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3, 3-Dimethyl-4-penten-thiosäureamide und Verfahren
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zu ihrer Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft neue 3,3-Dimethyl-4-pententhiosäureamide,
sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
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Die neuen 3,3-Dimethyl-4-penten-thiosäureamide dienen als Zwischenprodukte
zur Herstellung von Insektiziden wie beispielsweise 2-(2,2-Dichlorvinyl)-3,3-dimethyl-cyclopropancarbonsäure-2-phenoxy-benzylester.
Die Herstellung der diesen Insektiziden zugrundeliegenden 2-(2,2-Dichlorvinyl)-3,3-dimethylcyclopropancarbonsäure
durch Umsetzung von 1,1-Dichlor-4-methyl-1,3-pentadien mit Diazoessigester und nachfolgender
Hydrolyse ist bereits bekannt (Farkas et al, Collect. Czechosl.
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Chem. Commun. 24, 2230 (1959)). Dieses Verfahren weist jedoch eine
Reihe von Nachteilen auf. So ist die Handhabung großer Mengen Diazoessigester, der
sich explosionsartig zersetzen kann, in der Technik mit großen Risiken behaftet.
Auch aus physiologischer Sicht ist die Verwendung von Diazoverbindungen problematisch.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, anstelle der Carbonsäure
1-Cyano-2-(2,2-dichlorvinyl)-3,3-dimethyl-cyclopropan
als Zwischenstufe zur Herstellung der insektizid wirksamen Carbonsäureester zu verwenden.
Dieses Nitril läßt sich durch Wasserabspaltung aus dem entsprechenden Aldoxim (vergl.
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Deutsche Offenlegungsschrift 2 621 832) oder durch basenkatalysierten
Ringschluß aus 3-Brom-1-cyano-2, 2-dimethyl-5,5,5-trichlorpenten (vgl. Deutsche
Offenlegungsschrift 2 621 831) herstellen. Diese Verfahren leiden jedoch unter dem
Mangel, daß 1-Cyano-2-(2,2-dichlorvinyl)-3,3-dimethylcyclopropan selbst unter drastischen
Bedingungen nur in geringen Ausbeuten zur entsprechenden Carbonsäure verseift werden
kann.
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Es wurden nun die neuen 3,3-Dimethyl-4-penten-thiosäureamide der Formel
I
in welcher R1 und R2 unabhängig von einander für Wasserstoff, Alkyl, Aralkyl oder
Aryl stehen oder gemeinsam mit dem angrenzenden Stickstoff einen heterocyclischen
Rest bilden, gefunden.
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Es wurde außerdem ein Verfahren zur Herstellung der neuen 3,3-Dimethyl-4-penten-thiosäureamide
der Formel I gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Thioacetamide der
Formel II
in welcher R1 und R2 die obige Bedeutung haben, mit einem 3-Methyl-2-buten-1-yl-Derivat
der Formel III
in welcher X für Halogen, Sulfonat oder Phosphat steht und einer Base umsetzt.
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Wie bereits erwähnt,dienen die neuen 3,3-Dimethyl-4-pententhiosäureamide
als Zwischenprodukte zur Herstellung insektizider Cyclopropancarbonsäurederivate.
Deren Herstellung erfolgt, indem an die Doppelbindung der erfindungsgemäßen Verbindungen
Tetrahiogenmethan in Gegenwart geeigneter Katalysatoren addiert und die dabei entstandene
Verbindung der allgemeinen Formel IV
durch Einwirkung einer Base zu einer Verbindung der allgemeinen Formel V dehydrohalogeniert
werden und diese in an sich bekannter Weise sauer oder alkalisch zu den entsprechenden
Cyclopropancarbonsäuren hydrolysiert werden oder es wird zunächst hydrolysiert und
dann das entsprechende Terrahalogenmethan addiert und anschließend unter Einwirkung
dieser Base dehydrohalogeniert. Dieses Verfahren ist Gegenstand einer älteren nicht
vorveröffentlichten Patentanmeldung (vgl. Deutsche Patentanmeldung P 27 32 213.0).
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Die neuen erfindungsgemäßen 3,3-Dimethyl-4-penten-thiosäureamide und
das Verfahren zu ihrer Herstellung ermöglichen die wirtschaftliche Durchführung
des oben erwähnten Verfahrens zur Herstellung von 2-(2,2-Dichlorvinyl)-3,3-dimethylcyclopropancarbonsäure,
bei dem die bereits erwähnten Nachteile vermieden werden.
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Besonders bevorzugt sind 3,3-Dimethyl-4-ententhiosäureamide der allgemeinen
Formel I, in welcher R1 und R2 für Alkylreste mit 1 bis 4 C-Atomen, Aralkylreste
mit 7 bis 9 C-Atomen, insbesondere Benzyl oder Aryl, insbesondere Phenyl, stehen
oder gemeinsam mit dem angrenzenden Stickstoff einen Heterocyclus wie Pyrrolidin,
Piperidin oder Morpholin bilden.
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Als Beispiele für besonders bevorzugte Thioacetamide seien im einzelnen
genannt: N,N-Dimethyl-thioacetamid, N,N-Diäthyl-thioacetamid, N,N-Di-n-butyl-thioacetamid,
N,N-Dipropyl-thioacetamid, N,N-Diisobutyl-thioacetamid, N-Methyl-N-octadecyl-thioacetaramid,
N-Methyl-N-phenyl-thioacetamid, N-Äthyl-N-cyclohexylthioacetamid, N-Butyl-N-phenyl-thioacetamid,
N-Benzyl-N-methyl-thioacetamid, N,N-Dibenzyl-thioacetamid, Thioacetylpyrrolidin,
Thioacetyl-piperidin,
Thioacetyl-morpholin, Thioacetamid, N-Methyl-thioacetamid, N-Butyl-thioacetamid,
N-Phenyl-thioacetantid.
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Es ist überraschend, daß das Verfahren zur Herstellung der neuen 3,3-Dimethyl-4-pententhiosäuren
so selektiv verläuft, da eine 1,4-Eliminierung an 3-Methyl-2-buten-1-yl-Derivaten
der allgemeinen Formel II in Gegenwart von Basen zum Isopren sehr leicht erfolgt.
Diese Eliminierung, die in Abwesenheit eines Thioacetamides der allgemeinen Formel
(II) vorherrscht, wird unter geeigneten Reaktionsbedingungen weitgehend zurückgedrängt.
So erfolgt dann selektiv die S-Alkylierung, an die sich eine Deprotonierung durch
die Base und eine Umlagerung zu den 3,3-Dimethyl-4-pententhiosäureamiden der allgemeinen
Formel I anschließt.
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Verwendet man N,N-Dimethyl-thioacetamid und 3-Methyl-2-buten-1-yl-chlorid
(Prenylchlorid) als Ausgangsstoffe, so kann der Reaktionsablauf in Gegenwart eines
tert. Amins durch das folgende Formelschema wiedergegeben werden:
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen 3,3-Dimethyl-4-pententhiosäureamide
weist eine Reihe von Vorteilen auf. So sind die Thioacetamide der Formel (II) gut
und leicht zugängliche Ausgangsstoffe, die aus den halden durch Austauschreaktion
mit
Phosphorpentasulfid (Liebigs Ann.Chem.
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716, 209 (1968)) oder aus Amidchloriden durch Umsetzung mit Schwefelwasserstoff
(Chem.Ber. 96, 2671 (1963)) erhalten werden können. Auch die 3-Methyl-2-buten-1-yl-halogenide
der Formel (III) (Prenylhalogenide) werden in einfacher Weise aus Isopren und äquimolaren
Mengen Halogenwasserstoff gewonnen. Desweiteren ist die Reaktionsausführung als
Eintopfreaktion gegenüber allen Zweistufenverfahren, in denen durch Alkylierung
erst ein Salz und dann mit Base die Deprotonierung durchgeführt wird (Houben-Weyl,
Methoden d.Org.Chemie, VII/4, S. 435) von Vorteil.
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Die bei der Herstellung der neuen 3,3-Dimethyl-4-pententhiosäureamide
als Ausgangsprodukte dienenden 3-Methyl-2-buten-1-yl-Derivate sind durch die Formel
(III) allgemein definiert. X steht darin vorzugsweise für Chlor, Brom, Methansulfonat,
p-Toluolsulfonat oder Dimethylphosphat. Als Beispiele seien genannt: Prenylchlorid.
Prenylbromid, Prenylmesylat, Prenyltoxylat.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen werden vorzugsweise
tertiäre Amine wie Triäthylamin, Dimethylbenzylamin, Pyridin, Äthyl-diisopropylamin,
Dimethylanilin, 1,8-Diazobicyclo(5.4.0)undec-7-en, 1,5-Diazabicyclo(4.3.0)-non-5-en,
Triäthylendiamin, Alkalihydroxide wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, Alkalicarbonate
wie Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat, Alkoholate wie Kalium-t-butylat oder Amide
wie Lithiumdiisopropylamid verwendet.
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Als Verdünnungsmittel eignen sich alle inerten organischen Lösungsmittel.
Hierzu gehören vorzugsweise Kohlenwasserstoffe wie Benzin, Cyclohexan, Toluol, Äther
wie Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Dioxan, Dimethoxyäthan, halogenierte Kohlenwasserstoffe
wie Methylenchlorid, 1,2-Dichloräthan, Alkohole wie Methanol, Xthanol, Butanol und
andere wie Acetonitil, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid oder Hexamethylphosphorsäuretriamid.
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Die Reaktionstemperaturen können in ein größeren Bereich variiert
werden. Im allgemeinen arbeitet man zwischen 20 und 1 600C, vorzugsweise zwischen
50 und 1 200C. Bei der Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens setzt man im
allgemeinen die Reaktionskomponenten und die Base im äquimolaren Verhältnis ein.
Doch Abweichungen von diese Verhaltnis sind möglich.
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So wird vorzugsweise ein Mol Thioacetamid (II) mit 1 bis 2 Xquivalenten
3-wethyl-2-buten-1-yl-Derivaten (III) und 1 bis 2 Xquivalenten an Base umgesetzt.
Man kann sowohl alle Reaktionspartner in eine Verdünnungsmittel vorlegen und die
Reaktion unter Erwärmen ausfahren als auch eine der Komponenten, insbesondere das
3-Methyl- 2-buten- 1 -yl-Derivat (III) oder die Base, langsam zu den Ubrigen Reaktionspartnern
im Verlauf der Reaktion zu dosieren. Nach der Umsetzung kann das entstandene Salz
sowohl durch wäßrige Aufarbeitung als auch durch Filtrieren aus geeigneten Verdünnungsmitteln
abgetrennt werden. Die Isolierung des 3, 3-Dimethyl-4-pententhiosäurerides (I) erfolgt
entsprechend den Eigenschaften entweder durch Destillation, durch Chrciatographie
oder durch Kristallisation. Es kann aber auch für die weitere Umsetzung direkt in
Lösung als nicht isoliertes Produkt verwendet werden.
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Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren ohne
eine Einschränkung hinsichtlich seiner Anwendungsbreite anzugeben.
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Beispiel 1 10,3 g (0,1 Mol) N,N-Dimethylthioacetamid, 11,5 g (0,11
Mol) Prenylchlorid und 14,3 g (0,11 Mol) Äthyldiisopropylamin werden in 100 11 Toluol
4 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen schüttelt man die Lösung mit
Wasser aus, trocknet und fraktioniert. Bei Kp0,07 640C isoliert man 14,7 g (0,086
mol, 86 %) N,N,3,3-Tetramethyl-4-penten-thiosäureamid.
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NMR (CDCl3): 1,2 (s, 6 H), 3,0 (s, 2 H), 3,3 (s, 3 B) 3,45 (s, 3 H),
4,8 - 6,2 (m, -CH=CH2), Beispiel 2 10,3 g (0,1 Mol) N,N-Dimethylthioacetamid, 14,9
g (0,1 Mol) Prenylbroiid und 10 g (0,1 Mol) Triäthylamin werden in 100 ml Toluol
3 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach der Aufarbeitung erhält man 13,9 g (0,081
Mol, 81 %) N,N,3,3-Tetramethyl-4-pen ten-thiosäureamid, das mit obiger Produkt identisch
war.
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Beispiel 3 14,5 g (0,1 Mol) Thioacetyliorpholin, 11,5 6 (0,11 Mol)
Prenylchlorid und 11 g (0,11 Mol) Triäthylamin werden in 100 11 Toluol 4 Stunden
unter Rückfluß erhitzt. Nach der Aufarbeitung isolierte man 3,3-Dimethyl-4-penten-thiosäuremorpholid.
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NMR (CDCl3):# 1,2 (s, 2H); 3,0 (s, 2H); 3,6-3,9 (m, 6H); 4,2-4,5 (m,
2H); 4,8-6,2 (-CH=CH2).