DE1670879A1

DE1670879A1 - Chlorpyrimidine

Info

Publication number: DE1670879A1
Application number: DE19671670879
Authority: DE
Inventors: Gunther Dr Beck; Hans Prof Dr Holtschmidt
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1967-02-09
Filing date: 1967-06-08
Publication date: 1971-02-18
Also published as: US3509032A; GB1155450A; NO123347B; CH503035A; NL6715444A; AT277251B; DE1670795A1; DK117491B; BE706760A; DE1670819A1

Description

1670879 FARBENFABRIKEN BAYER AG

LEVERKUSEN-Beyerweik wUfiJ 1967 Pateot-AbteUuof Ut/EK Chlorpyrimldine

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung ron chlorierten Pyrimidinen.

Es wurde gefunden, daß man chlorierte Pyrimidine erhält, wenn man ein 3-Methylaminopropionitril der Formel

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R - N - CH₂ - CH₂ - CN (I)

worin R Wasserstoff oder einen unter den Reaktionsbedingungen abspaltbaren Rest bedeutet,

gegebenenfalls in Mischung mit einem inerten Verdünnungsmittel bei Temperaturen von 0 bis 250⁰C mit überschüssigem Chlor vorzugsweise unter UV-Bestrahlung umsetzt.

Geeignete Reste R, die unter den Reaktionsbedingungen abspaltbar sind, sind insbesondere niedere Alkylgruppen, wie vor allem -CH,,und substituierte Methylgruppen, wie -CHoCl, -CHp-OH usw., ferner Acylreste, wie CH,CO.

Die Ausgangaverbindungen der Formel (I) sind teilweise bekannt

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Pur dae Verfahren geeignete Methylaminopropionitrile der Formel (I) sind z.B. 3-Dimethylaminopropionitril, 3-Methylamihopropionitril, 3-N-Acetyl-N-methylaminopropionitril. Besondere bevorzugt einsetzbar ist das 3-Dimethylaminopropionitril, welches man durch Anlagerung von Dimethylamin an Acrylnitril erhalten kann. Die Amine können sowohl in Form ihrer freien Basen als auch in Form ihrer Salze mit anorganischen oder organischen Säuren eingesetzt werden, z.B. in Form der Hydrochloride usw.

Im allgemeinen führt man das Verfahren durch, indem man ein Methylaminopropionitril der obigen Formel (I), bevorzugt das 3-Dimethylaminopropionitril, mit einem Verdünnungsmittel mischt und dann in oder auf diese Mischung gasförmiges Chlor leitet. Die Umsetzung mit Chlor erfolgt in Gegenwart oder in Abwesenheit eines Katalysators. Besonders günstige Ergebnisse werden erhalten, wenn man die Chlorierung - insbesondere nach Abklingen der ersten exothermen Reaktion - unter UV-Licht-Bestrahlung durchführt.

Für die Umsetzung wird das Chlor zweckmässigerweise im Überschuß angewendet, jedoch ist zu Beginn der Chlorierungsreaktion überschüssiges Chlor nicht von Vorteil, da anderenfalls die exotherme Reaktion zu heftig wird.

Verdünnungsmittel, die unter den Reaktionsbedingungen inert sind, sind alle gegen Chlor beständigen Lösungsmittel, z.B. chlorierte aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Le A 10 799 - 2 -

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wie Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Hexachlorcyclopentadien, Cctachlorcyelopenten, 1,2,4-Triehlorbenzol, 1,1,2,3,3-Pentachlorpropan und chlorierte Pyriaidine. Chloroform eignet eich besonders gut als Verdünnungsmittel.

Bevorzugt wird das Verfahren derart durchgeführt, daß man zunächst ein Methylaminopropionitril der Formel (I)» insbesondere das 3-Dieethylaminopropionitril, mit eines vorzugsweise unter 100 C siedenden Verdünnungsmittel, insbesondere Chloroform, mischt und in oder auf die Mischung in offenes oder geschlossenen Gefäß gasförmiges Chlor leitet. Dabti tritt ™ zunächst eine stark exotherme Reaktion ein, die vielfach ein« Außenkühlung erforderlich macht. Nach Abklingen der exothermen Reaktion wird die L-aung unter Erhöhung der Temperatur auf beispielsweise SC - 10C⁰J zweckttäßigerweise einer UV-Bestrahlung ausgesetzt, wobei die Chlorierung fortschreitet. Ie allgemeinen ist es besonders vorteilhaft, auf die i'iedetemperatur des Lösungs- bzw. Verdünnungsmittels zu erhitzen, bei Verwendung von Chloroform also auf ca. 60 - 65°C, und die Chlorierung so lange fortzuführen, bis bei der Siedetemperatur des Verdünnungs- bzw. Lösungsmittels kein weiteres Chlor mehr aufgenommen wird. Anschließend kann man ein höher siedendes Verdünnungsmittel zufügen (Siedepunkt z.B. zwischen 100 und 30O⁰C) und das erste Verdünnungsmittel z.B. durch Abdestillieren entfernen; man kann aber auch das ursprüngliche Lösungsmittel, insbesondere Chloroform, zunächst belassen und im weiteren Verlauf der Chlorierung abdestillieren.

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Danach wird die Reaktionatemperatur durch Erhitzen und gegebenenfalls unter weiterer UV-Bestrahlung langsam bis auf etwa 150 bis 220⁰C erhöht und die Chlorierung so lange fortgeführt, bis die gewünschten Chlorpyrimidine erhalten werden.

Dae Volumenverhältnis zwischen Verdünnungsmittel und dem Methylaminopropionitril der Formel (I), insbesondere dem 3-Dimethylaminopropionitril, let bevorzugt 1 - 20 Volumenteile Verdünnungsmittel pro Volumenteil Verbindung (I). Man kann auch ohne Verdünnungs- ^ mittel arbeiten, jedoch ist die Anwendung eines Verdünnungsmittels im allgemeinen bevorzugt.

Führt man die erfindungsgemäße Chlorierung in Anwesenheit eines Chlorierungskatalysators durch, so kann man hierfür beispielsweise Eisen-III-chlorid einsetzen*

Das erfindungsgemäße Verfahren führt im allgemeinen zu Mischungen aus Chlorpyrifflidinen verschiedenen Chlorierungsgrades. Der Chlorierungsgrad der erhaltenen Produkte hängt im wesentlichen von der Chlorierungsdauer , von der Reaktionstemperatur und der katalytlachen Beeinflussung der Reaktion, z.B. der UV-Bestrahlung ab. Nach Abklingen der ersten exothermen Chlorierungsreaktion erhält man bei kurzzeitiger Nachehlorierung bei Temperaturen bis etwa 150⁰C bevorzugt di- und trichlorierte Pyrimidine wie 4,5-Dichlorpyrimidin und 4,5,6-Trichlorpyrimidin. Wenn man die Chlorierung längere Zeit durchführt, z.B. 5 bis 15 Stunden bei 180 bis 220⁰C, so erhält man Mischungen von TrI- und Tetrachlor-

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pyrimidinen, wie 4,5,6-Trichlorpyrimidin und 2,4,5,6-Tetrachlorpyrimidin, z.B. in einem (xewichtsverhältnis von etva 80 : 20 bis etwa 20 : 80. Bei weiterer Portsetzung der Chlorierung verschiebt sich dieses Verhältnis zugunsten des Tetrachlorpyrimidins. Die erhaltene Mischung läßt sich durch fraktionierte Destillation in die einzelnen Chlorpyrimidin· zerlegen.

Gemäß der Erfindung werden bevorzugt 4,5-Dichlorpyrimidin (Kp₁₂ 65 - 67⁰C) und ganz besonders bevorzugt 4,5_r6-Trichlorpyrimidin (Kp₁₂ 87⁰C) und 2,4,5,6-Tetrachlorpyrimidin "

(Kp₁₂ HO⁰C) erhalten. Diese Verbindungen sind aufgrund ihrer sehr verschiedenen Siedepunkte leicht destillatiy, beispielsweise mit Hilfe einer Kolonne, zu trennen.

Wenn als Endprodukt hauptsächlich Tetrachlorpyrimidin erhalten werden soll, kann man aus der zunächst erhaltenen Mischung von ChIorpyrimidinen die niederchlorierten Anteile einschließlich des Trichlorpyrimidins abtrennen und diese Anteile wieder in die Chlorierungsreaktion einsetzen.

Die erfindungsgemäß hergestellten Chlorpyrimidine besitzen fungizide und sporizide Eigenschaften (vergl. US-Patentschrift Nr. 3 227 612). Tetrachlorpyrimidin ist als Reaktivkomponente für die Herstellung von Reaktivfarbstoffen geeignet (vergl. z.B. belgische Patentschrift 578 933).

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Beispiel 1 ■'"'"■■ .;■ c ösiiy

588 g (6,0 Mol) 3-Dimethylaminopröpionitrll und 2 Liter Chloroforn werden in einen mit Thermometer, Gaseinleitungsrohr, Rührer und ,.._M Rückflußkühler versehenen 5-Liter-3-Hals-Kolben gegeben. Durch das Gaseinleitungarohr wird ein trockener Chlorstrom geleitet, wobei der Reaktionskolben von außen mit Sis gekühlt wird. Nach Abklingen der exothermen Reaktion wird die Kühlung entfernt und die Reaktionsmischung mit UV-Licht bestrahlt. Dabei tritt erneut eine exotherme Reaktion ein, wobei wieder gekühlt werden muß. Nach Abklingen dieser Reaktion werden unter weiterer UV-Bestrahlung 2 Liter Octachlorcyclopenten in geschmolzenem Zustand in den Reaktionskolben eingebracht. Danach wird die Reaktionsmischung langsam erhitzt, wobei das Chloroform nach Abstellen der Wasserkühlung des Rückflußkühlers durch diesen Kühler langsam abdestilliert. Die Temperatur wird langsam und gleichmäßig derart gesteigert, daß nach etwa zwanzigstündigem Erhitzen eine Temperatur von 18O⁰C erreicht ist. Die Mischung wird dann noch 8 Stunden auf 180 bis 200⁰C unter ständigem weiteren Einleiten von Chlor unter UV-Bestrahlung gehalten.

Nach Beendigung der Reaktion werden die Chlorpyrimidine aus dem Reaktionsgemisch durch frakionierte Destillation an einer . Kolonne von 1 Meter Höhe abgetrennt.

Nach einem Vorlauf von 78 g, der im wesentlichen aus niedriger

chlorierten Pyrieidinen besteht, erhält man bei Kp₁₂ 87°C

440 g 4,5,6-Trichlorpyrimidin (Ps 51 bis 52⁰C aus Petrol&tber)

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und bei Kp₁₂ 110°C 414 g 2,4,5,6-Tetrachlorpyriaidin (P: 67 bis 68⁰C aus Methanol).

Beispiel 2

Man verfährt analog Beispiel 1 mit dem Unterschied, daß die Reaktionemischung zum Schluß noch weitere 24 Stunden auf 180 bis 20O⁰C unter ständigem weiteren Einleiten von Chlor und UV-Btstrahlung gehalten wird. I)er Anteil an 2,4,5,6-Tetrachlorpyrimidin erhöht sich hierbei auf 863 g_t während der Anteil an 4,5,0-Trichlorpyrimidin auf 125 g und jener an niedriger chlorierten Pyrimidinen auf 23 g zurückgeht.

Beispiel 3

"94 g (3,0 Mol) 3-Dimethylaminopropionitril und 2 Liter Chloroform werden in einen mit Thermometer, Gaseinleitungsrohr, Rührer und Rückflußkühler versehenen 3-Liter~3-Halekolben gegeben. Durch das Gaseinleitungsrohr wird, beginnend bei etwa 20°, ein trockener Chlorstrom (etwa 1-2 Liter pro Minute) zunächst über die intensiv gerührte Reaktionsmischung geleitet, wobei von außen mit Eis gekühlt wird. Chlorzufuhr und Kühlung werden so aufeinander abgestimmt, daß sich die Reaktionetemperatur zwischen etwa 15 und 25⁰C hält. Sinkt die Reaktionstemperatur bei weiterer Außenkühlung trotz Steigerung der Chlorzufuhr bis auf· etwa 10 Liter pro Minute unter 15⁰C ab, so wird der Chlorstrom in die Reaktionsmischung geleitet, damit sich die Reaktionstemperatur weiterhin zwischen etwa 15 und 25⁰C hält. Von Reaktionsbeginn an scheidet sich in zunehmendem Maße ein Niederschlag

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ab, durch den das Reaktionsgemisch in eine dickflüssige Suspension verwandelt wird. Bei Weiterführung der immer noch exotherm verlaufenden Chlorierung zwischen etwa 15 und 25⁰C wird die Suspension in zunehmendem Maße wieder dünnflüssiger, bis nach etwa 4 bis 6 Stunden ab Reaktionsbeginn eine sehr dünnflüssige Suspension oder eine weitgehend klare Lösung vorliegt.

Unter intensiver UV-Bestrahlung wird nun die Reaktionsmischung unter gleichzeitigem Erhitzen bis auf die Rückflußtemperatur des

^ Chloroforms (etwa 60 C) so lange mit überschüssigem Chlor behandelt, bis kein weiteres Chlor mehr aufgenommen wird (etwa 8-12 Stunden). Hierbei entsteht eine dickflüssige Suspension. Nach Abstellen der Wasserkühlung des Rückflußkühlers wird zunächst das Chloroform abdestilliert und anschließend die Temperatur unter weiterem Einleiten von überschüssigem Chlor ua etwa 5 bis 10⁰C pro Stunde gesteigert. Bei etwa 120⁰C wird so lange chloriert (etwa 2-3 Stunden), bis der dicke, hellgelbe Substanzbrei in eine weinrote, klare Flüssigkeit übergegangen ist. Je nachdem, ob man 4,5-Dichlorpyrimidin, 4,5,6-Trichlorpyrimidin oder

) 2,4,5,6-Tetrachlorpyrimidin als Hauptprodukt wünscht, unterscheidet man in der weiteren Durchführung der Reaktion folgende Fälle:

a) Zur Gewinnung von 4,5-Dichlorpyrimidin als Hauptprodukt wird die Reaktion nach der Bildung der bei etwa 120⁰C entstehenden

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weinroten Flüssigkeit abgebrochen. Nach Versetzen mit etwa 1 Liter Petroläther wird das Hydrochlorid des 4,5-Bichlorpyrimidins mit HCl-Gas. selektiv ausgefällt.

b) zur Gewinnung von 4,5,6-Trichlorpyrimidin als Hauptprodukt wird die bei etwa 120 C entstehende weinrote Lösung 6 bis 8 Stunden bei etwa 200 C mit überschüssigem Chlor weiterbehandelt. Durch fraktionierte Destillation an einer Kolonne von 1 m Höhe wird das gewünschte 4,5,6-Trichlorpyrimidin beim Kp₁₂ ß& ~" 88 C abgetr&nnt. Ausbeute etwa 400 g (ca. 73 i° der Theorie^

c) Zur Gewinnung von 2,4,5,6-T?etrachlorpyrimidin als Hauptprodukt wird die bei etwa 120⁰C entstehende weinrote Flüssigkeit unter intensiver UV-Bestrahlung bei etwa 200 bis 220,⁰C 56 bis 40 Stunden mit überschüssigem·Chlor behandelt. Die fraktionierte Destillation an einer Kolonne von 1 m Höhe liefert beim Kp-ρ

108 - 112⁰C 520 g (ca.. 80 $> der Theorie) 2,4,5,6-Tetrachlorpyrimidin. .

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Claims

Patentansprüche:IQ

1) Verfahren zur Herstellung von Chlorpyrimidinen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein 5-Methylaminopropionitril der Formel

CH₃
R-N- CH₂ - CH₂ - CN

gegebenenfalls in Mischung mit einem Inerten Verdünnungsmittel

bei Temperaturen zwischen O und 250 C mit überschüssigem gasförmigem Chlor, vorzugsweise unter UV-Bestrahlung, umsetzt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsverbindung 3-Dimethylaminopropionitril verwendet·

3) Verfahren zur Herstellung von 2,4,5,6-Tetrachlorpyrimidin, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung von 3-Dimethylaminopropionitril mit einem vorzugsweise unter IQO⁰C siedenden Verdünnungsmittel, insbesondere Chloroform, in offenem oder
geschlossenem Gefäß mit gasförmigem Chlor behandelt, nach Abklingen der exothermen Reaktion unter Erhöhung der Temperatur auf vorzugsweise 50 - 100°C die Chlorierung unter UV-Bestrahlung fortsetzt bis im wesentlichen kein weiteres Chlor mehr aufgenommen wird und schließlich die Reaktionstemperatur auf etwa
150 - 220⁰C erhöht, die Chlorierung gegebenenfalls unter UV-Bestrahlung fortsetzt und aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch 2,4,5,6-Tetrachlorpyrimidin, bevorzugt destillativ, isoliert. Le A 10 799 - IO -

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4)■ Verfahren zur Herstellung von 4,5,6-TriGhlorpyrimidin, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung von 3-Dimethylaminopropionitril mit einem vorzugsweise unter 100 C siedenden Verdünnungsmittel, insbesondere Chloroform, in offenem oder geschlossenem Gefäß mit gasförmigem Chlor behandelt, nach Abklingen der exothermen Reaktion unter Erhöhung der Temperatur auf vorzugsweise 50 - 100⁰C die Chlorierung unter UV-Bestrahlung fortsetzt bis im wesentlichen kein weiteres Chlor aehr aufgenommen wird und schließlich die "eaktionstemperatur auf etwa 150 - 220⁰C erhöht, die Chlorierung gegebenenfelfle unter UV- , Bestrahlung fortsetzt und aus dem erhaltenen Reaktionegemisch 4,5,6-Trichlorpyriinidin, bevorzugt destillativ, isoliert.

*·) Nach den Verfahren der Ansprüche 1-2 hergestellte Chlorpyrimidine.

6) aach dem Verfahren des Anspruchs 3 hergestelltes 2,4,5,6-Tetrachlorpyrimidin.

7) Nach dem Verfahren des Anspruchs 4 hergestelltes 4,5_t.6-Trichlorpyrimidin".

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