195196. lajstromszámú szabadalom • Eljárás halogénezett uracil-származékok előállítására
195196 A találmány tárgya új eljárás (I) általános képletíí halogénezett uracil-származékok — —mely képletben R jelentése 1-4 szénatomos alkil-csoport — előállítására (II) általános xépletű uracil-származékokból — mely képletben R jelentése az (I) általános képletnél megadottal egyező — vizes nátrium-hidroxid oldatban nátrium-hipoklorittal végzett klórozás útján oly módon, hogy a (II) általános képletíí uracil-származék — mely képletben R jelentése a fenti — nátriumsóját 1,01-1,1 mól vizes nátrium-hipoklorittal 0-25°C között, az anyagok 0,1-5, előnyösen 0,1-1 másodperc közötti összekeverése mellett reagáltatjuk. Az (I) és (II) általános képletekben R 1-4 szénatomos alkil-csoportként bármely egyenes vagy elágazó láncú csoportot, így metil-, etil-, n-propil-, i-propil-, n-butil-, szek-butil-, terc-butil- vagy i-butil-csoportot jelenthet. Az uracil-származékok fontos bioaktív vegyületek: a nukleinsavak építőkövei és különböző növényvédő szerek, mint amilyenek a herbicidek, fungicidek, növekedésszabályozók hatóanyagai. Egyik fontos csoportjuk, az (I) általános képletű 3-alkil-5-halo-6-metiluracilok — mely képletben R jelentése 1-4 szénatomos alkilcsoport — fokozott gyomirtó hatást mutatnak. Ez a kedvező biológiai hatásuk akkor lép fel vagy erősödik, ha az uracil-gyűrü az 5-ös helyzetben halogénnel, elsősorban klórral szubsztituált. A 3-alkil-6-metil-uracilok többféleképpen klórozhatok. A legáltalánosabb az elemi klórral vizes vagy szerves, például ecetsavas közegben történő eljárás, amely különösen a klórgáz gyártás helyén használható előnyösen. Hátrányt jelent azonban a klór erősen mérgező tulajdonsága, az oxidativ mellékreakcióra való hajlama. Emiatt a reakció nagyon gondos kivitelezést igényel. Ilyen eljárást tartalmaz a 3 352 862 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Az ugyancsak gyakran alkalmazott szulfurilklorid enyhébb klórozó szer, de a keletkező gáznemű termékek, mint amilyen a sósav és a kén-dioxid, miatt a klórgázhoz hasonló korrozív hatást mutat, nagy molekulatömege és viszonylag magas egységára pedig jelentős költségnövekedést okoz. Ezt a klórozási módszert valósítja meg a 3 480 631 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás. Ozemi szempontból legkedvezőbb, amikor klórozó szerként vizes nátrium-hipoklo-1 it oldatot alkalmaznak. A reakcióban nincs gázfejlődés, ami külön elnyelető berendezést igényelne. A csekély mértékű korrózió miatt vaskészülékben dolgozhatnak. A reakciókomponensek adagolása, a reakcióelegv feldolgozása a korábbi eljárásokhoz képest sokkal egyszerűbb. A klórozás homogén fázisban végezhető, mert a gyengén savas karakterű uracil-származékot erősen lúgos, például alkálifémhidroxidos, vizes oldatban oldják. A klórozás befejeződése után a semlegesített 2 1 reakcióelegyből a termék kiválik. Ilyen előállítási mód szerepel az 1 803 167 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírásban, amely szerint például 3-terc-butil-6-metil-uracil nátriumsóját vizes oldatban 16% mólíölösleg 10%-os vizes nátrium-hipoklorit oldattal klórozzák 30°C és 45°C közötti hőmérsékleten. A reakcióelegyet az előző gyártás zagyával oltják be, és a pH érték 7-re való állítása után a kivált terméket szűrik. A termelés az elméletinek 87,5%-a. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy ha az uracil-származék és a nátrium-hipoklorit reakciójánál a reakcióhőmérsékletet 0-25°C közé csökkentjük, és a reakció közben biztosítjuk a nátrium-hipoklorit sztöchiometrikust meg nem haladó mólarányát, akkor a klórozás hozama 90-95%-ra emelkedik. Ilyen körülményeket könnyen megvalósíthatunk 1 literes vagy annál kisebb térfogatú laboratóriumi készülékben. Szakaszos üzemi méretű gyártásnál (1000-szeres méretnövelés) azonban az alkalmazott autokláv keverési feltételeitől függően (keverő formája, áramlástörő, fordulatszám stb.) a klórozás hozama még így is jelentősen csökkent (40-50%) a laboratóriumi eredményekhez képest. Az eljárás laboratóriumi felülvizsgálatakor megállapítottuk, hogy a másodpercek alatt lejátszódó főreakció termelését a körülbelül egy nagyságrenddel kisebb sebességű konszekutív oxidáció mellékreakciók rontják le. A reakcióhőmérséklet növelése csak 40°C fölött idéz elő jelentősebb termeléscsökkenést, de már alacsonyabb hőmérsékleten is (0-10°C) a végtermék a nátrium-hipoklorit hatására töredék molekulákká (szén-dioxid, ammónia stb.) oxidálódik. Az oxidáció Jehát a végtermék fel - dúsulásávai, a klórozás végén lép előtérbe. Ezért javul például a termelés, ha' a termékben 1-2% elreagálatlan uracil-származékot engedünk meg. Az oxidációs mellékreakciók visszaszorítására kísérleteket végeztünk olyan műveleti megoldással, amely a teljes átkeverés idejét egy másodperc alá csökkenti és a keverési zónában a kiindulási uracil-származékot állandó fölöslegben tartja, illetve biztosítja, hogy a reagáló anyag és a klórozó szer ekvimoláris koncentrációban legyen. A termeléscsökkenés döntő oka a homogén fázis ellenére ugyanis a nagy volumenből eredő relatív keverési hatásfok csökkenése. A klórozó szer adagolás helyén jelentős nátrium-hipoklorit koncentráció gradiens lép fel. Közismert, hogy a több m3-es szokványos keveréssel ellátott szakaszos autóklávok teljes átkeverési ideje (a koncentrációgradiens megszűnése) perc körüli érték, tehát az autóklávban az adagolás helyén létrejövő nagy nátrium-hipoklorit koncentráció gradiens a túloxidációnak kedvező feltételeket teremt. A kiindulási uracil-származék fölöslegben tartását, illetve a reagáló komponensek 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
