NL8600189A - Werkwijze voor het bereiden van gesubstitueerde fenylureums. - Google Patents

Description

* * i

Werkwijze voor hst bereiden van gesubstitueerde fenylureums.

De uitvinding heeft betrekking op een nieuwe werkwijze voor het bereiden van een trigesubstitueerde N-fe-nylureum alsmede op de door deze werkwijze verkregen produkten.

Bepaalde aan de fenylkern gesubstitueerde N-fenyl-5 ureums zijn bekend vanwege hun gebruik als hetzij totaal herbiciden, hetzij herbiciden, die selectief zijn op bepaalde kuituren. Met name kunnen worden genoemd N-(4-chloorfenyl)-N’, N1-dimethylureum(monuron), N-(3,4-dichloorfenyl)-N ’ ,N1-dime-thylureum(diuron), N-(4-isopropylfenyl) -N' ,N*-dimethylureum 10 (isoproturon), N-(3,4-dichloorfenyl) -Nr rmethyl-N1-n-butylureum (neburon), N-(3-chloor-4-methylfenyl)-N',N'-dimethylureum (chloortoluron), N-(3-chloor-4-methoxyfenyl)-N',N'-dimethylureum (metoxuron), N-(3-trifluormethylfenyl)-Nl, N1-dimethylureum (fluometuron) en ΪΓ- (3,4=dichloorfenyl) -N ’ -methyl-N ’ -metho-15 xyureum (linuron).

Gelet op de grote hoeveelheden, waarin zij worden gebruikt, moeten deze verbindingen door industriële processen worden bereid. Het meest gebruikte proces bestaat uit reactie van het geschikt gesubstitueerde fenylisosyanaat met 20 het passende Ν,Ν-digesubstitueerde amine. Dit proces geeft resultaten (opbrengst, zuiverheid van de produkten), die in het algemeen aanvaardbaar zijn. De produktiereeks omvat echter de bereiding van het relevante fenylisosyanaat, die meestal vergezeld gaat door inwerking van fosgeen op liet overeenkomstige 25 aniline. Deze reactie vraagt een inrichting, die vele veiligheidsmaatregelen vereist en daarmee overeenkomende hoge investeringen, gelet op de aggressieve eigenschappen en toxiciteit van fosgeen. Maar zelfs onder deze omstandigheden is het lek-risico niet nul en bestaat daar altijd ém. bedréiging voor de 30 plaats van bereiding en voor het milieu.

, Men heeft ter vermijding van dit nadeel voorge steld N-fenyl-N*, N’-dimethylureums, monuron en diuron te c if t - 2 - bereiden door reactie van het overeenkomstige aniline met ureum in aanwezigheid van alkohol of fenol en daarna, in een tweede trap, door ceactië van dimethylaminegas onder verwijdering van de gevormde ammoniak.

5 Een andere voorgestelde werkwijze bestaat uit reactie van de drie reagentia samen, maar dit vereist het gebruik van een vierde reagens, asymmetrisch dimethylureum en men moet de reactie uitvoeren in een gesmolten medium, dat leidt tot opbrengsten in de orde van 70%, die voor een economisch 10 rendabel bedrijf onvoldoende zijn.

Dien tengevolge bestaat er vanwege de groeiende vraag naar bepaalde herbiciden, die tot deze familie behoren, behoefte tot het vinden van een werkwijze, die het tweeledige voordeel heeft, dat zij een produkt in uitstekende opbrengst en 15 in grote zuiverheid oplevert en geen bedreiging vormt voor het bedieningspersoneel of het milieu.

Er werd nu gevonden, dat dit tweeledige doel kon worden bereikt met een nieuwe werkwijze, die geen gebruik van fosgeen inhoudt.

20 Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een trigesubstitueerde N-fenylureum, waarbij men het overeenkomstige aniline, ureum in een molverhouding van tenminste 1,1 ten opzichte van het aniline en het overeenkomstige secondaire amine in een geen 25 hydroxyl bevattend oplosmiddel bij een temperatuur tussen 130 en 250°C tegelijkertijd laat reageren onder verwijdering van ammoniak als deze wordt gevormd volgens bijgaand reactiesche-ma, waarin X een halogeenatoom, bij voorkeur chloor of broom op 30 de 3- en/of 4-plaats voorstelt, n 0,1 of 2 is, R een alkyl-, halogeenalkyl- of alkoxygroep, met 1-4 koolstofatomen, op de 3- of 4-plaats aan de benzeenring voorstelt , ' - Λ ' 1 - Λ ~ 3 - 3 - p 0 of 1 is, bij voorkeur voorts met dien verstande, dat n + p ten hoogste 2 is en R en R„, die hetzelfde of verschillend kunnen X 4 zijn, elk een alkylradicaal met 1-4 koolstofatomen voorstellen, 5 ofwel één vanR^enR^ een alkylradicaal met 1-4 koolstofatomen voorstelt en de andere een alkoxyradicaal met 1-4 koolstofatomen voorstelt.

Het aniline, waarvan men uitgaat, is bij voorkeur p-chlooraniline, 3,4-dichlooraniline, 3-chloor-4-methylaniline, 10 p-cumidine, 3-chloor-4-methoxyaniline of 3-trifluormeth.ylanili-ne.

Men gébruikt ureum in een zodanige overmaat, dat de molverhouding ten opzichte van het aniline, waarvan men uitgaat, tenminste 1 en bij voorkeur 1,25-2 is.

15 In defcrmule vanN,ïfr-dialkylamine is tenminste één van de twee radicalen en R^ liefst een methylgroep. en zijn bij voorkeur beide een methylradicaal.

Men voerde de reactie uit in een oplosmiddelmedium, bestaande uit een inert organisch oplosmiddel zonder een hy-20 droxylradicaal in zijn formule. Men kan polaire of niet-polai- re oplosmiddelen gebruiken, bijvoorbeeld amiden, zoals dimethyl-formamide of dimethylacéetamide, ketonen, bijvoorbeeld cyclo-hexanon, alifatische koolwaterstoffen of chloorkoolwaterstoffen, of aromatische koolwaterstoffen of chloorkoolwaterstoffen, zo-25 als tolueen of chloorbenzenen, in het bijzonder monochloorben-zeen, o-dichloorbenzeen en 1,3,5-trichloorbenzeen.

De concentratie van de reagentia in het oplosmiddel kan over een breed gebied variëren, bijvoorbeeld van 5 tot 80%. Dit hangt af van de oplosbaarheid en dien tengevolge van 30 de aard van de reagentia en die van het oplosmiddel. Men heeft waargenomen, dat goede resultaten worden verkregen bij concentraties van 15-60%.

Men voert- de reactie uit door verhitting op een temperatuur tussen 130 en 250°C en bij voorkeur tussen 160 en.225°C.

·-** Λ J δ - 4 -

Lagere temperaturen geven aanleiding tot onvoldoende reactiesnelheid, terwijl bij uitermate hoge temperaturen de omstandigheden op industriële schaal moeilijk te beheersen en minder rendabel zijn.

5 Men kan de werkwijze van de uitvinding goed bij atmosferische druk uitvoeren. Een overdruk ten gevolge van partiële druk van dialkylamine of van een overdruk, die intern wordt ontwikkeld door een stijging van de reactietempera-tuur, kan de reactietijd verkorten. Deze overdruk kan in het 10 algemeen tot 10 atmosfeer zijn.

Onder de boven beschreven omstandigheden wordt de ammoniak verwijderd terwijl deze wordt gevormd.

Achtereenvolgende gangen zijn mogelijk onder gebruik van de moederlogen van één gang voor een volgende gang.

15 Voorbeeld I

In een 500 mm vierhalskolf, voorzien van roerder en koeler, brengt men 54 g of 0,4 mol gedestilleerd p-cumidine, 36 g of 0,6 mol ureum, equivalent met een 50% stoechiometrische overmaat en 200 g o-dichloorbenzeen. Men brengt het mengsel 20 aan de kook op 180°C en laat bij 60°C dimethylamine inborrelen. Men laat het mengsel ongeveer 6 uur reageren en de temperatuur stijgt tot 185°C. De geproduceerde ammoniak wordt verwijderd als deze zich vormt. Daarna stopt men de verhitting en laat het. mengsel tot 100°C afkoelen. Daarna stopt men de dimethyl-25 aminetoevoer (totaal ingeleide hoeveelheid 195 g) en laat het mengsel in een waterbad tot 20°C afkoelen. Er vormt zich een filtraat, dat men affiltreert, laat uitdruipen en twee maal met o-dichloorbenzeen wast .Het' precipitaat wordt daarna in koud water opgenomen en het oplosmiddel afgescheiden en teruggewon-30 nen door medeneming onder roeren bij 100°C. Daarna wordt de oplossing tot 20°C afgekoeld en gefiltreerd enhet produkt met water gewassen en in de oven gedroogd. Men verkrijgt 61 g droog produkt, dat 59,2 g, 79% zuiver N-(p-isopropylfenyl)-N’, N'-di-methylureum en 0,43 g dicumylbiureet bevat.

‘ : 3 M 3 3 • V? ·β - 5 -

Voorbeeld II

De werkwijze is als in voorbeeld 1/ behalve dat men de reactie zodanig uitvoert, dat de theoretische eindcon-centratie van fenylureum 15 gew.% is, men 4 uur bij 180°C werkt en de overmaat ureum gevarieerd wordt. Opbrengsten en zuiver-5 heid van het produkt, dat men na één enkele gang verkreeg, worden vermeld in onderstaande tabel A:

Overmaat ureum als , . .. . _ 1 1,10 1,25 1,50 2,0 molverhouding__ 10 Echte opbrengst % 55 57 72 73 69 % zuiverheid van 70 93 94 98 99 isopropylfenylureum

Bovenstaande tabel laat duidelijk zien, dat stoe-chiometrische omstandigheden niet voldoen uit oogpunt van op-15 brengst of zuiverheid van het verkregen produkt éiïdatereen voldoende overmaat ureum vereist is voor het verkrijgen van de omstandigheden, die op industriële schaal aanvaardbaar zijn. Voorbeeld lil

De werkwijze is als in voorbeeld I, behalve dat 20 men de reactie zodanig uitvoert, dat de theoretische eindcon- centratie van N-(4-isopropylfenyl)ureum 45 gew.% is, men 10 uur bij 185-188°C werkt en de overmaat ureum wordt gevarieerd. Opbrengsten en zuiverheid van het bij één enkele gangvetk^cênpro.-diitwxcfen.vermeLd;±iQn(hr.staandfe! tabel Bi 25 Overmaat ureum als t 1(10 1<20 1(30 1(40 molverhouding_

Echte opbrengst % 60 54,5 57 68,4 55,5 % zuiverheid van 93 96,5 97 98 98,5 isoproturon______________

30 Voorbeeld IV

De werkwijze is als in voorbeeld 1 onder vervanging van o-dichloorbenzeen als oplosmiddel door cyclohexaan of - 6 - dimethylformamide. Men verkrijgt soortgelijke resultaten ten aanzien van opbrengst en zuiverheid van het gevormde isoprotu-ron.

Voorbeeld V

5 De werkwijze is als in voorbeeld 1, waarbij men bij 180°C in o-dichloorbenzeen en bij 205°C in 1,3,5-trichloor-benzeen werkt, uitgaande van 27 g of 0,2 mol cumidine en 18 g of 0,3 mol ureum bij een reagenSconcentratie van 15% in het reactiemedium. Onder deze omstandigheden ziet men, dat bij 10 205 en 108°C de opbrengst respectievelijk na 5 en 7 uur kwan titatief is.

Voorbeeld VI

De werkwijze is als in voorbeeld /Y onder vervanging van p-cumidine door een equimolaire hoeveelheid 3,4-dichloorani- 15 line, 3-chloor-4-methylaniline, 3-chloor-4-methoxyaniline of 3-trifluormethylaniline, terwijl in één geval dimethylamine werd vervangen door N-methyl-N-butylamine.

Onder deze omstandigheden verkrijgt men de volgende verbindingen: 20 N-(3,4-dichloorfenyl)-N', N'-dimethylureum N-(3,4-dichloorfenyl)-N'-methyl-N1-butylureum N-(3-chloor-4-methylfenyl)-N', N1-dimethylureum N-(3-chloor-4-methoxyfenyl)-N', N1-dimethylureum N-(3-trifluormethylfenyl)-N*, N'-dimethylureum 25 Onder-staande tabel C geeft voor elk voorbeeld het gesubstitueerde aniline en dialkylamine, waarvan men is uitgegaan, de reactietijd en ook de echte opbrengst (EO) van de overeenkomstige gesubstitueerde fenylureum en de zuiverheid daarvan.

30 De structuur van de verkregen fenylureum werd be vestigd door vloeistoffasechromatografie en infrarood- en NMR-spectrometrje.

' ‘“t 1

j J

« «

- 7 -Tabel C

Substitutie van het Dialkyl- Reactietijd EO % % zuiver- smelt-aniline amine heid van punt de fenyl-ureum_

3,4-dichloor Dimethyl- 6« 30 min 82 99 156°C

amine_

Methylbu- 11» 72 98 100°C

tylamine

5 3-chloor-4-methyl- Dimethyl- 6u 71 97,5 147°C

amine

3-chloor-4-methoxy- Dimethyl- 7S 68 90 127°C

amine 3-trifluonnethyl Dimethyl- 13 u - 76 98 163 - 10 amine 164°c — - I.M.I - I Ml— »— — I ... ------- ...-· * Het produkt wordt geprecipiteerd door verwijdering van o-di-chloorbenzeen en opneming in hexaan.

Deze tabel laat duidelijk zien, dat de werkwijze van de uitvinding kan worden toegepast voor de bereiding op 15 industriële schaal van de voornaamste herbicide fenylureums uit de handel.

Claims (10)

1. 3 £ ft 4 - 8 ~
2. 1. Werkwijze voor het bereiden van een trigesubsti-tueerde N-fenylureum, met het kenmerk,dat men het overeenkomstige aniline/ overmaat ureum in een molverhouding van tenminste 1,1 ten opzichte van het aniline en het overeenkomstige 5. secondaire amine in een geen hydroxyl bevattend oplosmiddel- medium, bij een temperatuur tussen 130 en 250°C tegelijkertijd laat reageren, onder verwijdering van ammoniak als deze wordt gevormd, volgens bijgaand reactieschema, waarin X een halogeenatoom op de 3- en/of 4-plaats voorstelt, 10 n 0,1 of 2 is, R een alkyl-, halogeenalkyl-, of alkoxygroep, met 1-4 koolstofatomen, op de 3- of 4-plaats aan de benzeenring voorstelt, p 0 of 1 is, met dien verstande, dat n + p ten hoogste 15. is en - R en R , die hetzelfde of verschillend kunnen zijn, elk een alkylradicaal met 1-4 koolstofatomen voorstellen, cfwel ésivan en een alkylradicaal met 1-4 koolstofatomen voorstelt en de andere een alkoxyradicaal met 1-4 koolstofatomen 20 voorstelt.
3. 2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat men bij een temperatuur tussen 160 en 225°C werkt.
4. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat men de reactie in een chloorbenzeen uitvoert. 25 4. Wërkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoeveelheid ureum overeenkomt met een molverhouding ten opzichte van het aniline van 1,25-2.
5. 5. Werkwijze volgens één der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat X een chlooratoom voorstelt.
6. 6. Werkwijze volgens één der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat R een alkylgroep met 1-3 koolstofatomen voorstelt en p = 1.
7. 7. Werkwijze volgens één der conclusies 1-6 met het >'·..* : Λ, 4* -θ' kenmerk, dat tenminste één van R^ en R£ een methylradicaal voorstelt.
8. 8. Werkwijze volgens één der conclusies 5 en 7, met het kenmerk, dat X een chlooratoom voorstelt en en beide 5 een methylradicaal voorstellen.
9. 9. Werkwijze volgens één der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat n = 0, R een isopropylradicaal op de 4-plaats voorstelt en p = 1.
10. 10. Herbicide preparaat, met het kenmerk, dat het als 10 actief bestanddeel een trigesubstitueerde N-fenylureum, verkregen volgens de werkwijze van een der voorgaande conclusies bevat. ^ % Χγ»ν^—v y^ y^ J j—NH2 + H^NCONHa. -Η ΗN “ \— NHCON + 2 NHs RP Rp N^r2 Rhone-Poulene Agrochimie, Lyon , Frankrijk Si C{ & Λ · Q Q y ·,» '£ v j y v