CS255892B2

CS255892B2 - Způsob výroby derivátů 3-{alkoxyalkylamino)-thiofenů

Info

Publication number: CS255892B2
Application number: CS855814A
Authority: CS
Inventors: Hermann Dr Schneider
Original assignee: Sandoz Ag
Priority date: 1983-12-20
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1988-03-15
Also published as: CS581485A2

Abstract

Deriváty 3-(alkoxyalkylamino)-thiofenů obecného vzorce II, ve kterém R znamená C^_^alkoxy-C2_^alkyl, jehož alkoxyskupina je oddělená alespoň 2 atomy uhlíku od atomu dusíku, na který je R vázáno, R£ a R^ značí nezávisle na sobě metyl nebo etyl, se vyrábějí tak, že se dehydrogenuje sloučenina obecného vzorce I, ve kterém R, R£ a R^ mají shora uvedené významy. Sloučeniny se používají jako meziprodukty pro výrobu známých herbicidů.

Description

Vynález se týká způsobu výroby derivátů 3-(alkoxyalkylamino)-thiofenů, pro výrobu známých herbicidů.

3-(alkoxyalkylamino)-thiofeny mají obecný vzorec II

NHR (II), ve kterém

R znamená C^_^alkoxy-C₂_^alkyl, jehož C^_^alkoxyskupina je oddělená alespoň 2 atomy uhlíku od atomu dusíku, na který je R vázáno,

R? a R. značí nezávisle na sobě metyl nebo etyl.

Sloučeniny obecného vzorce II jsou známými meziprodukty pro výrobu sloučenin obecného vzorce III (III) , ve kterém R, R₂ a mají shora uvedený význam a znamená atom vodíku nebo metyl.

Sloučeniny obecného vzorce III jsou známými herbicidy.

Sloučeniny obecného vzorce II a III jsou popisovány v britském patentovém spise č.

114 566 A. V tomto spise je uvedeno několik způsobů pro přípravu sloučenin obecného vzorce III, avšak žádný ze způsobů uvedený v citovaném spise nebo v jiné literatuře neumožňuje výrobu sloučenin obecného vzorce III, při níž by se vycházelo ze snadno získatelných výchozích látek.

Sloučeniny obecného vzorce II se podle vynálezu vyrábějí tak, že se dehydrogenuje sloučenina obecného vzorce I r₄

ve kterém R, R₂ a R^ mají shora uvedené významy.

Dehydrogenaci sloučeniny I lze uskutečnit katalyticky nebo oxidací kyslíkem nebo oxidačními činidly, jako je síra, sulfurylchlorid a thionylchlorid; uskutečňuje se s výhodou katalyticky anebo thionylchloridem jako oxidačním činidlem, u něhož bylo s překvapením zjištěno, že je zvlášt vhodný pro dehydrogenaci sloučenin obecného vzorce I.

Katalytickou dehydrogenaci sloučeniny obecného vzorce I lze uskutečňovat v přítomnosti některého dehydrogenačního katalyzátoru. Jako příklady známých dehydrogenačních katalyzátorů vhodných pro použití při dehydrogenačních reakcích podle vynálezu lze uvést vzácné kovy, jako je platina nebo palladium nebo jiné kovy, jako je kysličník chromitý, nebo jeho směsi s jinými kovy, jako například s kysličníkem měSným. Katalytickou dehydrogenaci lze provádět za podmínek, jež jsou pro takové reakce známé.

Použije-li se například jako katalyzátoru platiny, je vhodné, je-li jemně rozptýlena na nosiči, jjako je dřevěné uhlí (například 5 % Pt/C). Dehydrogenační reakce se pak s výhodou provádí za zahřívání, s výhodou při teplotě nad 180 °C, například při 220 °C nebo vyšší teplotě, a pod atmosférou inertního plynu, jako je dusík.

Sloučeniny obecného vzorce I reagují s kyslíkem, dokonce i při nižší teplotě než je teplota mísnosti, za vzniku meziproduktu, který se zahříváním rozkládá, obvykle při teplotě okolo 100 °C nebo vyšší, na sloučeniny obecného vzorce II. Tato přeměna se uskutečňuje výhodně v jednom stupni oxidaci nad teplotou rozkladu ve vhodném rozpouštědle, například aromatickém rozpouštědle, jako je toluen, pod zpětným chladičem.

Používá-li se oxidačního činidla, provádí se oxidační stupeň výhodně v rozpouštědle, které je inertní za reakčních podmínek. Jako příklady vhodných rozpouštědel lze uvést chlorované uhlovodíky, jako je CI^C^z a uhlovodíky, jako je toluen nebo cyklohexan. Je-li oxidačním činidlem síra, provádí se oxidační reakce s výhodou za zahřívání; v případě, že se jako oxidačního činidla používá sulfurylchloridu nebo thionylchloridu, je výhodné udržovat reakční teplotu v rozmezí -30 °C až +80 °C, například při teplotě místnosti (asi 20 °C až 30 °C).

Thinylchlorid je s překvapením zvlášt vhodný pro použití jako oxidační činidlo v této reakci: reakci lze provádět za mírných reakčních podmínek, přičemž nevznikají vedlejší reakce (jako například chlorace, další oxidace apod.).

Takto získané sloučeniny obecného vzorce II se přemění na sloučeniny obecného vzorce III N-chloracetyiací. Tato N-chloracetylace může být prováděna podle postupů, jež jsou známy pro přípravu chloracetamidů z odpovídajících aminů, např. za podmínek uvedených v britském patentovém spise č. 2 114 566 A.

Když sloučeniny obecného vzorce I oxidují pomocí sulfurylchloridu nebo thionylchloridu, získají se sloučeniny obecného vzorce II ve formě hydrochloridové kyselé adiční soli.

Tento hydrochlorid může reagovat s chloracetylchloridem, aniž by musil být předem izolován z reakční směsi, a v nepřítomnosti báze, přičemž se prakticky získají kvantitavní výtěžky sloučenin obecného vzorce III.

Sloučeniny obecného vzorce I lze snadno získávat z příslušných tetrahydrothiofen-3-onů obecného vzorce IV

ve které R^, R^ a R^ mají shora uvedené významy, reakcí s aminem obecného vzorce V h₂n-r ve kterém R má shora uvedený význam.

(V) ,

Taková kondenzační reakce se s výhodou provádí v rozpouštědle, které je inertní za reakčních podmínek, jako je cyklohexan nebo toluen. Reakce se s výhodou provádí za zahřívání, např. při teplotě zpětného toku, pod zpětným chladičem. Reakční produkt se vhodně vysuší, např. za pomoci odlučovače vody anebo vhodným molekulárním sítem, např. 5 Á. Toto lze provádět kontinuálně, za použití chladiče,.např. vodního chladiče, přičemž se kondenzát uvádí sloupcem naplněným molekulárním sítem, které je s výhodou chráněné dusíkem, aby se vyloučily účinky atmosférického kyslíku.

Oba shora uvedené reakční postupy pro přípravu sloučenin obecného vzorce III ze sloučenin obecného vzorce IV přes sloučeniny obecného vzorce I a II lze uskutečňovat v jedné a téže reakční nádobě, tj. sloučeniny obecných vzorců I a II lze získávat v dobrých výtěžcích, aniž by je bylo třeba izolovat z reakční nádoby pro další reakční stupeň.

Sloučeniny obecného vzorce IV jsou nové. Lze je snadno získávat cyklizaci sloučenin obecného vzorce VI hoco-ch(r₂)-s-ch(r₅)-CH(R₄)COOH (VI) , ve kterém R₂, R₄ a R₅ mají shora uvedený význam.

Takovou cyklizaci lze provádět za podmínek cylizace podle Ruzicky nebo jejich obměn.

Cyklizace se výhodně provádí za zahřívání; přítomností kondenzačních činidel, jako je Ba(OH)₂, MnCO₃, práškové železo, octany železa, octan kobaltnatý nebo octan nikelnatý, anhydrid kyseliny octoVé/LiCl nebo terciární amin, např. trialkylamin, se cyklizace zrychluje. Zejména je výhodné používat práškového železa, nebo octanů železa, dvojmocného kobaltu nebo dvojmocného niklu jakožto kondenzačního činidla.

-Termínem octany železa, jak je zde používán, se míní jak octan železnatý, tak i octan železitý, tj. Fe(octan)₂ a Fe(OH)₂(octan).

Sloučeniny obecného vzorce VI jsou rovněž nové. Lze je získávat ze snadno dosažitelných výchozích látek adiční reakcí sloučeniny obecného vzorce VII

HO-CO-CH(R₂)-SH (VII), v němž R₂ má shora uvedený význam, na sloučeninu obecného vzorce VIII r₅-ch=c(r₄)-COOH (VIII), ve kterém R₄ a mají shora uvedený význam.

Adice sloučeniny obecného vzorce VII na sloučeninu obecného vzorce VIII se výhodně uskutečňuje za podmínek Michaelovy adice nebo její modifikací. Adice se s výhodou provádí za zahřívání. Sloučeninu obecného vzorce VII lze používat například ve formě její soli (karboxylátové soli), např. ve formě soli alkalického kovu, jako je natriumkarboxylát. Sloučeninu obecného vzorce VII lze však používat též ve formě její volné kyseliny, přičemž se adice s výhodou provádí v přítomnosti terciárního aminu, např. trialkylaminu, jako tri(n-butyl)amin, nebo octanů železa, octanu kobaltnatého nebo nikelnatého. Poslední varianta postupu lze uskutečňovat bez použití rozpouštědla. Reakce probíhá rychle s vysokými výtěžky.

Nezreagované výchozí látky lze znovu získat a sloučeniny obecného vzorce VI lze cyklizovat na sloučeniny obecného vzorce IV, aniž by bylo nutné izolovat sloučeniny obecného vzorce VI.

R₂ je s výhodou CH^. R₄ je s výhodou CH^. R,- je s výhodou vodík R znamená s výhodou CH(CH₃)CH₂OCH₃, CH₂CH₂-O-nC₃H_? nebo CH₂CH₂-O-iC₃H₇, ještě výhodněji CH(CH₃)-CH₂-OCH₃.

V následujících příkladech je vynález blíže objasňován.

Příklad 1

N-(l-metoxyprop-2-yl)-2,4-dimetyltetrahydrothien-3-ylidenimin.

Reakční baňka se opatří teploměrem, vodním chladičem a kolonou naplněnou 31 g molekulárního síta (5 A).

Do reakční baňky se vloží směs 0,2 molu 2,4Tdimetyltetrahydrothiofen-3-onu, 0,225 molu l-metoxy-2-aminopropanu a 50 ml cyklohexanu. Reakční baňka se opatří teploměrem, vodním chladičem a kolonou naplněnou 31 g molekulárního síta (5 X) takovým způsobem, že se kondenzát vroucí reakční směsi uvádí plynule molekulárním sítem. Přístroj je chráněn dusíkem, aby se vyloučil atmosférický kyslík.

Reakční směs se vaří po dobu 9 hodin. V nadpise uvedená sloučenina se pak destiluje za sníženého tlaku 67 Pa v rozsahu teploty varu 65 až 80 °C.

Příklad 2

N- (l-metoxyprop-2-yl) -2,4-dimetyl-*3-aminothiofen

0,1 molu thionylchloridu rozpuštěného ve 20 ml toluenu se přidá po kapkách za míchání a chlazení na 10 až 20 °C k roztoku 0,1 molu N-(l-metoxyprop-2-yl)-2,4-dimetyltetrahydrothien-3-ylideniminu v 80 ml.

Reakční směs se míchá 1 hodinu a potom se zalkalizuje koncentrovaným roztokem hydroxidu sodného. Vodná vrstva se oddělí, organická vrstva se promyje vodou, vysuší a toluen se oddestiluje za sníženého tlaku. Zbytek se destiluje za sníženého tlaku 27 Pa, čímž se získá v nadpise uvedená sloučenina, jejíž teplota varu je 70 až 72 °C.

Příklad3

N-(l-metoxyprop-2-yl)-2,4-dimetylaminothiofen

0,01 molu N-(l-metoxyprop-2-yl)-2,4-dimetyltetrahydrothien-3-ylideniminu se přikapává během 5 minut k 0,013 molu práškové síry ve 2 ml vroucího toluenu (pod zpětným chladičem). Reakční směs se míchá při varu dalších 5 minut a surový zbytek se destiluje v baňce při 67 Pa a 150 až 170 °C, čímž se získá v nadpise uvedená sloučenina jako čistý destilát.

Příklad. 4

N- (l-metoxyprop-2-y.l) -2,4-dimetylaminothiofen

0,1 molu N-(l-metoxyprop-2~yl)-2,4-dimetyltetrahydrothien-3-ylideniminu se zahřívá pod atmosférou dusíku se 2 g 5% platiny na dřevěném uhlí při 200 °C po dobu 11 hodin. Katalyzátor se odfiltruje a filtrát se destiluje za sníženého tlaku 13 Pa. Získá se v nadpise uvedená sloučenina v rozsahu varu 68 až 71 °C.

Příklad 5

N- (2,4-dimetylthien-3-yl)-N-(l-metoxyprop-2-yl)-chloracetamid

a) Při použití sloučeniny obecného vzorce II ve formě její soli

0,02 molu thionylchloridu v 5 ml toluenu se přidá po kapkách během 40 minut ke .0,02 .molu N-(l-metoxyprop-2-yl)-2,4-dimetyltetrahydrothien-3-ylideniminu, rozpuštěného v 10 ml toluenu při 20 °C. Reakční směs se míchá 2 hodiny, čímž se získá hydrochlorid N-(1-metoxyprop-2-yl)-2,4-dimetyl-3-aminothiefenu. Potom se přidá 0,02 molu chloracetylchloridu rozpuštěného v 5 ml toluenu. Tato směs se zahřívá po dobu 1 hodiny pod zpětným chladičem, přičemž uniká HCI. V nadpise uvedená sloučenina se získá sloupcovou chromatografii na silikagélu pomocí cyklohexan/etylacetátu (8:2), teplota varu 148 až 150 °C/Pa.

b) při použití sloučeniny obecného vzorce II ve formě báze

Ke směsi 315 g (1,58 molu) N-(l-metyl-2-metoxyetyl)-2,4-dimetyl-3-aminothiofenu v v 1 500 ml Cř^C^ a 240 g (1,75 molu) uhličitanu draselného v 250 ml vody se přidá po kapkách, při teplotě místnosti a za intenzivního míchání, 200 g (1,77 molu) chloracetylchloridu. Po půlhodinové reakcční době při teplotě místnosti se organická vrstva oddělí, promyje vodou (2 x 200 ml), vysuší nad síranem sodným a zkoncentruje odpařením. V nadpise uvedená sloučenina se získá chromatografii na silikagélu pomocí směsi hexan/dietyléter 85:15.

Index Rf = 0,3 (silikagel; dietyléter/hexan 2:1). teplota varu 148 až 150 °C/4 Pa.

Příklad 6

2,4-dimetyltetrahydrothiofen-3-on

Cyklizace 2,5-dimetyl-3-thiaadipové kyseliny

a) práškovým železem

100 dílů 2,5-dimetyl-3-thiaadipové kyseliny se zahřívá při 180 až 220 °C se 7,5 díly práškového železa. Takto získaný destilát se rozpustí v dichlórmetánu, promyje se nasyceným vodným roztokem kyselého uhličitanu sodného a vysuší nad síranem sodným. V nadpise uvedená sloučenina se destiluje při 267 Pa a teplotě 39 až 40 °C.

b) za použití hydroxidu barnatého

Směs 0,94 molu 2,5-dimetyl-3-thiaadipové kyseliny a 10 g hydroxidu barnatého se zahřívá 24 hodin v destilační baňce při 230 až 250 °C za míchání. Destilát se extrahuje dietyléterem a éterický roztok se vysuší (nad síranem hořečnatým) a destiluje za sníženého tlaku .267 Pa při teplotě varu 39 až 40 °C.

c) za použití anhydridu kyseliny octové

0,5 molu 2,5-dimetyl-3-thiaadipové kyseliny, 300 ml anhydridu kyseliny octové a 4 g chloridu lithného se míchá 6 hodin při 120 °C. Surová směs se nalije na led a přidá se k ní 10 ml koncentrované kyseliny sírové. Směs se potom míchá přes noc, zalkalizuje koncentrovaným roztokem hydroxidu sodného za chlazení kousky ledu, načež se extrahuje několikrát· dietyléterem. Éterická vrstva se promyje vodou, vysuší nad síranem hořečnatým a zahustí odpařením. Zbytek se destiluje v koloně Vigreux, čímž se získá v nadpise uvedená sloučenina, teplota varu 81 až 88 °C při 2 667 Pa.

Příklad 7

2,5-dimetyl-3-thiaadipová kyselina

K roztoku 320 g (8 mol) NaOH v 1 300 ml vody se přidá během 15 minut 424 g (4 moly) thiolaktonové kyseliny. Jakmile se exotermní reakce utiší (35 °C) přidá se 344 g (4 moly) metankrylové kyseliny a reakční směs se potom míchá 18 hodin při 80 °C.

Směs se ochladí na 50 °C, vlije se do směsi 3 kg ledu a 750 ml koncentrované HC1 a extrahuje se čtyřmi dávkami po 1 000 ml diohlormetanu. Dichlormetanové extrakty se vysuší síranem sodným a organická vrstva se zahustí rotačním odpařováním, při čemž se získá v nadpise uvedená sloučenina ve formě bezbarvých krystalů s teplotou tání 78 až 80 °C.

Příklade

2,5-dimetyltetrahydrothiofen-3-on • a) za použití terciárního aminu

Ke směsi 0,2 molu thiolaktonové kyseliny a 0,2 molu metakrylové kyseliny se přidá po kapkách 0,2 molu tributylaminu, přičemž reakční teplota stoupne na 60 °C. Reakční směs se potom zahřívá 1 hodinu při 150 až 160 °C a potom při 210 až 220 °C. Za těchto podmínek destiluje směs sloučeniny uvedené v nadpise, vody a tributylaminu při 150 až 170 °C, která se rozpustí v etylacetátu, zředí vodou a neutralizuje 10% HC1. Organická vrstva se extrahuje

Ί

2Ν NaOH, promyje do neutrální reakce, vysuší a zahustí odpařením. Zbytek se destiluje při tlaku 2 kPa, čímž se získá v nadpise uvedená sloučenina s teplotou varu 70 až 73 °C.

b) za použití octanu železnatého

Směs 85,9 g thiolaktonové kyseliny, 70,0 g metakrylové kyseliny a 0,8 g octanu železnatého se míchá a zahřívá na 150 až 160 °C po dobu 1 hodiny. Potom se přidá dalších 0,8 g octanu železnatého a teplota se zvýší na 200 až 210 °C po dobu 2 hodin, čímž se získá 103,9 g destilátu. Ten se rozpustí ve 200 ml-cyklohexanu, zalkalizuje hydroxidem sodným a od dělí se v dělicí nálevce. Vodná vrstva se extrahuje 100 ml cyklohexanu. Spojené organické vrstvy se promyjí vodou, vysuší nad síranem hořečnatým a odpaří při tlaku 2 kPa, čímž se získá v nadpise uvedená sloučenina.

Vodná vrstva se okyselí chlorovodíkovou kyselinou a extrahuje metylenchloridem. Extrakt se promyje vodou, vysuší síranem hořečnatým a odpaří při 2 kPa, čímž se získá 10,6 směsi metakrylové kyseliny a thiolaktonové kyseliny v poměru 2:1.

Příklad 9

N- (l-metoxyprop-2-yl ).-2,4-dimetyl-3-aminothiofen

Roztok. 2 g (0,01 molu) N-(l-metoxyprop-2-yl)-2,4-dimetyltetrahydrothien~3-ylideniminu ve 3 g tetrachloridu uhličitéhosse míchá _tl hodinu při teplotě místnosti pod atmosférou kyslíku. Spotřebuje se 200 ml kyslíku. Spektrum NMR roztoku nevykazuje žádné signály pro aromatické protony. Potom se produkt destiluje v baňce při tlaku 27 Pa a teplotě 150 až 180 °C vzduchu v nadpise uvedené sloučeniny.

Claims

1. Způsob výroby derivátů 3-(alkoxyalkylamino)-thiofenů obecného vzorce II ve kterém

R znamená C₁_^alkoxy-C2_^alkyl, jehož C|_^alkoxyskupina je oddělená alespoň

2 atomy uhlíku od atomu, dusíku, na který je R vázáno,

R2 a značí nezávisle na sobě metyl nebo etyl, vyznačující se tím, že se dehydrogenuje sloučenina obecného vzorce I ve kterém R, R₂ a R^ mají shora uvedené významy.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, žé se dehydrogenace sloučeniny obecného vzorce I provádí katalyticky kyslíkem nebo oxidačním činidlem.

3. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že se dehydrogenace provádí katalyticky.

4. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že se dehydrogenace provádí oxidačním činidlem.

5. Způsob podle bodu 4, vyznačující se tím, že se používá oxidačního činidla vybraného ze skupiny zahrnující síru, thionylchlorid a sulfurylchlorid.

6. Způsob podle bodu 5, vyznačující se tím, že se jako oxidačního činidla používá thionylchloridu.