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(11) | EP 0 000 042 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren zur Herstellung von 2,4,5-Trichlorpyrimidin |
| (57) Verfahren zur Herstellung von 2,4,5-Trichlorpyrimidin, dadurch gekennzeichnet, daß
man Verbindungen der Formel
worin R UNTER DEN Reaktionsbedingungen abspaltbarer Rest und R' gegebenenfalls substituierter niederer Alkylrest bei Temperaturen von 0 bis 50°C mit weniger als 7,5 Mol Chlor, insbesondere 3,5 bis 7,0 Mol Chlor, umsetzt und anschließend in Abwesenheit von Chlor auf Temperaturen von 100 - 150°C, insbesondere 110-140°C, nacherhitzt. |
[0001] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von 2,4,5-Trichlorpyrimidin.
[0002] Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man (2-Cyanäthyl)-dithiocarbamidsäureester der Formel
worin
R einen unter den Reaktionsbedingungen abspaltbaren Rest und
R' einen gegebenenfalls substituierten niederen Alkylrest bedeuten,
gegebenenfalls in Mischung mit einem inerten Verdünnungsmittel bei Temperaturen von 0 bis 50°C, vorzugsweise 30-40°C, mit weniger als 7,5 Mol Chlor, insbesondere 3,5 - 7,0 Mol Chlor, umsetzt und anschließend in Abwesenheit von Chlor auf Temperaturen von 100 - 150°C, vorzugsweise 110-140°C erhitzt.
[0003] In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei Temperaturen von etwa 20°C bis etwa 40°C chloriert, bis die exotherme Reaktion beendet ist und anschließend in Abwesenheit von Chlor auf Temperaturen von 110 bis 140°C nacherhitzt.
[0004] Gegebenenfalls kann man darüber hinaus nach dem Erhitzen auf 100 - 150°C nochmals bei 150 - 200oC, vorzugsweise 160 - 190°C, mit elementarem Chlor umsetzen. Dabei werden schwefelhaltige Nebenprodukte in 2,4,5-Trichlorpyrimidin umgewandelt, so daß sich in manchen Fällen die Ausbeute erhöhen läßt.
[0005] Geeignete Reste R, die unter den Reaktionsbedingungen abspaltbar sind, sind insbesondere niederes Alkyl, vorzugsweise C1-C4-Alkyl wie Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, weiterhin niederes, insbesondere C2-C4-Alkenyl wie Allyl, wobei diese Gruppen auch substituiert sein können, beispielsweise durch Chlor, C1-C4-Alkoxy oder gegebenenfalls substituiertes Phenyl.
[0006] Geeignete Reste dieser Art sind beispielsweise Chloräthyl, Methoxyäthyl, Benzyl, Phenyläthyl, Chlorpropyl, Dichlorpropyl, Methoxypropyl.
Besonders bevorzugt ist Methyl.
[0007] Geeignete gegebenenfalls substituierte niedere Alkylreste R' sind vorzugsweise C1-C4-Alkyl wie Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl, wobei diese Gruppen auch substituiert sein können, beispielsweise durch Chlor, C1-C4-Alkoxy oder gegebenenfalls substituiertes Phenyl.
[0008] Geeignete Reste dieser Art sind beispielsweise Chloräthyl, Methoxyäthyl, Benzyl, Phenäthyl.
Besonders bevorzugt ist Methyl.
[0009] Das Chlor kann bei der Chlorierungsreaktion sowohl in Form von elementarem Chlor als auch in Form üblicher Chlorierungsmittel wie beispielsweise Schwefeldichlorid, Sulfurylchlorid, Phosphorpentachlorid eingesetzt werden. Dabei müssen selbstverständlich entsprechende Mengen Chlorierungsmittel verwendet werden, z.B. an Stelle von 1 Mol C12 2 Mol SC12,
[0010] Die Ausgangsverbindungen der Formel (I) sind zwar nicht bekannt, lassen sich jedoch leicht nach den Angaben der Literatur .zur Darstellung von Dialkyldithiocarbamidsäurealkylestern (z.B. J. Chem. Soc. 1944, S. 151) herstellen, indem man gemäß folgendem Formelschema
zunächst cyanäthylierte Amine (II), in denen R die oben genannte Bedeutung besitzt, mit Schwefelkohlenstoff in wäßriger Natronlauge zu den Dithiocarbamaten der Formel (III) umsetzt,
welche anschließend durch Alkylierung in die Ester der Formel (I) übergeführt werden, z.B. mit (substituierten) Alkylhalogeniden, Sulfonsäurealkylestern oder Dialkylsulfaten, z.B. mit Dimethylsulfat gemäß folgendem Formelschema:
[0011] Die cyanäthylierten Amine (II) erhält man beispielsweise nach folgendem Formelschema
indem man primäre Amine (IV), in denen R die obengenannte Bedeutung besitzt, an Acrylnitril anlagert;
(vgl. z.B. J. Am. Chem. Soc. 66, 725 (1944);
J. Am. Chem. Soc. 68, 1217 (1946);
J. Am. Chem. Soc. 78, 2573 (1956);
J. Heterocyclic Chem. 1, 260 (1964).
[0012] Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete (2-Cyanäthyl)-dithiocarbamidsäureester der Formel (I) sind z.B.:
(2-Cyanäthyl)-methyl-dithiocarbamidsäuremethylester,
(2-Cyanäthyl)-äthyl-dithiocarbamidsäuremethylester,
(2-Cyanäthyl)-methyl-dithiocarbamidsäureäthylester,
(2-Cyanäthyl)-äthyl-dithiocarbamidsäureäthylester,
(2-Cyanäthyl)-methyl-dithiocarbamidsäurepropylester,
(2-Cyanäthyl)-methvl-dithiocarbamidsäurebutylester,
(2-Cyanäthyl)-methyl-dithiocarbamidsäurechloräthylester,
(2-Cyanäthyl)-methyl-dithiocarbamidsäurebenzylester,
(2-Cyanäthyl)-butyl-dithiocarbamidsäuremethylester,
(2-Cyanäthyl)-benzyl-dithiocarbamidsäuremethylester,
(2-Cyanäthyl)-benzyl-dithiocarbamidsäurebenzylester.
[0013] Verdünnungsmittel, die unter den Reaktionsbedingungen inert sind, sind alle gegen Chlor beständigen Lösungsmittel, z.B. chlorierte aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, 1,1,2,2-Tetrachloräthan, Tetrachloräthylen, 1,1,2,3,3-Pentachlorpropan, Hexachlorcyclopentadien, Oktachlorcyclopenten, 1,2,4-Trichlorbenzol, chlorierte Pyrimid.ine sowie Phosphoroxychlorid. Im allgemeinen werden pro Gew.- Teil (I) 0,5 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10 Volumteile Verd.Unnungs- mittel angewandt.
[0014] Für den Fall, daß das Chlorierungsmittel unter den Reaktionsbedingungen eine Flüssigkeit darstellt wie beispielsweise Schwefeldichlorid oder Sulfurylchlorid, kann die zusätzliche Verwendung eines inerten Verdünnungsmittels entfallen.
[0015] In Verbindung mit Schwefeldichlorid als Chlorierungsmittel kann besonders vorteilhaft Dischwefeldichlorid als Verdünnungsmittel verwendet werden.
[0016] Bei der Verwendung von Chlor als Chlorierungsmittel verläuft die Reaktion zu Beginn stark exotherm. Zweckmäßigerweise arbeitet man deshalb - insbesondere bei größeren Ansätzen - bis zum Abklingen der exothermen Reaktion nicht mit einem Überschuß an Chlor. Nach Abklingen der stark exothermen ersten Chlorierungsphase arbeitet man, um die Reaktion möglichst rasch zu beenden, zweckmäßigerweise mit einem Überschuß an Chlor (erkennbar an der grünlichen Farbe des Chlorierungsabgases).
[0017] Das Verfahren wird im einzelnen in der Weise durchgeführt, daß man zunächst ein (2-Cyanäthyl-dithiocarbamidsäureester der Formel (I), insbesondere den (2-Cyanäthyl)-methyl-di- thiocarbamidsäuremethylester, mit einem der erwähnten Verdünnungsmittel, z.B. Chloroform, bei Raumtemperatur mischt und anschließend das Chlorierungsmittel zugibt. Außenkühlung und Dosierung des Chlorierungsmittels werden dabei so aufeinander abgestimmt, daß die anfangs stark exotherme Reaktion nicht zu heftig wird und 40°C nicht übersteigt.
[0018] Vorzugsweise wird so lange bei 30 - 40°C chloriert, bis die exotherme Reaktion völlig abgeklungen ist.
[0019] Anschließend zieht man im Vakuum unterhalb 40°C noch im Reaktionsgemisch gelöstes Chlor sowie das durch die Chlorierungsreaktion entstandene Schwefelchlorid ab und heizt den Rückstand entweder weiter im Vakuum oder bei Normaldruck unter Ausschluß von Feuchtigkeit bis auf etwa 120-130°C auf, wobei 2,4,5-Trichlorpyrimidin entsteht. Das 2,4,5-Trichlorpyrimidin wird destillativ, z.B. mit Hilfe einer Ag-verspiegelten Füllkörperkolonne von etwa 1 m Länge, abgetrennt. Es läßt sich leicht in einer Reinheit von über 99 % gewinnen.
[0020] Arbeitet man mit einem unter den Reaktionsbedingungen ! flüssigen Chlorierungsmittel wie Schwefeldichlorid, so empfiehlt es sich, letzteres vorzulegen und das Ausgangsprodukt (I) be i 30 - 40°C anteilweise zuzudosieren.
[0021] Bei Verwendung von Schwefeldichlorid als Chlorierungsmittel ist es besonders vorteilhaft, weniger als 15 Mol SC12 pro Mol (I) (entsprechend den oben erwähnten weniger als 7,5 Mol C12 pro Mol (I)) vorzulegen. Dadurch entfällt die Entfernung überschüssigen Chlorierungsmittels im Vakuum unterhalb 40°C.
[0022] 2,4,5-Trichlorpyrimidin ist als Ausgangskomponente für die Herstellung von Reaktivfarbstoffen geeignet (Umsetzung mit aminogruppenhaltigen Farbstoffen).
[0023] 2,4,5-Trichlorpyrimidin kann durch Gasphasenchlorierung (GB-PS 1 201 228) in Tetrachlorpyrimidin umgewandelt werden. Tetrachlorpyrimidin ist als Reaktivkomponente für die Herstellung von Reaktivfarbstoffen geeignet (vgl. z.B. Belgische Patentschrift Nr. 578 933). Darüber hinaus besitzt 2,4,5-Trichlorpyrimidin fungizide und sporizide Eigenschaften (vgl. US-Patentschrift Nr. 3 227 612).
Beispiel 1
[0024] In einem 2 1-Dreihalskolben, der mit Rührer, Tropftrichter und Thermometer versehen ist, werden 670 g (6,5 Mol) Schwefeldichlcrid und (als Verdünnungsmittel) 250 ml Dischwefeldichlcrid bei 35°C vorgelegt. Unter Rühren und gelegentlichem Kühlen mit Eiswasser werden nun im Verlauf etwa einer halben Stunde im Temperaturbereich von 35 bis 40°C 87 (0,5 Mol) aufgeschmolzener (2-Cyanäthyl)-methyl- dithiccarbasidsäuremethylester eingetropft. Nach beendeter Zugsbe wird noch etwa eine viertel Stunde bis zur beerceten Gasentwicklung bei 35 - 40°C nachgerührt. Anschließend wird die Reaktionsmischung unter Rühren in etwa 2 Stunden bis auf Rückfluß (137°C) erhitzt, wobei im Bereich ab etwa 60°C ein dicker Niederschlag entsteht, der ab etwa 120°C wiedar in Lösung geht. Die Bildung des 2,4,5-Trichlorpyrimidinas ist beendet, wenn eine klare Lösung vorliegt und keine Gasentwicklung mehr beobachtet wird. Anschließend werden alle bis zu einer Badtemperatur von 150°C/14 Torr destillierbaren Anteile des Reaktionsgemischs abdestilliert. Das Destillat enthalt nach gaschromatographischer Analyse 78 g (entsprechend 85 % der Theorie) 2,4,5-Trichlorpyrimidin.
[0025] Leitet man in den Destillationsrückstand ab 150°C bis zu eine- Innenremperatur von etwa 180°C 1/2 - 1 Stunde lang einen leicht überschüssigen Chlorstrom (erkennbar an der grünlichen Farbe des Abgases)und destilliert anschließend im wasserstrahlvakuum bis zu einer Badtemperatur von 200°C alle destillierbaren Anteile ab,so erhält man nach der gaschromstographischen Analyse weitere 4 g (entsprechend etwa 4 % der Theorie) 2,4,5-Trichlorpyrimidin.
[0026] Durch Rektifikation an einer Ag-verspiegelten Füllkörperkolonne von 1 m Länge wird 2,4,5-Trichlorpyrimidin bei Kp12 94 - 96°C in einer Reinheit von über 99 % erhalten.
[0027] Das Ausgangsprodukt (2-Cyanäthyl)-methyl-dithiocarbamid- säuremethylester wurde folgendermaßen erhalten:
Zu einer auf 5°C abgekühlten Lösung von 203 g (5,07 Mol) Natriumhydroxid in 1800 ml Wasser läßt man unter Außenkühlung mit Eis/Wasser zuerst 420 g (5,0 Mol) 3-Methylamino-propionitril und danach während etwa 10 Minuten 400 g (5,26 Mol) Schwefelkohlenstoff fließen. Anschließend wird unter weiterer Kühlung im Eisbad ca. 1,5 Stunden kräftig nachgerührt, wobei eine praktisch homogene Phase entsteht. Unter weiterer Eiskühlung werden nun 650 g (5,16 Mol) Dimethylsulfat in dem Maße zugetropft, daß die Reaktionstemperatur ca. 30°C nicht übersteigt. Danach wird die sich abscheidende ölige Schicht gründlich mit Wasser gewaschen, worauf sie zu einer farblosen kristallinen Masse von reinem (2-Cyanäthyl)-methyldithiocarbamidsäuremethyl- ester erstarrt. Nach dem Absaugen und Trocknen Schmelzpunkt 45 bis 46°C. Die Verbindung zeigt ein charakteristisches IR-Spektrum mit folgenden Banden (in cm ): 2250, 1490, 1425, 1380, 1300, 1250, 1195,1100, 1030, 985, 955, 755.
Beispiel 2
[0028] Man verfährt analog Beispiel 1 ir.clusive der Nachchlorierung bei 150 - 180°C mit dem Unterschied, daß statt 670 g (6,5 Mol) Schwefeldichlorid nur 360,5 g (3,5 Mol) Schwefeldichlorid vorgelegt werden. Die Destillate enthalten nach gaschromatographischer Analyse ingesamt 51,6 g (entsprechend 56,3 % der Theorie) 2,4,5-Trichlorpyrimidin.
-worin
R unter den Reaktionsbedingungen abspaltbarer Rest und
R' gegebenenfalls substituierter niederer Alkylrest bei Temperaturen von 0 bis 50°C mit weniger als 7,5: Mbl Chlor, insbesondere 3,5 bis 7,0 Mol Chlcr, umsetzt und anschließend in Abwesenheit von Chlor auf Temperaturen von 100 - 150°C, insbesondere 110 - 140°C, nacherhitzt.