CH626054A5 - - Google Patents

Description

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2

PATENTANSPRUCH

Verfahren zur Herstellung von N-(2-Cyanphenyl)-formamidinen der Formel I:

,2 5

C=N

N=CH-N

(i)

R-

R

worin die einzelnen Reste R1 gleich oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom, einen aliphatischen Rest, einen araliphatischen Rest, einen aromatischen Rest bedeuten oder zusammen mit dem benachbarten Stickstoffatom auch Glieder eines heterocyclischen Ringes bezeichnen, die einzelnen Reste R2 gleich oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, einen aliphatischen Rest, eine Alkoxygruppe, eine Cyangruppe oder eine Nitro-gruppe bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Isatosäu-reanhydrid der Formel II:

(II)

Anthranilsäureamid und o-Ureidobenzoesäure umsetzt. Die Umsetzung von 5,7-Dichlorisatosäureanhydrid mit Ammoniak führt zu 6,8-Dichlorbenzoylenharnstoff (J. org. Chem., Band 3, Seiten 141 ff (1938) Band 12, Seiten 743 (1947)), andere durch Chloratome substituierte Isatosäureanhydride ergeben nur mäßige Ausbeuten an chlorierten Anthranilsäureamiden (J. org. Chem., Band 26, Seiten 613 ff (1961)).

Es ist aus c jr deutschen Offenlegungsschrift Nr. 2115625 bekannt, daß man Anthranilamide mit einem N,N-disubstituierten Formamidinchlorid zu N-o-Cyanophenyl-N',N'-disubstituierten Formamidinen umsetzt.

Es wurde nun gefunden, daß man N-(2-Cyanphenyl)-formamidi-ne der Formel I:

*2

(I)

30

worin R2 die vorgenannte Bedeutung besitzt, in einem ersten Schritt mit Ammoniak umsetzt und das Umsetzungsgemisch in einem zweiten Schritt mit einem Gemisch von Säurehalogeniden der phosphorigen Säure, Phosphorsäure, Kohlensäure, Oxalsäure, schwefligen Säure oder Schwefelsäure und Formamiden der Formel III:

R

R

(in)

H-CH

^ S

worin R1 die vorgenannte Bedeutung besitzt, umsetzt.

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von N',N'-disubstituierten N-(2-Cyanphenyl)-formamidinen durch Umsetzung von Isatosäureanhydriden mit Ammoniak und anschließend mit einem Gemisch von Säurehalogeniden und Formamiden.

Es ist aus J. prakt. Chem., 2 Band 30, Seiten 467 ff (1884); J. org. Chem., Band 13, Seiten 347 ff (1948), Band 24, Seiten 1 214 ff (1959) bekannt, daß sich Isatosäureanhydrid mit wäßrigem Ammoniak zu

NH, + 2C0C1, -5

Im Vergleich zu den bekannten Verfahren liefert das Verfahren nach der Erfindung auf einfacherem und wirtschaftlicherem Wege N-(2-Cyanphenyl)-formamidine in guter Ausbeute und Reinheit und worin die einzelnen Reste R1 gleich oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom, einen aliphatischen Rest, einen araliphatischen Rest, einen aromatischen Rest bedeuten oder zusammen mit dem benachbarten Stickstoffatom auch Glieder eines heterocyclischen Ringes bezeichnen, die einzelnen Reste R2 gleich oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, einen aliphatischen Rest, eine Alkoxygruppe, eine Cyangruppe oder eine Nitro-gruppe bedeuten, vorteilhaft erhält, wenn man ein Isatosäureanhydrid der Formel II:

(II)

35

40

= 0

worin R2 die vorgenannte Bedeutung besitzt, in einem ersten Schritt mit Ammoniak umsetzt und das Umsetzungsgemisch in einem zweiten Schritt mit einem Gemisch von Säurehalogeniden der phosphorigen Säure, Phosphorsäure, Kohlensäure, Oxalsäure, schwefligen Säure oder Schwefelsäure und Formamiden der Formel III:

(III)

worin R1 die vorgenannte Bedeutung besitzt, umsetzt.

Die Umsetzung kann für den Fall der Verwendung von Isatosäu-55 reanhydrid, Dimethylformamid und Phosgen durch die folgenden Formeln wiedergegeben werden:

CsN

;=CH-N:

CH

3

CH-

besserer Raum-Zeit-Ausbeute. Eine Herstellung der Anthranilamide und die damit verbundenen Abtrennungs- und Reinigungsoperationen zu ihrer Isolierung werden eingespart. Da bei dieser Isolierung

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hohe anorganische Salzmengen anfallen, ist das erfindungsgemäße Verfahren gleichzeitig vorteilhafter im Hinblick auf Abwasserreinigung und Umweltschutz. Bei der Synthese des Anthranilamids kann der Endstoff, infolge seiner Löslichkeit in den wäßrigen Reaktionsgemischen bzw. Aufarbeitungsmedien nicht vollständig isoliert werden; die Gesamtausbeute, ausgehend von dem entsprechenden Isatosäu-reanhydrid, ist daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besser als bei einer zweistufigen Arbeitsweise. Alle diese vorteilhaften Ergebnisse sind im Hinblick auf den Stand der Technik überraschend, denn man hätte Folgereaktionen der bei der Umsetzung von Isato-säureanhydrid mit Ammoniak entstehenden Reaktionsprodukte mit dem Formamid und/oder dem Säurehalogenid und somit zumindest eine erhebliche Verschlechterung der Ausbeute und die Bildung eines heterogenen, schwer trennbaren Reaktionsgemisches zahlreicher Komponenten erwarten müssen.

Der Ausgangsstoff II wird mit Ammoniak und dem Gemisch von Säurehalogeniden und Ausgangsstoffen III in stöchiometrischer Menge oder im Überschuß, vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 bis 10, insbesondere von 1 bis 3 Mol Ammoniak je Mol Ausgangsstoff II, in einem Verhältnis von 2 bis 10, insbesondere von 2 bis 3 Äquivalenten Säurehalogenid je Mol AusgangsstofTII, in einem Verhältnis von 1 bis 20, insbesondere von 1 bis 8 Mol Formamid III je Mol Ausgangsstoff II, umgesetzt. Bevorzugte Ausgangsstoffe II und III und dementsprechend bevorzugte Endstoffe I sind solche, in deren Formeln die einzelnen Reste R1 gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 8, insbesondere mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, einen Aralkylrest mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einen Phenylrest bedeuten oder zusammen mit dem benachbarten Stickstoffatom Glieder eines 5- oder 6-gliedrigen, gesättigten, heterocyclischen Ringes, der noch ein weiteres Stickstoffatom oder ein Sauerstoffatom enthalten kann, bezeichnen, die einzelnen Reste R2 gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ein Bromatom, Chloratom, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Cyangruppe oder eine Nitrogruppe bedeuten. Die genannten Reste und Ringe können noch durch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen, z.B. Alkyl-, Alkoxy-gruppen mit jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, substituiert sein.

Es kommen beispielsweise folgende Ausgangsstoffe II:

miger Form zugeführt werden; ebenfalls kommen unter den Reaktionsbedingungen Ammoniak bildende Stoffe wie Ammoniumcar-bonat, Ammoniumcarbaminat oder Ammoniumacetat in Frage. Als Säurehalogenide kommen vorzugsweise Säurebromide und insbeson-5 dere Säurechloride, zweckmäßig Oxalylchlorid, Oxalylbromid, Thio-nylchlorid, Phosphortrichlorid, Phosphortribromid, Sulfurylchlorid und insbesondere Phosphoroxychlorid oder Phosgen in Betracht. Das Säurehalogenid wird mit Bezug auf den Ausgangsstoff III in stöchiometrischer Menge oder im Überschuß, zweckmäßig in einer io Menge von 2 bis 3 Mol Säurehalogenid je Mol Ausgangsstoff III, verwendet. Man läßt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zuerst Säurehalogenid und Ausgangsstoff III aufeinander wirken und es lassen sich so die für das Vilsmeiersche Verfahren bekannten Anlagerungsprodukte herstellen. Diese Anlagerungsprodukte können z.B. 15 (Houben-Weyl, loc. cit., Seite 30) für den Fall der Verwendung von Phosphoroxychlorid durch das folgende Formelschema wiedergegeben werden:

20

CH, 0 O H

.N-C +P0C1-,

t ^

CH, H

Cl-C-H

N-CH, i 2

CH, ? -

©

[P°2012]9

Numerierung in Betracht:

6-Chlor-, 7-Chlor-, 8-Chlor-, 5-Chlor-, 6,8-Dichlor-, 6-Nitro-,

7-Nitro-, 5-Nitro-, 6,7-Dichlor-, 6,8-Dinitro-, 6-Chlor-8-nitro-, 6-Nitro-7-chlorisatosäureanhydrid; entsprechend in 5-Stellung, 6-Stellung, 7-Stellung oder 8-Stellung einfach oder in 5,6-Stellung,

6.7-Stellung, 7,8-Stellung, 5,7-Stellung, 5,8-Stellung, 6,8-Stellung zweifach durch ein Bromatom, eine Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, Iso-propyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, sek.-Butyl-, tert.-Butyl-, Methoxy-, Äthoxy-, Propoxy-, Isopropoxy-, Butoxy-, Isobutoxy-, sek.-Butoxy-, tert.-Butoxy-, Cyangruppe substituierte Isatosäureanhydride; entsprechend mit 2 vorgenannten, aber unterschiedlichen Substituenten substituierte Isatosäureanhydride; bevorzugt sind Isatosäureanhy-drid, 6-Chlorisatosäureanhydrid, 6-Nitroisatosäureanhydrid,

6.8-Dinitroisatosäureanhydrid, 6,8-Dichlorisatosäureanhydrid.

Es kommen z.B. die folgenden Formamide als Ausgangsstoffe III in Frage: Formamid, Formanilid, N-Formylpiperidin, N-Formyl-pyrrolidin, N-Formylmorpholin, N,N-Diäthylformamid, N-Isobu-tylformamid, N-Methylformamid, Form-(p-Chlor)-anilid, N,N-Di-benzylformamid und insbesondere N-Methylformanilid oder N,N-Dimethylformamid.

Ammoniak kann in fester, flüssiger oder zweckmäßiger in gasför-

25 Doch muß das Anlagerungsprodukt nicht in jedem Fall die vorgenannte Struktur aufweisen, die Bildung eines Anlagerungsproduktes ist auch nicht Vorbedingung für die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Reaktion wird in der Regel bei einer Temperatur von — 15 30 bis + 100°C, vorzugsweise beim ersten Schritt von 60 bis 90° C, beim zweiten Schritt von 0 bis 40°C, drucklos oder unter Druck, kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt. Man kann, insbesondere im Falle gasförmiger Säurehalogenide, unter den Reaktionsbedingungen inerte, organische Lösungsmittel verwenden. Als Lö-35 sungsmittel kommen z.B. in Frage: aromatische Kohlenwasserstoffe, z.B. Toluol, Äthylbenzol, o-, m-, p-Xylol, Isopropylbenzol, Methylnaphthalin; Halogenkohlenwasserstoffe, insbesondere Chlorkohlenwasserstoffe, z.B. Tetrachloräthylen, Methylenchlorid, Chlornaphthalin, Dichlornaphthalin, Tetrachlorkohlenstoff, 1,1,1- oder 40 1,1,2-Trichloräthan, Trichloräthylen, cis-Dichloräthylen, o-, m-, p-Diffluorbenzol, 1,2-Dichloräthan, 1,2-cis-Dichloräthylen, n-Butylchlorid, 2-, 3- und iso-Butylchlorid, Chlorbenzol, Fluorbenzol, Brombenzol, Jodbenzol, o-, p- und m-Dichlorbenzol, o-, p-, m-Dibrombenzol, o-, m-, p-Chlortoluol, 1,2,4-Trichlorbenzol; Äther, 45 z.B. Äthylpropyläther, Methyl-tert.-butyläther, n-Butyläthyläther, Di-n-butyläther, Diisobutyläther, Diisoamyläther, Diisopropyläther, Anisol, Phenetol, Cyclohexylmethyläther, Diäthyläther, Äthylen-glykoldimethyläther, Tetrahydrofuran, Dioxan, Thioanisol; aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, z.B. Heptan, Pinan, so Nonan, Benzinfraktionen innerhalb des Siedepunktintervalls von 70 bis 190°C, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Petroläther, Dekalin, Pentan, Hexan, Ligroin, 2,2,4-Trimethylpentan, 2,2,3-Trimethylpentan, 2,3,3-Trimethylpentan, Octan; N-Methyl-pyrrolidon; und entsprechende Gemische. Zweckmäßig verwendet 55 man das Lösungsmittel in einer Menge von 200 bis 10000 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 300 bis 500 Gewichtsprozent, bezogen auf Ausgangsstoff II. Man kann das Lösungsmittel ganz oder teilweise schon dem Ausgangsgemisch zusetzen oder ganz dem Gemisch von Säurehalogenid und Formamid vor Beginn des zweiten Schrittes zu-60 geben. In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man das umzusetzende Formamid III als Lösungsmedium, z.B. Dimethylfor-mamid oder Formamid. In solchen Fällen verwendet man das Formamid III zweckmäßig in einer Gesamtmenge von 300 bis 500 Gewichtsprozent, bezogen auf Ausgangsstoff II; man kann mit der Ge-65 samtmenge das Gemisch mit dem Säurehalogenid bilden oder zweckmäßiger einen Teil, z.B. den zweiten bis vierten Teil der Gesamtmenge, schon dem Ausgangsstoff II vor Beginn des ersten Schrittes zufügen.

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Man kann die Reaktion so durchführen, daß man den Ausgangsstoff II und gegebenenfalls Lösungsmittel und/oder Ausgangsstoff III vorlegt, dann Ammoniak und schließlich das Gemisch von Säurehalogenid und Formamid III zugibt. In einer bevorzugten Ausführungsform hält man ein Gemisch von Ausgangsstoff II, Ammoniak, gegebenenfalls Lösungsmittel und/oder einem Teil von Ausgangsstoff III während 60 bis 200 Minuten bei der Reaktionstemperatur, verdrängt gegebenenfalls Reste des freien Ammoniaks mit einem Inertgas, z.B. Stickstoff, oder mit Luft. Nun gibt man zweckmäßig das Gemisch des Ausgangsstoffs II zu einem Gemisch von Säurehalogenid und Ausgangsstoff III und gegebenenfalls Lösungsmittel; gegebenenfalls kann man aber auch das vorgenannte Gemisch des Ausgangsstoffs III langsam portionsweise zu dem Gemisch des Ausgangsstoffs II zugeben. Man hält das gesamte Reaktionsgemisch schließlich während 40 bis 200 Minuten bei der Reaktionstemperatur. Dann wird der Endstoff aus diesem Gemisch in üblicher Weise, z.B. durch Neutralisation mit wäßrigem Alkali, z.B. Natronlauge, und Filtration, isoliert.

Die durch das Verfahren der Erfindung herstellbaren N-(2-Cyanphenyl)-formamidine sind wertvolle Ausgangsstoffe für die Herstellung von Farbstoffen, Pflanzenschutzmitteln und Pharma. Bezüglich der Verwendung wird auf vorgenannte Veröffentlichungen verwiesen. So kann man z.B. mit ihnen durch Hydrolyse in saurem . Medium die in der deutschen Offenlegungsschrift 2115624 beschriebenen, zur Herstellung von Farbstoffen und Pharmazeutika dienenden o-Aminobenzonitrile erhalten.

Die in den folgenden Beispielen aufgeführten Teile bedeuten Gewichtsteile. Die Gewichtsteile verhalten sich zu den Volumenteilen wie Kilogramm zu Liter.

Beispiel 1:

Bei 25=C werden 815 Teile Isatosäureanhydrid in 615 Teilen Di-methylformamid suspendiert. Man erhitzt das Gemisch während 20 Minuten auf 60 C, leitet dann während 2,5 Stunden 85 Teile Ammoniak ein, wobei die Temperatur auf 87°C steigt. Die Suspension geht in eine tiefbraune Lösung über. Nach Beendigung der Umsetzung bläst man durch die Lösung noch 40000 Volumenteile Stickstoff bei 80° C, um freien Ammoniak zu entfernen. Man erhält ca. 1400 Teile Lösung (Lösung A).

In 1925 Teile Dimethylformamid werden bei einer Innentemperatur von 20CC unter Eiskühlung 1400 Teile Phosgen eingeleitet. Man rührt 10 Minuten nach, leitet 5 Minuten trockenen Stickstoff durch die Suspension und gibt in 90 Minuten die Lösung A zu. Die Temperatur wird durch Eiskühlung bei 30 " C gehalten. Danach rührt man das Gemisch weitere 10 Minuten, gibt es in 6200 Teile Wasser, stellt das Gemisch bei 30° C mit 2020 Teilen 50prozentiger Natronlauge auf pH 7, saugt ab und wäscht den Endstoff I mit 300 Teilen Wasser. Die Ausbeute beträgt 736 Teile N-(2-Cyanphenyl)-N',N'-dimethyl-formamidin von Fp 61 bis 63°C (85% der Theorie, bezogen auf Isatosäureanhydrid).

Beispiel 2:

In 138 Teile Dimethylformamid werden 163 Teile Isatosäureanhydrid suspendiert und bei 60°C beginnend 192 Teile Ammoncar-bonat zugegeben. Es entwickelt sich C02; die Temperatur steigt auf 80°C. Nach 6 Stunden bei 80°C wird die erhaltene Lösung analog Beispiel 1 umgesetzt. Man erhält 144 Teile N-(2-Cyanphenyl)-N',N'-dimethylformamidin (83% der Theorie) vom Fp 62°C.

Beispiel 3:

Bei 25°C werden 815 Teile Isatosäureanhydrid in 600 Teilen N-Methylpyrrolidon suspendiert. Die weitere Umsetzung erfolgt analog Beispiel 1. Man erhält 720 Teile N-(2-Cyanphenyl)-N',N'-dimethyl-formamidin (83% der Theorie) vom Fp 60 bis 63°C.

Beispiel 4:

In 131 Teilen Dimethylformamid werden 163 Teile Isatosäureanhydrid suspendiert und bei 60°C beginnend 156 Teile Ammonium-carbaminat zugegeben. Die weitere Reaktion erfolgt analog Beispiel 2. Man erhält 147 Teile N-(2-Cyanphenyl)-N',N/-dimethylformami-din (85% der Theorie) vom Fp 61 bis 63°C.

Beispiel 5:

Die Umsetzung wird analog Beispiel 1, aber mit 988 Teilen 6-Chlorisatosäureanhydrid, durchgeführt. Man erhält 832 Teile N-(2-Cyan-4-chlorphenyl)-N',N'-dimethylformamidin (80% der Theorie) vom Fp 73 bis 75°C.

Beispiel 6:

Die Umsetzung wird analog Beispiel 1, aber mit 1040 Teilen 6-Nitroisatosäureanhydrid, durchgeführt. Man erhält 895 Teile N-(2-Cyan-4-nitrophenyl)-N',N'-dimethylformamidin (82% der Theorie) vom Fp 140 bis 142°C.

Beispiel 7:

Die Umsetzung wird analog Beispiel 1 mit 2140 Teilen Phosphoroxychlorid durchgeführt. Man erhält 692 Teile (80% der Theorie) N-(2-Cyanphenyl)-N',N'-dimethylformamidin vom Fp 60 bis 63° C.

Beispiel 8:

Die Umsetzung wird analog Beispiel 6 mit 1840 Teilen Phosphoroxychlorid durchgeführt. Man erhält 872 Teile (80% der Theorie) N-(2-Cyan-4-nitrophenyl)-N',N'-dimethylformamidin vom Fp 140 bis 141 °C.

Beispiel 9:

Die Umsetzung wird analog Beispiel 4 mit 233 Teilen 6,8-Dichlorisatosäureanhydrid und 114 Teilen Ammoniumcarbonat durchgeführt. Man erhält 200 Teile N-(2-Cyan-4,6-dichlorphenyl)-N',N'-dimethylformamidin (82% der Theorie) vom Fp 119°C.

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