202213. lajstromszámú szabadalom • Eljárás acilezett imidazol- és pirazol származékok előállítására
1 HU 202 213 B 2 A találmány tárgya eljárás acilezett imidazol- és pirazolszármazékok előállítására, a megfelelő szubsztituálatlan vagy szubsztituált imidazolnak vagy pirazolnak acilezőszerekkel, katalizátor jelenlétében való közvetlen acilezésével. Az imidazoloknak Friedel-Crafts reakcióban való közvetlen C-alkilezése eddig ismeretlen volt, illetve technikai méretekben nem volt kivitelezhető [lásd A. R. Katritzky és C. W. Rees, Comprehensive Heterocyclic Chemistry, 5. kötet, 402. oldal (1984) Pergamon Press; K. Hofmann, The Chemistry of Heterocyclic Compounds, 6. kötet: Imidazole and its derivates, I. rész, 49. és 59. oldal (1953) Interscience Publishers)]. Ezért eddig arra kényszerültek, hogy az előállítást más utakon végezzék el, például N-acctil-imidazoloknak fotokémiai átrendeződésével [lásd J. L. La Mattina és társai, J. Org. Chem. 48, 897-898 (1983)] vagy 4- -formil-imidazoloknak Grignard-rcagenssel való reakciójával és ezt követő oxidációjával [lásd például R. Paul és társai, J. Med. Chem. 28, 1704-1716 (1985)] vagy 4-acil-amino-5-metil-izoaxazoioknak hidrogenolízisével (lásd EP 156 644, Pfizer szabadalom). Ezek a módszerek azonban költségesek, és technikai méretekben nem kivitelezhetőek. A pirazolgyűrű Friedel-Crafts acilezése sem járható út Az acil-pirazolokat ezért eddig csak költséges eljárásokkal tudták előállítani, például pirazol-3-karbonil-klorid és benzol reakciójával (Friedel-Crafts reakció) vagy a megfelelően szubsztituált nem gyűrűs kiindulási vegyületekből végzett pirazolgyűrű szintézisekkel [lásd The Chemistry of Heterocyclic Compounds, 20. kötet, R. H. Wiley (szerkesztő) 117-124. oldal (1967)]. A pirazolgyűrűnek technikai méretekben is érdekes, közvetlen acilezését eddig még nem írták le. Azt találtuk, hogy közvetlenül C-acilezett (I) általános képletű imidazolokat és (II) általános képletű pirazolokat állíthatunk elő - az (I) általános képletben R1 hidrogénatom vagy 1^1 szénatomos alkilcsoport, R2 hidrogénatom vagy 1-4 szénatomos alkilcsoport és R3 1-4 szénatomos alkilcsoport és az acilcsoport 4-vagy 5-helyzetben lehet; a (II) általános képletben R3 1-4 szénatomos alkilcsoport -(III) általános képletű imidazolokból, illetve (IV) képletű pirazolból - a képletben R1 és R2 a fenti jelentésűek(V) általános képletű acilezőszcrekkel - a képletben R3 a fenti jelentésű és Y lehasadó csoportot, így halogénatomot, alkoxi-, acil-oxi-, hidroxi-, amido- vagy karboxicsoportot jelent - zeolitkatalizátorok jelenlétében. így például az [A] reakcióvázlat szerint a 2-metil-imidazolból eceetsavanhidriddel, zeolitkatalizátor jelenlétében, 4-acetil-2-metil-imidazolt nyerünk. A 4- -metil-imidazol analóg reakciójával 2-acetil4-metil-imidazol mellett főleg 5-acetil4-metil-imidazolt nyerünk. A találmány szerinti eljárás elegánsan kiküszöböli az eddig ismert többlépéses előállítási reakciók hátrányait. A találmány szerinti eljáráshoz alkalmas heteroaromás vegyülctek a (III) általános képletű imidazolok és a (IV) képletű pirazolok, így például az imidazol, 2-metil-imidazol, 4-metil-imidazol, 4-n-butil-imidazol, 2- -izopropil-imidazol, 2-izopropil4-etil-imidazol, 2,4- -di(n-butil)-imidazol vagy pirazol. A találmány szerinti eljáráshoz acilezőszerként a szokásos vegyületeket alkalmazhatjuk, például acetilkloridot, ecetsavat, ecetsavanhidridet, mctil-acetálot, etil-acetátot, acetamidot, propionsavkloridot, propionsavat, propionsavanhidridet, vajsavat, vajavkloridot, vajsavanhidridet, izovajsavat, izovajsavkloridot, izovajsavanhidridet, valeriánsavat, valeriánsavkloridot. A találmány szerinti eljárásnál katalizátorként zeolitot használunk. A zcolitok olyan kristályos alumíniumszilikátolc, amelyeknek nagyon szabályosan felépített kristályos szerkezetük van, és amely kristályos szerkezet Si04- és A104-tetraéderek merev háromdimenziós hálózatából áll, amelyeket közös oxigénatomok kötnek össze. A szilícium- és alumíniumatomok aránya az oxigénatomokhoz = 1 : 2. Az A104-tctraéderek negatív töltését a kristályrácsba beépült kationok, például alkálifém- vagy hidrogénionok egyenlítik ki. A kristályrács kationjai könnyen kicserélhetők más fémionokra. A tetraéderek közötti teret a szárítással, illetve kihevítésscl való vízelvonás előtt vízmolckulák töltik ki. A zcolitokban a kristályrácsba alumínium helyett más elemek, így bór, gallium, vas, króm, vanádium, arzén, antimon vagy berílium is beépülhetnek, vagy a kristályrácsban a szilíciumot más négy vegyértékű elem, így germánium, titán, cirkónium vagy hafnium is helyettesítheti. Szerkezetüknek megfelelően a zcolitok különböző csoportokba tartoznak. így a mordenit-csoportnál a tetraéderek láncokat, a kabazit-csoportnál rétegeket képeznek, míg a faujasit-csoportnál a tetraéderek poliéderekké rendeződnek, például köbös oktaéderekké, amelyek négy- illetve hattagú gyűrűkből épülnek fel. A köbös oktaédereknek egymáshoz való kapcsolódásától függően a kristályrácsban különböző nagyságú üregek és pórusok keletkeznek, aminek alapján A, L, X vagy Y típusú zeolitokat különböztetünk meg. A találmány szerinti eljárásnál számításba vehető katalizátorokként szerepelhetnek például a mordenit-csoportba tartozó zeolitok, az erionit illetve kabazit típusú, szűk pórusú zeolitok, vagy a faujasit típusú zeolitok, például az Y-, X- vagy L-zeolitok. A zeolitoknak ebbe a csoportjába tartoznak az úgynevezett „ultrastabil”, faujasit típusú zeolitok, azaz az alumíniummentesített zeolitok is. Az ilyen zeolitok előállítására szolgáló eljárásokat ismertet a „Catalysis by Zeolites” 5. kötetének Surface Science and Catalysis tanulmánya (szerkesztő: B. Imclik és társai), Elsevier Scientific Publishing Company 1980, 203. oldal és a „Crystal Structures of Ultra-stable Faujasites” Advances in Chemistry Series Nr. 101, American Chemical Society, Washington, DC a 226. oldaltól (1971), valamint a 4 512 961 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Előnyös a pentasil típusú zeolitoknak katalizátorként való alkalmazása. Ezeknél az alapegység Si04-tetraédcrekből felépített öttagú gyűrűből áll. Ezeket magas Si02/Alz03 arány jellemzi, valamint olyan pórusméret, amelyik az A típusú és az X vagy Y típusú zeolitok pórusmérete között van. A katalizátorként felhasználható zeolitok különböző kémiai összetételűek lehetnek, például alumínium-, bór-, vas-, berilium-, gallium-, króm-, arzén-, antimon- és bizmut-szilikát zeolitok és ezek elegyei, valamint alumínium-, bór-, gallium-, vas-germanát zeolitok és ezek elegyei. A találmány szerinti eljáráshoz katalizátorként különösen alkalmasak a pentasil típusú alumínium-, bór- vagy vas-szilikát zeolitok. Az alumínium-szi-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
