-
Verfahren
zur Herstellung einer Verbindung der Formel
und, sofern gegeben, von
E/Z-Isomeren, Mischungen von E/Z-Isomeren und/oder Tautomeren hiervon
in jedem Fall in freier Form oder in Salzform, worin
Q CH oder
N darstellt;
Y NO
2 oder CN darstellt;
Z
CHR
3, O, NR
3 oder
S darstellt;
R
1 und R
2 jeweils
unabhängig
voneinander Wasserstoff oder C
1-C
8-Alkyl darstellen, das unsubstituiert oder durch
R
4 substituiert ist oder gemeinsam eine
Alkylenbrücke
darstellen, die zwei oder drei Kohlenstoffatome aufweist, die gegebenenfalls
ein Heteroatom enthält
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus NR
5, O und
S;
R
3 H oder C
1-C
12-Alkyl, das unsubstituiert oder durch R
4 substituiert ist, darstellt,
R
4 unsubstituiertes oder substituiertes Aryl
oder Heteroaryl darstellt, und
R
5 H
oder C
1-C
12-Alkyl
darstellt; worin
a) eine Verbindung der Formel
die bekannt ist oder durch
bekannte Methoden hergestellt werden kann, und worin X eine Abgangsgruppe
darstellt, mit einem Chlorierungsmittel zur Reaktion gebracht wird,
um eine Verbindung der Formel
in freier oder in Salzform
zu ergeben; und
b) die dadurch erhaltene Verbindung der Formel
(III) mit einer Verbindung der Formel
zur Reaktion gebracht wird,
die bekannt ist oder die nach an sich bekannten Methoden hergestellt
werden kann und worin R
1, R
2,
Y, Z und Q wie vorstehend für
die Verbindung der Formel (I) definiert sind;
in welchem Verfahren
die Chlorierung gemäß Verfahrensstufe
a) in einem kontinuierlichen Verfahren ausgeführt wird.
-
Verfahren
zur Herstellung einer Verbindung der Formel (III) gemäß dem vorstehenden
Verfahren a) und die Verwendung von Verbindungen der Formeln (II),
(III) und (IV) in einem Verfahren wie vorstehend beschrieben.
-
Die
Verbindungen der Formel (I) sind als wertvolle Pestizide bekannt
und es sind in der Literatur Synthesemethoden für diese Verbindungen beschrieben.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass im Falle von solchen aus
der Literatur bekannten Verfahren signifikante Sicherheitsprobleme
auftreten. Darüber
hinaus hat sich herausgestellt, dass die gemäß den bekannten Verfahren hergestellte
Verbindung der Formel (III) auch nicht den Reinheitsanforderungen
genügt,
was – wahrscheinlich
auf Grund solcher Verunreinigungen – zur thermischen Instabilität führt, die
wie derum in einer Produktionsanlage zu signifikanten Problemen führen kann und
auch, dass die bekannten Verfahren signifikante Nachteile im Hinblick
auf weitere Parameter, zum Beispiel Ausbeute, Dauer des Synthesezyklus,
Volumenausbeute, Beseitigung von ökologisch und toxikologisch
problematischen Abfällen,
zum Beispiel Lösungsmitteln,
aufweisen.
-
Die
bekannten Herstellungsverfahren sind daher nicht in jeglicher Hinsicht
zufrieden stellend, was somit zu einem Bedarf an verbessertern Herstellungsverfahren
für die
Verbindungen der Formel (I) und insbesondere der Formel (III) führt.
-
In
EP-A-446 913, Beispiel 1, wird erwähnt, dass wenn die Verbindung
der Formel
in Chloroform chloriert wird,
sich zuerst eine Mischung von Zwischenprodukten bildet, deren Struktur
als
angegeben wird.
-
Gemäß EP-A-446
913 läßt man diese
Mischung von Zwischenprodukten vollständig unter Kühlen bei etwa
+40°C reagieren,
um die Verbindung der Formel (III) zu bilden. Es hat sich nun herausgestellt,
dass sich im Falle einer solchen Vorgehensweise unter anderem ein
gefährliches
Wärmepotential
aufbaut, das in ungünstigem
Falle zu einem Großunfall
führen
kann. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
wird dieses Problem dadurch vermieden, dass die Reaktion kontinuierlich ausgeführt wird,
nur kleine Mengen besagter Zwischenprodukte pro Zeiteinheit angereichert
werden und darüber
hinaus die Verweilzeiten in den jeweiligen Reaktoren kurz sind.
Wenn erforderlich, werden Katalysatoren der Reaktionsmischung während diesem
kontinuierlichen Verfahren zugegeben, wobei die Natur und Menge
des Katalysators und die Zugabezeit von den anderen Bedingungen
des Reaktionsverfahrens abhängt.
-
Um
eine Anhäufung
von Zwischenprodukten, wie den Verbindungen (V) und (VI), und eine
inadäquate Selektivität des Reaktionsverfahrens
in einem großen
Gefäß, in welchem
das Verfahren diskontinuierlich durchgeführt wird, zu vermeiden, existieren
unter anderem die folgenden Möglichkeiten:
-
Die
Reaktionsstufe, die von dem postulierten Zwischenprodukt (V) zu
dem Zwischenprodukt (VI) führt, weist
einen besonders großen
Wärmeeffekt
auf, so dass die Anhäufung
der Verbindung, die die angenommene Struktur (V) hat, sofern möglich vermieden
werden sollte. Es hat sich nun herausgestellt, dass in einer bevorzugten
Ausführungsform
eine katalysierte Reaktion durchgeführt werden kann, die von der
obigen Verbindung der Formel (II) unmittelbar – das heißt, ohne signifikante Anhäufung der
Verbindung der Formel (V) – zu einem
Zwischenprodukt, das wahrscheinlich der obigen Formel (VI) entspricht,
weiter führt.
Diese katalysierte Reaktion wird besonders bei von –30°C bis +50°C, insbesondere
bei von –20°C bis +30°C, sehr besonders
bei von –10°C bis +20°C, ausgeführt. Die
Reaktion wird zum Beispiel durch SO2, SO2Cl2, polare Lösungsmittel, z.B.
Acetonitril oder Nitromethan, und die Verbindung der Formel (III)
selbst, Metalle, z.B. Hastelloy, und Metallsalze, z.B. FeCl3, und durch Kombination solcher Katalysatoren,
z.B. SO2/Acetonitril, katalysiert.
-
Die Überführung der
angenommenen Verbindung (VI) in die Verbindung (III) wird wiederum
durch polare Lösungsmittel,
z.B. Acetonitril oder Nitromethan, und 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol der Formel
(III), HCl, Metalle, z.B. Hastelloy, und Metallsalze, z.B. FeCl3, und durch Kombination solcher Katalysatoren,
z.B. Verbindung (III) in Anwesenheit von HCl, katalysiert. Die Reaktion
wird bei von +30°C
bis +80°C,
besonders bei von +40°C
bis +60°C,
insbesondere bei von +45°C
bis +55°C,
durchgeführt.
-
Eine
weitere ebenso bevorzugte Ausführungsform
ist die kontinuierliche Herstellung der Verbindung der Formel (III) über die
Herstellung des angenommenen hochenergetischen Zwischenprodukts
(V) bei von –30°C bis +30°C, bevorzugt
bei von –20°C bis +20°C, besonders
bei von –10°C bis 10°C, gefolgt
von dem kontinuierlichem Überleiten über die
zuvor hergestellte Verbindung (III), die ihrerseits katalytisch
reagiert. Um eine hohe thermische Akkumulation in Form der Verbindung
für die
die Struktur (V) angenommen wird, zu verhindern, muss die Reaktion
der Verbindung (V), um die Verbindung (III) zu bilden, in diesem
Fall katalysiert werden. Diese Reaktion wird durch SO2,
SO2Cl2, polare Lösungsmittel,
z.B. Acetonitril oder Nitromethan, und Verbindung (III), HCl, Metalle,
z.B. Hastelloy, und Metallsalze, z.B. FeCl3,
und durch Kombinationen derartiger Katalysatoren, z.B. SO2, in Anwesenheit von Acetonitril oder 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol
in Anwesenheit von HCl katalysiert. Diese Reaktionsstufe wird bei
von +30°C
bis 80°C,
bevorzugt bei von +40°C
bis 60°C,
insbesondere bei von +45°C
bis +55°C
durchgeführt.
-
Einen
besonders bevorzugten Aspekt gemäß der Erfindung
stellt ein lösungsmittelfreies
Verfahren dar. In diesem Verfahren wird einem Temperaturbereich
von –30°C bis +30°C, insbesondere
von –10°C bis +10°C in einer
ersten Verfahrensstufe; und von +30°C bis +80°C, bevorzugt von +45°C bis +60°C in einer
zweiten Verfahrensstufe, der Vorzug gegeben. Eine bevorzugte Ausführungsform
besteht in der Durchführung
einer oder beider Reaktionsstufen, die vermutlich über die
hierin zuvor genannten Verbindungen der Formeln (V) und (VI) in
Anwesenheit von 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol laufen.
-
In
einem kontinuierlichen Verfahren, das ohne Lösungsmittel ausgeführt wird,
d.h. in der Schmelze, kann eine besonders hohe Produktionskapazität mit einem
hohen Grad an Verfahrenssicherheit erreicht werden. Lösungsmittelfreie
Verfahrensvarianten können
bei geringen Temperaturen nicht diskontinuierlich ausgeführt werden,
da die Reaktionsmischung auf Grund des vergleichsweise hohen Schmelzpunktes
des Produkts schnell fest wird.
-
Einige
Verbindungen der Formel (I) bis (IV) enthalten asymmetrische Kohlenstoffatome,
was zur Folge hat, dass die Verbindungen in optisch aktiven Formen
auftreten können.
Die Formeln (I) bis (IV) sollen all solche möglichen isomeren Formen und
Mischungen hiervon, zum Beispiel Racemate oder Mischungen von E/Z-Isomeren einschließen.
-
Die
allgemeinen hierin zuvor und nachstehend verwendeten Begriffe weisen,
sofern nicht anders definiert, die folgenden Bedeutungen auf:
-
Sofern
nicht anders definiert, enthalten Kohlenstoff enthaltende Gruppen
und Verbindungen jeweils von 1 bis zu und einschließlich 8,
bevorzugt von 1 bis zu und einschließlich 6, insbesondere von 1
bis zu und einschließlich
4, und sehr besonders 1 oder 2 Kohlenstoffatome.
-
Alkyl
ist, sowohl als eine Gruppe an sich als auch als ein Strukturelement
anderer Gruppen und Verbindungen, zum Beispiel Halogenalkyl, Arylalkyl
und Hydroxyalkyl, in jedem Fall unter Beachtung der besonderen Zahl
der in der in Frage stehenden Gruppe oder Verbindung enthaltenen
Kohlenstoffatome entweder geradkettig, d.h. Methyl, Ethyl, Propyl,
Butyl, Pentyl oder Hexyl, oder verzweigt, z.B. Isopropyl, Isobutyl, sec-Butyl,
tert-Butyl, Isopentyl, Neopentyl oder Isohexyl.
-
Alkenyl
ist, sowohl als eine Gruppe an sich als auch als ein Strukturelement
anderer Gruppen und Verbindungen, zum Beispiel Halogenalkenyl und
Arylalkenyl, in jedem Fall unter Beachtung der besonderen Zahl der
in der in Frage stehenden Gruppe oder Verbindung enthaltenen Kohlenstoffatome
entweder geradkettig, zum Beispiel Vinyl, 1-Methylvinyl, Allyl,
1-Butenyl oder 2-Hexenyl, oder verzweigt, zum Beispiel Isopropenyl.
-
Alkinyl
ist, sowohl als eine Gruppe an sich als auch als ein Strukturelement
anderer Gruppen und Verbindungen, zum Beispiel Halogenalkinyl, in
jedem Fall unter Beachtung der besonderen Zahl der in der in Frage
stehenden Gruppe oder Verbindung enthaltenen Kohlenstoffatome entweder
geradkettig, zum Beispiel Propargyl, 2-Butinyl oder 5-Hexinyl, oder
verzweigt, zum Beispiel 2-Ethinylpropyl oder 2-Propargylisopropyl.
-
C3-C6-Cycloalkyl stellt
Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl oder Cyclohexyl, insbesondere
Cyclohexyl dar.
-
Aryl
stellt Phenyl oder Naphthyl, insbesondere Phenyl dar.
-
Heteroaryl
ist als ein fünf-
bis siebengliedriger monocyclischer, aromatischer Ring zu verstehen,
der ein bis drei Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus N, O und S, insbesondere N und S, aufweist, oder als ein bicyclisches
Heteroaryl, das entweder in nur einem Ring – wie zum Beispiel in Chinolinyl, Chinoxalinyl,
Indolinyl, Benzothiophenyl oder Benzofuranyl – oder in beiden Ringen – wie zum
Beispiel in Pteridinyl oder Purinyl – unabhängig voneinander ein oder mehrere
Heteroatome, ausgewählt
aus N, O und S, enthalten kann. Pyridyl, Pyrimidinyl, Thiazolyl
und Benzothiazolyl wird der Vorzug gegeben.
-
Halogen,
sowohl als eine Gruppe an sich als auch als ein Strukturelement
anderer Gruppen und Verbindungen, zum Beispiel Halogenalkyl, Halogenalkenyl
und Halogenalkinyl, stellt Fluor, Chlor, Brom oder Iod dar, insbesondere
Fluor, Chlor oder Brom, insbesondere bevorzugt Chlor oder Brom,
und sehr bevorzugt Chlor.
-
Halogen-substituierte
Kohlenstoff enthaltende Gruppen und Verbindungen, zum Beispiel Halogenalkyl und
Halogenalkenyl, können
teilweise halogeniert oder perhalogeniert sein, wobei die Halogensubstituenten im
Falle von mehrfacher Halogenierung identisch oder unterschiedlich
sind. Beispiele von Halogenalkyl, sowohl als eine Gruppe an sich
als auch als ein Strukturelement anderer Gruppen und Verbindungen,
zum Beispiel Halogenalkenyl, stellen Methyl, ein- bis dreifach substituiert
durch Fluor, Chlor und/oder Brom, dar, zum Beispiel CHF2 oder
CF3; Ethyl, ein- bis fünffach substituiert durch Fluor,
Chlor und/oder Brom, zum Beispiel CH2CF3, CF2CF3,
CF2CCl3, CF2CHCl2, CF2CHF2, CF2CFCl2, CF2CHBr2, CF2CHClF, CF2CHBrF
oder CClFCHClF; Propyl oder Isopropyl, jedes ein- bis siebenfach
substituiert durch Fluor, Chlor und/oder Brom, zum Beispiel CH2CHBrCH2Br, CF2CHFCF3, CH2CF2CF3 oder
CH(CF3)2; und Butyl
oder eines der Isomeren hiervon, ein- bis neunfach substituiert
durch Fluor, Chlor und/oder Brom, zum Beispiel CF(CF3)CHFCF3 oder CH2(CF2)2CF3.
Halogenalkenyl stellt zum Beispiel CH2CH=CHCl,
CH2CH=CCl2, CH2CF=CF2 oder CH2CH=CHCH2Br dar.
-
Eine
Abgangsgruppe X ist hierin vorstehend und nachstehend als jede dem
Fachmann bekannte entfernbare Gruppe, die gewöhnlich für chemische Reaktionen in Betracht
kommt, zu verstehen, insbesondere ein Halogen wie Fluor, Chlor,
Brom oder Iod, -O-C(=O)-A, -O-P(=O)(-A)2,
-O-Si(C1-C8-Alkyl)3, -O-(C1-C8-Alkyl), -O-Aryl, -O-S(=O)2A,
-S-P(=O)(-A)2, -S-P(=S)(-A)2,
-S-(C1-C8-Alkyl),
-S-Aryl, -S(=O)A, -S(=O)2A oder -O-C(=O)-A,
worin A unsubstituiertes oder substituiertes C1-C8-Alkyl,
C2-C8-Alkenyl oder
C2-C8-Alkinyl darstellt, unsubstituiertes
oder substituiertes Aryl, unsubstituiertes oder substituiertes Benzyl,
C1-C8-Alkoxy oder Di-(C1-C8-alkyl)-amin, worin
die Alkylgruppen unabhängig
voneinander sind; NO3, NO2 oder
Sulfat, Sulfat, Phosphat, Phosphat, Carboxylat, Iminoester, N2 oder Carbamat.
-
Einige
Verbindungen der Formeln (I) bis (IV) können in Form von Tautomeren
vorliegen. Solche Verbindungen sind daher hierin vorstehend und
nachstehend als die entsprechenden Tautomeren einschließend zu
verstehen, selbst wenn diese nicht ausdrücklich in jedem Fall erwähnt werden.
-
Verbindungen
der Formeln (I) bis (IV) weisen zumindest ein basisches Zentrum
auf und sind fähig
zum Beispiel Säureadditionssalze
zu bilden. Solche Säureadditionssalze
werden zum Beispiel mit starken anorganischen Säuren gebildet, wie Mineralsäuren, z.B.
Perchlorsäure,
Schwefelsäure,
Salpetersäure,
salpetriger Säure,
einer Phosphorsäure
oder einer Halogenwasserstoffsäure,
mit starken organischen Carbonsäuren,
wie unsubstituierten oder substituierten, z.B. Halogensubstituierten,
C1-C4-Alkancarbonsäuren, z.B.
Essigsäure, gesättigten
oder ungesättigten
Dicarbonsäuren,
z.B. Oxal-, Malon-, Bernstein-, Malein-, Fumar- und Phthalsäure, Hydroxycarbonsäuren, z.B.
Ascorbin-, Milch-, Hydroxybernstein-, Wein- und Zitronensäure, oder
Benzosäure,
oder mit organischen Sulfonsäuren,
wie unsubstituierten oder substituierten, z.B. Halogen-substituierten,
C1-C4-Alkyl- oder
Arylsulfonsäuren,
z.B. Methan- oder p-Toluolsulfonsäure. Des Weiteren sind Verbindungen
der Formeln (I) bis (IV) die zumindest eine saure Gruppe aufweisen
fähig,
mit Basen Salze zu bilden. Geeignete Salze mit Basen stellen zum
Beispiel Metallsalze, wie Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalze,
z.B. Natrium-, Kalium- und Magnesiumsalze, und Salze mit Ammoniak
oder einem organischen Amin, wie Morpholin, Piperidin, Pyrrolidin,
einem Mono-, Di- oder Triniederalkylamin, z.B. Ethyl-, Diethyl-,
Triethyl- oder Dimethylpropylamin, oder einem Mono-, Di- oder Trihydroxyniederalkylamin,
z.B. Mono-, Di- oder Triethanolamin, dar. Zusätzlich können gegebenenfalls auch interne
Salze gebildet werden. Die Verbindungen der Formeln (I) bis (IV)
sind hierin vorstehend und nachstehend als die Verbindungen der
Formeln (I) bis (IV) in freier Form als auch die entsprechenden
Salze einschließend
zu verstehen. Dasselbe gilt entsprechend für Tautomere der Verbindungen
der Formeln (I) bis (IV) und Salzen hiervon. Im Falle von Verbindungen
der Formeln (I) und (III) wird gewöhnlich einem Verfahren zur
Herstellung der freien Form in jedem Fall der Vorzug gegeben.
-
Der
Vorzug wird innerhalb des Umfangs der Erfindung einem Verfahren
zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I) gegeben (1) worin
R1 und R2 in den
Verbindungen der Formeln (I) und (IV) entweder unabhängig voneinander
Wasserstoff oder C1-C4-Alkyl
oder gemeinsam eine zwei- oder
dreigliedrige Alkylenbrücke
darstellen, die gegebenenfalls ein Heteroatom aus der Gruppe bestehend
aus NR5, O oder S enthält, und R5H
oder C1-C4-Alkyl
darstellt;
und insbesondere Wasserstoff darstellen oder gemeinsam
eine zwei- oder dreigliedrige Alkylenbrücke darstellen, die gegebenenfalls
ein Heteroatom aus der Gruppe bestehend aus NR5 und
O enthält,
und R5 C1-C4-Alkyl darstellt;
und besonders bevorzugt
R1 und R2 gemeinsam
-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-
oder -CH2-CH2- darstellen;
(2)
worin Q N darstellt;
(3) worin Y NO2 darstellt;
(4)
worin Z NR3 darstellt und R3 H
oder C1-C4-Alkyl
darstellt;
(5) worin X in der Verbindung der Formel (II) Halogen
wie Fluor, Chlor, Brom oder Iod, -O-C(=O)-A, -O-P(=O)(-A)2, -O-S(=O)2A, -S-P(=O)(-A)2, -S-P(=S)(-A)2,
-S(=O)A oder -S(=O)2A darstellt, worin A
unsubstituiertes oder substituiertes C1-C8-Alkyl, C2-C8-Alkenyl oder C2-C8-Alkinyl, unsubstituiertes oder substituiertes Aryl,
unsubstituiertes oder substituiertes Benzyl, C1-C8-Alkoxy oder Di-(C1-C8-alkyl)-amin,
worin die Alkylgruppen unabhängig
voneinander sind, darstellt; insbesondere worin X Chlor, Brom oder
Iod darstellt, bevorzugter Chlor oder Brom; sehr bevorzugt worin
X Chlor darstellt;
(6) worin in Verfahrensstufe a) für den Zweck
der Chlorierung SO2 als Katalysator in einer
Menge von 1 Mol-% bis 50 Mol-%, bevorzugt von 10 Mol-% bis 40 Mol-%, insbesondere
von 15 Mol-% bis 30 Mol-%, bezogen auf das Ausgangsmaterial der
Formel (II) verwendet wird;
(7) worin in Verfahrensstufe a)
SO2 in Form von SO2-Gas
oder in Form eines SO2 abgebenden Mittels,
bevorzugt SO2Cl2 verwendet
wird;
(8) worin das kontinuierliche Verfahren in Abwesenheit
eines Lösungsmittels
ausgeführt
wird;
(9) worin das kontinuierliche Verfahren in Anwesenheit
von 2-Chlor-5-chlormethylthiazol durchgeführt wird;
(10) worin das
kontinuierliche Verfahren unter vermindertem Druck, bevorzugt bei
50 bis 500 mbar, bevorzugter bei 50 bis 200 mbar, sehr bevorzugt
bei 80 bis 120 mbar durchgeführt
wird.
-
Besonders
geeignete Verfahrensbedingungen können in den Beispielen gefunden
werden.
-
Das
Verfahren ist insbesondere zur Herstellung von Thiamethoxam geeignet,
das aus der WO98/32747 bekannt ist; und von Ti-435 (Clothianidin),
das aus der EP-A-446
913 bekannt ist.
-
Verfahrensstufe a)
-
Die
Reaktion der Verfahrensstufe a) wie hierin vorstehend und nachstehend
beschrieben, wird sofern notwendig, in einem geschlossenen Gefäß unter
Druck bei einer inerten Gasatmosphäre und/oder unter wasserfreien
Bedingungen ausgeführt.
Besonders vorteilhafte Reaktionsbedingungen können den Beispielen entnommen
werden.
-
Die
Reaktanten können
miteinander als solche, d.h. ohne ein Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel, zum
Beispiel in geschmolzener Form zur Reaktion gebracht werden, in
einigen Fällen
ist die Zugabe eines Lösungsmittels
oder Verdünnungsmittels
jedoch vorteilhaft. Geeignete Lösungsmittel
schließen
aprotische Lösungsmittel
ein, insbesondere zum Beispiel: aliphatische, aromatische und alicyclische
Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Xylol, Mesitylen, Tetralin,
Chlorbenzol, Dichlorbenzol, Brombenzol, Petrolether, Hexan, Cyclohexan,
Dichlormethan, Trichlormethan, Kohlenstofftetrachlorid, Dichlorethan,
Trichlorethan und Tetrachlorethan; Ester wie Ethylacetat, Methylacetat,
Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Methylformiat, Ethylformiat, Ethoxyethylacetat
und Methoxyethylacetat; Ethern wie Diethylether, Dipropylether,
Diisopropylether, Dibutylether, tert-Butylmethylether, Ethylenglykoldimethylether,
Dimethoxydiethylether, Tetrahydrofuran und Dioxan; Ketone wie Aceton,
Methylethylketon, Methylisopropylketon und Methylisobutylketon;
Amide wie N,N-Dimethylformamid, N,N-Diethylformamid, N,N-Dimethylacetamid,
N-Methylpyrrolidon und Hexamethylphosphorsäuretriamid; Nitrile wie Acetonitril
und Propionitril; und Sulfoxide wie Dimethylsulfoxid; Nitroalkane
und aromatische Nitroverbindungen wie Nitromethan, Nitroethan und
Nitrobenzol; oder Mischungen solcher Lösungsmittel. Polaren aprotischen
Lösungsmitteln
wird der Vorzug gegeben, insbesondere Carbonsäurederivaten wie Amiden und
Nitrilen; insbesondere bevorzugte Lösungsmittel können den
Beispielen entnommen werden.
-
Geeignete
Chlorierungsmittel schließen
insbesondere Cl2, SO2Cl2, POCl3, PCl3 und PCl5 ein; oder
Mischungen hiervon; insbesondere Cl2.
-
Katalytische
Mengen sind als weniger-als-stöchiometrische
Mengen, bezogen auf das Ausgangsmaterial der Formel (II) zu verstehen.
SO2 kann entweder als solches in Gasform
oder als eine Verbindung, die fähig
ist, SO2 abzugeben, zugegeben werden. SO2Cl2 ist insbesondere
für diesen
Zweck geeignet.
-
Verfahrensstufe b)
-
Die
Reaktanten können
als solche miteinander, d.h. ohne die Zugabe eines Lösungsmittels
oder Verdünnungsmittels,
zum Beispiel in geschmolzener Form, zur Reaktion gebracht werden.
In den meisten Fällen ist
jedoch die Zugabe eines inerten Lösungsmittels oder Verdünnungsmittels
oder einer Mischung hiervon vorteilhaft. Beispiele solcher Lösungsmittel
oder Verdünnungsmittel,
die erwähnt
werden können,
sind mehr oder weniger die gleichen wie die unter Verfahrensstufe
a) genannten, obwohl zusätzlich
protische Lösungsmittel wie
Alkohole und protische Amide auch geeignet sind. Wenn die in Frage
stehende Reaktion in Anwesenheit einer Base ausgeführt wird,
können
auch die Basen, die in Überschuss
verwendet werden wie Triethylamin, Pyridin, N-Methylmorpholin oder
N,N-Diethylanilin,
als Lösungsmittel
oder Verdünnungsmittel
dienen.
-
Die
Reaktion wird bevorzugt bei einer Temperatur von annähernd 0°C bis annähernd +180°C, insbesondere
von etwa +10°C
bis ungefähr
+80°C, in
vielen Fällen
zwischen Raumtemperatur und der Rückflusstemperatur des Lösungsmittels,
ausgeführt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Verfahrensstufe
b) wird eine Verbindung der Formel (IV) bei von 0°C bis 120°C, insbesondere
von 20°C
bis 80°C,
bevorzugt von 30°C
bis 60°C,
in einem Ester, insbesondere in Dimethylcarbonat, und bevorzugt
in Anwesenheit einer Base, insbesondere K2CO3, reagiert.
-
Die
Reaktion wird bevorzugt bei normalem Druck ausgeführt.
-
Die
Reaktionszeit ist nicht kritisch; Vorzug wird einer Reaktionszeit
von 0,1 bis 48 Stunden, insbesondere von 0,5 bis 12 Stunden gegeben.
-
Das
Produkt wird durch die gewöhnlichen
Methoden isoliert, zum Beispiel durch Filtration, Kristallisation,
Destillation oder Chromatographie oder jede geeignete Kombination
solcher Methoden.
-
Die
erzielten Ausbeuten sind gewöhnlich
gut. Es ist oftmals möglich,
eine Ausbeute von 80% des theoretischen Werts zu erhalten.
-
Bevorzugte
Bedingungen, unter denen die Reaktion ausgeführt wird, können den Beispielen entnommen
werden.
-
Salze
der Verbindungen der Formeln (I) bis (IV) können in einer an sich bekannten
Weise hergestellt werden. Zum Beispiel werden Säureadditionssalze durch Behandlung
mit einer geeigneten Säure
oder einem geeigneten Ionenaustauschreagens und Salze mit Basen
durch Behandlung mit einer geeigneten Base oder einem geeigneten
Ionenaustauschreagens erhalten.
-
Salze
von Verbindungen der Formeln (I) bis (IV) können in die freien Verbindungen
der Formeln (I) bis (IV) in üblicher
Weise überführt werden;
Säureadditionssalze
können
zum Beispiel durch Behandlung mit einem geeigneten basischen Medium
oder einem geeigneten Ionenaustauschreagens und Salze mit Basen, zum
Beispiel durch Behandlung mit einer geeigneten Säure oder einem geeigneten Ionenaustauschreagens, umgewandelt
werden.
-
Salze
der Verbindungen der Formeln (I) bis (IV) können in unterschiedliche Salze
der Verbindungen der Formeln (I) bis (IV) in einer an sich bekannten
Weise überführt werden;
zum Beispiel können
Säureadditionssalze
in unterschiedliche Säureadditionssalze,
zum Beispiel durch Behandlung eines Salzes einer anorganischen Säure wie
einem Hydrochlorid, mit einem geeigneten Metallsalz wie einem Natrium-,
Barium- oder Silbersalz, oder einer Säure, zum Beispiel mit Silberacetat,
in einem geeigneten Lösungsmittel,
in welchem ein gebildetes anorganisches Salz, zum Beispiel Silberchlorid,
unlöslich
ist und daher aus der Reaktionsmischung ausfällt, überführt werden.
-
Abhängig von
dem Verfahren und/oder den Reaktionsbedingungen können die
Verbindungen der Formeln (I) bis (IV), die Salz bildende Eigenschaften
aufweisen, in freier Form oder in Salzform erhalten werden.
-
Die
Verbindungen der Formeln (I) bis (IV) und in jedem Fall, sofern
anwendbar, die Tautomeren hiervon, in jedem Fall in freier Form
oder in Salzform, können
in Form eines der möglichen
Isomeren oder in Form einer Mischung hiervon vorliegen, abhängig zum
Beispiel von der Zahl der asymmetrischen Kohlenstoffatome, die in
dem Molekül
vorhanden sind und der absoluten und relativen Konfiguration hiervon
und/oder abhängig von
der Konfiguration der nicht-aromatischen Doppelbindungen, die in
dem Molekül
vorhanden sind, in Form von reinen Isomeren wie Antipoden und/oder
Diastereoisomeren, oder in Form von Mischungen von Isomeren, wie
Mischungen von Enantiomeren, zum Beispiel Racematen, Mischungen
von Diastereoisomeren oder Mischungen von Racematen; die Erfindung
betrifft sowohl die reinen Isomeren und alle möglichen Mischungen von Isomeren
und ist dementsprechend hierin vorstehend und nachstehend so zu
verstehen, selbst wenn stereochemische Details nicht ausdrücklich in
jedem Fall erwähnt
werden.
-
So
erhältliche
Mischungen von Diastereoisomeren oder Mischungen von Racematen der
Verbindungen der Formeln (I) bis (IV) oder Salze hiervon, erhältlich in Übereinstimmung
mit dem Verfahren – abhängig von
den Ausgangsmaterialien und den gewählten Maßnahmen – oder durch andere Mittel
können
in die reinen Diastereoisomeren oder Racemate in bekannter Weise
basierend auf den physikalisch-chemischen Unterschieden zwischen
den Komponenten, zum Beispiel durch fraktionierte Kristallisation,
Destillation und/oder Chromatographie, getrennt werden.
-
Mischungen
von Enantiomeren, wie Racematen, können in die optischen Antipoden
durch bekannte Methoden, zum Beispiel durch Umkristallisation aus
einem optisch aktiven Lösungsmittel,
durch Chromatographie an chiralen Adsorbentien, zum Beispiel Hochdruckflüssigchromatographie
(HPLC) an Acetylcellulose, mit Hilfe geeigneter Mikroorganismen,
durch Spaltung mit speziell immobilisierten Enzymen, über die
Bildung von Einschlussverbindungen, zum Beispiel unter Verwendung
chiraler Kronenether, wobei nur ein Enantiomer komplexiert wird,
oder durch Überführung in
diastereoisomere Salze, zum Beispiel durch Reaktion eines basischen
Endprodukt-Racemats mit einer optisch aktiven Säure, wie einer Carbonsäure, zum
Beispiel Kampfersäure,
Weinsäure
oder Hydroxybernsteinsäure,
oder einer Sulfonsäure,
zum Beispiel Kampfersulfonsäure, und
Trennung der Mischung der so erhaltenen Diastereoisomeren, zum Beispiel
auf Grund ihrer unterschiedlichen Löslichkeiten durch fraktionierte
Kristallisation, in die Diastereoisomeren, von welchen das gewünschte Enantiomer
durch die Wirkung geeigneter, zum Beispiel basischer Medien freigesetzt
werden kann, getrennt werden.
-
Reine
Diastereoisomere und Enantiomere können nicht nur durch Trennung
der entsprechenden Mischungen der Isomeren sondern auch gemäß der Erfindung
durch allgemein bekannte Methoden der diastereoselektiven oder enantioselektiven
Synthese erhalten werden, zum Beispiel durch Ausführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung
mit Ausgangsmaterialien, die eine geeignete Stereochemie aufweisen.
-
Die
Verbindungen der Formeln (I) bis (IV) und Salze hiervon können auch
in Form von Hydraten erhalten werden und/oder können andere Lösungsmittel,
zum Beispiel Lösungsmittel,
die gegebenenfalls für
die Kristallisation der Verbindungen, die in fester Form auftreten,
verwendet wurden, einschließen.
-
Die
Erfindung betrifft all solche Ausführungsformen des Verfahrens,
gemäß denen
eine Verbindung, erhältlich
als Ausgangsmaterial oder Zwischenprodukt in jedem Stadium des Verfahrens,
als Ausgangsmaterial verwendet wird, und alle oder einige der verbleibenden
Stufen ausgeführt
werden, oder in denen das Ausgangsmaterial in Form eines Derivats
oder eines Salzes und/oder seiner Racemate oder Antipoden verwendet wird,
oder insbesondere unter den Reaktionsbedingungen gebildet wird.
-
Verbindungen
der Formeln (I), (III) und (IV) erhältlich in Übereinstimmung mit dem Verfahren
oder durch andere Mittel, können
in einer an sich bekannten Weise in unterschiedliche entsprechende
Verbindungen überführt werden.
-
In
den Verfahren der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt solche
Ausgangsmaterialien und Zwischenprodukte in jedem Fall in freier
Form oder in Salzform verwendet, die die Verbindungen der Formel
(I) oder Salze hiervon, die zu Anfang als besonders wertvoll beschrieben
wurden, ergeben.
-
Die
Erfindung betrifft insbesondere die in den Beispielen beschriebenen
Herstellungsverfahren.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft auch das Verfahren zur Herstellung
einer Verbindung der Formel (III) aus einer Verbindung der Formel
(II) gemäß Verfahrensstufe
a), wie vorstehend definiert.
-
Die
Vorzüge,
die auf die Substituenten der Verbindungen der Formel (IV) zutreffen,
sind die gleichen wie diejenigen, die vorstehend in dem Verfahren
zur Herstellung der Verbindungen der Formel (I) erwähnt wurden.
-
Die
Verbindungen der Formeln (II) und (IV) sind bekannt, zum Beispiel
als Zwischenprodukte zur Herstellung von Pestiziden, oder sie können unter
Verwendung von an sich bekannten Verfahren hergestellt werden.
-
Herstellungsbeispiele
-
A) Herstellung von 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol
-
Beispiel
P1: Bei von 20°C
bis 22°C
werden 925 g einer Lösung,
enthaltend 33% (Gewicht) 2-Chlor-3-isothiocyanat-1-propen in Acetonitril,
177,5 g Chlor und 24,7 g SO2 kontinuierlich
und gleichzeitig pro Stunde in einen Schleifenreaktor, der ein Volumen
von 370 ml aufweist, eingebracht. Die Reaktionsmischung fließt über in einen
Nachreaktor, der eine interne Temperatur von 50°C aufweist. Jede Stunde werden
aus dem Nachreaktor 1086 g einer Reaktionslösung, enthaltend 32,2 Gew.-%
2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol, erhalten, was einer Ausbeute von
91,1% der Theorie, bezogen auf 2-Chlor-3-isothiocyanat-1-propen,
entspricht.
-
Beispiel
P2: (kontinuierliches Reaktionsverfahren, ohne Lösungsmittel): Chlorierung von 2-Chlor-3-isothiocyanat-1-propen
unter Verwendung von SO2Cl2 in
2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol.
-
1,05
molare Äquivalente
SO2Cl2 und ein molares Äquivalent
2-Chlor-3-isothiocyanat-1-propen als eine 50% Lösung in 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol
werden in einen Durchflußreaktor
parallel in einer Weise zudosiert, dass die interne Temperatur bei
10 bis 20°C
für eine
Verweilzeit von 20 bis 30 Minuten gehalten werden kann. Die Reaktionsmischung
wird kontinuierlich über
eine Schmelze von 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol
bei 50°C,
die sich in einem zweiten Reaktor befindet, geführt. In diesem zweiten Gefäß werden
die Reaktionsgase (SO2/HCl) in kontrolliert
dosierten Mengen abgeführt.
Die Überführung in
2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol in dem zweiten Kaskadengefäß beträgt ungefähr 97% für eine Verweilzeit
von einer Stunde. In einem dritten Gefäß wird die Überführung in 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol
vollendet und der Rückstand
HCl wird abgeleitet. Die gaschromatographische Analyse des Rohprodukts
zeigt eine Ausbeute von 92% der Theorie, bezogen auf 2-Chlor-3-isothiocyanat-1-propen.
-
Beispiel
P3: 1,05 molare Äquivalente
Cl2 und ein molares Äquivalent 2-Chlor-3-isothiocyanat-1-propen werden
in einen Durchflussreaktor parallel in einer Weise zudosiert, dass
die interne Temperatur bei –30
bis 0°C
gehalten werden kann. Die Reaktionsmischung wird kontinuierlich
in einen zweiten Reaktor enthaltend eine Mischung von 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol
und 2 Mol-% FeCl3 überführt. In diesem zweiten Gefäß wird das
Reaktionsgas (HCl) in kontrolliert dosierten Mengen abgeführt. Die Überführung in
2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol in dem zweiten Kaskadengefäß beträgt ungefähr 98% für eine Verweilzeit
von einer Stunde. In einem dritten Gefäß wird die Überführung in 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol
vollendet und der Rückstand
an HCl wird abgeführt.
Die gaschromatographische Analyse des Rohprodukts zeigt eine Ausbeute
von 84% der Theorie, bezogen auf 2-Chlor-3-isothiocyanat-1-propen.
-
Beispiel
P4: 0,9 molare Äquivalente
Cl2 und ein molares Äquivalent 2-Chlor-3-isothiocyanat-1-propen werden
gemeinsam mit einer katalytischen Menge von 0,15 molaren Äquivalenten
SO2Cl2 in Anwesenheit
einer Hastelloy-Probe in einen Durchflussreaktor parallel in einer
Weise zudosiert, dass die interne Temperatur bei –5 bis 5°C für eine Verweilzeit
von 10 bis 20 Minuten gehalten werden kann. Die Reaktionsmischung
wird kontinuierlich über
eine Schmelze von 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol
bei 50°C
geführt.
In dem zweiten Gefäß werden
die Reaktionsgase (SO2/HCl) zu einem großen Ausmaß in kontrolliert
dosierten Mengen abgeführt.
Die Überführung in
2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol in dem zweiten Kaskadengefäß beträgt ungefähr 95% für eine Verweilzeit
von einer Stunde. In einem dritten Gefäß wird die Überführung in 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol
vollendet und der Rückstand
HCl wird abgeführt.
Die gaschromatographische Analyse des Rohprodukts zeigt eine Ausbeute
von 76% der Theorie.
-
Beispiel
P5: 500 g 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol werden bei 40 bis 42°C und 100
mbar in einen Kaskadenreaktor zugegeben. 145 g 2-Chlor-3-isothiocyanat-1-propen und 90 g Chlor
werden pro Stunde gleichzeitig und kontinuierlich zugeführt. Man
lässt die
Reaktionsmischung über
einen zweiten Reaktor, der eine interne Temperatur von 50°C aufweist, überfließen. Die
Ausbeute pro Stunde in diesem Verfahren beträgt 183 g rohe Schmelze, enthaltend
78% 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol.
-
B) Herstellung von 3-(2-Chlorthiazol-5-yl-methyl)-5-methyl-4-nitroimino-perhydro-1,3,5-oxadiazin
-
Beispiel
P6: 184 g 3-Methyl-4-nitroimino-perhydro-1,3,5-oxadiazin 100% werden
in 400 g Dimethylcarbonat in einen Sulfonierkolben eingeführt und
168 g 2-Chlor-5-chlormethylthiazol
100% werden zugegeben. Die Mischung wird auf 65°C erhitzt. Unter Rühren bei
62 bis 68°C
wird eine Mischung bestehend aus 350 g Dimethylcarbonat, 4 g Tetramethylammoniumhydroxid-pentahydrat
und 242 g Kaliumcarbonatpulver während 60
Minuten zudosiert, das vollständige
Rühren
der Reaktionsmischung wird beibehalten bis mehr als 99% des 2-Chlor-5-chlormethylthiazols überführt worden
sind.
-
Die
Reaktionsmischung wird dann gekühlt
und 600 g Wasser werden zugegeben. Der pH wird auf 6,5 unter Verwendung
von ungefähr
260 g 32% Salzsäure
eingestellt. Die Mischung wird stehengelassen bis sich die Phasen
getrennt haben und die organische Phase wird abgetrennt. Die organische
Phase wird bei 60°C im
Vakuum auf ein Endgewicht von 600 g konzentriert. Die Mischung wird
langsam auf 0 bis 5°C
gekühlt,
was für
eine Stunde beibehalten wird. Die entstehende Suspension wird dann
filtriert.
-
218
g der Titelverbindung, die eine Reinheit von 98 bis 99% (74% der
Theorie, bezogen auf 2-Chlor-5-chlormethyl-thiazol 100%) aufweist,
werden erhalten.