DE69919599T2

DE69919599T2 - Verfahren zur herstellung von 4-trifluormethylsulfinylpyrazolderivat

Info

Publication number: DE69919599T2
Application number: DE69919599T
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Clavel; Isabelle Pelta; Sylvie Le Bars; Philippe Charreau
Original assignee: Bayer CropScience SA
Current assignee: BASF Agro BV Arnhem NL Zweigniederlassung Freienbach
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2019-10-23
Also published as: PL206482B1; KR100665598B1; HU229393B1; CA2384283C; EA005077B1; KR100665599B1; DK1222173T3; MX229662B; CA2384283A1; KR20060097747A; KR20020040899A; CN1896066B; CN1896066A; ES2222743T3; HRP20020438A2; EA200200481A1; MXPA02003944A; US6620943B1; WO2001030760A1; CN101445483B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte Verfahren zur Herstellung von 1-Arylpyrazol-Pestiziden, wie 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol, das unter der Bezeichnung Fipronil bekannt ist (Pesticide Manual, 11. Auflage), und der bei seiner Herstellung verwendeten Zwischenprodukte 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol und 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyanopyrazol-4-yldisulfid.
In der europäischen Patentschrift 295117 wird die Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol durch Oxidation von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol mit 3-Chlorperbenzoesäure beschrieben. Die Verwendung von Trifluoressigsäure und Wasserstoffperoxid (unter Bildung von Trifluorperessigsäure in situ) zur Oxidation von Sulfiden zu Sulfoxiden und/oder Sulfonen ist bekannt und eignet sich im allgemeinen für die Oxidation von elektronenarmen Sulfiden, wie Trifluormethylsulfiden, die weniger leicht oxidiert werden als andere Sulfide. Über derartige Verfahrensweisen ist in der Literatur berichtet worden, beispielsweise bei der Herstellung bestimmter 1-Arylpyrazol-Pestizide.
Problematisch ist bei der Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol durch Oxidation von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol u.a. die gleichzeitige Bildung der entsprechenden Sulfonverbindung 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfonylpyrazol, die sich nur schwierig von dem Sulfoxid abtrennen läßt. Bei dem Versuch, eine effiziente und regioselektive Oxidation zu erhalten, die 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3- cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol in reiner Form liefert und auch für Synthesen in großem Maßstab verwendet werden kann, ist bereits eine Reihe von Oxidationsmitteln (einschließlich u.a. Natriumvanadat, Natriumwolframat, Peressigsäure, Perameisensäure und Pertrichloressigsäure) eingesetzt worden. Alle obigen Verfahren erwiesen sich in der einen oder anderen Hinsicht als unzulänglich.
Es wurde nun gefunden, daß eine Mischung aus Trifluoressigsäure und Wasserstoffperoxid (Trifluorperessigsäure) hervorragende Ergebnisse bezüglich Selektivität und Ausbeute liefert.
Problematisch ist jedoch bei der Verwendung der Mischung aus Trifluoressigsäure und Wasserstoffperoxid in großem Maßstab, daß sie zur Korrosion der Glasauskleidungen technischer Reaktionsbehälter führt, die auch bei Umgebungstemperatur schnell verläuft (in der Regel 300 μm/Jahr), während die Korrosionsgeschwindigkeit bei 80°C auf etwa 1430 μm/Jahr ansteigt. Diese Korrosion ist auf die Bildung von Fluorwasserstoff zurückzuführen und verbietet daher die Verwendung dieser Reagentienmischung in derartigen Behältern.
Es wurde nun gefunden, daß der Zusatz einer korrosionsinhibierenden Verbindung, wie Borsäure, zur Reaktionsmischung den Korrosionsprozeß inhibiert und die Korrosionsgeschwindigkeit auf ein Niveau herabsetzt, das in der Regel weniger als 5 μm/Jahr beträgt.
In der europäischen Patentschrift 0374061 und in J.-L. Clavel et al., J. Chem. Soc. Perkin I (1992), 3371-3375, wird die Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyanopyrazol-4-yldisulfid und die weitere Umwandlung dieses Disulfids in das pestizid wirksame 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol durch Umsetzung mit Trifluormethylbromid in Gegenwart von Natriumformiat und Schwefeldioxid in N,N-Dimethylformamid in einem Autoklaven bei niedrigem Druck (in der Regel 13 bar) bei 60°C beschrieben.
In größerem Maßstab ist die Reaktion jedoch sehr exotherm, was zu einem erheblichen Druckanstieg im Behälter und damit verbundenen Gefahren für das Betriebspersonal führt.
Außerdem muß man das Trifluormethylbromid schnell zusetzen (im allgemeinen innerhalb einer halben Stunde), da die Mischung aus Disulfid, Natriumformiat, Schwefeldioxid und N,N-Dimethylformamid sich als instabil erwiesen hat (was bei 50°C innerhalb von 2 Stunden in der Regel zu 55% Abbau zu unerwünschten Nebenprodukten führt). Dieses Erfordernis einer schnellen Zugabe von Trifluormethylbromid ist mit der exothermen Natur der Reaktion nicht zu vereinbaren.
Zur Überwindung dieser Probleme und zur Entwicklung eines in großem Maßstab anwendbaren Verfahrens wurde nach anderen Bedingungen gesucht.
Bei den oben beschriebenen Verfahrensweisen wurde die Reaktion durch Zugabe des Trifluormethylbromids zu einer Mischung der anderen Komponenten gegeben. Es wurde nun ein neues Verfahren mit anderer Zugabereihenfolge entwickelt.
In der europäischen Patentschrift 0374061 wird die Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyanopyrazol-4-yldisulfid durch Umsetzung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-thiocyanatopyrazol mit Base und die weitere Umwandlung dieses Disulfids in das pestizid wirksame 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol beschrieben.
In der europäischen Patentschrift 295117 wird ein Verfahren zur Herstellung von 3,5-disubstituierten 1-Arylpyrazol-4-yldisulfiden durch Hydrolyse der entsprechenden 4-Thiocyanatopyrazol-Derivate mit Salzsäure in Ethanol oder durch Reduktion mit Natriumborhydrid in Ethanol oder durch Behandlung mit Natronlauge unter Phasentransferbedingungen in Gegenwart von Chloroform und Benzyltriethylammoniumchlorid beschrieben.
Die Herstellung der obigen 5-Amino-1-aryl-3-cyano-4-thiocyanatopyrazol-Zwischenprodukte wird auch in den europäischen Patentschriften Nr. 0374061 und 295117 beschrieben, und sie werden durch Thiocyanierung der entsprechenden 5-Amino-1-aryl-3-cyanopyrazol-Derivate mit einem Alkalimetall- oder Ammoniumthiocyanat in Gegenwart von Brom und Methnaol bei niedriger Temperatur erhalten.
Das obige zweistufige Verfahren zur. Herstellung von 5-Amino-1-aryl-3-cyanopyrazol-4-yldisulfid-Zwischenprodukten aus 5-Amino-l-aryl-3-cyanopyrazolen wirft einige Probleme auf, die der Anwendbarkeit in großem Maßstab Grenzen setzen:

i) der Thiocyanierungsschritt wird im allgemeinen bei sehr niedrigen Temperaturen durchgeführt,
ii) die bei der Thiocyanierungsreaktion verwendete Mischung aus Brom und Methanol kann explosive Mischungen bilden,
iii) bei den obigen Reaktionen kommen heterogene Mischungen zur Anwendung, und
iv) in beiden Reaktionsstufen ist es schwierig, einen vollständigen Umsatz zum Produkt zu erhalten.

Zur Überwindung dieser Probleme wurde nach anderen Bedingungen gesucht. So kann die Explosionsgefahr bei der Thiocyanierungsreaktion dadurch umgangen werden, daß man das Methanol durch eine Mischung aus Dichlor methan und Wasser ersetzt; diese Verfahrensweise ist jedoch in großem Maßstab ineffizient.
Alternativ dazu gelingt die Thiocyanierungsreaktion auch mit einem Alkalimetall- oder Ammoniumthiocyanat in Gegenwart von Wasserstoffperoxid und einer Mineralsäure, wie Salzsäure, in einem Lösungsmittel, wie einem Alkohol, beispielsweise Methanol. Es wurde eine verbesserte Verfahrensweise für den nachfolgenden Hydrolyseschritt gefunden, bei der man eine Base, wie ein Alkalimetallhydroxid, beispielsweise Natriumhydroxid, in Gegenwart von Formaldehyd und einem Lösungsmittel, wie wäßrigem Methanol, verwendet; das so erhaltene Disulfid ist jedoch sehr pulverig und schwierig zu filtrieren. Des weiteren muß man das 5-Amino-1-aryl-3-cyanopyrazol-Edukt vor der Verwendung bei der Thiocyanierung und Hydrolyse weiter reinigen, damit man das obige Disulfid in zufriedenstellender Qualität erhält.
Daher versteht es sich, daß die obige zweistufige Verfahrensweise für ein technisches Verfahren ineffizient ist und ein einstufiges Verfahren ohne diese Nachteile klar bevorzugt wäre.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte oder wirtschaftlichere Verfahren zur Herstellung von Pestiziden bereitzustellen.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines zweckmäßigen Verfahrens zur Herstellung von 5-Amino-1-aryl-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol-Pestiziden in hoher Ausbeute und hoher Reinheit.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von 5-Amino-1-aryl-3-cyano-4-trifluormethylsulfinyl pyrazol-Pestiziden, das einfach und sicher durchzuführen ist und zu minimaler Behälterkorrosion führt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von 5-Amino-1-aryl-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol-Pestiziden mit einer effizienten Rückgewinnungsmethode für die Trifluoressigsäure.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines zweckmäßigen Verfahrens zur Herstellung von 5-Amino-1-aryl-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol-Pestiziden und Pestizidzwischenprodukten in hoher Ausbeute und hoher Reinheit mit verbessertem Umsatz des 5-Amino-1-aryl-3-cyanopyrazol-4-yldisulfids.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von 5-Amino-1-aryl-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol-Pestiziden und Pestizidzwischenprodukten, das einfach und sicher durchzuführen ist und bei niedrigeren Drücken und Temperaturen betrieben wird und bei dem Nebenreaktionen auf ein Minimum reduziert sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines zweckmäßigen Verfahrens zur Herstellung von 5-Amino-1-aryl-3-cyanopyrazol-4-yldisulfid-Pestizidzwischenprodukten in hoher Ausbeute und hoher Reinheit.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von 5-Amino-1-aryl-3-cyanopyrazol-4-yldisulfid-Pestizidzwischenprodukten aus 5-Amino-1-aryl-3-cyanopyrazol-Zwischenprodukten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von 5-Amino-1-aryl-3-cyanopyrazol-4-yldisulfid-Pestizidzwischenprodukten, das unter Verwendung leicht verfügbarer Substanzen leicht und sicher durchzuführen ist, eine effiziente Isolierung des Produkts ermöglicht und keine zusätzliche Reinigung des 5-Amino-1-aryl-3-cyanopyrazol-Edukts erfordert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines zweckmäßigen Verfahrens zur Herstellung von 5-Amino-1-aryl-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol-Pestiziden aus 5-Amino-l-aryl-3-cyanopyrazolen nach einem dreistufigen Verfahren.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und werden von der vorliegenden Erfindung ganz oder teilweise gelöst.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Verfahren (A) zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I):
worin W für Stickstoff oder -CR³ steht;
R¹ für Halogen, Halogenalkyl (vorzugsweise Trifluormethyl), Halogenalkoxy (vorzugsweise Trifluormethoxy), R⁴S(O)_n- oder -SF₅ steht;
R² für Wasserstoff oder Halogen (beispielsweise Chlor oder Brom) steht;
R³ für Halogen (beispielsweise Chlor oder Brom) steht;
R⁴ für Alkyl oder Halogenalkyl steht und
n für 0, 1 oder 2 steht;
bei dem man eine Verbindung der Formel (II):
worin R¹, R² und W die oben angegebene Bedeutung besitzen, in Gegenwart von Borsäure als korrosionsinhibierender Verbindung mit Trifluorperessigsäure oxidiert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erzeugt man die Trifluorperessigsäure durch Umsetzung von Trifluoressigsäure mit Wasserstoffperoxid in situ. Demgemäß behandelt man bei dieser Ausführungsform eine Verbindung der Formel (II) gemäß obiger Definition mit Trifluoressigsäure und Wasserstoffperoxid.
Sofern nicht anders vermerkt, bedeutet „Alkyl" im Rahmen der vorliegenden Erfindung gerad- oder verzweigtkettiges Alkyl mit eins bis sechs Kohlenstoffatomen (vorzugsweise eins bis drei). Sofern nicht anders vermerkt, bedeuten „Halogenalkyl" und „Halogenalkoxy" gerad- oder verzweigtkettiges Alkyl bzw. Alkoxy mit eins bis sechs Kohlenstoffatomen (vorzugsweise eins bis drei), die durch ein oder mehrere, unter Fluor, Chlor und Brom ausgewählte Halogenatome substituiert sind.
Wenn R¹ für R⁴S(O)_n- steht und n für 0 oder 1 steht, kann man mit dem Verfahren die Oxidation zu der entsprechenden Verbindung, worin n für 1 bzw. 2 steht, herbeiführen.
Bei der korrosionsinhibierenden Verbindung handelt es sich im allgemeinen um Borsäure.
Die korrosionsinhibierende Verbindung wird im allgemeinen in einer Menge von 0,08 bis 0,22 Moläquivalenten und vorzugsweise etwa 0,08–0,1 Moläquivalenten verwendet.
Die Trifluoressigsäure wird im allgemeinen in einer Menge von 14–15 Moläquivalenten verwendet.
Die Wasserstoffperoxidmenge beeinflußt die Reaktion, da ein Überschuß zur Bildung des entsprechenden Sulfons der Verbindung der Formel (I) führt, wohingegen ein Unterschuß zu unvollständiger Umwandlung führt. In beiden Fällen erhält man ein unreines Endprodukt. Daher verwendet man bei der Umsetzung Wasserstoffperoxid (im allgemeinen in Form einer 35%igen wäßrigen Lösung) im allgemeinen in einer Menge von 1,3–1,5 Äquivalenten, vorzugsweise von etwa 1,31–1,35 Äquivalenten und besonders bevorzugt von etwa 1,33 Äquivalenten.
Die Umsetzung wird im allgemeinen bei einer Temperatur von 10–15°C und vorzugsweise bei etwa 12°C durchgeführt.
Ein weiteres Problem bei der Verwendung von Trifluoressigsäure und Wasserstoffperoxid betrifft die Rückgewinnung und Rückführung der teuren Trifluoressigsäure, die für den Betrieb eines wirtschaftlich effizienten Verfahrens unbedingt erforderlich ist. Bei einer zur Lösung dieses Problems entwickelten Verfahrensweise wurde die Reaktionsmischung mit Schwefeldioxid gequencht und ein Teil der Trifluoressigsäure abdestilliert. Der Rückstand wurde dann mit einem Überschuß von Ethanol versetzt, was zur Bildung von Trifluoressigsäureethylester führte, der dann abdestilliert wurde. Dann wurde das Produkt aus einem Gemisch aus Ethanol und Wasser umkristallisiert. Es hat sich herausgestellt, daß diese Verfahrensweise mit zwei Nachteilen behaftet ist:

i) das Gemisch aus Ethanol und Wasser liefert kein ausreichend reines 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol; und
ii) die Rückführung von Trifluoressigsäure über die Säurehydrolyse von Trifluoressigsäureethylester ist ein in großem Maßstab kompliziertes Verfahren, bei dem eine große Menge von unerwünschtem Natriumsulfat anfällt, und stellt somit ein Abfallproblem.

Es wurde nun eine neue Verfahrensweise gefunden, die diese beiden Probleme löst und somit ein einfaches und effizientes Verfahren zur Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol in hoher Ausbeute und Reinheit und darüber hinaus eine effiziente Rückgewinnungsmethode für Trifluoressigsäure bereitstellt. Hierbei wird dann, wenn die Reaktion in Trifluoressigsäure und Wasserstoffperoxid als abgeschlossen erachtet wird, das überschüssige Wasserstoffperoxid mit Schwefeldioxid (oder einem äquivalenten Reagens) gequencht, Chlorbenzol zugegeben und die Trifluoressigsäure abdestilliert. In der Regel wird die Trifluoressigsäure durch azeotrope Destillation unter vermindertem Druck entfernt. Dann vesetzt man den Rückstand mit einem Alkohol, wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol (vorzugsweise Ethanol), und erwärmt auf etwa 80°C, bis sich eine Lösung bildet, und kühlt dann auf etwa 40°C ab, wobei das 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol kristallisiert. Man zieht den Alkohol bei 40°C unter vermindertem Druck ab, kühlt die Mischung auf etwa 0°C ab und filtriert, wonach das Produkt gewaschen und im Vakuum getrocknet wird. Chlorbenzol, das sich als das einzige technische Lösungsmittel erwiesen hat, das mit der Mischung verträglich ist, hat einen wesentlich höheren Siedepunkt als Trifluoressigsäure und ermöglicht die Kristallisation von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol in guter Ausbeute und Qualität.
Somit wird bei einem bevorzugten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ferner nach Abschluß der Oxidationsreaktion die Reaktionsmischung mit Chlorbenzol versetzt und die Trifluoressigsäure abdestilliert.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein verbessertes Verfahren (B) zur Herstellung einer Verbindung der Formel (II) gemäß obiger Definition, bei dem man eine Mischung, die ein Disulfid der Formel (III):
worin R¹, R² und W die oben angegebene Bedeutung besitzen, ein Formiatsalz, Trifluormethylbromid und ein polares Lösungsmittel enthält, mit Schwefeldioxid versetzt. Das polare Lösungsmittel wird im allgemeinen unter N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidinon, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Hexamethylphosphorsäuretriamid und Ethern, wie Dioxan, Tetrahydrofuran und Dimethoxyethan, ausgewählt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidinon, Dimethylsulfoxid oder Sulfolan und besonders bevorzugt um N,N-Dimethylformamid.
Die Durchführung des Verfahrens mit dieser Zugabereihenfolge hat folgende Vorteile:

i) die Mischung aus dem Disulfid der Formel (III), Natriumformiat, Trifluormethylbromid und polarem Lösungsmittel (vorzugsweise N,N-Dimethylformamid) ist stabil, so daß das Schwefeldioxid ohne Abbaugefahr langsamer zugegeben werden kann, was das Verfahren bequemer und sicherer macht,
ii) das neue Verfahren ist effizient, da es durch gute Produktausbeuten und hohen Disulfid-Umsatz gekennzeichnet ist, und
iii) die Schwefeldioxidzugaberate kann so reguliert werden, daß jeglicher Anstieg der Reaktionstemperatur und/oder des Reaktionsdrucks auf einem sicheren Niveau gehalten werden kann, was somit die sichere Durchführung von großmaßstäblichen Reaktionen ermöglicht (einschließlich beispielsweise typischer technischer Reaktoren mit einem Volumen von etwa 15 m³).

Bei dem Formiatsalz handelt es sich im allgemeinen um ein Alkalimetall- oder Ammoniumsalz und vorzugsweise um Natriumformiat.
Die Reaktionstemperatur bei der Schwefeldioxidzugabe beträgt im allgemeinen 35–55°C, vorzugsweise etwa 35–50°C und ganz besonders bevorzugt etwa 43–47°C, was eine effiziente Beherrschung der bei der exothermen Reaktion freiwerdenden Wärme ermöglicht. Unterhalb von 35°C verläuft die Reaktion im allgemeinen zu langsam, um für ein technisches Verfahren geeignet zu sein. Bei Temperaturen über 55°C sind Produktausbeute und -qualität verringert.
Das Schwefeldioxid wird im allgemeinen so schnell zugegeben, daß die Temperatur in dem oben definierten Bereich bleibt. In großem Maßstab wird sie im allgemeinen über einen Zeitraum von 0,5–2 Stunden und vorzugsweise etwa 1–1,5 Stunden durchgeführt. Es hat sich gezeigt, daß eine Zugabezeit von etwa 1–1,5 Stunden für die Beschränkung der Bildung von Nebenprodukten auf ein Minimum optimal ist.
Das Molverhältnis von Trifluormethylbromid zu Disulfid der Formel (III) beträgt vorzugsweise 3:1 bis 5:1. Zweckmäßig ist die Verwendung eines Molverhältnisses von etwa 3:1.
Das Schwefeldioxid wird im allgemeinen in einer Menge von 1,2–1,5 Moläquivalenten, bezogen auf das Disulfid der Formel (III), und vorzugsweise von etwa 1,3 Moläquivalenten verwendet. Die Verwendung von nur 1 Äquivalent führt zu einer Herabsetzung der Produktausbeute und einem in der Regel unvollständigen Disulfid-Umsatz, wohingegen ein Schwefeldioxidüberschuß beim Abdampfen des Lösungsmittels im Rahmen der Aufarbeitung zu Abbau führt.
Das Formiatsalz wird im allgemeinen in einer Menge von 4–6 Moläquivalenten, bezogen auf das Disulfid der Formel (III), und vorzugsweise von etwa 4,5–5,5 Moläquivalenten verwendet. Man kann die Menge von Schwefeldioxid und Formiatsalz gleichzeitig verringern, bis das Verhältnis von Schwefeldioxid zu Disulfid etwa 1,2:1 und das Verhältnis von Formiatsalz zu Disulfid etwa 4,5:1 beträgt.
Durch Anwendung des Verfahrens gemäß obiger Beschreibung wird der Druck im Behälter im allgemeinen leicht im sicheren Bereich von 3–6 bar gehalten.
In den Formeln (I), (II), (IV) haben die (III) und Symbole vorzugsweise die folgenden Werte:
R¹ steht für Halogenalkyl (vorzugsweise Trifluormethyl), Halogenalkoxy (vorzugsweise Trifluormethoxy) oder -SF₅;
W steht für -CR³;
R² und R³ stehen für Halogen (vorzugsweise Chlor).
Eine besonders bevorzugte Verbindung der Formel (I) ist:
5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol.
Eine besonders bevorzugte Verbindung der Formel (II) ist:
5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol.
Eine besonders bevorzugte Verbindung der Formel (III) ist:
5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyanopyrazol-4-yldisulfid.
Verbindungen der Formel (II), (III) und (IV) sind bekannt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann man zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I) aus einer Verbindung der Formel (IV) die Verfahren (A) und (B) kombinieren.
Die obigen Verfahren (A) und (B) bilden kombiniert eine besonders nützliche und effiziente Methode zur Herstellung von Fipronil.
Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Disulfid kann aus einer beliebigen geeigneten Quelle erhalten werden. Vorzugsweise wird das Disulfid nach einem Verfahren hergestellt, bei dem man eine Verbindung der Formel (IV) in einem organischen Lösungsmittel mit Schwefelmonochlorid (S₂Cl₂) versetzt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie einzuschränken.
Beispiel 1
Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol
Eine gerührte Lösung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol (436 g, 1,03 mol) und Borsäure (5 g, 0,08 mol) wurde in einem Glasreaktor bei 12°C mit Trifluoressigsäure (1660 g, 14,5 mol) versetzt. Dann wurde über einen Zeitraum von 2 Stunden unter Beibehaltung der Temperatur von 12°C Wasserstoffperoxid (131,5 g, 35 gew.-%ig, 1,35 mol) zugegeben und die Mischung noch 4–5 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Nach Erreichen eines Umsatzes von 97–98% oder einer Menge von unerwünschtem 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfonylpyrazol von 2% (laut HPLC-Analyse) wurde zum Quenchen von jeglichem verbliebenem Wasserstoffperoxid Schwefeldioxid zugegeben und die Mischung 0,5 Stunden bei 10–18°C gehalten. Nach Zugabe von Chlorbenzol (370 g) wurde die Mischung unter verminderten Druck (0,17 bis 0,04 Atmosphären) gesetzt und unter azeotroper Destillation auf 47–50°C erhitzt. Es wurde eine homogene Fraktion erhalten, die die zurückgewonnene Trifluoressigsäure enthielt. Während der Destillation wurde zur Konstanthaltung des Volumens kontinuierlich weiteres Chlorbenzol (1625 g) zugegeben. Am Ende der azeotropen Destillation wurde der Reaktorinhalt unter vermindertem Druck (0,04 Atmosphären) bei 47–50°C gehalten und eine homogene Chlorbenzolfraktion abdestilliert. Nach Aufheben des Vakuums wurde der Reaktor auf 40°C erhitzt, und nach Zugabe von Ethanol (207 g) und Chlorbenzol (235 g) wurde die Mischung unter Rühren auf 80°C erhitzt, was eine Lösung ergab.
Beim Abkühlen auf 40°C kristallisierte das Produkt aus. Der Reaktor wurde unter immer weiter verminderten Druck (von 0,13 bis 0,03 Atmosphären) gesetzt und das Ethanol bei 40°C abdestilliert. Nach Aufheben des Vakuums wurde die Mischung über einen Zeitraum von 3,5 Stunden auf 5°C abgekühlt und weitere 0,5 Stunden stehen gelassen. Das Produkt wurde abfiltriert, mit kaltem Chlorbenzol, dann mit kaltem wäßrigem Ethanol und dann mit Wasser gewaschen und bei 135°C im Vakuum getrocknet, was die Titelverbindung (407,5 g) in einer typischen Ausbeute von 89% und einer Reinheit von 95,5% ergab.
Beispiel 2
Aerstellung von 5-Amino-3-cyano-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-4-trifluormethylthiopyrazol
Eine Mischung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyanopyrazol-4-yldisulfid (157,5 g, 0,223 mol) und N,N-Dimethylformamid (643 g) wurde in einem Glasreaktor mit Natriumformiat (76 g, 1,11 mol) versetzt. Nach Spülen mit Stickstoff unter einem Druck von 2 bar wurde der Reaktor verschlossen und Trifluormethylbromid (101 g, 0,682 mol) zugegeben. Nach Erhitzen des Reaktors auf 45°C wurde über einen Zeitraum von 1,5 Stunden Schwefeldioxid (19,5 g, 0,304 mol) zugegeben und die Temperatur während der Reaktion und noch weitere 0,5 Stunden zwischen 43°C und 47°C gehalten. Dann wurde der Druck aufgehoben und 1,5 Stunden entgast, wobei der Behälter 1 Stunde nach dem Aufheben des Drucks auf 25–30°C abgekühlt wurde. Als der Innendruck auf Atmosphärendruck gekommen war, wurde die Mischung mit Natriumhydrogencarbonat behandelt und das N,N-Dimethylformamid unter Erhitzen auf 50–70°C bei vermindertem Druck teilweise abgezogen. Der Rückstand wurde auf 40°C abgekühlt und unter Rühren bei 20–25°C langsam in Wasser gegeben. Das Produkt wurde abfiltriert, mit heißem Wasser gewaschen und im Vakuum bei 100°C getrocknet, was die Titelverbindung (182,3 g) in typischen Ausbeuten von 95% und einer Reinheit von 96,6% ergab.
Beispiel 3
Herstellung von 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyanopyrazol-4-yldisulfid
Eine 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyanopyrazol (366,6 g, 1,14 mol) enthaltende Chlorbenzollösung (627,8 g) wurde mit Acetonitril (837 g) versetzt. Die Mischung wurde unter vermindertem Druck (0,5 Atmosphären) auf 50–64°C erhitzt und durch Abdestillieren von etwa 45 ml Acetonitril getrocknet. Nach Abkühlen auf 18°C wurde über einen Zeitraum von 1 Minute zügig mit Schwefelmonochlorid (77 g, 0,57 mol) versetzt. Die Temperatur der Mischung stieg auf 35°C und wurde bis zum Abklingen der Exotherme und weitere 0,3 Stunden durch Kühlen bei 35°C gehalten. Dann wurde die Mischung durch Erhitzen auf 40°C unter vermindertem Druck entgast (zur Entfernung von Chlorwasserstoff) und dann bei Normaldruck 1 Stunde auf 80°C erhitzt. Nach Abkühlen auf 30°C wurde der pH-Wert durch Zugabe von Ammoniak auf 6,5–7 gebracht, auf 5°C abgekühlt und das Produkt abfiltriert, mit Chlorbenzol/Acetonitril gewaschen und bei 95°C unter Vakuum getrocknet, was die Titelverbindung (365,2 g) in einer typischen Ausbeute von 89,4% und einer Reinheit von 98,4% ergab.

Claims

Verfahren (A) zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I)
worin W für Stickstoff oder -CR³ steht; R¹ für Halogen, Halogenalkyl, Halogenalkoxy, R⁴S(O)_n- oder -SF₅ steht; R² für Wasserstoff oder Halogen steht; R³ für Halogen steht; R⁴ für Alkyl oder Halogenalkyl steht und n für 0, 1 oder 2 steht; bei dem man eine Verbindung der Formel (II):
worin R¹, R² und W die oben angegebene Bedeutung besitzen, in Gegenwart von Borsäure als korrosionsinhibierender Verbindung mit Trifluorperessigsäure oxidiert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man die Trifluorperessigsäure durch Umsetzung von Trifluoressigsäure mit Wasserstoffperoxid in situ erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem man die korrosionsinhibierende Verbindung in einer Menge von etwa 0,08 bis 0,2 Moläquivalenten verwendet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man Trifluoressigsäure in einer Menge von 14–15 Moläquivalenten verwendet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man bei der Umsetzung Wasserstoffperoxid in einer Menge von 1,3–1,5 Äquivalenten verwendet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man die Umsetzung bei einer Temperatur von 10–15°C durchführt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man ferner nach Abschluß der Oxidationsreaktion die Reaktionsmischung mit Chlorbenzol versetzt und die Trifluoressigsäure abdestilliert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man die Verbindung der Formel (II) durch Zugabe von Schwefeldioxid zu einer Mischung, die ein Disulfid der Formel (III):
worin R¹, R² und W die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzen, ein Formiatsalz, Trifluormethylbromid und ein polares Lösungsmittel enthält, herstellt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem man als Lösungsmittel N,N-Dimethylformamid verwendet.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Reaktionstemperatur bei der Schwefeldioxidzugabe 35–55°C beträgt.
Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, bei dem man das Schwefeldioxid über einen Zeitraum von 0,5–2 Stunden zugibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das Molverhältnis von Trifluormethylbromid zu Disulfid der Formel (III) 3:1 bis 5:1 beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem man das Schwefeldioxid in einer Menge von 1,2–1,5 Moläquivalenten, bezogen auf das Disulfid der Formel (III), verwendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem man das Formiatsalz in einer Menge von 4–6 Moläquivalenten, bezogen auf das Disulfid der Formel (III), verwendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei dem man ferner die anfallende Verbindung der Formel (II) als Edukt für das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I):
worin W für Stickstoff oder -CR³ steht; R¹ für Halogen, Halogenalkyl, Halogenalkoxy, R⁴S(O)_n- oder -SF₅ steht; R² für Wasserstoff oder Halogen steht; R³ für Halogen steht; R⁴ für Alkyl oder Halogenalkyl steht und n für 0, 1 oder 2 steht; bei dem man: (a) eine Lösung einer Verbindung der Formel (IV):
worin R¹, R² und W die oben angegebene Bedeutung besitzen, in einem organischen Lösungsmittel mit Schwefelmonochlorid (S₂Cl₂) versetzt, wobei man ein Disulfid der Formel (III):
worin R¹, R² und W die oben angegebene Bedeutung besitzen, erhält; (b) eine Mischung, die das Disulfid der Formel (III), ein Formiatsalz, Trifluormethylbromid und ein polares Lösungsmittel enthält, mit Schwefeldioxid versetzt, wobei man eine Verbindung der Formel (II):
worin R¹, R² und W die oben angegebene Bedeutung besitzen, erhält; und (c) die Verbindung der Formel (II) nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 in Gegenwart von Borsäure mit Trifluorperessigsäure oxidiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 16, bei dem es sich bei der Verbindung der Formel (I) um 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylsulfinylpyrazol handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15 oder 16, bei dem es sich bei der Verbindung der Formel (II) um 5-Amino-1-(2,6-dichlor-4-trifluormethylphenyl)-3-cyano-4-trifluormethylthiopyrazol handelt.