DE1695067C

DE1695067C - Verfahren zur Herstellung von 5-Cyanuracilen

Info

Publication number: DE1695067C
Authority: DE
Inventors: Hubert Dr ; Ackermann Hans Dr.; Riehen; Kaenel Fred von Ariesheim Meindl, (Schweiz)
Original assignee: J R Geigy AG, Basel (Schweiz)
Publication date: 1972-01-05

Description

Es ist hekannt, daß man 5-Cyan-uracile ausÄlhoxymeihylencyanaeetylurethanen mit Ammoniak oder einem primären Amin oder aus //-(S-Athyl-isothioureido)-n-cyan - acrylsäure-(S-älhylisothioureid) in Gegenwart von Salzsäure oder aus 2-Äthyithio-4-hydroxy-5-eyan-pyrimidin durch Verseifen der Äthylthiogruppe erhält.

Diese Verfahren sind aber technisch von geringem Interesse, da sie von Verbindungen ausgehen, die teils mit unbefriedigenden Ausbeuten, teils über mehrere oft uneinheitlich verlaufende Reaktionsstufen hergestellt werden müssen.

Hs wurde nun gefunden, daß man 5-C>an-uracile der allgemeinen Formel I

CN

15

R,

HN NH

Ii O

(I)

in der R₁ ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe bedeutet, leicht und in sehr guten Ausbeuten herstellen kann, wenn man eine Verbindung der allgemeinen Formel II

R₁-C ■ - N

(Π)

30

35

in der R, und R₃ je einen niederen Alkylre.it bedeuten oder zusammen mit dem Stickstoffatom einen nicht aromatischen, gegebenenfalls weitere Heteroatome aufweisenden Ring bilden. R₄ einen niederen Alkoxyrest oder eine Dichlorphosphinylgruppe und X das Anion einer niederen Alkylschwefelsäure oder das Chlorion bedeutet, in Gegenwart einer Base in einem lösungsmittel oder im Überschuß der Verbindung der allgemeinen Formel Il bei Temperaturen von etwa - IO bis 120 C mit Cyanacetylharnstoff umsetzt und die erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel IH

NC - C CO- NH - CO - NH_;

R₁-C-N

(im

in

55

bei 30 bis 150 C in einem polaren Lösungsmittel mit einer alkalisch reagierenden Verbindung behandelt.

Vorzügsweise stellt R₁ ein Wasserstoffalom dar.

R₁ und Rj können zusammen mit dem Stickstoffatom ζ. B. einen Sgliedrigen King, wie den Pyrrolidinring, oder einen ögliedrigen King, wie den Piperidin oder den Morpholinring, bilden, bevorzugt ist R₂ und R₁ je eine Methyl· oder Äthylgruppe.

Für R₄ ist die Methoxy- oder Äthoxygruppe und fUr X das Methyl· oder A thy !sulfat ion bevorzugt.

Die als Ausgangsstoffe ·,erwei.dbaren Verbindungen der allgemeinen Formell! sind zum größten Teil bekannt, oder sie können auf an sich bekannte Art und Weise aus Amiden der allgemeinen Form,!

R, -C-N

und niedrigen Dialkylester der Schwefelsäure, /. H Dimethylsulfat oder Diäthylsulfut, oder mit !'luv phoroxychlorid hergestellt werden.

Der Cyanacetylharnstoff ist bekannt oder kann nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden beispielsweise durch Umsetzung von Cyanessigsäuic mit Harnstoff in Essigsäureanhydrid.

Die Umsetzung der Verbindungen der „1'!gemeinen Formel Il mit dem Cyanacetylharnstoff zu Verbindungen der allgemeinen Formel III erfolgt in einem polaren, wasserarmen bis wasserfreien organischen Lösungsmittel, in Gegenwart von Verbindungen, die in Wasser alkalisch reagieren, und bei Temperaturen von etwa -10 bis 120 C. Als polare organische Lösungsmittel eigner, sich z. B. Amide niederer Fettsäuren, insbesondere Dimethylformamid, oder niedere Alkanole. wie Methanol. Äthanol. Glykol, Methylcellosolve oder Äthylcellosolve. Dialkylsulfoxyde, wie Meihylsulfoxyd, oder auch Acetonitril. Die Umsetzung kann auch in apolaren organischen Lösungsmitteln oder im Überschuß der Verbindung der allgemeinen Formel II durchgeführt werden. Als geeignete apolare organische Lösungsmittel seien beispielsweise genannt: Ketone, wie Aceton. Äther, wie Dioxan oder Tetrahydrofuran, oder Kohlenwasserstoffe, wie Toluol, die gegebenenfalls halogeniert sein können, wie Chlorbenzol. Geeignete, in Wasser alkalisch reagierende Verbindungen sind beispielsweise sekundäre und insbesondere tertiäre aliphatische Amine, wie Trimcthylamin oder Triäthylainin, Alkalicarbonate, z. B Natrium- oder Kaliumcarbonat, Alkalihydroxyde, wie Natrium-. Kalium- oder Lithiumhydroxyd. Nairiumamid oder Alkalialkoholale, insbesondere -alkylate. wie Natrium- oder Kalium-methylat oder -äthylat

Das Zwischenprodukt der allgemeinen Formel III kann man entweder isolieren oder direkt zur ringförmigen Verbindung der Formel 1 umsetzen. Der Ringschluß erfolgt mit Vorteil in polaren Lösungsmitteln, z. B. in den vorstehend genannten oder in Wasser, und in Gegenwart von in Wasser alkalisch reagierenden Verbindungen, wie von Alkalicarbonate!!. Alkalialkoholaten oder wäßrigen Alkalihydroxyden, z. B. von Natrium- oiler Kalium-hydroxyd, und bei einer Temperatur von 30 bis 150 C. vorzugsweise 50 bis (00 C. Die Cyclisierung erfolgt unter Abspaltung der Ciruppe

--N

Die nach dem neuen Verfahren erhaltenen 5-Cyanuracile der allgemeinen Formel t sind wertvolle Zwischenprodukte flir die Synthese von Farbstoffen. So er hü It man aus dem 5-Cyanuracil der allgemeinen Formel I, in der R, ein Wasserstoffatom bedeutet, durch Verseifung der Cyangruppc die Uritcil-5-car bonsilure und aus letzterer durch Ersetzen der Hydroxylgruppen durch Halogen mittels Phosphorhalogcnid

HC

HN

C - O

Nil

IO

Λλ> für die Herstellung wertvoller Reaktivfarbstoffe .^•eignete FarhstolTzwischenprodukt 2.4-Dichlor-pvriiHklin-5-carbonsäurechlorid.

in ilen folgenden Beispielen sind die Temperaturen α Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1

12.7 g Cyanacetylharnstoff werden in 50 ml Dimethylformamid gelöst und mit 24 g der Verbindung aus Dimethylformamid und Dimethylsulf u

hergestellt nach B. %, 1354 [1963]) vereinigt. Man Mihlt dieses Gemisch auf 0 ab und läßt dazu bei 0 I^ 10 12 g Triäihvlamin zutropfen. Dann rührt man das Reaktionsgemisch noch 2 Stunden hei 20 iiis 30 . saugt den während der Reaktion ausgefallenen N.N - Dimethylaminomethylen - cyanacelyihamslolT

ib. wäscht ihn mit Methanol und trocknet ihn. Sein Schmelzpunkt beträgt 204 und die Ausbeute 14,7 g iS0.S% der Theorie, bezogen auf den C-. .lnacetylharnstoff).

18.2 g N.N-Dimethylaminomethylen-cyanacetyliiarnstoff werden in 50 ml Wasser angerührt. Zu der ■jiilstehcnden Suspension läßt man eine Losunu von KIg Natriumhydroxyd in 50 ml Wasser innerhalb einer Stunde zufließen und steigert in derselbcii /.it die Reaktienstempcri-tur von 20 bis 30 auf 60 . Man rührt die Mischung noch I Stunde bei diesel Temperatur und säuert dann die e.Ustancjne Lösung mit Salzsäure an, kühlt auf 5 bis 10 ab i'nd saug! das jo ausgefallene 5-Cyan-uracil der Formel

abgekühlt, das ausgefallene o-Methyl-S-cyan-uracil der Formel

CN

40

ab. wäscht es mit Wasser und trocknet es. Die Ausbeute beträgt 12.6 g (93.5% der Theorie).

Verwendet man an Stelle von 24 g der Verbindung aus Dimethylformamid und Dimethylsulfat die aijuimolarc Menge der Verbindung aus Dimethylformamid und Diäthylsulfat oder Di-isopropylsulfat oder aus Dimcihylformamid und Phosphoroxyehlorid und verfährt wie im Beispiel vermerkt, so erhält man ebenfalls N.N - Diinethylaminomethylen -cyaiiaeelylharnstoff und daraus 5-Cyan-uraeil der vorstehenden Formel.

Beispiel 2

12,7 g CyanacetylharnslofT werden mit 50 ml Methanol angerührt, und die Suspension wird mit 25.5 g der Verbindung aus Dirnelhylacetamid und Dimethyl· sulfat vereinigt. Zu diesem Gemisch tropft man bei 10 bis 20" eine Lösung von 6,5 g Natriummethylat in 40 ml Methanol zu. Man rührt das Reaktionsgemisch noch 5 Stunden bei 30 bis 40° und versetzt es dann mit einer Lösung von 10 g Natriumhydroxyd in 50 ml Wasser. Die Temperatur des Gemisches wird I Stunde bei ungefähr 60 gehalten, dann wird die Likuna mit Salzsäure angesäuert, auf 10 bis 15

CH, — C

HN

C = O

NH

abgesaugt, mit etwas Wasser gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute beträgt 10,7 - (70,8% der Theorie, bezogen auf den Cyanacetylharr.stoff).

Die gleiche Verbindung erhält man, wenn man an Stelle von 25,5 g der Verbindung aus Dimethylacetamid und Dimethylsulfat äquimolare Mengen der Verbindung aus Dimethylsulfat und Diäthylaceiamid oder N-Acetylpiperidin oder N-Acetylmorpholin verwendet.

Die entsprechende 6-Äthylverbindung erhält man, wenn man an Stelle von 25,5 g der Verbindung aus Dinvzthylacelamid und Dimethylsulfat äquimolare Mengen der Verbindung aus Dimethylpropionamid und Dimethylsulfat verwendet.

Beispiel 3

127 g Cyanacetylharnstoff werden mit 400 ml Methanol angerührt und auf 10' gekühlt. Man tropft gleichzeitig 240 g der Verbindung aus Dimethylformamid und Dimethylsulfat und eine Iüsung von 46 g N;;triumhydroxyd in 230 ml Methanol innerhalb 2 Stunden bei 10 bis 15 zu. Die Mischung wird anschließend noch eine weitere Stunde bei dieser Temperatur gerührt, dann mit 400 ml Wasser versetzt, das ausgeschiedene Kristallisat filtriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute beträgt I 70 g N.N - Dimethylaminomethylencyanacctylharnstoff (93,5% der Theorie, bezogen auf Cyanacelylharnstoff).

Das Produkt wird wie im Beispiel I in 5-Cyanuracil übergeführt.

Beispiel 4

Zu 22 g der Verbindung aus Dimethylformamid und Dimethylsulfat gibt man lfi.3g Diäthylamin, wobei die Temperatur auf 40 bis 50 steigt. Zu dem Reaktiensgemisch läßt man eine Losung von 12,7 g Cyanacelylharnstoff in 85 ml Dimethylformamid fließen und rührt 2 Stunden bei 80 bis 90°. Das beim Abkühlen ausfallende Kristallisat wird abfiltriert, in 50 ml Wasser angeschlämmt, die Suspension mit 15 ml lOVoiger wäßriger Natronlauge versetzt und 3 Stunden bei 80 bis 90° gerührt, wobei völlige Lösung eintritt. Beim Ansäuern mit 10 ml 36%igef Salzsäure fällt das 5-Cyan-uracit kristallin aus. Die Ausbeute beträgt 3 g (etwa 30%, bezogen auf Cyanacetylharnstoff).

Beispiel 5

Zu 25,5 g der Komplex verbindung aus Dimethyl* formamid und Dimethylsulfat tropft man bei 20 bis 30^Λ eine Lösung von 6,5 g Natriummethylat in 80 ml Methanol. Man rührt das Gemisch I Stunde bei der angegebenen Temperatur und streut dann 12,5 g

1 69b UÖ7

Cyanacetylharnstoff ein. Nach etwa 5 Siiinden wird der gebildete N.N-Dimethylaminomethylen-eyatiacetylharnstoff abgesaugt, mit Methanol gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute hetriigl 7 g (etwa 40V he/ogen auf CyanacelylharnstofT). Das Produkt wird genuin Beispiel I in 5-Cyan-uraeil übergeführt.

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren zur Herstellung
uracilen der allgemeinen Formel I.

CN

von 5-Cyan-

II)

R₁-C C = O

! 1

HN NH

Il ο

in der R₁ ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der ;s allgemeinen Formel II

R₁-C-N

R₄

in der R₂ und R₁ je einen niederen Alkylrest bedeuten oder zusammen mit dem Stickstoffatom einen nicht aromatischen, gegebenenfalls weitere Heteroatome aufweisenden Ring bilden, R₄ einen nieder.-n Alkoxyrest oder eine Dichlorphosphiinlgruppe und X das Anion einer niederen Alk\lschwefelsäure oder das Chlorion bedeutet, in Gegenwart einer Base in einem Lösungsmittel oder im Überschuß an der Verbindung der allgemeinen Formell! bei Temperaturen von etwa -IO bis 120 C mit Cyanacetylharnstoff umsel/.i und die erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel III

NC — C — CO — NH — CO — NH₂
,R,

R₁-C-N

(III)

•R,

bei 30 bis 150 C in einem polaren Lösungsmittel mit einer alkalisch reagierenden Verbindung behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R₁ ein Wasscrstoffatom oder eine Methyl- oder Äthylgruppe. R₂ und R, die Methyl- oder Äthylgruppe, R₄ eine niedere Alkoxygruppe und X ein niederes Alkylsulfation bedeutet.