DE2818947C2 - - Google Patents

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Description

Heteroaromatische Harnstoffderivate eignen sich als selektive Herbizide. Beispielsweise werden in der US-PS 40 62 861 5-Alkylisoxazolyl-harnstoffderivate beschrieben und in der niederländischen Patentveröffentlichung 72 11 273 werden N-substituierte 1-(2-Benzothiazolyl)-harnstoffderivate beschrieben. Andere Möglichkeiten zur Herstellung von Isoxazolylharnstoffen sind in der DE-OS 25 44 367 angeführt.
Jedoch eignen sich die in den vorstehenden Veröffentlichungen beschriebenen Verfahren zur Herstellung dieser Harnstoffderivate weniger zur Herstellung in industriellem Maßstab. Beispielsweise wird in der vorstehend erwähnten US-PS die Herstellung von 1,1,-Dimethyl-3-(5-tert.-butyl-3-isoxazolyl)-harnstoff durch Umsetzung von 3-Amino-5-tert.-butylisoxazol mit N,N-Dimethylcarbamoylchlorid in Gegenwart von Pyridin beschrieben. Die Ausbeute beträgt 56% d. Th. Es entsteht 1,3-bis-(5-tert.-Butyl-3-isoxazolyl)-harnstoff als unerwünschtes Nebenprodukt. Reaktionen von Carbamidsäurechloriden mit Aminen zu Harnstoffderivaten sind in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. VIII (1952), S. 160 erwähnt. Die Anwendung der Lewis-Säure Antimonpentachlorid zur Carbamoylierung von tertiären Aminen beschreiben F. Klages und E. Zange in Liebigs Ann. Chem. 607 (1957) S. 35. Im Zusammenhang mit diesen Arbeiten sind die Zitate - Organikum 2. Aufl. 1963, S. 149 und Weygand-Hilgetag, Organisch-chemische Experimentierkunst, 3. Aufl. 1964, S. 538 zu beachten in denen die Verwendung von Lewis-Säuren zur Acylierung erwähnt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung der vorstehend angegebenen Harnstoffderivate der allgemeinen Formel I zu schaffen, bei dem praktisch keine Nebenprodukte anfallen, das selektiv verläuft, zu höchsten Ausbeuten führt und das es ermöglicht, auch weniger reaktive als Ausgangsverbindungen dienende heteroaromatische Amine Ar-NH-R II einzusetzen.
Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf dem überraschenden Befund, daß die vorstehenden Vorteile durch Verwendung von verschiedenen Lewis-Säuren erzielt werden können, wie sie im Kennzeichen von Anspruch 1 genannt sind.
Somit betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoffderivaten der allgemeinen Formel I
in der Ar entweder die Gruppe
oder eine 5-Phenyl-isothiazolyl-(3), 4-Methylthiazolyl-(2), 4,5-Dimethylthiazolyl-(2), 3-Benzthiazolyl-(2) oder Pyridyl-(2)-gruppe ist, wobei R ein Wasserstoffatom oder einen C₁-C₆-Alkylrest darstellt, R¹ einen C₁-C₆-Alkylrest bedeutet und R² einen C₁-C₆-Alkyl-, C₂-C₆-Alkenyl- oder C₁-C₆-Alkoxyrest bedeutet, R³ eine Phenylgruppe oder einen C₁-C₅-Alkylrest und R⁴ ein Wasserstoffatom oder falls R³ eine tert.-Butylgruppe darstellt, ein Wasserstoff- oder ein Bromatom bedeutet, durch Umsetzung eines Amins der allgemeinen Formel II
Ar-NH-R (II)
in der Ar und R die vorstehende Bedeutung haben, mit einem Carbamoylhalogenid der allgemeinen Formel III
in der X ein Halogenatom bedeutet und R¹ und R² die vorstehende Bedeutung haben, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart einer Lewis-Säure aus der Gruppe Aluminiumchlorid, Zinntetrachlorid, Titantetrachlorid, Magnesiumchlorid und Zinkchlorid in einem inerten organischen Lösungsmittel aus der Gruppe Benzol, Toluol, Xylol, Chloroform, Methylenchlorid, Dichloräthan oder Trichloräthan durchgeführt, wobei jeweils etwa 1,0 bis 1,2 Moläquivalente Carbamoylhalogenid III und Lewis-Säure pro Moläquivalent Amin II eingesetzt werden.
Spezielle Beispiele für bevorzugt verwendbare Alkylreste sind Methyl-, Äthyl-, Propyl-, i-Propyl-, Butyl-, i-Butyl-, tert.-Butyl-, Pentyl- und i-Pentylgruppen. Spezielle Beispiele für bevorzugt verwendbare Alkenylreste sind Allylgruppen, Butenyl-, Pentenyl- und Hexenylgruppen. Als Alkoxyreste kommen vorzugsweise Methoxy-, Äthoxygruppen und Propoxy- oder Butoxygruppen in Frage. Vorzugsweise werden als Halogenatome die Chlor-, Brom- und Jodatome eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart der Lewis-Säure wird in einem geeigneten inerten Lösungsmittel, nämlich Benzol, Toluol, Xylol, Chloroform, Methylenchlorid, Dichloräthan oder Trichloräthylen, unter Erhitzen, vorzugsweise auf den Siedepunkt des eingesetzten Lösungsmittels, durchgeführt.
Das Verhältnis von eingesetztem Carbamoylhalogenid III zum Ausgangsamin II kann etwa 1,0 bis 1,2 Moläquivalente, vorzugsweise etwa 1,0 bis 1,1 Moläquivalente betragen. Das Verhältnis der eingesetzten Lewis-Säure zum Ausgangsamin II kann etwa 1,0 bis etwa 1,2 Moläquivalente betragen, vorzugsweise etwa 1,0 bis etwa 1,1 Moläquivalente.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in technischem Maßstab ergeben sich gegenüber den bekannten Verfahren die nachstehenden Vorteile:
  • 1. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man das erwünschte reine Produkt in nahezu quantitativer Ausbeute und nahezu ohne Nebenreaktionen.
  • 2. Der Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist genügend groß, so daß viele weniger reaktive heteroaromatische Amine umgesetzt werden können.
  • 3. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist einfach und das erwünschte Produkt kann ohne Schwierigkeiten isoliert und gereinigt werden.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
7,91 g N,N-Dimethylcarbamoylchlorid und 9,8 g Aluminiumchlorid werden in 100 ml Toluol eingebracht und das Gemisch wird 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wird das Gemisch mit 9,81 g 3-Amino-5-tert.-butylisoxazol versetzt. Das entstandene Reaktionsgemisch wird 6 Stunden unter Rückfluß erhitzt und gerührt. Nach dem Abkühlen wird das entstandene Reaktionsgemisch mit Wasser versetzt, bei Raumtemperatur gerührt und mit Toluol extrahiert. Die organische Phase wird abgetrennt und das Toluol wird abdestilliert. Man erhält 14,63 g 1,1-Dimethyl-3-(5-tert.-butyl-3-isoxazolyl)-harnstoff. Ausbeute 98,9%. F. der farblosen Kristalle nach Umkristallisation aus Benzol 119 bis 120,5°C.
Beispiele 2 bis 5
Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch werden anstelle des Aluminiumchlorids die in der nachstehenden Tabelle angeführten Lewis-Säuren eingesetzt. Dabei wird 1,1-Dimethyl-3-(5-tert.-butyl-3-isoxazolyl)-harnstoff mit den aus nachstehender Tabelle I hervorgehenden Ausbeuten erhalten.
Tabelle I
Beispiele 6 bis 12
Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch werden die aus nachstehender Tabelle II hervorgehenden Ausgangsverbindungen II und III eingesetzt, wobei die entsprechenden Harnstoffderivate I, wie aus der Tabelle II ersichtlich, erhalten werden:
Tabelle II
Beispiel 13
1,29 g N,N-Dimethylcarbamoylchlorid und 1,60 g Aluminiumchlorid werden in 40 ml Toluol gelöst. Das entstandene Gemisch wird 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wird das Gemisch mit 1,76 g 3-Amino-5-phenylisothiazol versetzt und weitere 6 Stunden unter Rückfluß erhitzt und gerührt. Danach wird das Reaktionsgemisch abgekühlt, mit Wasser versetzt und mit Toluol extrahiert. Die organische Phase wird abgetrennt, mit Wasser gewaschen, getrocknet und zur Trockene eingeengt. Man erhält 2,38 g (96,4%) 1,1-Dimethyl-3-(5-phenyl-3-isothiazolyl)-harnstoff. F. der farblosen Kristalle beträgt nach Umkristallisation aus Benzol/Petroläther 129 bis 130,5°C.
Beispiel 14
Ein Gemisch von 1,14 g 2-Amino-4-methylthiazol, 1,29 g N,N-Dimethylcarbamoylchlorid, 1,60 g Aluminiumchlorid und 40 ml Xylol wird 20 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Danach wird das entstandene Reaktionsgemisch gemäß Beispiel 1 aufgearbeitet. Man erhält 1,73 g (93,5%) 1,1-Dimethyl-3-(4-methyl-2-thiazolyl)-harnstoff. F. 97 bis 98°C nach Umkristallisation des reinen Produktes aus einem Gemisch von Diäthyläther und Petroläther.
Beispiel 15
Beispiel 1 wird unter Verwendung von 1,28 g 2-Amino-4,5-dimethylthiazol, 1,29 g N,N-Dimethylcarbamoylchlorid, 1,60 g Aluminiumchlorid und 40 ml Xylol wiederholt. Man erhält 1,82 g (91,5%) 1,1-Dimethyl-3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-harnstoff. F. 202,5 bis 204°C nach Umkristallisation aus Äthylacetat.
Beispiel 16
Beispiel 1 wird unter Verwendung von 1,50 g 2-Aminobenzothiazol, 1,29 g N,N-Dimethylcarbamoylchlorid, 1,60 g Aluminiumchlorid und 40 ml Trichloräthylen wiederholt, jedoch wird 40 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Man erhält 2,16 g (97,7%) 1,1-Dimethyl-3-(2-benzothiazolyl)-harnstoff. F. <300°C, nach Umkristallisation aus Äthanol.
Beispiel 17
Ein Gemisch von 941 mg 2-Aminopyridin, 1,29 g N,N-Dimethylcarbamoylchlorid, 1,60 g Aluminiumchlorid und 30 ml Xylol wird 8 Stunden unter Rückfluß erhitzt und gerührt. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch mit Natriumhydroxid alkalisch gemacht und mit Chloroform extrahiert. Die organische Phase wird abgetrennt, mit Wasser gewaschen, getrocknet und das Lösungsmittel abdestilliert. Man erhält 1,57 g 1,1-Dimethyl-3-(2-pyridyl)-harnstoff in Form eines Öls. F. des Pikrats der entstandenen Verbindung 187 bis 189,5°C, unter Zersetzung.
Beispiel 18
Beispiel 1 wird unter Verwendung von 3-Amino-5-tert.-butylisoxazol und N-Äthyl-N-methylcarbamoylchlorid wiederholt. Man erhält 1-Äthyl-1-methyl-3-(5-tert.-butyl-3-isoxazolyl)-harnstoff in 96,1prozentiger Ausbeute. F. 88,5 bis 89,5°C.
Beispiel 19
Beispiel 1 wird unter Verwendung von 3-Amino-5-tert.-butylisoxazol und N-Allyl-N-methylcarbamoylchlorid wiederholt. Man erhält 1-Allyl-1-methyl-3-(5-tert.-butyl-3-isoxazolyl)-harnstoff in 90,5prozentiger Ausbeute. F. 90,0 bis 91,0°C.
Beispiel 20
Beispiel 1 wird unter Verwendung von 3-Amino-5-tert.-butylisoxazol und N-Methoxy-N-methylcarbamoylchlorid wiederholt. Man erhält 1-Methoxy-1-methyl-3-(5-tert.-butyl-3-isoxazolyl)-harnstoff in 94,7prozentiger Ausbeute. F. 106,0 bis 107,0°C.
Beispiel 21
Beispiel 1 wird unter Verwendung von 3-Amino-5-tert.-butylisoxazol und N,N-Diäthylcarbamoylchlorid wiederholt. Man erhält 1,1-Diäthyl-3-(5-tert.-butyl-3-isoxazolyl)-harnstoff in 98,2prozentiger Ausbeute. F. 122,0 bis 123,5°C.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Harnstoffderivaten der allgemeinen Formel I in der Ar entweder die Gruppe oder eine der Gruppen 5-Phenyl-isothiazolyl-(3), 4-Methylthiazolyl-(2), 4,5-Dimethylthiazolyl-(2), 3-Benzthiazolyl-(2) oder Pyridyl-(2) ist, wobei R ein Wasserstoffatom oder einen C₁-C₆-Alkylrest darstellt, R¹ einen C₁-C₆-Alkylrest bedeutet und R² einen C₁-C₆-Alkyl-, C₂-C₆-Alkenyl- oder C₁-C₆-Alkoxyrest bedeutet, R³ eine Phenylgruppe oder einen C₁-C₅-Alkylrest und R⁴ ein Wasserstoffatom oder falls R³ eine tert.-Butylgruppe darstellt, ein Wasserstoff- oder ein Bromatom bedeutet, durch Umsetzung eines Amins der allgemeinen Formel IIAr-NH-R (II)in der Ar und R die vorstehende Bedeutung haben, mit einem Carbamoylhalogenid der allgemeinen Formel III in der X ein Halogenatom bedeutet und R¹ und R² die vorstehende Bedeutung haben, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart einer Lewis-Säure aus der Gruppe Aluminiumchlorid, Zinntetrachlorid, Titantetrachlorid, Magnesiumchlorid und Zinkchlorid in einem inerten organischen Lösungsmittel aus der Gruppe Benzol, Toluol, Xylol, Chloroform, Methylenchlorid, Dichloräthan oder Trichloräthan durchgeführt, wobei jeweils etwa 1,0 bis 1,2 Moläquivalente Carbamoylhalogenid III und Lewis-Säure pro Moläquivalent Amin II eingesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei der Siedetemperatur des verwendeten Lösungsmittels durchführt.
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