CZ283077B6 - Způsob přípravy dialkyl-2,3-pyridindikarboxylátu a jeho derivátů z alfa,beta-nenasyceného oximu a aminobutendioátu - Google Patents

Abstract

Způsob přípravy komerčně využitelných pyridindikarboxylátových sloučenin kondenzací ,-nenasyceného oximu a aminomaleátu nebo aminofumarátu nebo jejich směsí.ŕ

Description

Způsob přípravy dialkyl-23-pyridindikarboxylátu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu přípravy substituovaného nebo nesubstituovaného esteru pyridindikarboxylové kyseliny jednostupňovou oxidací α,β-nenasyceného oximu aminobutendioátem v přítomnosti kyseliny, popřípadě v přítomnosti rozpouštědla.

Dosavadní stav techniky

Pyridin-2,3-dikarboxyláty jsou cennými meziprodukty při přípravě významných herbicidních 2(2-imidazolin-2-yl)nikotinových kyselin, esterů a solí. Tyto herbicidní prostředky a způsoby 15 jejich přípravy jsou popsány v patentu US 4,798.619 a US 4,758.667. Imidazolinylnikotináty a jejich deriváty jsou vysoce účinnými herbicidy v nízkých aplikačních dávkách a vykazují selektivní potlačení škodlivých plevelů v přítomnosti klíčových hospodářských plodin a mimoto mají výjimečně nízkou toxicitu vůči savcům.

Význam pyridindikarboxylátových derivátů, zejména jako nezbytných meziproduktů při výrobě herbicidních 2-(2-imidazolin-2-yl)-nikotinových kyselin, esterů a solí, vytváří potřebu účinných způsobů jejich výroby.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je způsob přípravy ekonomicky významných dialkyl-2,3-pyridindikarbo· xylátů obecného vzorce I ^Y\_v^\/^C00Rl

Z^^N^^COORj (I), kde Ri a R₂ představuje nezávisle vždy fenyl nebo Ci-C₄alkyl, popřípadě substituovaný fenylem, a Y a Z nezávisle představuje vždy vodík nebo C]-C₄alkyl, popřípadě substituovaný jedním až třemi halogeny nebo Ci-C₄alkoxyskupinami, jehož podstata spočívá v tom, že se α,β-nenasycený 35 oxim obecného vzorce II

Z^^N-OH (Π), kde Y a Z mají význam, uvedený u vzorce I, nechá v přítomnosti kyseliny, popřípadě v přítomnosti rozpouštědla, při teplotě 50 až 180 °C reagovat s aminobutendioátem obecného vzorce III

- 1 CZ 283077 B6 (III), kde R₃ a R4 nezávisle představuje vždy vodík, Ci-Cíalkyl, C₃-C_gcykloalkyl, fenyl, nebo R₃ a R4 mohou spolu s atomem, ke kterému jsou vázány, tvořit pěti- nebo šestičlenný alicyklický kruh, popřípadě přerušený kyslíkem, a Ri a R₂ mají význam, uvedený u vzorce I.

Sloučeniny vzorce III zahrnují aminomaleát vzorce IV(a), aminofumarát vzorce IV(b) .COOR!

COOR₂

COOR!

COOR₂ ^OOC ^lv(^a) JI IV(b)

R₄R₃r'r ^COOR₂ nebo jejich směsi, kde R_b R₂, R₃ a R4 mají význam, uvedený u vzorce III.

Oximy vzorce II je možno snadno připravit z příslušného aldehydického nebo ketonického prekurzoru standardními postupy, popsanými v literatuře, jako je J. March, Advanced Organic Chemistry, 3. vyd. str. 805-806. Například může příslušná α,β-nenasycená karbonylová sloučenina reagovat s hydroxylaminem na požadovaný oxim podle schématu I.

Schéma I

NH₂OH ^{Y CH},

7T ^N-OH (II)

Aminobutendioátové sloučeniny vzorce III je možno konvenčně připravit reakcí požadovaného aminu s dialkylacetylendikarboxylátem podle schématu II.

Schéma II

COORí ^COOR!

⁺ R4R3NH ------R4R3N

COOR₂ (i)

COOR₂

Alternativně je možno aminomaleáty včetně aminomaleátu vzorce IV(a) a aminofumarátu vzorce IV(b) připravit způsobem, popsaným v patentu US 4,766.218.

Nyní bylo zjištěno, že 5-substituované, 6-substituované, 5,6-disubstituované a nesubstituované pyridin-2,3-dikarboxylátové sloučeniny je možno účinně připravit smísením α,β-nenasyceného oximu vzorce I s aminobutendioátem vzorce III, popřípadě v přítomnosti rozpouštědla, přičemž se na tuto směs působí kyselinou a vzniklá reakční směs se zahřívá na teplotu mezi přibližně

-2CZ 283077 B6 teplotou místnosti a přibližně teplotou refluxu. Výhodně se α,β-nenasycený oxim vzorce

I a aminobutendioát vzorce ΙΠ mísí v poměru molámích ekvivalentů asi 1:1 až 1:1,5. Takto vytvořený pyridindikarboxylátový produkt vzorce I může být izolován standardními metodami, jako je extrakce, fřakční destilace, chromatografie apod. Pro ilustraci je tento postup s použitím aminobutendioátu vzorce III znázorněn na schématu III.

Schéma III

COOR-i

COOR₂

COORt coor₂ (ID (III) (I) ⁺ R4R3NH ⁺ H₂O

Je samozřejmé, že pro postup podle vynálezu je možno účinně použít i aminomaleát vzorce IV(a), aminofumarát vzorce IV(b) i směsi aminobutendioátů.

Mezi kyseliny, vhodné pro postup podle vynálezu, patří kyseliny, používané obvykle v kondenzačních reakcích, jako je octová kyselina, propionová kyselina, p-toluensulfonová kyselina, methansulfonová kyselina, kyselina sírová, kyselina fosforečná, oxychlorid fosforu, chlorid fosforitý, bromid fosforitý, kyselina chlorovodíková, kyselina bromovodíková apod. Výhodné jsou silné minerální kyseliny, jako je kyselina sírová, chlorovodíková, bromovodíková apod. Zvlášť výhodná je kyselina chlorovodíková.

Vhodnými rozpouštědly pro postup podle vynálezu jsou aromatické a halogenaromatické uhlovodíky, jako je xylen, toluen, benzen, halogenbenzen, dihalogenbenzen apod., halogenalifatická rozpouštědla, jako je dihalogenethan, dihalogenmethan apod., alifatické estery, jako je ethylacetát, ethylpropionát atd., a alkoholy, jako je methanol, ethanol, propanol apod. Obecně jsou vhodná rozpouštědla o teplotě varu asi 50 až 180 °C.

Rychlost tvorby pyridindikarboxylátového produktu vzorce I je závislá na teplotě, a reakční dobu lze proto účinně zkrátit zahříváním reakční směsi na teplotu vyšší než teplota místnosti, výhodně na teplotu refluxu.

K bližšímu osvětlení určitých konkrétních podrobností vynálezu jsou uvedeny příklady provedení, které však žádným způsobem neomezují rozsah vynálezu. Pokud není uvedeno jinak, jsou díly myšleny hmotnostně a zkratka NMR znamená jadernou magnetickou rezonanci.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Příprava diethyl-5-ethyl-2,3-pyridindikarboxylátu z 2-ethylakroleinoximu a diethyl-2-aminobutendioátu

+

COOCyHg

COOC2H₅

COOC₂Hs

COOC2H5

Na směs 4,95 g (0,05 mol) 2-ethylakroleinoximu a 9,35 g (0,05 mol) diethyiaminobutendioátu v kyselině octové se při teplotě místnosti působí v jedné dávce 5,2 g (0,05 mol) koncentrované kyseliny sírové, směs se míchá 2,5 h při teplotě místnosti, zahřívá 2,5 při teplotě refluxu, ochladí a vakuově zahustí na olejovitý zbytek. Olejovitý zbytek se rozdělí mezi ethylacetát a vodu. Organická fáze se vakuově zahustí a získá se titulní produkt ve formě oleje, charakterizovaný NMR spektroskopií.

Příklad 2

Příprava diethyl-2,3-pyridindikarboxylátu z akroleinoximu a diethyl-2-aminobutendioátu ^N-OH _xCOOC2H₅

COOC2H5

COOC₂H₂

COOC2H₅

K míchané směsi 6,8 g (0,096 mol) akroleinoximu a 9,35 g (0,05 mol) diethyl-2-aminobutendioátu v 25 ml octové kyseliny se v jedné dávce přidá 5,2 g (0,05 mol) koncentrované kyseliny sírové za vzniku prudké exotermní reakce. Reakční směs se 1 h zahřívá na teplotu refluxu, ochladí a vakuově zahustí za vzniku dehtovitého zbytku. Zbytek se rozdělí mezi methylchlorid a vodu. Organická fáze se vakuově zahustí za vzniku titulního produktu ve formě oleje v množství 2,4 g, odpovídajícím surovému výtěžku 21 %, jak bylo zjištěno NMR analýzou.

Příklad 3

Příprava diethyl-5-methyl-2,3-pyridindikarboxylátu z 2-methylakroleinoximu a diethyl-N,N-dibutylaminobutendioátu ^N-OH _xcooc₂h₅

n—Bu₂N COOC₂H₅

COOC2H₂

COOC2H₅

K míchané směsi 2,21 g (0,026 mol) 2-methylakroleinoximu a 7,8 g (0,026 mol) diethyl-N,Ndibutylaminobutendioátu v ethylendichloridu se při teplotě ledové lázně pomalu během 5 min přidává plynný chlorovodík, směs se míchá 1/2 h, nechá se dojít na teplotu místnosti, mírně se ochladí na asi 22 °C, pak se znovu přidává plynný chlorovodík, dokud není reakční směs homogenní, načež se 2 h zahřívá při 85 °C, ochladí na teplotu místnosti a zchladí ethylacetátem a vodou. Organická fáze se vakuově zahustí za vzniku titulního produktu ve formě olejovitého zbytku v množství 6,3 g o čistotě 53 % s výtěžkem 54 % podle analýzy NMR.

-4CZ 283077 B6

V podstatě stejným postupem s použitím 0,10 mol 2-methylakroleinoximu a 0,15 mol diethylΝ,Ν-dibutylaminobutendioátu se získá titulní produkt s výtěžkem 75 % o čistotě 53 % podle analýzy NMR.

Příklad 4

Příprava diethyl-5-methyl-2,3-pyridindikarboxylátu z 2-methylakroleinoximu a diethyl-N-cyklohexylamobutendioátu

COOC₂H2

COOC₂H_s

K míchané směsi 2,13 g (0,025 mol) 2-methylakroleinoximu a 6,3 g (0,026 mol) diethyl-Ncyklohexyalminobutendioátu v ethylendichloridu se při teplotě ledové lázně přidává plynný chlorovodík do vymizení exotermního projevu, směs se asi 2 h zahřívá při 70 až 75 °C, ochladí a zalije ethylacetátem a vodou. Organická fáze se vakuově zahustí na titulní produkt ve formě olejovitého zbytku v množství 3,25 g; surový výtěžek 62 % podle analýzy NMR.

Příklad 5

Příprava diethyl-5-methyl-2,3-pyridindikarboxylátu z-2-methylakroleinoximu a diethylmorfolinbutendioátu

COOC₂H₂

COOC₂H₅

K míchané směsi 5,2 g (0,05 mol) 2-methylakroleinoximu a 13,0 g (0,05 mol) diethylmorfolinbutendioátu v ethylendichloridu se v průběhu 10 min při asi 25 °C (chlazení ledovou lázní) přidává plynný chlorovodík, směs se nechá exotermně ohřát na 53 °C, pak se asi 1 h zahřívá k refluxu, ochladí se a zalije vodou a methylenchloridem. Organická fáze se vakuově zahustí na titulní produkt ve formě olejovitého zbytku v množství 10,6 g v čistotě 45 % s výtěžkem 40 % podle analýzy NMR.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob přípravy dialkyl-2,3-pyridindikarboxylátu obecného vzorce I

   Y^^^^^COOR!

   Z^^N^^COORz (I), kde Ri a R₂ představuje nezávisle vždy fenyl nebo C_rC₄alkyl, popřípadě substituovaný fenylem, a Y a Z nezávisle představuje vždy vodík nebo Ci-C₄alkyl, popřípadě substituovaný jedním až třemi halogeny nebo Ci-C₄alkoxyskupinami, vyznačující se tím, že se α,β-nenasycený oxim obecného vzorce II ^Y^^CH2

   Z^^N-OH (Π), kde Y a Z mají význam, uvedený u vzorce I, nechá v přítomnosti kyseliny, popřípadě v přítomnosti rozpouštědla, při teplotě 50 až 180 °C reagovat s aminobutendioátem obecného vzorce III _XCOOR₁ coor₂ kde R₃ a Rt nezávisle představuje vždy vodík, Ci-C₆alkyl, C₃-C₈cykloalkyl, fenyl, nebo R₃ a R4 mohou spolu s atomem, ke kterému jsou vázány, tvořit pěti- nebo šestičlenný alicyklický kruh, popřípadě přerušený kyslíkem, a R] a R₂ mají význam, uvedený u vzorce I.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že α,β-nenasyceného oximu obecného vzorce II a aminobutendioátu obecného vzorce III se použije ve vzájemném molámě ekvivalentním poměru 1:1 až 1:1,5.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako kyseliny použije kyseliny, zvolené ze skupiny, zahrnující octovou kyselinu, p-toluensulfonovou kyselinu, methansulfonovou kyselinu, kyselinu sírovou, kyselinu fosforečnou, oxychlorid fosforu, chlorid fosforitý, bromid fosforitý, chlorovodík a bromovodík.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se jako kyseliny použije chlorovodíku.
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se reakce provádí v příto- mnosti rozpouštědla.

   -6CZ 283077 B6
6. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že se jako rozpouštědla použije rozpouštědla, zvoleného ze skupiny, zahrnující xylen, toluen, benzen, halogenbenzen, dihalogenbenzen, dihalogenethan, dihalogenmethan, ethylacetát, ethylpropionát, methanol, ethanol, propanol a butanol.
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že se jako rozpouštědla použije dichlorethanu.
8. 8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se použije odpovídajících výchozích látek pro přípravu sloučeniny obecného vzorce I, kde Z je vodík aY je Ci-C₄alkyl, popřípadě substituovaný jedním halogenem nebo Ci-C₄alkoxyskupinou.
9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že se použije odpovídajících výchozích látek pro přípravu sloučeniny, zvolené ze skupiny, zahrnující di(C]-C₄alkyl)-5-ethyl-2,3-pyridindikarboxylát, di(C]-C₄alkyl)-2,3-pyridindikarboxylát, di(Ci-C₄alkyl)-5-methyl-2,3-pyridindikarboxylát, di(Ci-C₄alkyl)-5-(methoxymethyl)-2,3-pyridindikarboxylát a di(Ci-C₄alkyl)-5-(chlormethyl)-2,3-pyridindikarboxylát.