PL131478B1 - Method of obtaining n-/halogenomethyl/acylamides - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania N-/chlorowcometylo/acyloamidów o ogólnym wzo¬ rze X—CH2—CO—NR—CH2 R2, w którym X ozna¬ cza atom chlorowca, R oznacza grupe fenylowa, która moze byc ewentualnie podstawiona jednym lub kilkoma podstawnikami, takimi jak na przy¬ klad grupa alkilowa, alkoksylowa lub alkoksyalki- lowa o 1—6 atomach wegla, grupa alkenylowa o 2—4 atomach wegla, grupa alkenyloksylowa o 3—4 atoniach wegla, grupa nitrowa, grupa trójfluoro- metylowa lub atom chlorowca, zas R2 oznacza atom chloru lub bromu.N-/,chlorowcometylo/-2-chlorowcoacetamidy sa zwiazkami znanymi. Zwiazki te jako takie, sa uzy¬ teczne jako substancje chwastobójcze, badz stosuje sie je jako zwiazki wyjsciowe do wytwarzania róz¬ nych 2Hchlorowcoacetami'dów podstawionych przy atomie azotu ugrupowaniem metylenoeterowym, co ujawniono np. w opisach patentowych St. Zjedn.Am. nr 3442945, 3630716, 3637847, 3574746 oraz w opisie patentowym RFN nr 2648008. Innymi zna¬ nym 2-chlorowcoacetamidami podstawionymi przy atomie azotu ugrupowaniem metylenoeterowym sa zwiazki, w których atom chlorowca w grupie N- -/chlorowcometylowej/ .zastapiono grupa alkoksylo¬ wa, polialkoksylowa, arylowa, grupa heterocyklicz¬ na itd.Glówny ujawniony w stanie .techniki sposób wy¬ twarzania .N-/crilorowcoirietylp/-2^chlorowcoaceta- .midów polegal na reakcji I-rrzedowej aminy aro- 15 25 30 matycznej z formaldehydem, prowadzacej do wy¬ twarzania odpowiedniej fenyloazometyny, która z kolei poddawano chlorowcoacetylowaniu, otrzymu¬ jac zadany zwiazek N^chlorowcometylowy, np. ujawniony w opisach patentowych St. Zjedn. Ame¬ ryki nr 3630716 i 3637847.W kanadyjskim opisie patentowym nr 779917 ujawniono alternatywne sposoby wytwarzania N-chlorowcometylo/-2-chlorowcoacetamidów. W pierwszym wykonaniu I-rzedowa lub II-rzedowa amine poddawano reakcji z formaldehydem, otrzy¬ mujac odpowiednia heksahydrotriazyne, która na¬ stepnie poddawano reakcji z chlorkiem chloroace- tylu, otrzymujac odpowiedni N-/chlorometylo/-2- -chloroacetamid. W drugm wykonaniu, I-rzedowa amine poddawano reakcji z chlorkiem chloroace- tylu, a nastepnie z formaldehydem, otrzymujac od¬ powiedni N-metylo-2-chloroacetamid, który z kolei poddawano reakcji z pieciochlorkiem fosforu, otrzymujac odpowiedni N-/chlorometylo/-2-chloro- acetamid.Wszystkie powyzsze metody wykazuja wady, bo¬ wiem dostepnosc substancji posrednich, jest ogra¬ niczona. I tak, dodawanie chlorków kwasowych do monomerycznych lub trimerycznych azometyn mozna realizowac praktycznie tylko wtedy, gdy azometyny te tworza sie latwo i z duzymi wydaj- nosciami w reakcji kondensacji z formaldehydem, co wymaga stosowania amin lub anilin bogatych w elektrony. Ponadto, jakkolwiek przemiana 1314783 131 478 4 N-/hydroksymetylo/amidów pad wplywem piecio- chlorku fosforu, chlorku tionylu, bromku tionylu ;-* albe-kwasó»L chlerowcowodorowych moze byc wy- j 'godna,-to * jedS^ metoda ta jest ograniczona z ? uwagi na suhsfraty, które powstaja w reakcji j a^formald^hydeijri. Zwiazki metylowe moga pow- | stawac1 w Reakcji formaldehydu z wybranymi inii- "daiui lub-«€fflaidami, natomiast w przypadku anili- dów i wielu innych amidów Nnmetylowaoiie za¬ chodzi trudno.Dla opracowania bardziej ogólnego sposobu wy¬ twarzania N-/chlorowcametylo/acetamidów wyko¬ rzystano najnowsze odkrycia z dziedziny N-alkilc- wania amidów, zwlaszcza W warunkach przenosze¬ nia faz. Obecnie N-/alkoksymetylo/acyloamidy moz¬ na latwo wytworzyc z II-rzedowych acyloamidów i eterów chlorowcometylowych, zwlaszcza w przy¬ padku substratów o znacznej kwasowosci, takich jak Il-rzedowe aniliny i 1-enamidy. Te i inne N-/alkoksyimetylo/aimidy nieoczekiwanie okazaly sie odpowiednimi substratami w opisanym ponizej spo¬ sobie wytwarzania N-/lchlorowcometylo/amidów.Wynalazek obejmuje nieznany dotychczas sposób wytwarzania N-/chlorowcometylo/acyloamidów, po¬ legajacy na reakcji acetamidu podstawionego przy atomie azotu ugrupowaniem metylenoeterowym i chlorku lub bromku tionylu, w obecnosci kataliza¬ tora typu kwasu Lewis'a, opisany ponizej.Wedlug wynalazku sposób wytwarzania N-/chlo- rowcometylo/acyloamidów o ogólnym wzorze XCH2-^CO^NR—CH2R2, w którym X, R i R* maja wyzej podane znaczenie, polega na tym, ze zwia¬ zek o ogólnym wzorze XCH2—CO—NR—CH^OR1, w którym X i R maja wyzej podane znaczenie, a R1 oznacza grupe weglowodorowa zawierajaca do 10 atomów wegla ewentualnie podstawiona ato¬ mem chlorowca lub grupa alkoksylowa lub alko- ksyalkilowa o 1—8 atomach wegla, poddaje sie reakcji z chlorkiem tionylu lub bromkiem tionylu w obecnosci katalizatora typu kwasu Lewis'a.Wedlug korzystnego wariantu sposobu wedlug wynalazku wytwarza sie zwiazki o wzorze XCHa-^CO—NR—CH2R2, w którym X oznacza atom chloru, a R oznacza zdefiniowana powyzej podsta¬ wiona grupe fenylowa. Reakcje prowadzic mozna w temperaturze 0—100°C, wygodnie w tempera¬ turze pokojowej, ale korzystnie stosuje sie tem¬ peratury wrzenia.Kwasami Lewis^ stosowanymi jako katalizatory reakcji rozszczepiania ugrupowania mejtylenoetero- wego przy atomie azotu za pomoca chlorku tionylu sa miedzy innymi kwas siarkowy, chlorowodór, kwas fluorowodorowy, trójfluorek boru, trójchlorek glinu itd. Korzystnym kwasem Lewis'a jest eterat trójfluorku boru, BF*- 0(C2H6)2.Unikalny i nieoczywisty charakter wynalazku staje sie wyrazny, gdy wezmie sie pod uwage reak¬ cje, których zajscie jest spodziewane, lecz które nie zachodza gdy N-/alkoksymetylo/acyloamidy poddaje sie dzialaniu chlorku tionylu. Przyklado¬ wo, w wyjsciowych N-/alkoksymetylo/-2-chlorow- ooacetamidach podstawionych w pierscieniu anili- dowynv grupa alkoksylowa lub alkoksyalkilowa .znajduja sie dwa wiazania eterowe, które moga ulegac reakcji wymiany ze stanowiacym reagent halogenkiem. Jednak w sposobie wedlug wynalazku tylko jedno wiazanie eterowe, w ugrupowaniu me¬ tylenoeterowym przy atomie azotu, bierze udzial w reakcji wymiany, podczas gdy wiazanie eterowe w pierscieniu anilidowym pozostaje nietkniete. Jak¬ kolwiek reakcja alkoholi z halogenkiem tionylu prowadzaca do powstania halogenków alkilowych jest znana, to jednak reakcja takich halogenków z eterami nie jest znana. W rzeczywistosci reakcja ta moze zachodzic jedynie dzieki zastosowaniu kwasów Lewis'a.Korzystna cecha sposobu wedlug wynalazku jest to, ze chlorek tionylu i bromek tionylu sa zwiaz¬ kami wiazacymi wode, co zapobiega hydrolizie koncowego produktu ao II-rz.-anilidu pod wply¬ wem wody powstajacej lub obecnej w srodowisku reakcji.Inna zaleta stosowania chlorku lub bromku tio¬ nylu jest fakt, ze sygnaly tych zwiazków nie wy¬ stepuja w widmie sporzadzonym metoda spektro¬ skopii wodorowego rezonansu magnetycznego ^HMR). Metoda ta jest wygodna, a czasem ko¬ nieczna technika analityczna w chemii N-chlorow- cometyloamidów, poniewaz w temperaturach sto¬ sowanych w chromatografii gazowo-cieczowej zwiazki te czesto ulegaja rozkladowi.Ponizej zilustrowano sposób wedlug wynalazku przykladami jego wykonania.Przyklad I. Przyklad ilustruje wykonanie wynalazku, zgodnie z którym ugrupowanie metyle- noeterowe przy atomie azotu w substracie ulega rozszczepieniu pod wplywem katalitycznego dziala¬ nia kwasu Lewis'a, to jest chlorowodoru powsta¬ jacego in situ w reakcji metanolu z chlorkiem tionylu (SOCl2). W wariancie tym brak metanolu uniemozliwia zajscie rozszczepienia, mimo ze chlo¬ rek tionylu jest reagentem elektrofilowym. 10,0 g 2/,6/-dwuetylo-N-/metoksymetylo/-2-chloro- acetanilidu o nazwie zwyczajowej („alachlor") i 60 ml SOCl2 ogrzewano w temperaturze wrzenia pod chlodnica zwrotna przez 12—24 godzin. Brak jest przekonywujacych dowodów powstania zada¬ nego zwiazku, to jest 2',6'-dwuetylo-N-/chlorome- tylo/-2-chloroacetanilidu (CMA).Mieszanine reakcyjna ochlodzono do temperatury pokojowej i po dodaniu 1—2% metanolu (0,3 ml) od¬ stawiono na okolo 12 godzin. Widmo NMR wykazalo obecnosc zadanego CMA, którego ilosc nie zwiekszy¬ la sie po zastosowaniu ogrzewania. Mieszanine reak¬ cyjna pozostawiono w temperaturze pokojowej na okolo 3 dni, uzyskujac calkowita przemiane zwiaz¬ ku wyjsciowego w CMA.W wykonaniu tym, SOCl2 reagowal z alkoholem, to jest metanolem, a powstaly HC1 dostarczal pro¬ tonów atomowi tlenu ugrupowania eterowego, ka¬ talizujac powstanie jonu karboniowego, a zatem indukujac reakcje z SOCl2. Ogrzewanie tej mie¬ szaniny reakcyjnej w temperaturze wrzenia pod chlodnica zwrotna nie przyspieszalo reakcji, a w "rzeczywistosci hamowalo przemiane zwiazku wyj¬ sciowego w CMA. Te oczywista anomalie, mozna wytlumaczyc tym, ze podczas ogrzewania pod: chlodnica zwrotna usuwa sie lotny HC1, zmniejsza¬ jac efekt katalityczny. Zatem, w sposobie wedlug wynalazku zaleca sie stosowanie nielotnych kwa-131 478 ^sów Lewis'a, które nie beda usuwane podczas ogrzewania pod chlodnica zwrotna i spowoduja zwiekszenie szybkosci reakcji. Warianty takie ilu¬ struja ponizsze przyklady, w których stosowano eterat trójfluorku boru.Przyklad II. Przyklad ilustruje wytwarzanie CMA z alachloru tak jak w przykladzie I, z tymi, ze stosowano inny uklad katalityczny. 10,0 g alachloru rozpuszczono w 60 ml SOCl2 zawierajacego 0,20 ml BF3»0(OaH5)2. Mieszanine utrzymywana w stanie wrzenia pod chlodnica zwrot¬ na przez 6 godzin. Widimo NMR roztworu wyka¬ zalo pelna przemiane alachloru w CMA. Po od¬ pedzeniu SOCl2 dodano toluenu, po czym miesza¬ nine ponownie odpedzono pod zmniejszonym cis- A nieniem, otrzymujac CMA z wydajnoscia ponad v 90%... Przyklad III. Na 100 ml SOCl2 zawierajacego 4 krople BF^Q(C2H5)2 dodano 5,7 g 2'-II-rz.-butylo- -6'-etylo-N-/metoksymetylo/-2-chloiroacetanilidu i mieszanine utrzyimywana w stanie wrzenia pod chlodnica zwrotna w ciagu 1 godziny, nastepnie ochlodzono do temperatury pokojowej, po czym odpedzono SOCl2.Pozostalosc rozpuszczono w CH£21i, przemyto 37% HC1 i osuszono nad MgS04. Otrzymano 3,1 g (52% wydajnosci teoretycznej) zóltego oleju o tem¬ peraturze wrzenia 122°C pod cisnieniem 13,33 Pa {chlodnica kulkowa).Analiza elementarna dla C15H21CUNO (%) obliczono: C 59,61 H 7,00 Cl 23,46 stwierdzono: C 59,06 H 7,04 Cl 22,96 Produkty zidentyfikowane jako 2'-II-rz.-butylo-6'- etylo-N-/chlorometylo/-2-chloroacetanilid.Przyklad IV. 6,6 g 2'-/trójfluorometylo/-6'- -n^propylo-N-/metoksymetylo/-2Hchloroacetanilidu rozpuszczono w 100 ml SOCl2. Po dodaniu 4 kropli BFa-CK^Hsfe mieszanine ogrzewano w temperaturze wrzenia pod chlodnica zwrotna przez 18 godzin a nastepnie ochlodzono do temperatury pokojowej.Widmo NMR wykazalo, ze reakcja zaszla do konca.Po odparowaniu SOCl2 pozostalosc rozpuszczono w heksanie i ponowanie odparowano. Do pozostalosci dodano eter i mieszanine przemyto 10% HC1.Po rozdzieleniu warstw warstwe organiczna osu¬ szono, przesaczono i odparowano. Do pozostalosci dodano eter i heksan, a po ochlodzeniu otrzymano 5,5 g (82% wydajnosci teoretycznej) bialej substan¬ cji stalej. Produkt zidentyfikowano jako 2'-/trój- fluorometylo/-6'-n^propylo-N-/chlorometylo/-2- chloroacetanilid.Przyklad V. 14,8 g 2'-/trójfluorometylo/-6'- etylo-N/-metaksymetylo/-2-chloroacetanilidu roz¬ puszczono w 100 ml SOGL2. Po dodaniu 4 kropli BF3-0(C2H5)2 mieszanine utrzymywano w stanie wrzenia pod chlodnica zwrotna w ciagu 24 godzin.Po usunieciu SOCl2 i dodaniu CH^^ mieszanine odparowano pod zmniejszonym cisnieniem. Po do¬ daniu CHjCl mieszanine przemyto 37% HC1, osu¬ szono nad MgS04, przesaczono i odparowano.Pozostalosc rozpuszczono w roztworze heksanu i eteru i ffekrystalizowano, otrzymujac 11,7 g (78% wydajnosci teoretycznej) bialej substancji stalej o temperaturze topnienia 46—50°C.Analiza elementarna dla CuHigC^FaNO (%) obliczono: C 45,88 H 3,85 N 4,46 stwierdzono: C 45,89 H 3,89 N 4,45 Produkt zidentyfikowano jako 2'-/trójfluoromety- 5 lo/-6'-etylo-N-/chlorometylo/-2-chloroacetanilid.Przyklad VI. Postepowano zasadniczo tak jak w przykladzie V, lecz z uzyciem 2'-/trójfluorome- tylo/-6'-metylo-N-/metoksymetylo/-2^hlorowcoace- tanilidu jako zwiadku wyjsciowego. Otrzymano od- io powiedni zwiazek N^chlorometylowy w postaci zóltego oleju o nD*5 1,5076.Analiza elementarna dla CUH10C12F8NO (%) obliczono: C 44,02 H 3,36 N 4,67 stwierdzono: C 44,82 H 3,43 N 4,74 15 Przyklad VII. W analogiczny sposób otrzy¬ mano 27'trójfluorometylo/-N-/chlorometylo/-2-chlo- roacetanilid w postaci bialych krysztalów o tem¬ peraturze topnienia 63—65°C.Analiza elementarna dla CioHgCUF^NO (%) 20 obliczono: C 53,90 H 6,33 Cl 21,21 N 4,19 stwierdzono: C 53,79 H 6,36 Cl 21,15 N 4,15 Korzystna cecha sposobu wedlug wynalazku jest to, ze zachodzi selektywne rozszczepianie ugrupo¬ wania eterowego pod wplywem chlorku tionylu w 25 obecnosci katalizatora typu kwasu Lewis'a przy amidowym atomie azotu, a nie w pierscieniu anili- dowym, co ilustruja przyklady VIII—X.Przyklad VIII. 6,35 g 2'-n-butoksylo-6'-etylo- -N-/metoksymetylo/^chloroacetanilidu w 100 ml 30 SOCl2 zawierajacego 4 krople BF«-0(C2H5)2 utrzy¬ mywano w stanie wrzenia pod chlodnica zwrotna przez 2 godziny. Po usunieciu SOCl2 do mieszaniny dodano toluenu, (który 'nastepnie usunieto.Po dodaniu nastepnej porcji toluenu mieszanine 35 przemyto 10% HC1, osuszono nad MgS04 i odparo¬ wano z pomoca chlodnicy kulkowej w temperatu¬ rze 140°C pod cisnieniem 13,33 Pa, otrzymujac 4,6 g (72% wydajnosci teoretycznej) zóltego oleju o n2*,2 = 1,5334. 40 Analiza elementarna dla C15H21C12N02 (%) obliczono: C 56,61 H 6,65 Cl 22,28 N 4,40 stwierdzono: C 56,48 H 6,68 Cl 22,20 N 4,37 Produkt zidentyfikowano jako 2'-n-butoksy-6'- -etylo-N-/chlorometylo/-2-chloroacetanilid. 45 Przyklad IX. 5,0 g 2'-izobutoksy-N^metoksy- metylo/-2-chloroacetanilidu i 4 krople BFa-0(C2H5)2 dodano do 100 ml SOCl2, po czym mieszanine utrzymywano w stanie wrzenia pod chlodnica zwrotna przez 1,5 godziny. Po usunieciu SOCl2 i 5 dodaniu toluenu powtórzono operacje usuwania substancji lotnych w celu usuniecia calej ilosci SOCl2.Pozostalosc rozpuszczono w eterze, przemyto 10% HC1, osuszono i odparowano, otrzymujac 5,0 g 55 (86% wydajnosci teoretycznej) zóltego oleju o tem¬ peraturze wrzenia 137°C pod cisnieniem 20 Pa (chlodnica kulkowa).Analiza elementarna dla Ci»H17Cl2N02 (%) obliczono: C 53,81 H 5,91 Cl 24,43 N 4,83 5 stwierdzono: C 53,85 H 5,95 Cl 24,34 N 4,83 Produkt zidentyfikowano jako 2'-izobutoksy-N-/ /chlorometylo/-2^chlioroacetanilid.Przyklad X. Postepowano tak jak w przy¬ kladzie IX, z tym wyjatkiem, ze jako zwiazek wyj- 65 sciowy stosowano 6,2 g 2/-/izopropoksyetoksy/-6-131 47S 11 12 -metylo-N-/metoksymetylo/-2^hloroacetanilidu a ogrzewanie w temperaturze wrzenia pod chlodnica wzrotna prowadzono w ciagu 2,5 godziny. Otrzy¬ mano 5,3 g (84% wydajnosci teoretycznej) oleju barwy bursztynowej o temperaturze wrzenia 138°C pod cisnieniem 6,67 Pa (chlodnica kulkowa) i nD232 = 1,5311.Analiza elementarna dla Ci5H2iCl2N03 (%) obliczono: C 53,90 H 6,33 Cl 21,21 N 4,19 stwierdzono: C 53,79 H 6,36 Cl 21,15 N 4,15 Produkt zidentyfikowano jako 2/-/izopropoksy- etoksy/-6/-metylo-N-/chlorometylo/-N-chloroaceta- nilid.Jak wynika z powyzszych przykladów, sposób wedlug wynalazku ma szerokie zastosowanie. Za¬ stepujac chlorek tionylu bromkiem tionylu, otrzy¬ muje sie analogiczne zwiazki N-/'bromometylowe/.Poniewaz centrum reakcji w procesie rozszczepia¬ nia wiazania chlorowiec—eter znajduje sie w ugru¬ powaniu metylenoeterowym przy atomie azotu, druga nieacylowa pozycja w amidze, moze zawierac rózne podstawniki.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania N-/chlorowcometylo/acylo- amidów o ogólnym wzorze XCH2CO—NR—CH2H2, 10 15 20 w którym X oznacza atom chlorowca, R oznacza grupe fenylowa, ewentualnie podstawiona jednym lub kilkoma podstawnikami, takimi jak grupa al¬ kilowa, alkoksylowa lub alkoksyalkilowa o 1—6 atomach wegla, grupa alkenylowa o 2—4 atomach wegla, grupa alkenyloksylowa o 3—4 atomach we¬ gla, grupa nitrowa, grupa trójfluorometylowa lub atom chlorowca, zas R2 oznacza atom chloru lub bromu, znamienny tym, ze zwiazek o wzorze ogól¬ nym XCH2—CO—NR—CH2OR1,w którym Xi Rma¬ ja wyzej podane znaczenie — ~Rx oznacza grupe weglo¬ wodorowa zawierajaca do 10 atomów wTegla i ewen¬ tualnie podstawiona atomem chlorowca, grupe al¬ koksylowa o 1—8 atomach wegla lub grupe alko¬ ksyalkilowa o 1—8 atomach wegla, poddaje sie reakcji z chlorkiem lub bromkiem tionylu w obec¬ nosci katalizatora typu kwasu Lewis'a. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie w temperaturze okolo 0— 100°C, korzystnie w temperautrze wrzenia pod chlodnica zwrotna. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze jako katalizator typu kwasu Lewis'a stosuje sie eterat trójfluorku boru.FZGrcf. Koszalin A-62 33 A-4 Cena 100 zl PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania N-/chlorowcometylo/acylo- amidów o ogólnym wzorze XCH2CO—NR—CH2H2, 10 15 20 w którym X oznacza atom chlorowca, R oznacza grupe fenylowa, ewentualnie podstawiona jednym lub kilkoma podstawnikami, takimi jak grupa al¬ kilowa, alkoksylowa lub alkoksyalkilowa o 1—6 atomach wegla, grupa alkenylowa o 2—4 atomach wegla, grupa alkenyloksylowa o 3—4 atomach we¬ gla, grupa nitrowa, grupa trójfluorometylowa lub atom chlorowca, zas R2 oznacza atom chloru lub bromu, znamienny tym, ze zwiazek o wzorze ogól¬ nym XCH2—CO—NR—CH2OR1,w którym Xi Rma¬ ja wyzej podane znaczenie — ~Rx oznacza grupe weglo¬ wodorowa zawierajaca do 10 atomów wTegla i ewen¬ tualnie podstawiona atomem chlorowca, grupe al¬ koksylowa o 1—8 atomach wegla lub grupe alko¬ ksyalkilowa o 1—8 atomach wegla, poddaje sie reakcji z chlorkiem lub bromkiem tionylu w obec¬ nosci katalizatora typu kwasu Lewis'a.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie w temperaturze okolo 0— 100°C, korzystnie w temperautrze wrzenia pod chlodnica zwrotna.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze jako katalizator typu kwasu Lewis'a stosuje sie eterat trójfluorku boru. FZGrcf. Koszalin A-62 33 A-4 Cena 100 zl PL