(substituiert oder unsubstituiert)pyrazol her. Die so hergestellte Verbindung wird dann nach den in den Beispielen 11, 12 oder 13 beschriebenen Verfahren zum Pyrazoliumsalz der Formel I umgewandelt, wobei man die in der folgenden Tabelle II angegebenen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische verwendet. Die Produktausbeuten liegen im allgemeinen zwischen etwa 78 und 83 % bei Verwendung eines einzelnen Lösungsmittels bei der abschließenden Alkylierung. Bei verwendung eines Colösungsmittelsystems bei der abschließenden Alkylierung gelangt man dagegen im allgemeinen zu Ausbeuten, die etwa zumindest 5 bis 10 % höher sind als diejenigen, die man bei Verwendung eines Einzellösungsmittelsystems erhält.

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Tabelle II

Bei- Verfahren spiel von Beispiel 4 Nr, Lösungsmittel

Verfahren

von Beispiel

Lösungsmittel Substituent
YY¹ ZZ¹

R.

Schmelzpunkt

⁰C

18

Xylol

H Cl (4) H H CH₃ CH₃ 177,5-179

Xylol

Xylol +AeDC

OSO₃-CH₃^

H Cl (4) H H CH₃ CH₃ über.340

Xylol

Xylol +AeDC

OSO₃-CH₃^

H Cl (4) H H CH₃ CH₃ 217 - 219

Xylol

Xylol + CHCl₃

OSO₃-CH₃^

H Cl (4) H H CH₃ CH₃

Xylol

Xylol + CHCl₃

H H CH₃ C₃H_?-n

MIBK

1)

C₂H₅-SO₃-

H H

CH,

C₂H₅

109 - 111

MIBK

MIBK¹^ +

CH₃SO₃C

CH₃ (4)

H H

CH,

CH_n . 107 - 110

Heptan

Heptan + CHCl₃

CH₃SO₃-O

CH₃ (3)

H H

CH,

purpurner Gummi

MIBK

MIBK¹*+ CHCl.

CH₃SO₃C

Cl (3) H Cl (5) CH₃ 'CH₃ 162 - 164

D 2)

MIBK ■ Methylisobutylketon AeDC = Athylendichlorid - 19 -

Tabelle II (Fortsetzung)

Bei- Verfahren spiel von Beispiel 4 Nr. Lösungsmittel

27 bis-Methoxyäthyläther

Verfahren von Beispiel 11 Lösungsmittel

bis-Methoxyäthyläther + CHCl₀

HSO,

Substituent
YY¹ ZZ*

NO₂(4) NO₂(4) H H CH₃ CH₃

*«· O CO OO OO ISi

28

29

30

Toluol

CH₃SO₃C

Cl(3) Cl(3) H

Toluol + CHCl.

CH₃SO₃C

F (3) H

H H

Toluol + CHCl,

CH₃SO₃C

Cl(2) H Cl(5) H

CH,

31

32

Xylol

CH₃SO₃C

CF₃(3) H

H H

Xylol + AeDC

2)

HSO₄ 1/2H₂C

NO₂(4) NO₂(4) H H

CH,

CH

CH,

CH₃

33

Xylol

Xylol +

CH₃SO₃C

CH₃(3)

CH₃(5) H

CH,

²⁾AeDC - ?thylendichlorid

- 20 - CO

Tabelle II (Fortsetzung)

Bei- Verfahren

spiel von Beispiel 4

Nr. Lösungsmittel

34 Xylol

Verfahren von Beispiel Lösungsmittel

Xylol + Perchloräthylen Substituent
YY' Z

Z¹

CH₃SO₃O H CH₃(3) H H

CH,

R,

CH,

Schmelzpunkt

°C

brauner

Gummi

Toluol

Toluol + AeDC 2)

HSO, H Cl(2) HH CH₃ CH₃ purpurner

Gummi

Toluol

Xylol

Toluol + CHCl,

CH₃SO₃OCc)

CH₃(2) H

H CH₃ CH₃ brauner

Gummi

Xylol + CHCl₃ CH₃SO₃O⁽ Cl(3)

Cl(5) H

CH,

Xylol

Xylol + AeDC²) CH.,S0,0' Cl(3)

Cl (4) H

CH,

152 - 153

Xylol

Xylol + AeDC

2)

HSO

Cl(4) Cl(4)

CH,

CH₃ 263 - 264

MIBK

MIBK + AeDC

2)

CH₃SO₃O

Cl(4) Cl (4)

CH,

CH₃ 180 - 182

MIBK

MIBK + CHCl.

CH₃SO₃O^

H CH₃(4) CH₃(4) CH₃

CH„

174 - 176

Heptan

Heptan + AeDC

2)

H CH₃(4) CH₃(4) CH₃

CH₃ 150-151,5

Heptan

Heptan + AeDC

2)

HSO, Cl (4)

CH,

CH₃ 217 - 219

44

Xvlol

X.vlol + AeDC

2) ^CH3^{O(4) H}

CH,

CH₃ 127,5-129

Heptan

Heptan + CHCl₃ CH₃SO₃O¹ CH₃O(4) CH₃O(4) H H

CH

CH- 137-138,5

^MIBK *> Methylisobutylketon 'AeDC - Athylendichlorid

Claims

Patentansprüche

worin R₁ für Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht, Y, Y¹, Z sowie Z¹ jeweils Wasserstoff, Nitro, Halogen, Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Halogenalkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und bis zu 4 Halogengruppen oder Niederalkoxy bedeuten, durch Alkylierung eines 3,5-Diphenylpyrazols der Formel III

(III)/

worin Y, Y¹, Z und Z¹ obige Bedeutung haben, unter Verwendung von 1 bis 1,5 Äquivalent eines Alkylierungsmittels der Formel IV

worin R₁ für Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht, Q den verbleibenden Teil des Alkylierungsmittels bedeutet und ei eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart

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einer festen wasserfreien anorganischen Alkalibase in einem nicht wässrigen inerten organischen Lösungsmitel bei Temperaturen zwischen 80 und 175 ⁰C durchführt, wodurch man in guter Ausbeute und Reinheit zu einem 1-Alkyl-3,5-diphenylpyrazol gelangt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkylierungsmittel ein Alkylhalogenid, ein Dialkylsulfat, ein Alky!wasserstoffsulfat oder ein Alkyltoluolsulfonat verwendet, worin jede Alkylgruppe jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, und als Lösungsmittel einen aromatischen Kohlenwasserstoff, einen aliphatischen Kohlenwasserstoff, hocharomatische Lösungsmittel mit einem gemischten Anilinpunkt zwischen -1,11 und 35,0 ⁰C (30 ⁰F und 95 F), einem Aromatengehalt von 60 bis 100 % und einem spezifischen Gewicht von 0,38 bis 1,5 bei 15,6 °/15,6 ⁰C (60 °/60 ⁰F), ein aliphatisches Keton mit 4 bis 7 Kohlenstoffatomen, einen aliphatischen Alkohol mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, Äthylendichlorid, Perchloräthylen, ein dipolares aprotisches Lösungsmittel, einen cyclischen Äther oder einen Alkoxyalkyläther einsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Substituent R₁ für Methyl steht, die Substituenten Y, Y¹, Z und Z¹ jeweils Wasserstoff bedeuten, das Alkylierungsmittel Dimethylsulfat ist und das Lösungsmittel Xylol darstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Base festes wasserfreies Natriumhydroxid, Kaiiumhydroxid, Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat verwendet .

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die durchführt.

daß man die Umsetzung bei Tempraturen zwischen 85 und 120 ⁰C

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