188479. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2,3-difluor-5-(trifluor-metil)-piridin előállítására
1 188 479 2 A találmány tárgya eljárás 2,3-difluor-5-(trifluor-metil)-piridin előállítására, amely herbicidként alkalmazható. A 2-[4-/(3-fluor-5-trifluor-metil)-2-piridiniI/-oxi vagy tio/fenoxi]-alkanoil-savak és származékaik kémiai intermediereként hasznosíthatók. A szakirodalomban a gyűrűn klórozott piridinek fluor-piridinné való átalakítására általában fém-fluoridokat alkalmaznak. Finger és munkatársai (J. Org. Chem. 28, 1666 /1963/) 2-klór-piridint 2-fluor-piridinné kálium-fluorid segítségével alakítottak át dimetil-szulfon oldószerben 200°C hőmérsékleten. Hasonlóan a 2,3,5-triklór- és a 2,3,5,6-tetraklór-piridin fluorozásával 2-fluor- és 2,6-difluor-3,5-diklór-piridint állítottak elő. Az is jól ismert, hogy az alfa- vagy gamma-helyzetben lévő klóratomok a klór-piridinekben igen könnyen kicserélhetők fluoratomokra, míg a béta-helyzetű klóratomok lényegében ismertek a fluor nukleofil támadásával szemben. Chamber és társai (Proc. Chem. Soc. 1964, 83) leírták, hogy a pentaklór-piridinben például könnyen kicserélhetők az alfa- és gamma helyzetben lévő klóratomok, ha a reakciót kb. 200°C hőmérsékleten poláris, aprotikus oldószerben hajtjuk végre, míg a béta (3 és 5 helyzetű) klóratomok csak igen szélsőséges reakciókörülmények között (vízmentes kálium-fluorid, 400—500°C, 24 óra) cserélhetők le. Azt is megfigyelték, hogy a fluorozás csak abban az esetben volt sikeres, ha kiindulási anyagként minden helyzetben klórozott klór-piridint alkalmaztak. Ha 2,3,5,6-tetraklór-piridint használtak (melynek 4-es helyzetében hidrogénatom található), akkor a fenti körülmények között csak bomlástermékeket kaptak. A hasonló szubsztituciós reakciókban a béta-klór-piridin 10.000—100.000-szer lassabban reagált, mint az alfa-klór- vagy gamma-klór-piridin. A jelenség elméleti magyarázatát Newkome és Paudler (Contemporary Heterocyclis Chemistry, New York, John Wiley (1982), 262-3. old. adta meg. A 63.872 sz. közzétett európai szabadalmi bejelentés szerint klór-piridineket kálium-fluoriddal poláris aprotikus oldószer jelenlétében vagy távollétében reagáltatják. A leírás szerint ha a 2,3-diklór-5-(triklór-metil)-piridint kálium-fluoriddal reagáltatják, a 3-helyzetű (jS-helyzetű) klór megmarad, míg az összes többi kicserélődik fluoratomra. Végtermékként 3-klór-2-fluor-5-(trifluor-metil)-piridint kapnak. A találmány tárgya eljárás 2,3-difluor-5-/trifluor-metil/-piridin előállítására oly módon, hogy a piridin gyűrű 3-as helyzetében nukleofil szubsztitúciót hajtunk végre, majd a kapott vegyületet halogéncserélő reakcióba viszszük. A fenti vegyületet 3-klór-2-fluor-5-/trifluor-metil-/piridin és cézium-fluorid reakciójával állíthatjuk elő, oldószert és a kívánt termék képződéséhez megfelelő körülményeket alkalmazva. A találmány szerinti vegyület olyan herbicidek előállításához használható fel, mint például a 2-[/2-fluor-5-(trifluor-metil)-2-piridiniI-oxi/-fenoxi]-alkán savak és ezek származékaik. A találmány szerinti vegyület sokkal gyorsabban reagál 2-/4-hidroxi-fenoxi/-propionsawal és ennek származékaival és nagyobb kitermeléssel adja a végterméket, mint azok az intermedierek, amelyek a piridin gyűrű 2-es helyzetében klórvagy brómatomot tartalmaznak. A 2,3-difluor-5-/trifluor-metil/-piridin színtelen folyadék, amely 10s Pa nyomáson 104°C-on forr, ní,s értéke 1,3885. A 2,3-difluor-5-/trifluor-metil/ piridin 2-fluor-3-klór-5- -/trifluor-metil/-piridin és legalább vele ekvintoláris menynyiségű cézium-fluorid reakciójával állítható elő. Reakcióközegként vagy oldószerként előnyösen dimetil-szulfoxidot (DMSO), N-metil-pirrolidont, dimetil-formamidot (DVF), hexametil-foszforamidot (HMPA) vagy szulfolánt alkalmazhatunk. A reakcióhőmérséklet rendszerint 85- 180°C, előnyösen 120—170°C. Attól függően, hogy az adott reakcióban milyen oldószert alkalmazunk, az optimális hőmérséklet változhat. Például amikor DMSO-t has? nálunk, az előnyös reakcióhőmérséklet 120—140°C, ha szulfolánt, 150—170°C. Általában elmondhatjuk, hogy minél alacsonyabb hőmérsékleten vezetjük a reakciót, annál lassabban megy végbe áz átalakulás. A fenti realciót erős kevertetés mellett leéli végrehajtani, hogy a reagensek egy lényegében egységesen diszpergált keveréket alkossanak. A reakció végrehajtása szempontjából sem a reagensek aráryának adagolása, sem pedig az adagolás rendje nem krít kus. Általában az oldószert és a cézium-fluoridot összekeverik, mielőtt a 3-klór-2-f.uor-5-/trifluor-metil/-piridi it hozzáadják a reakcióelegyhez. Általában a reakció 4—100 órát vesz igénybe, és általában atmoszférikus nyomáson hajtják végre. Míg a reagensek pontos mennyisége nem kritikus, a cézium-fluoridot előnyös olyan mennyiségben alkalmazni, hogy a cézium-fluoridban lévő fluoratomok száma legalább megegyezzen a kiindulási anyagként használt 3- -klcr-2-fluor-5-/trifluor-metil/-pir:din moláris mennyiségével, vagyis a cézium-fluoridot legalább ekvintoláris mennyiségben célszerű alkalmazni. A reakció befejezése után a kívánt termék általánosan használt elválasztási és tisztítási technikák segítségével különítető el, mint például a desztilláció. A találmány egy előnyös kiviteli módja szerint a 3- -klcr-2-fluor-5-/trifluor-metil/-piridint a cézium-fluorid kb. 50%-os moláris feleslegével reagáltatjuk DMSO-ban, 12C—125°C hőmérsékleten állandó kevertetés mellett, atmoszférikus nyomáson. 48 éra elteltével a reakciót megállítjuk, és a kívánt terméket a szokásos módszerekkel választjuk el. eljárásunkat a következő példákkal illusztráljuk anélkül. hogy a találmányt a példákra korlátoznánk. /. példa ?., 3-difluor-5 -/trifluor-metil/-p iridin £gy sűrített levegővel meghajtott mechanikus keverővei és egy szárazjég kondenzátorral, hőmérővel és mintavevővel ellátott 100 cm3-es négynyakú gömblombikba 50 cm3 dimetil-szulfoxidot (DMSO), 1,9 g(0,0125 mól) céz:um-fIuoridot és egy kevés (kb. 0,5 g) kálium-karbonátot (azért adjuk hozzá, hogy semlegesítse a 3-klór-2- -fluor-5-/trifluor-metil/-piridinben esetlegesen lévő savat) mé ünk be és vákuum alatt 115°C-ra melegítjük. így körülbelül 20 cm3 DMSO-t desztillálunk le, hogy megszárítsuk a reakcióelegyet. Az oldat kinézetre világosbarna. 70°C-ra lehűtjük a rendszert és nitrogént buborékoltaturk bele. 1,98 g (0,01 mól) 3-klór-2-fluor-5-/trifluor-mi til/-piridint adunk egy részletben a reakcióelegyhez, majd felmelegítjük 105°C-ra és 21 órán keresztül egyfolytában kevertetjük, amíg fekete folyadékot nem kapunk. A kívánt termék, a 2,3-difluor-5-/trif]uor-metil/-pirid n képződését gázkromatográfiás és tömegspektrometriár módszerrel ellenőrizzük. 2. példa 2,3-difluor-5-/trifluor-metil/-p iridin 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
