201306. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2-metil-3,6-diklór-piridin előállítására
HU 201306 B 1 A találmány tárgya eljárás 2-metil-3,6-diklór-piridin előállítására. A 3,6-diklór-pikollnsav kereskedelemben forgalomban lévő hasznos herbicid, a 3.6- diklór-2-(triklór-metil)-piridin pedig ismert nitrifikáló inhibitor és herbicid. Ezeket a vegyületeket 2-szubsztituált piridin klórozásával nem könnyen állíthatjuk elő, mert ez a klórozás nem elég szelektív és nem kapjuk túlnyomó részt a kívánt 3.6- diklóré-2-szubsztituált piridin izomert az elegyben. A piridingyűrűbe más módszerrel is bevezethetünk klórt szelektíven a 2-szubsztituált piridin 3-as és 6-os helyzetében, attól függően, hogy a kiindulási anyagban ezekben a helyzetekben aminovagy hidroxilcsoport van-e jelen, és ezek a szükséges kiindulási anyagok a kereskedelemben nem hozzáférhetők. Azt találtuk, hogy a 2-metil-3,6-diklór-piridin könnyen hozzáférhető kiindulási anyagokból gyűrűzárási módszerrel állíthatjuk elő. Egy kétlépéses eljárást alkalmazunk, amelynek során akrilnitrilt és egy megfelelő diklór-metil-metil-ketont reagáltatunk egymással megfelelő körülmények között úgy, hogy l,l-diklór-3-cianopropil-metil-keton kapunk, amelyet gyűrűbezárva keletkezik a kívánt 2-metil-3.6- diklór-piridin. Az eljárás során az akrilnitrilt először megfelelő (I) képletű diklór-metil-metil-ketonnal kezeljük bázis, például alkálifém-karboxid vagy -hidroxid vagy tercier-amin jelenlétében, és így a (II) klépletű l,l-diklór-3-ciano-propil-metil-ketont kapjuk. A reakciót az 1. reakcióvázlat szemlélteti. A (II) képletű l,l-diklór-3-ciano-propil-metilkctonokat ezután sósavval ciklizálva (III) képletű 2-metil-3,6-diklór-piridint kapunk. A reakciót a 2. reakcióvázlat szemlélteti. A (II) képletű l,l-diklór-3-ciano-propil-metilketon és a (III) képletű 2-metil-3,6-diklór-piridin új vegyület. A diklór-metil-metil-keton és akrilnitril addíciós reakciója a találmány szerint rendszerint szerves oldószerben, például t-butanolban, etanolban, dimetil-formamidban, dimetil-szulfoxidban, acetonitrilben, metilén-kloridoan, tetrahidrofuránban és toluolban megy végbe. A reakció hőmérséklete 0- 120 °C, előnyösen 40-90 °C között változik. A reakcióelegyet rendszerint keverjük és gyakran visszafolyatási hőmérsékleten hajtjuk végre. Az addíciós reakcióhoz megfelelő bázisok a díklór-metil-hidrokarbil-ketonból protont elvonó bázisok. Ilyenek például az alkálifém-hidroxidok, például nátrium-hidroxid vagy kálium-hidroxid, alká- Hfén-alkoxidok, például kálium-t.butoxid vagy nátrium-etoxid, trialkil-aminok, például trietil-amin, N,N-dimetií-N-hexil-amin, N,N,N’,N’-tetrametiletiléa-diamin vagy N-metil-pirrolidon. Ha a bázis alkálifém-hidroxid vagy alkáüfém-alkoxid kvaterncr ammóniumsót, például N,N,N-trikapril-N-metil-ammónnur-kloridot vagy N-benzil-N,N,K-trietü-auimónium-kloridot is adhatunk hozzá a reakció megkönnyítésére. Az eljárás során közel ekvimoláris mennyiségű rilonitiik vt dildé r mcál-meti!-ketont vagy akrilonitril felesleget alkalmazhatunk. A reakciót addig folytatjuk, amíg túlnyomó részben a kívánt 1,1-diklór-3-cianopropil-metil-keton termék keletkezik, 2 vagy amíg a kiindulási anyag lényegében elfogy. A pontos reakcióidő a használt kiindulási diklór-metil-metil-keton, az oldószer és a reakcióhőmérséklet függvénye. A (II) képletű l,l-diklór-3-ciano-propil-metilketonokat a fenti eljárás során ismert módszerrel nyerhetjük ki, például desztillálással, extrahálással, kromatografálással és kristályosítással. Miután az l,l-diklór-3-ciano-propil-metil-ketonokat tiszta vagy részben tiszta formában kinyerjük, a találmány szerinti ciklizálási reakcióban felhasználhatók. Az 1, l-diklór-3-cianopropil-hidrokarbil-ketonok ciklizálási reakcióját úgy végezzük, hogy ezeket a vegyületeket sósav jelenlétében melegítjük. A sósavat a reakcióközeghez egyszerre vagy folyamatosan adhatjuk hozzá. Fémklorid Lewis-sav katalizátorokat, például cink-kloridot és alumínium-kloridot alkalmazhatunk a sósavval együtt a reakció megkönnyítésére. A reakció során víz keletkezik, és ezt keletkezése közben desztillálással, abszorpcióval vagy reakcióval távolíthatjuk el. Általában vízmentes reagenseket használunk. A ciklizálási reakciót tisztán vagy szerves oldószer jelenlétében, például ecetsavban, dimetil-formamidban, dimetil-szulfoxidban, dioxánban, dimetoxi-etánban, metoxi-etánban és toluolban végezhetjük. A reakció hőmérséklete 50-200 °C között, a nyomás 1-5 atm (101,325- 506,625 kPa) között változik előnyösen. A reakciót addig folytatjuk, amíg túlnyomórészt 2-metil-3,6-diklór-piridin termék keletkezik, vagy amíg lényegében elfogy ea. l,l-diklór-3-ciano-propil-metil-keton reagens. A szükséges idő 1,1-diklór-cianopropil-metil-ketontól, az oldószertől, a sósav-koncentrációtól, a Lewis-sav katalizátoroktól és használt hőmérséklettől függ. A (III) képletű 2-metil-3,6-diklór-piridinf a reakcióelegyből ismert módszerrel, például desztillálűssal, extrahálással és kromatografálással nyerhetjük ki. A találmány további részleteit a következő példákkal szemléltetjük. 1. példa 4.4- diklór-5-oxo-hexán-nitril előállítása A eljárás 11 ml t-butanol, 3 ml (31 mmól) l,l-diklór-2-propanon és 2 ml (32 mmól) akrilonitril elegyét 50 ml-es háromnyakú gömblombikba helyezzük, amely fel van szerelve egy mágneses keverő vei, egy csepegtetőtölcsérrel, egy mintavevő nyílással, egy hőmérővel ellátott Y-csővel és mosóberendezéshez vezető kivezetővel. 4 ml 25 t%-os nátrium-hidroxidot csepegtetünk hozzá 7 perc alatt, ezalatt a reakcióelegy exolerm módon 71 °C-ra melegszik. 68 perc keverés közben a reakcióelegy gázkromatográfiás analízise 40% el nem reagált l,l-dikiór-2- propanon, 42% 4,4-diklór-5-oxo-hexán-nitrilt, 10% l,l-diklór-2,4-ciklohexan-diont) 2% 1-klór-lacelil-2-ciano-ciklopropánt és 1% 1,1,3,3-tetraklór-2-metil-4-oxo-2-pentanolt mutat. 4.4- diklór-5-oxo-hexán-nitril-mintát izolálunk frakciónál! desztillációval 0,1' mbar nyomáson, a forráspont 92-95 °C, és frakcionált kristályosítással tisztítva az olvadáspont 49-51 °C. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
