DE3303815A1

DE3303815A1 - Verfahren zur herstellung von 4-amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivaten und 4-amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivate

Info

Publication number: DE3303815A1
Application number: DE19833303815
Authority: DE
Inventors: Kozo Yamaguchi Fujii; Teruhiko Ube Yamaguchi Inoue; Mamoru Nakai; Keigo Nishihira; Hiroyuki Sawada; Shuji Tanaka; Hiroshi Yoshida
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1982-02-04
Filing date: 1983-02-04
Publication date: 1983-08-11
Also published as: GB8302226D0; CH654299A5; GB2115809B; CH663204A5; GB2115809A; DE3303815C2; US4492792A

Description

33Ö38T5

ÜBE INDUSTRIES, LTD., UBE-SHI / JAPAN

Verfahren zur Herstellung von 4~Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivaten und 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivate

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 4-Araino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivaten und ^Amino-S-dialkoxymethylpyrimidinderivate.
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Die 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivate werden als ein Zwischenprodukt bei der Synthese von Vitamin B₁ und seinen Analogen genutzt. >

Herkömmlicherweise ist als ein Verfahren zur Herstellung eines 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivats das folgende Verfahren in Chem. Ber. 106, 3743 (1973) offenbart worden.

ζ ζ ·' ·

Zuerst wird ein 4 , e-Dichloro-S-formylpyrimidin mit Ammoniak zur Reaktion gebracht. Dann wird das so erhaltene 4-Amino-5-formyl-6-chloropyrimidin mit Wasserstoff zur Reaktion gebracht, um als Derivat ein 4-Amino-5-formylpyrimidin zu ergeben, das nachfolgend mit einem Trialkoxymethan einer Reaktion unterzogen wird, um das gewünschte 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidin herzustellen. Dieses Verfahren weist insofern industrielle Probleme auf, als die Reaktionsstufen lang und kompliziert sind und die Synthese des Ausgangspyrimidenderivats nicht leicht durchzuführen ist.

Die hier auftretenden Erfinder haben ernsthafte Bemühungen unternommen, um ein Verfahren einzuführen, durch das das 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivat auf vorteilhafte Weise in industriellem Massstab hergestellt werden kann.

Als Ergebnis fanden die hier auftretenden Erfinder, dass, wenn ein Propannitrilderivat, dargestellt durch die allgemeinen Formeln (I) oder (II)

R¹O

J^CH—CH —CN

R²O CH-OR³ ^X0R⁴

R¹O

Vh-C-CN

R^z0 CHOR^D

j u J b Ί b

- 10 -

12 3 4 5

worin R , R , R , R und R gleiche oder verschiedene niedrigere Alkylgruppen sein können; oder R ,

2 3 4
R , R und R niedrigere Alkylengruppen sein können, die zueinander unter Ringschluss oder Ringschlüssen gebunden sind,

mit einem Amidin, dargestellt durch die allgemeine Formel (III)

R⁶ - CT (III)

worin R ein Wasserstoffatom, eine niedrigere Alkylgruppe oder eine Phenylgruppe, in der das oder die Wasserstoffatome durch eine niedrigere Alkylgruppe, eine niedrigere Alkoxygruppe oder ein Halogenatom ersetzt sein können, darstellt, zur Reaktion gebracht wird,
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ein 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivat, dargestellt durch die allgemeine Formel (IV)

OR¹

12 6

worin R , R und R dieselben Bedeutungen, wie vorste hend festgelegt, haben,

Of»*

υ *

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mit sehr grossem industriellen Erfolg hergestellt werden kann, und vollzogen die vorliegende Erfindung.

Was R¹; R², R³, R⁴ und R⁵ im 2~Dialkoxymethyl~3,3-dialkoxypropannitril der vorstehenden allgemeinen Formel (I) und im 2-~Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropannitril der vorstehenden allgemeinen Formel (II), die das Ausgangsmaterial dieser Erfindung sind, betrifft, kann eine niedrigere Alkylgruppe, wie Methyl-, Ethyl, Propyl und Butyl, genannt werden.

12 3 4 Alternativ dazu können R , R , R und R niedrigere Alkylengruppen sein, die unter Ringschluss oder Ring-

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Schlüssen zueinander gebunden sind. Diese R , R ,

3 4 5
R , R und R können alle die gleichen, teilweise die gleichen oder alle verschiedene Gruppen sein.

Eines der durch Formel (I) dargestellten Ausgangsmaterialien kann in hoher Ausbeute durch Reaktion von 2-Dichloromethyl-3~chloro-2-propennitril, das ein Produkt ist, das durch die Hochtemperatur-Dampfphasen· Chlorierung von Methacrylnitril erhältlich ist, mit einem Alkohol in Gegenwart eines Natriumalkoholats hergestellt werden (siehe Yakugaku Zasshi, 1294, J33 (1973) und ibid. 1285, 93 (1973)).

Das Ausgangsmaterial, das Propannitril (II), kann leicht dadurch erhalten werden, dass man z.B. ein 3-Alkoxy-2~propennitril oder ein 3,3-Dialkoxypropannitril mit einem Formylierungsagens, wie einem

J J U J B Ί b

Ameisensäureester und Kohlenmonoxid, in Gegenwart eines Alkalimetallalkoholats bei einer Temperatur von 0 bis 100⁰C zur Reaktion bringt, um ein Alkalimetallsalz eines 2-Hydroxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils zu gewinnen, und dann das so erhaltene Salz mit einem Alkylierungsagens, wie einem Dialkylsulfat und einem Alkylhalogenid, oder mit einer Mineralsäure in einer Menge von nicht weniger als einemÄguivalent zur Neutralisierung in einem Alkohol reagieren lässt.

Ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines der Ausgangsmaterialien, d.h. des 2-Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils der Formel (II), ist ein neuer Prozess, der die Reaktion eines Alkalimetallsalzes eines 2-Hydroxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils mit einem Alkohol, der mit Wasser azeotrop siedet, in der Gegenwart einer Säure beinhaltet, unter Entfernung des genannten Alkohols und erzeugten Wassers aus dem Reaktionssystem durch azeotrope Destillation.

Gemäss dem neuen Verfahren, das durch die hier auftretenden Erfinder gefunden worden ist, kann das gewünschte 2-Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropannitril (II) in einer extrem hohen Ausbeute von rund 90 % hergestellt werden.

Als nächstes wird das neue Verfahren zur Herstellung des 2-Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils (II) im Detail beschrieben werden.

Das Alkalimetallsalz des 2-Hydroxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils, welches das Ausgangsmaterial für die Synthese von 2-Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropan~ nitril (II) darstellt, kann durch die folgende allgemeine Formel

/CH-C-CN

R / I

2^υ CHOM

1 2

wiedergegeben werden. In der Formel haben R und R dieselben Bedeutungen, wie vorstehend festgelegt, und M kann ein Alkalimetall, wie Natrium, Kalium, Lithium und Rubidium, einschliessen.

Was die im Prozess zur Herstellung der Verbindung der Formel (II) zur Anwendung gelangende Säure betrifft, kann solch eine anorganische Säure genannt werden, wie konzentrierte Schwefelsäure, konzentrierte Salzsäure, Chlorwasserstoff und konzentrierte Phosphorsäure, und solch eine organische Säure, wie p-Toluolsulfonsäure und Essigsäure.

Diese Säuren werden in einer Menge von nicht weniger als einem Äquivalent zur Neutralisierung, typischerweise 1 bis 10 Äquivalenten, vorzugsweise 1 bis 5 Äquivalenten, bezogen auf das Alkalimetallsalz des 2-Hydroxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils, angewandt.

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Bezüglich der einschlägigen Beispiele des Alkohols, der mit Wasser azeotrop verdampft, können Ethanol, Propanol, Butanol, Pentanol und ähnliche erwähnt werden. Diese Alkohole können typischerweise in einer Menge von 2 bis 300 Gew.-Teilen, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 100 Gew.-Teilen, bezogen auf 1 Gew.-Teil des Alkalimetallsalzes des 2-Hydroxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils, eingesetzt werden, da das Fortschreiten der Reaktion ungenügend wird, wenn die davon angewandte Menge zu klein ist, und auf diese Weise die Ausbeute des gewünschten Produktes abnimmt, und da die entsprechende Anwendung grosserer Mengen weniger wirtschaftlich ist, obgleich jegliche entsprechende überschussmenge die Reaktion nicht sehr beeinträchtigt.

Die Reaktion wird unter Umgebungsdruck oder Unterdruck bei einer Temperatur von 0 bis 120⁰C 1 bis 10 Stunden lang durchgeführt, unter Entfernung des gebildeten Wassers aus dem Reaktionssystem durch azeotrope Destillation mit dem angewandten niedrigeren Alkohol. In Fällen, in denen die Reaktion nicht unter Entfernung des Wassers aus dem Reaktionssystem durchgeführt wird, erniedrigt sich die Ausbeute des gewünschten Produktes stark.

Im Verfahren zur Herstellung der Verbindung der Formel (II) wird ein Lösungsmittel nicht unbedingt benötigt. Die azeotrope Verdampfung des durch die Reaktion gebildeten Wassers kann jedoch durch die Anwendung

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eines zur Reaktion inerten Lösungsmittels, das eine azeotrope Mischung eines ternären Systems mit Wasser und dem niedrigeren Alkohol bildet, begünstigt werden. Als entsprechende Lösungsmittel können Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Benzol, Toluol, Hexan, Heptan und Cyclohexan, und halogenierte Kohlenwasserstoff lösungsmittel, wie Tetrachlorkohlenstoff, Methylenchlorid, Ethylendichlorid, Trichlorethylen und Tetrachlorethylen, genannt werden.

Die auf diese Weise hergestellten Produkte, 2-Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrile (II) , können als solche, ohne entsprechende Isolierung, mit Amidinen in der nächsten Stufe zur Reaktion gebracht werden, um gewünschte Endprodukte zu erhalten.

Die Produkte, 2-Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrile (II) , können leicht isoliert und gereinigt werden, indem man gegebenenfalls einen oder mehrere Vorgänge, wie Filtration, Neutralisation, Extraktion, Destillation usw., durchführt. Die auf diese Weise isolierten Produkte können auch als .Ausgangsmaterialien zur Gewinnung der gewünschten Endprodukte herangezogen werden.

Das Ausgangsmaterial der Formel (I) kann auch leicht gewonnen werden, indem man ein 2-Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropannitril (II) einer Reaktion mit einem entsprechenden aliphatischen Alkohol in Gegenwart

30. eines Alkalimetallalkoholats, das der einzuführenden Alkoxygruppe entspricht, bei einer Temperatur von 0 bis

150⁰C über eine Zeitdauer von 0,1 bis 24 Stunden unterwirft.

Hinsichtlich des eingesetzten Alkohols können Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol und ähnliche genannt werden.

Die Menge des eingesetzten Alkohols liegt im Bereich von 10 bis 500 Mol, bezogen auf 1 Mol des 2-Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils (II).

Bezüglich des für das Alkoholat herangezogenen Alkalimetalls können Natrium, Kalium usw., aufgeführt werden. Die Menge des eingesetzten Alkoholats liegt im Bereich von 0,05 bis 5 Mol, bezogen auf 1 Mol der Ausganasverbindung (II). Des v;e it er en kann die oben genannte Reaktion in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt werden, z.B. einem Etherlösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Dimethoxethan, Diethylether und Diisopropylether, und einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Benzol, Toluol, Xylol, Hexan und Heptan.

Die Isolierung der auf diese Weise gebildeten Verbindung (I) kann leicht durchgeführt werden,, indem man gegebenenfalls eine Operation, wie eine Neutralisation, Filtration, Extraktion, Konzentration, Destillation usw., vornimmt.

In der vorliegenden Erfindung können die oben genannten Ausgangspropannxtrile, die durch die vorstehende

allgemeine Formel (I) oder (II) dargestellt sind, entweder alleine oder im Zustand eines Gemisches eingesetzt werden.

Ferner können bezüglich des durch die vorstehende allgemeine Formel (III) dargestellten Amidins, das das andere Ausgangsmaterial ist, z.B. Formamidin, Acetamidin, Propioamidin, Butanoamidin, Pentanoamidin, Benzamidin, Toluamidin, Ethylbenzamidin, Propylbenzamidin, Methoxybenzamidin, Ethoxybenzamidin, Chlorobenzamidin, Bromobenzamidin und ähnliche genannt werden. Da diese Amidine instabile Verbindungen sind, ist es bevorzugt, sie in der Form eines Salzes mit einer anorganischen Säure, wie Salzsäure, Schwefelsäure und Salpetersäure, oder mit einer organischen Säure, wie Essigsäure, einzusetzen und ein freies Amidin im Reaktionssystem zu erhalten. Bezüglich einer günstigerweise zur Gewinnung eines freien Amidins im Reaktionssystem einzusetzenden Base können ein Natriumalkoholat, ein Alkalihydroxid, ein Alkalikarbonat,- ein Alkalibikarbonat, ein stark basisches Ionenaustauscherharz usw. aufgeführt werden. Das Amidinsalz kann in einer Menge von 0,5 bis 10 Mol, vorzugsweise 1 bis 5 Mol, bezogenauf 1 Mol des durch die vorstehende allgemeine Formel (I) oder (II) dargestellten Propannitrils, angewandt werden. Die oben erwähnte Base wird in einer Menge von rund 1 Neutralisationsäguivalent eingesetzt.

Die Reaktion kann ohne jedes Lösungsmittel oder in einem zur Reaktion inerten Lösungsmittel durchgeführt werden. Als solche Lösungsmittel sind aliphatisch^

Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol, sehr bevorzugt. Jedoch können auch Etherlösungsmittel, wie Dioxan, Tetrahydrofuran, Dimethoxyethan, Diethylether, Diisopropylether und Dibutylether, aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Benzol, Toluol und Xylol, halogenierte Kohlenwasserstoff lösungsmittel, wie Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff und 1,2-Dichlorethan, Nitrillösungsmittel, wie Acetonitril, Propionitril und Benzonitril usw., bei der Reaktion eingesetzt werden. Diese Lösungsmittel können vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-Teilen, bezogen auf 1 Gew.-Teil der durch die allgemeine Formel (I) oder (II) dargestellten Verbindung (im Falle eines Gemisches, bezogen auf 1 Teil der entsprechenden Gesamtmenge) herangezogen werden.

Die Reaktion wird bei einer Temperatur von 0 bis 150⁰C unter Umgebungsdruck oder Überdruck 0,1 bis 0 24 Stunden lang durchgeführt. Die Reaktion kann entweder diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Die Isolierung des gewünschten Produktes aus der Reaktionsmischung kann leicht erfolgen, indem man gegebenenfalls einen Vorgang, wie FiI-tration, Konzentration, Extraktion, Rekristallisation usw., vollzieht.

Gemäss dem Verfahren dieser Erfindung kann das 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivat, dargestellt durch die vorstehende allgemeine Formel (IV),auf vereinfachtere Weise hergestellt werden, im Vergleich

zu bisher in der Technik bekannten Verfahren.

Das 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivat, dargestellt durch die vorstehende allgemeine Formel (IV), erhältlich durch das Verfahren dieser Erfindung, kann leicht in ein 4-Amino-5-aminomethylpyrimidinderivat überführt werden, das eine wichtige Verbindung als ein Zwischenprodukt zur Synthese von Vitamin B₁ ist, indem es z.B. in Gegenwart einer Säure hydrolysiert wird und sich daran eine reduktive Aminierung des so erhaltenen 4-Amino-5-formylpyrimidinderivats anschliesst.

Als nächstes sollen nachstehend Beispiele und Synthesebeispiele verdeutlicht werden.

Beispiel 1

In einen 300 ml-Vierhalskolben, ausgerüstet mit einem Rührer, einem Tropftrichter, einem Thermometer und einem abwärts gerichteten Kühler, wurden 8,25 g (50 mmol) Natriumsalz eines 2-Hydroxymethylen-3,3-dimethoxypropannitrils und 160 g n-Butanol gegeben. Dann wurden unter Rühren der Mischung bei Raumtemperatur 3,06 g (30 mmol) konzentrierte Schwefelsäure schrittweise zugetropft. Nach 1-stündigem Rühren wurde die Mischung unter vermindertem Druck von 23 bis 25 mmHg erwärmt und die Flüssigkeitstemperatur bei 43 bis 45⁰C gehalten, um solche niedriger siedende Fraktionen,

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wie Alkohol und Wasser, herauszudestillieren. Nach 1,5 Stunden seit dem Beginn des Herausdestillierens wurden 120 g n-Butanol erneut tropfenweise zugefügt und die Reaktion wurde für weitere 2 Stunden fortgeführt, wobei die niedriger siedenden Fraktionen bei gleicher Temperatur und gleichem Druck, wie unter den vorstehend genannten Bedingungen, herausdestilliert wurden, um insgesamt 170 g Destillat zu erhalten.

Nach Abkühlen wurde die Reaktionsmischung filtriert/ um das unlösliche anorganische Salz zu entfernen. Danach wurde das Filtrat konzentriert und anschliessend unter vermindertem Druck destilliert, um die niedrigsiedende Fraktion zu entfernen und 12,7 g (Ausbeute: 90 %) eines farblosen Öls mit Siedepunkt von 153 bis 156⁰C bei 0,5 mmHg zu gewinnen.

Das so erhaltene Produkt wurde durch NMR, IR und MS als 2-n-Butoxymethylen-3,3-di-n-butoxypropannitril bestätigt.

Beispiel 2

In dieselbe Vorrichtung, wie in Beispiel 1, wurden 8,25 g (50 mmol) Natriumsalz eines 2-Hydroxymethylen-3,3-dimethoxypropannitrils und 120 g n-Butanol gegeben. Unter Rühren der Mischung bei Raumtemperatur wurden 80 g (Chlorwasserstoff 100 mmol) einer Lösung

mit 4,6 Gew.% Chlorwasserstoff in n-Butanol schrittweise zugefügt. Nach 1-stündigem Rühren wurde die Mischung unter vermindertem Druck von 23 bis 25 nunHg erwärmt und die Temperatur der Flüssigkeit bei 43 bis 45⁰C gehalten, um eine niedrigsiedende Fraktion, wie Alkohol und Wasser, herauszudestillieren. Von. Beginn des Herausdestillierens an, wurde die Reaktion 2 Stunden lang fortgeführt, um 130 g Destillat zu erhalten.

Nach Kühlen wurde die Reaktionsmischung einer Gaschromatografie gemäss der internen Standardmethode für quantitative Bestimmung unterzogen. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass 2-n-Butoxymethylen-3,?- di-n-butoxypropannitril in einer Ausbeute von 92 % hergestellt wurde.

Beispiel 3

In dieselbe Vorrichtung, wie in Beispiel 1, wurden 7,47 g (30 mmol) Natriumsalz eines 2-Hydroxymethylen-3,3-di-n-butoxypropannitrils und 40 g n-Butanol gegeben. Unter Rühren bei Raumtemperatur wurden 1,73 g (17 mmol) konzentrierte Schwefelsäure schrittweise zugefügt. Nach 1-stündigem Rühren wurde die Mischung unter einem vermindertem Druck von 33 bis 35 mmHg erwärmt und die Flüssigkeitstemperatur bei 50 bis 52⁰C gehalten, um eine niedrigsiedende Fraktion, wie n-Butanol und Wasser, herauszudestillieren,

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Nach Beginn des Herausdestillierens wurden über eine Dauer von 3 Stunden 160 g n-Butanol tropfenweise zugefügt, wobei Temperatur und Druck auf demselben Niveau wie oben gehalten wurden, und die Reaktion wurde für eine weitere halbe Stunde fortgeführt, um insgesamt 160 g Destillat zu erhalten.

Nach Abkühlen wurde die Reaktionsmischung in derselben Weise, wie in Beispiel 2, einer quantitativen Analyse unterzogen. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass 2-n-Butoxymethylen-3,3-di-n-butoxypropannitril in einer Ausbeute von 93 % hergestellt wurde.

Beispiel 4

In dieselbe Vorrichtung, wie in Beispiel 1, wurden 3,86 g (20 mmol) Natriumsalz eines 2-Hydroxymethylen· 3,3-diethoxypropannitrils, 100 g Ethanol und 100 g η-Hexan gegeben. Unter Rühren bei Raumtemperatur wurden 1,22 g (12 mmol) konzentrierte Schwefelsäure schrittweise zugefügt. Nach 1-stündigem Rühren wurde die Mischung bei Umgebungsdruck erwärmt und eine niedrigsiedende Fraktion, wie Ethanol, η-Hexan und Wasser, bei einer Destillationstemperatur von 5 6 bis 58⁰C herausdestilliert. Nach Beginn des Herausdestillierens wurde über eine Dauer von 6 Stunden eine Mischung von 250 g Ethanol und 900 g η-Hexan tropfenweise zugefügt, wobei die Destillationstemperatur

♦ ,

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auf gleicher Höhe gehalten wurde, und die Reaktion wurde für eine weitere Stunde fortgeführt, um insgesamt 1»250 g Destillat zu erhalten.

Nachfolgend wurde die Reaktionsmischung in derselben Weise, wie in Beispiel 1, behandelt, um 3,58 g (Ausbeute: 90 %) eines farblosen, durchsichtigen Öls mit Siedepunkt von 120 bis 123^CC bei 2 mmHg zu gewinnen. Das so erhaltene Produkt wurde gemäs NMR, IR und MS als 2-Ethoxymethylen-3,3-diethoxypropannitril bestätigt.

Synthesebeispiel 1

In dieselbe Vorrichtung, wie in Beispiel 1, wurden 7,47 g (30 mmol) Natriumsalz eines 2-Hydroxymethylen-3,3-di-n-butoxypropannitrils und 200 g n-Butanol gegeben. Unter Rühren der Mischung bei Raumtemperatur wurden 1,73 g (17 mmol) konzentrierte Schwefelsäure schrittweise zugetropft. Nach 1-stündigem Rühren wurde die Flüssigkeitstemperatur bei 50 bis 52°G gehalten und die Reaktion über eine Dauer von 3,5 Stunden durchgeführt.

Nach Abkühlen wurde die Reaktionsmischung in derselben Weise, wie in Beispiel 2, einer quantitativen Analyse unterzogen, um zu bestätigen, dass 2-n-Butoxymethylen-3,3-di-n-butoxypropannitril in einer Ausbeute von 57 % hergestellt wurde.

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Synthesebeispiel 2

In einen 300 ml-Autoklaven aus rostfreiem Stahl wurden 16,6 g (200 mmol) 3-Methoxy-2-propennitril_/ 13,0 g (240 ramol) Natriummethylat, 12,8 g (400 mmol) Methanol und 65 ml Toluol gegeben. Nach Ersatz der Atmosphäre des Reaktionssystems durch Stickstoff, wurde die Mischung auf rund 40⁰C unter Rühren erwärmt und CO in den Autoklaven gedrückt, so dass der Druck ungefähr 50 bar (überdruck) sein konnte. Das verbrauchte CO wurde kontinuierlich ergänzt und die Reaktion 3 Stunden lang fortgesetzt. Nach Abkühlen der Reaktionsmischung wurde das Gas im Autoklaven abgelassen und die Reaktionsmischung vollständig in einen 300 ml-Vierhalskolben mit einem Kalziumchloridröhrchen, einem Rührer, einem Tropftrichter und einem Thermometer überführt. Während die Flüssigkeitstemperatur bei rund 20⁰C oder weniger gehalten wurde, wurden 30,3 g (240 mmol) Dimethylschwefelsäure 30 Minuten lang unter Rühren zugetropft. Die Reaktion wurde bei rund 50⁰C 4 Stunden lang durchgeführt.

Nach Abkühlen der Reaktionsmischung und Entfernen der unlöslichen Substanz durch Filtration wurde der gesammelte unlösliche Anteil mit Toluol gewaschen und das Waschmittel mit dem Filtrat vereinigt, anschliessend mit einer 50 %-igen wässrigen Natriumhydroxidlösung und dann mit Wasser gewaschen. Im Anschluss daran wurde, nach Trocknen über Natriumsulfat, die Toluolschicht unter vermindertem Druck verdampft, um niedrigsiedende Fraktionen zu entfernen und 17,6 g (Ausbeute:

56 %) eines farblosen, durchsichtigen Öls mit Siedepunkt von. 104 bis 106⁰C bei 2 nunHg zu gewinnen.

Das so erhaltene Produkt wurde gemäss NMR, IR und MS als 2-Methoxymethylen-3,3-dimethoxypropannitril bestätigt.

Beispiel 5

In einem Lösungsmittelgemisch aus 100 ml Toluol und 50 ml Methanol wurden 7,85 g (50 mmol) 2-Methoxymethylen-3,3-dimethoxypropannitril gelöst. Der sich ergebenden Lösung wurden 9,65 g (50 mmol) einer Lösung von 28 Gew.% Natriummethylat in Methanol zugefügt und die Mischung bei Raumtemperatur 1,5 Stunden lang gerührt. Im Anschluss daran wurde die Reaktionsmischung unter vermindertem Druck konzentriert, um das Methanol durch Destillation zu entfernen. Dem sich ergebenden Rückstand wurden 25 ml Wasser zugefügt, die Toluolschicht abgetrennt und anschliessend über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Die so getrocknete Toluollösung wurde destilliert, um 8,50 g (45 mmol) 2-Dimethoxymethyl-3,3-dimethoxypropannitril als ein farbloses, durchsichtiges öl mit Siedepunkt von 90 bis 93⁰C bei 2 mmHg zu gewinnen.

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Beispiel 6

In 100 ml n-Butanol wurden 8,4 9 g (30 mmol) 2-n-Butoxymethylen-3,3-di-n-butoxypropannitril gelöst. Der sich ergebenden Lösung wurden 0,87 g (9 mmol) Natrium-n-butylat bei Raumtemperatur zugefügt und die Mischung bei Raumtemperatur 1 Stunde lang gerührt, Dann wurde die Reaktionsmischung mit einer Lösung· von Schwefelsäure in Butanol neutralisiert und das sich ergebende anorganische Salz durch Filtration entfernt. Das Filtrat wurde unter vermindertem Druck destilliert, um 9,10 g (25 mmol) 2-Di-n-butoxymethyl-3,3-di-n-butoxypropannitril als ein farbloses, durchsichtiges Öl mit Siedepunkt von 170 bis 175⁰C bei 2 mmHg zu gewinnen.

In den nachfolgenden Beispielen sind die Ausgangsmaterialien durch einen der Prozesse, wie vorstehend in den Beispielen 1 bis 6 und den Synthesebeispielen 1 und 2 beschrieben, erhalten worden.

Beispiel 7

In einen 50 ml-Vierhalskolben mit einem Kalziumchloridröhrchen, einem Thermometer und einem Rückflusskühler., wurden 11,6 g (60 mmol) einer Lösung von 28 Gew.% Natriummethylat in Methanol und 10 ml Methanol gegeben. Es wurden unter Rühren 5,67 g Acetamidinhydrochlorid (60 mmol) zugefügt und die Mischung bei Raumtemperatur 30 Minuten lang gerührt. Dann wurden 7,85 g (50 mmol) 2-Methoxymethylen-3,3-dimethoxypropannitril zugefügt

und die Mischung 5 Stunden lang am Rückfluss gehalten. Nach Beendigung der Reaktion wurde die Reaktionsmischung gekühlt und das unlösliche Natriumchlorid durch Filtration entfernt. Nach Konzentrieren des Lösungsmittels Methanol wurden 50 ml Wasser zugefügt und die Mischung 4 Mal mit 20 ml Methylenchlorid extrahiert. Nach Trocknen des Extraktes über Natriumsulfat wurde das Natriumsulfat durch Filtration entfernt und das Filtrat zur Trockne eingeengt, um weisse Rohkristalle zu gewinnen. Das so erhaltene Produkt wurde aus einem Lösungsmittelgemisch von 50 ml Hexan und 25 ml Toluol rekristallisiert, um 8,05 g (Ausbeute: 88 %) 2-Methyl-4-amino-5-dimethoxymethylpyrimidin mit Schmelzpunkt von 102 bis 104⁰C zu gewinnen.

Beispiel 8

In denselben Reaktionsapparat, wie in Beispiel 7, wurden 11,6 g (60 mmol) einer Lösung von 28 Gew.% Natriummethylat in Methanol gegeben. Es wurden unter Rühren 5,67 g (60 mmol) Acetamidinhydrochlorid zugefügt und die Mischung bei Raumtemperatur 1 Stunde lang gerührt. Im Anschluss daran wurden 9,45 g (50 mmol) 2-Dimethoxymethyl-3,3-dimethoxypropannitril zugefügt und die Mischung 5 Stunden lang am Rückfluss gehalten. Nach Beendigung der Reaktion wurde die Reaktionsmischung gekühlt und das unlösliche Natriumchlorid durch Filtration entfernt. Das Filtrat wurde mittels

Gaschromatografie gemäss der internen Standardmethode analysiert. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass 8,51 g (Ausbeute: 93 %) 2-Methyl-4-amino-5-dimethoxymethylpyrimidin entstanden waren.

Beispiel 9

Es wurde ein Versuch in derselben Weise, wie in Beispiel 8, durchgeführt, ausser dass eine Mischung, die 3,31 g 2-Dimethoxymethyl-3,3-dimethoxypropannitril (17,5 mmol) und 5,10 g (32,5 mmol) 2-Methoxymethylen-3,3-dimethoxypropannitril enthielt, anstatt 2-Dimethoxy-3,3-dimethoxypropannitril eingesetzt wurde. Die Ausbeute an 2-Methyl-4-amino-5-dimethoxymethylpyrimidin betrug 91 %.

Beispiel 10

In dieselbe Vorrichtung, wie in Beispiel 7, wurden 2,84 g (30 mmol) Acetamidinhydrochlorid und 15 ml Ethanol gegeben. Es wurden unter Rühren 2,04 g (30 mmo]) Natriumethylat zugefügt und die Mischung bei Raumtemperatur 30 Minuten lang gerührt. Im Anschluss daran wurde eine Mischung, die 2,45 g (10 mmol) 2-Diethoxymethyl-3,3-diethoxypropannitril und 2,99 g (15 mmol) 2-Ethoxymethylen-3,3-diethoxypropannitril enthielt, zugefügt und die Mischung 4 Stunden lang am Rückfluss

gehalten. Nach Abkühlen wurde Natriumchlorid entfernt und das Filtrat einer Gaschromatografie unterzogen. Die Ausbeute an 2-Methyl-4-amino-5-diethoxymethylpyrimidin betrug 88 %.

Beispiel 11

In derselben Vorrichtung, wie in Beispiel 7, wurden 2/84 g (30 mmol) Acetoamidinhydrochlorid zu einer Lösung von Natriumbutylat in n-Butanol/ die mit 0,69 g (30 mg-Atom) Natrium und 15 ml Butanol hergestellt worden war, gegeben und die Mischung bei Raumtemperatur 30 Minuten lang gerührt. Dann wurden 7,08 g (25 mmol) 2-n-Butoxymethylen-3,3-di-n-butoxypropannitril zugefügt und die Mischung erwärmt. Anschliessend wurde die sich ergebende Mischung unter Erwärmen bei rund 90⁰C 5 Stunden lang gerührt. Nach Abkühlen wurde Natriumchlorid entfernt und die verbleibende Flüssigkeit einer Gaschromatografie zur quantitativen Bestimmung unterzogen. Die Ausbeute an 2-Methyl-4-amino-5-di-n-butoxymethylpyrimidin betrug 85 %.

Beispiel 12

Es wurde ein Vesuch in derselben Weise, wie in Beispiel 7, durchgeführt, ausser dass 9,40 g (60 mmol) Benzamidinhydrochlorid anstelle von Acetamidinhydrochlorid eingesetzt wurden, um weisse Rohkristalle zu

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erhalten. Die auf diese Weise erzeugten Kristalle wurden aus einem Lösungsmittelgemisch von Hexan und Toluol (Volumenverhältnis 2:1) rekristallisiert, um 10,4 g (Ausbeute: 85 %) 2-Phenyl-4-amino-5-dimethoxymethylpyrimidin mit einem Schmelzpunkt von 116 bis 118°C zu gewinnen.

Beispiel 13

Es wurde ein Versuch in derselben Weise, wie in Beispiel 8, durchgeführt, ausser dass 7,75 g (50 mmol) Methoxymethylencyanoacetaldehydethylenacetal anstelle von 2-Dimethoxymethyl-3,3-dimethoxypropannitril eingesetzt wurden.

Die Ausbeute an Ethylenacetal des 2-Methyl-4-amino-5-formylpyrimidins betrug 83 %.
20

Beispiel 14

Es wurde ein Versuch in derselben Weise, wie in Beispiel 8, durchgeführt, ausser dass 4,83 g (60 mmol) Formamidinhydrochlorid anstelle von Acetamidinhydrochlorid eingesetzt wurden.

Die Ausbeute an 4-Amino-5-dimethoxymethylpyrimidin betrug 90 %.

Beispiel 15

Es wurde ein Versuch in derselben Weise, wie in Beispiel 8, durchgeführt, ausser dass 6,51 g (60 mmol) Propioamidinhydrochlorid anstelle von Acetamidinhydro-Chlorid eingesetzt wurden.

Die Ausbeute an 2-Eithyl-4-amino-5dimethoxymethylpyrimidin betrug 89 %.
10

Beispiel 16

In einen 200 ml-Vierhalskolben mit einem Rührer, einem Tropftrichter, einem Thermometer und einem abwärtsgerichteten Kühler wurden 8,25 g (50 mmol) Natriumsalz eines 2-Bydroxymethylen-3,3-dimethoxypropannitrils und 60 g n-Butanol gegeben. In die Mischung wurden schrittweise unter Rühren 2,76 g (27 mmol) konzentrierte Schwefelsäure getropft. Nach 1-stündigem Rühren wurde die Temperatur der Mischung bei vermindertem Druck von 33 bis 35 mmHg erhöht und dann bei 50 bis 52⁰C gehalten, um eine niedrigsiedende Fraktion, wie einen Alkohol und Wasser, herauszudestillieren. Nach Beginn der Destillation wurden 160 g n-Butanol 2 Stunden lang unter Aufrechterhalten von Druck und Temperatur tropfenweise zugefügt und die Reaktion weitere 30 Minuten lang fortgeführt, um insgesamt 160 g Destillat zu erhalten, als das Erwärmen gestoppt und das Reaktionssystem auf Umgebungstemperatur gebracht wurde. Anschliessend wurde

der abwärtsgerichtete Kühler durch einen Rückflusskühler mit KaIziumchloridröhrchen ersetzt. Dann wurde eine Mischung von 5,20 g (55 mmol) Acetamidinhydrochlorid und 30,0 g (62,5 mmol) einer Lösung von 20 Gew.% Natrium-n-butylat in n-Butanol, die in

einer trockenen Atmosphäre 30 Minuten lang unter vermindertem Druck gerührt worden war, in den Kolben über den Tropftrichter unter Rühren schrittweise zugetropft.
10

Danach wurde die Temperatur der Mischung erhöht und die sich ergebende Mischung unter Erwärmen bei 85 bis 90⁰C ungefähr 4 Stunden lang gerührt.

Nach Abkühlen wurde Natriumchlorid durch Filtration entfernt und das so erhaltene Filtrat einer quantitativen Analyse durch Gaschromatografie unterzogen. Als Ergebnis wurde gefunden, dass 11,0 g (41,2 mmol) 2-Methyl-4-amino-5-di-n-butoxymethylpyrimidin gewonnen wurden. Die Produktausbeute beträgt 82 %, bezogen auf das Ausgangsmaterial, d.h. das Natriumsalz des 2-Hydroxymethylen-3,3-dimethoxypropannitrils.

Claims

HOFFMANN · ElT-Lt & PARTNER*..' *..·

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING W EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL-ING. K, FÜCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

38 164

UBE INDUSTRIES, LTD., UBE-SHI / JAPAN

Verfahren zur Herstellung von 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivaten und 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivate

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung eines 4-Amino-5-alkoxymethylpyrimidinderivats, dargestellt durch die Formel

R⁶

■OR²

1 2

worin R und R gleich oder verschieden sein können und jeweils eine niedrigere Alky!gruppe dar-

1 2

stellen, oder R und R niedrigere Alkylengruppen

sein können, die zueinander unter Ringschluss gebunden sind; und R ein Wasserstoffatom, eine niedrigere Alkylgruppe oder eine Phenylgruppe, in der das oder die Wasserstoffatome durch eine niedrigere Alkylgruppe, eine niedrigere Alkoxygruppe oder ein Halogenatom ersetzt sein können, darstellt,

dadurch gekennzeichnet , dass das Verfahren die Reaktion eines Propannitrilderivats, dargestellt durch die Formeln(I) oder (II)

⁵ 'CH-CK-CN

² L°

R¹O

^CH-C-CN

R²O 1 5

^{K u} CH-OR

worin R , R , R , R und R gleich oder verschieden sein können und jeweils eine niedrigere Alkyl-

12 3 4

gruppe darstellen, oder R , R , R und R niedrigere Alkylengruppen sein können, die zueinander gebunden sind, einen Ring oder Ringe zu bilden,

mit einem Amidin, dargestellt durch die Formel

R⁶-C

NH₂

worin R dieselbe Bedeutung, wie vorstehend festgelegt, hat, beinhaltet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass R , R , R , R , R und R in den Formeln eine niedrigere Alkylgruppe darstellen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methyl, Ethyl, Propyl und Butyl.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch' g e k e η η zeichnet, dass das Amidin ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Formamidin, Acetamidin, Propioamidin, Butanoamidin,. Pentanoamidin, Benzamidin, Toluamidin, Ethylbenzamidin, Propylbenzamidin, Methoxybenzamidin, Ethoxybeηζamidin, Chlorobenzamidin und Bromobenzamidin.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Amidin als ein Salz mit einer anorganischen oder organischen Säure angewandt wird und dann im Reaktionssystem in eine freie Form überführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Amidin in einer Menge von 0,5 bis 10 Mol, bezogen auf 1 Mol Propannitril, dargestellt durch die Formeln (I) oder (II),angewandt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass das Amidin in einer Menge von 1 bis 5 Mol, bezogen auf 1 Mol Propannitril, dargestellt durch die Formeln (I) oder (II), angewandt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , dass die Reaktion bei einer Temperatur von, 0 bis 150⁰C unter Umgebungsdruck oder Überdruck 0,1 bis 24 Stunden lang durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Reaktion in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt wird,
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Menge des zur Anwendung gelangenden Lösungsmittels im Bereich von 0 0,5 bis 20 Gew.-Teilen, bezogen auf 1 Gew.-Teil der Verbindung, dargestellt durch die Formeln (I) oder (II), liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, dass das Propannitril, dargestellt durch die Formel (II), durch Reaktion eines Alkalimetallsalzes eines 2-Hydroxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils mit einem Alkohol, der mit Wasser azeotrop siedet, in Gegenwart einer Säure hergestellt worden ist, während der genannte Alkohol und das erzeugte Wasser aus dem Reaktionssystem durch azeotrope Destillation entfernt

werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass das Alkalimetall ausge- wählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Natrium, Kalium, Lithium und Rubidium.
12. Verfahren nach Anspruch 1O, dadurch gekennzeichnet , dass die Säure ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus konzentrierter Schwefelsäure, konzentrierter Salzsäure, Chlorwasserstoff, konzentrierter Phosphorsäure, p-Toluolsulfonsäure und Essigsäure.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass die Menge der zur Anwendung gelangenden Säure im Bereich von 1 bis 10 Äquivalenten, bezogen auf das Alkalimetallsalz des 2-Hydroxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils, liegt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , dass die Menge der zur Anwendung gelangenden Säure im Bereich von 1 bis 5 Äquivalenten, bezogen auf das Alkalimetallsalz des 2-Hydroxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils, liegt.
15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass der Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Ethanol, Propanol, Butanol und Pentanol.

33Ü3815
16. Verfahren nach Anspruch 1O, dadurch g e k e η η zeichnet , dass die Menge des zur Anwendung gelangenden Alkohols im Bereich von 3 bis 200 Gew.-Teilen, bezogen auf 1 Gew.-Teil Alkalimetallsalz des 2-Hydroxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils, liegt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , dass die Menge des zur Anwen- dung gelangenden Alkohols im Bereich von 5 bis 100 Gew.-Teilen, bezogen auf 1 Gew.-Teil Alkalimetallsalz des 2-Hydroxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils, liegt.
18. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass die Reaktion zur Herstellung des Propannitrils, dargestellt durch Formel (II), unter Umgebungsdruck oder vermindertem Druck bei einer Temperatur von 0 bis 120⁰C 1 bis 10 Stun-0 den lang durchgeführt wird.
19. 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivate, dadurch gekennzeichnet , dass sie durch das Verfahren gemäss Anspruch 1 erhältlich sind.
20. 4-Amino-5-dialkoxymethylpyrimidinderivate, dadurch gekennzeichnet , dass sie durch das Verfahren gemäss Anspruch 10 erhältlich sind.
21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Propannitril, dargestellt

durch die Formel (I), durch Reaktion eines 2-Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropannitrils mit einem entsprechenden Alkohol in Gegenwart eines Alkalimetallalkoholats, das der einzuführenden Alkoxygruppe entspricht, hergestellt worden ist.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass die Reaktion bei einer Temperatur von 0 bis 150⁰C durchgeführt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , dass der genannte Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol.
24. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass die Menge des zur Anwendung gelangenden Alkohols im Bereich von 10 bis 500 Mol, bezogen auf 1 Mol 2-Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropannitril, liegt.
25. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass das genannte Alkalimetall Natrium oder Kalium ist.
26. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , dass das genannte Alkoholat in einer Menge von 0,05 bis 5 Mol, bezogen auf 1 Mol 2-Alkoxymethylen-3,3-dialkoxypropannitril, angewandt wird.