DE1670086B2

DE1670086B2 - Verfahren zur Herstellung von Pyrimidinderivaten

Info

Publication number: DE1670086B2
Application number: DE1670086A
Authority: DE
Inventors: Harro Dr. 6710 Frankenthal Petersen
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1965-07-22
Filing date: 1966-05-25
Publication date: 1975-04-17
Also published as: CH473128A; DE1670086A1; DE1670093C3; US3450703A; DE1670086C3; DE1670087A1; DE1670093B2; DE1545601A1; NL6610242A; DE1670093A1; GB1148102A; BE684497A; AT265280B

Description

R₁-N
H,C

N—R,

CH-OH

(D

in der R₁ und R₂ Wasserstoff oder Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R₃ und R₄ Alkylgruppen mit I bis 4 Kohlenstoffatomen und X Sauerstoff oder Schwefel bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man entweder

a) etwa 1 Mol eines Harnstoffs der allgemeinen Formel II

R₁N

CH,

OR,

NR₂ H

(Π)

30

35

in der R₁, R₂ und X die zuvor genannte Bedeutung haben und R₅ Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, mit etwa 1 Mol eines Aldehyds der allgemeinen Formel III

CH-CHO

(III) Aus Angew. Chemie 76 (1964), 909 ff., insbesondere S. 914 und 917, ist bekannt, daß man durch Umsetzung von 1 Mol Harnstoff mit 2 Mol eines Aldehyds, der in «-Stellung zur Carbonylgruppe mindestens 1 Wasserstoffatom besitzt, Propylenharnstoff-Derivate erhalten kann. Ferner war aus der gleichen Literaturstelle bekannt, daß die primären Reaktionsprodukte von Harnstoff und Aldehyd in einem reversiblen Gleichgewicht mit den Ausgangsverbindungen stehen. Gemäß dieser Literaturstelle war zu erwarten, daß die Umsetzung von Harnstoff mit Aldehyd-Gemischen ebenso wie die Umsetzung von Reaktionsprodukten von 1 Mol Harnstoff und 1 Mol eines Aldehyds A mit einem Aldehyd B zu einem Gemisch von Endprodukten führen würde. Mit der Möglichkeit, unter diesen Umständen ein einheitliches Endprodukt in hoher Ausbeute zu erzielen, war nicht zu rechnen.

Es wurde gefunden, daß man Pyrimidinderivate der allgemeinen Formel I

R₁-N
H₂C

R₄

N-R₂ CHOH

(D

in der R₃ und R₄ die zuvor genannte Bedeutung laben, bzw. einem Acetal oder Vinyläther dieses Aldehyds, oder

b) etwa 1 Mol eines Harnstoffs der allgemeinen Formel IV

R₂N N-R_{1 (|V)}

R,O—CH H

\
CH

/ \
R₄ R₃

in der R₁ und R₂ Wasserstoff oder Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R₃ und R₄ Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und X Sauerstoff oder Schwefel bedeutet, in guten Ausbeuten und auf sehr einfache Weise erhält, wenn man entweder

a) etwa 1 Mol eines Harnstoffs der allgemeinen Formel II

55

60

65

in der R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ und X die zuvorgenannte Bedeutung haben, mit etwa 1 Mol Formaldehyd

R₁N
CH₂
OR,

NR₂ H

(M)

in der Ri, R₂ und X die zuvor genannte Bedeutung haben und R₅ Wasserstoff oder einen Alkvlrest mit

I bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, mit etwa 1 Mol eines Aldehyds der allgemeinen Formel III

CH-CHO

(IH)

in der R₃ und R₄ die zuvor genannte Bedeutung haben, i<? bzw. einem Acetal oder Vinyläther dieses Aldehyds, oder

b) etwa 1 MoI eines Harnstoffs der allgemeinen Formel IV

X

Il c

R, N

R₅O-CH

N-R₁
H

(IV)

CH

in der R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ und X die zuvor genannte Bedeutung haben, mit etwa 1 Mol Formaldehyd bzw. einem Acetal dieses Aldehyds bei Temperaturen _}0 zwischen 30 und 100° C in Gegenwart von 5 bis 30 Gewichtsprozent einer Säure und 50 bis 400 Gewichtsprozent Wasser, bezogen jeweils auf die Menge der Ausgangsverbindungen der allgemeinen Formeln II bzw. IV, und gegebenenfalls weiteren Lösungs- und/oder Verdünnungsmitteln umsetzt.

An Stelle der freien Aldehyde kann man auch deren Acetale oder die entsprechenden Vinyläther verwenden.

Als Ausgangsstoffe entsprechend der allgemeinen Formel IV lassen sich beispielsweise Mono-u-isobutylolharnstoff, N,N' - Dimethyl - N - mono - u - methoxyjsobutylharnstoff und als Ausgangsstoffe der allgemeinen Formel II z. B. Monomethylolharnstoff, Monoalkoxymethylharnstoffe, wie Monomethoxymethylharnstoff, Ν,Ν'-Dimethyl-N-monomethoxytnethylharnstoff sowie die entsprechenden Thioharnstoffe verwenden.

Der bevorzugte Aldehyd der allgemeinen Formel III ist Isobutyraldehyd.

Als Säuren lassen sich z. B. Chlorwasserstoff, Schwefelsäure, Oxalsäure oder p-Toluolsulfonsäure verwenden. Man wendet die Säuren in Mengen von 5 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf die Ausgangsstoffe der allgemeinen Formeln II oder IV, an.

Die Reaktion wird in Gegenwart von Wasser in Mengen von 50 bis 400 Gewichtsprozent, bezogen auf die Ausgangsstoffe der allgemeinen Formeln 11 oder IV, durchgeführt. Es ist möglich, zusätzlich Lösungs- und/oder Verdünnungsmittel, wie Dioxan oder Dimethylformamid, einzusetzen. Die Lösungs- und/oder Verdünnungsmittel können einzeln oder als Gemisch verwendet werden.

Die Umsetzung der Stoffe der allgemeinen Formeln II und IV mit Aldehyden bzw. deren Derivaten erfolgt zweckmäßig im Molverhältnis 1:1, weil die Reaktionsteilnehmer in diesem Molverhältnis bei der Reaktion verbraucht werden. Geringe Abweichungen von diesem Molverhältnis sind möglich. Man führt die Umsetzung zwischen 30 und 100° C, vorzugsweise zwischen 50 und 80° C, durch.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um eine Kondensationsreaktion, bei der unter Abspaltung von Wasser oder Alkohol eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verknüpfung bei gleichzeitigem Ringschluß stattfindet. Die Abspaltung von Wasser oder Alkohol kann durch höheren Säurezusatz, gegebenenfalls zusammen mit einer Erhöhung der Reaktionstemperatur, beschleunigt werden, jedoch gelingt es in vielen Fällen, bereits bei niedriger Temperatur in Gegenwart größerer Säuremengen die 4-Hydroxy-2-oxo-(thiono)-hexahydropyrimidine zu erhalten. Andererseits ist es möglich, die Umsetzung bei höherer Temperatur in Gegenwart von weniger Säure durchzuführen. Die Wahl der Temperatur richtet sich nach den jeweiligen Reaktionspartnern und kann bei Erhöhung des Säurezusatzes erniedrigt werden und umgekehrt.

Die nach diesem Verfahren herstellbaren Verbindungen sind wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung von Leder- und Lackhilfsstoffen sowie für Schädlingsbekämpfungsmittel. Sie sind außerdem langsam wirkende Düngemittel.

Die in den folgenden Beispielen angeführten Teile bedeuten Gewichtsteile.

Beispiel 1

Zu einer Lösung von 132 Teilen N,N'-Dimethyl-N-methoxymethylhamstoff in 300 Teilen Wasser werden unter Rühren 72 Teile Isobutyraldehyd hinzugegeben. Nach Zusatz von 30 Teilen konzentrierter Salzsäure wird das Reaktionsgemisch 1 Stunde unter Rühren und Rückflußkühlung auf 80 C erwärmt. Nach Abkühlen der Reaktionslösung auf Raumtemperatur wird mit Natronlauge neutralisiert. Zur Entfernung des Wassers und des abgespaltenen Methanols wird die Reaktionslösung im Wasserstrahlpumpenvakuum bei 60 bis 70^cC Badtemperatur eingedampft, wobei ein sirupöser Rückstand mit ungelöstem Natriumchlorid erhalten wird. Das Natriumchlorid wird von dem noch warmen, sirupösen Produkt durch Filtration schnell abgetrennt. Beim Abkühlen des Filtrats beginnt nach kurzer Zeit das Reaktionsprodukt zu kristallisieren. Es werden 160 Teile 2-Oxo-4 - hydroxy -1,3,5,5 - tetramethyl - hexahydropyrimidin erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 93% der Theorie. Die elementaranalytischen, papierchromatographischen und IR-spektroskopischen Daten stimmen mit einem auf anderem Wege hergestellten Vergleichsprodukt überein. Der Schmelzpunkt des umkristallisierten Produkts beträgt 93° C.

Analyse für C₈H₁₆O₂N₂ (172):

Berechnet ... C 55,8, H 9,3, N 16,3%;
gefunden .... C 56,0, H 9,3, N 16,1%.

Beispiel 2

Eine Mischung von 148 Teilen N-Isobutylol-thioharnstoff, 100 Teilen einer 30%igen wäßrigen Formaldehydlösung, 100 Teilen Wasser und 40 Teilen konzentrierter wäßriger Salzsäure werden unter Rühren und Rückflußkühlung 2 Stunden bis zum Sieden erhitzt. Die Temperatur steigt während der Reaktions-

dauer langsam bis auf 80⁰C an. Nach Abkühlen der Reaktionsmischung wird mit Natronlauge neutralisiert, der gebildete Niederschlag wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Es werden 132 Teile 2 - Thiono - 4 - hydroxy - 5,5 - dimethyl - hexahydropyrimidin erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 83% der Theorie.

I! c Die Verbindung läßt sich aus Methanol umkrir.tallisieren und schmilzt dann unter Zersetzung bei 155 bis 157⁰C.

Analyse für C₆H₁₂N₂OS:

Gefunden .. C 44,9, H 7,6, O 9,9, N 17,3, S 20,1 %; berechnet .. C 45,0, H 7,5, O 10,0, N 17,5, S 20,0%.

/ \ NH NH

I I

CH₂ CH-OH

/ \ CH₃ CH₁

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Pyrimidinderivaten der allgemeinen Formel I

bzw. einem Acetal dieses Aldehyds bei Temperaturen zwischen 30 und 100⁰C in Gegenwart von 5 bis 30 Gewichtsprozent einer Säure und 50 bis 400 Gewichtsprozent Wasser, bezogen jeweils auf die Menge der Ausgangsverbindungen der allgemeinen Formeln II bzw. IV, und gegebenenfalls weiteren Lösungs- und/oder Verdünnungsmitteln umsetzt.