DE2634854A1

DE2634854A1 - Verfahren zur herstellung von 3-hydroxy-1,2,4-triazolderivaten

Info

Publication number: DE2634854A1
Application number: DE19762634854
Authority: DE
Inventors: Dag Dawes; Rudolph C Thummel
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1975-08-06
Filing date: 1976-08-03
Publication date: 1977-02-17
Also published as: GB1552982A; CA1063612A; JPS6036428B2; US4055572A; DE2634854C2; IL50199A; FR2320296A1; IL50199A0; JPS5219668A; FR2320296B1

Description

CIBA-GEIGY AG, CH-4002 Basel/Schweiz Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-l,2,4-triazolderivaten

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-l,2,4-triazolderivaten der Formel I

ρ _X_r ν ε —OH ^N '

in welcher R₁ und R2

₁ 2 je eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalky!gruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten und
X flir Sauerstoff oder Schwefel steht.

Die 3-Hydroxy-l,2,4-triazolderivate der Formel I sind wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von Phosphorsäureestern, die als Schädlingsbekämpfungsmittel, insbesondere als Insektizide und Nematizide, verwendet werden können. Derartige Phosphorsäureester und ihre Verwendung Jsind in der US-Patentschrift 3.867.398 beschrieben. Es ist bekannt, 3-Hydroxy-l,2,4-triazolderivate der Formel I durch Umsetzung von entsprechenden l-Alkyl-S-hydroxy-S-chlor-1-, 2,4-triazolen mit Alkylmercaptiden bzw.Alkoholaten herzustellen (vgl. US--Patent schrift 3.867.398). Die l-Alkyl-3-hydroxy-5-

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chlor-1,2,4-triazole werden ihrerseits erhalten, indem man ein 1-Alkylsemicarbazid mit Ameisensäure zum entsprechenden l-Alkyl-3-hydroxy-l,2,4-triazol umsetzt (Ber. tftsch. Chem. Ges. ^6, 2613, (1893)) und dieses anschliessend in 5-Stellung chloriert (vgl. US-Patentschrift 3.867.396). Dieses bekannte Verfahren benötigt nicht nur eine grosse Zahl von Reaktionsstufen, sondern es vermag auch im Hinblick auf die erzielbaren Ausbeuten nicht zu befriedigen.

Es wurde nun gefunden, dass man die 3-Hydroxy-l,3,4-triazolderivate der Formel I in einfacher Weise herstellen kann, wenn man an ein 1-Alkyl-l-cyanohydrazin der Formel II

1,2 (H)

C=N

in welcher R, die unter Formel I angegebene Bedeutung hat_: eine Verbindung^ der Formel III - ^rT~ - -

R₂ - fal (III)

in welcher R und X die" unter Formel" Γ" angegebene Bedeutung haben, anlagert und das Additionsprodukt anschliessend durch Umsetzung mit einer Verbindung der Formel IV

R₄-C-R₃ (IV)

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in welcher Ro und R, unabhängig voneinander Chlor oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, cyclisiert.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorteilhaft in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt. Als inerte Lösungsmittel kommen insbesondere chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid, und Tetrachloräthan, Aether, wie niedere Dialkyläther, Tetrahydrofuran und Dioxan, oder vom Rest R2 abgeleitete Alkohole in Betracht. Die Umsetzung eines Mercaptans der Formel III kann auch in Wasser oder in einem zweiphasen System bestehend aus Wasser und einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel durchgeführt werden, wobei als mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel insbesondere die bereits genannten chlorierten Kohlenwasserstoffe in Betracht kommen.

Die Umsetzung eines 1-Alkyl-l-cyanohydrazins der Formel II mit einer Verbindung der Formel III wird vorzugsweise in Gegenwart von Basen, z.B. Alkalimetallhydroxid, wie Natrium- und Kaliumhydroxid, oder Alkoholaten, wie Natrium- und Kaliumalkoholaten, durchgeführt. Die Umsetzung eines 1-Alkyl-1-cyanohydrazins der Formel II mit einem Mercaptan der Formel III kann auch in Gegenwart von Säuren, z.B. Chlorwasserstoff durchgeführt werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorzugsweise in der Weise durchgeführt, dass man entweder eine Lösung einer Verbindung der Formel III mit einer der vorgenannten Basen vorlegt- und das 1-Alkyl-l-cyanohydrazin bei Temperaturen zwischen 0 und 25O°C, vorzugsweise 15 bis 120⁰C, in diese Lösung eintropft oder das 1-Alkyl-l-cyanohydrazin vorlegt und eine Lösung einer Verbindung der Formel III mit einer der vorgenannten Basen bei Temperaturen zwischen 0 und 25O°C vorzugsweise 15 bis 120⁰C, zugibt. Die hierbei gebildeten O-Alkylisosemicarbazide bzw. S-Alkylisothiosemicarbazide

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der Formel V

V.-J 1.Λ LI LL/j

R₁ N NlL

(V)

R₉ X— C

in welcher R, , R2 und X die unter Formel angegebene Bedeutung haben₅ werden nicht isoliert, sondern unmittelbar anschliessend durch Umsetzung mit Phosgen oder einem niederen Chlorameisensäureester oder einem niederen Kohlensäureester cyclisiert. Die Cyclisierung wird bei Temperaturen zwischen 20 und 100⁰C durchgeführt, wobei die Reaktionspartner zunächst bei niederen Temperaturen von etwa 20 bis 50⁰C vereinigt werden und die Reaktion durch nachfolgendes erhitzen zu Ende gebracht wird. Es ist vorteilhaft, die Cyclisierung in Gegenwart einer Base durchzuführen, wobei als Basen z.B. Pyridin, Triethylamin, Alkalimetallhydroxide, -carbonate und -bicarbonate in Betracht kommen.

Die 3-Hydroxy-l,2,4-triazolderivate der Formel I werden aus wässrigen Reaktionsgemischen nach Ansäuern entweder durch Kristallisation oder durch Extraktion isoliert. Aus Reaktionsgemischen, die eines der vorgenannten organischen Lösungsmittel enthalten, werden die Endprodukte entweder durch Zugabe von Eisessig ausgefällt oder nach Abdampfen des Lösungsmittels durch Kristallisation oder Extraktion des Rückstandes gewonnen. Sowohl für die Extraktion aus wässrigen Reaktionsmischungen als auch flir die Extraktion des nach dem Abdampfen des Alkohols erhaltenen Rückstandes sind insbesondere chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid und Tetrachloräthan als Lösungsmittel geeignet.

Die als Ausgangsmaterial verwendeten 1-Alkyl-l-cyanohydrazine der Formel II können durch Umsetzung eines entsprechenden Alkylhydrazins mit Chlorcyan in Gegenwart eines säurebindenden

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Mittels erhalten werden. Die Umsetzung wird vorteilhaft in einem "zweiphasigen Reaktionsmedium bestehend aus Wasser und einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel durchgeführt, wobei als Lösungsmittel insbesondere niedere, halogenierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methylenchlorid, in Betracht kommen. Die Umsetzung wird bei Temperaturen zwischen 0⁰C und 30⁰C vorgenommen. Als säurebindende· Mittel eignen sich insbesondere Alkalimetallhydroxide, -carbonate und insbesondere -hydrogencarbonate. Die Umsetzung wird beispielsweise so durchgeführt, dass man einer Lösung eines entsprechenden Alky!hydrazine in Methylenchlorid ehe wässrige Lösung des säurebindenden Mittels zufügt und unter heftigem Rühren Chlorcyan eintropft bzw. einleitet. Nach beendigter Umsetzung kann das gebildete 1-Alkyl-l-cyanohydrazin durch Abtrennung der wässrigen Phase und Abdampfen des organischen Lösungsmittels im Vakuum isoliert werden.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird es möglich, die 3-Hydroxy-l,3,4-triazolderivate der Formel I in besonders einfacher Weise in sehr guten Ausbeuten herzustellen.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert:

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Beispiel 1

In eine Lösung von 16,0 g (0,4 Mol) Natriumhydroxid und 12₈4 g (0,2 Mol) Aethylmercaptan in 75 ml Wasser werden 19 j 8 g (0,2 Mol) 1-Isopropyl-l-cyanohydrazin eingetropft·. In die entstandene weisse Emulsion werden bei Raumtemperatur 19s8 g (0,2 Mol) Phosgen eingeleitet, wobei eine exotherme Reaktion stattfindet. Die auf Raumtemperatur abgekühlte Reaktionsmischung, aus der sich ein weiss-gelber Niederschlag abgeschieden hatte, wird mit Methylenchlorid extrahiert.und der Extrakt mit Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdampfen des Methylenchlorids im Vakuum wurde das Rohprodukt durch Auflösen in 50 ml Methanol, Behandlung mit Tierkohle und Kristallisation bei -50⁰C gereinigt. Es wird l-Isopropyl-S-hydroxy-S-äthylthio-l^^-triazol vom Schmelzpunkt 109-114⁰C erhalten.

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Beispiel 2

In eine Lösung von 8,0 g (0,2 Mol) Natriumhydroxid und 12,4 g (0,2 Mol) Aethylmercaptan in 150 ml Wasser werden 19,8 g (0,2 Mol) 1-Isopropyl-l-cyanohydrazin eingetropft, wobei eine schwach exotherme Reaktion stattfindet. Danach werden bei 20 bis 25°C 21,7 g (0,2 Mol) Chlorameisensäureäthylester zugetropft und anschliessend lh Stunden unter RUckfluss erhitzt. Beim Abkühlen der Reaktionsmischung auf Raumtemperatur scheidet sich ein OeI ab. Die Reaktionsmischung wird zweimal mit je 150 ml Chloroform extrahiert, der Extrakt Über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum abgedampft. Der weisse kristalline Rückstand wird in 75 ml Methanol gelöst, mit Tierkohle behandelt, und bei -70⁰C kristallisiert. Es wird l-Isopropyl-3-hydroxy~ •5-üthylthio-l,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 109-113⁰C erhalten.

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Beispiel 3

Zu einer Lösung von 0,5 g Natrium in 32,1 g ( 1 Mol) Methanol tropft man bei anfänglich 60⁰C 99,Og (1 Mol) 1-Isopropyl-lcyanohydrazin in der Weise zu, dass durch die exotherme Reaktion die Temperatur des Reaktionsgemisches am Schluss des Zutropfens 110° beträgt. Man rührt bei dieser Temperatur 30 Minuten weiter und destilliert das Reaktionsgemisch anschliessend unter reduziertem Druck. Auf diese Weise wird das O-Methyl-2-isopropyl-isosemicarbazid vom Kp. 93° bei 12 mm Hg und vom Fp: 45-46⁰C in reiner Form erhalten.

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Beispiel 4

Zu einer Lösung von 0,5 g Natrium-Metall in 32,1 g (1,0 Mol) Methanol tropft man anfänglich bei Siedetemperatur 99,Og Cl,0 Mol) 1-Isopropyl-l-cyanohydrazin ein, wobei eine exotherme Reaktion stattfindet und ein Temperaturanstieg des Reaktionsgemisches gegen Ende der Reaktion bis auf 110⁰C eintritt. Beim Erkalten kristallisiert die Reaktionsmischung. Das so erhaltene o-Methyl-2-isopropyl-isosemicarbazid wird ohne weitere Isolierung in einer Mischung von 202 g (2,0 Mol) Triethylamin und 500 ml Aether gelöst. Diese Lösung tropft man bei 0⁰C zu einer vorgelegten Lösung von 99,0 g (1,0 Mol) Phosgen in 500 ml Aether zu. Anschliessend kocht man das Reaktionsgemisch noch 1 Stunde am Rückfluss und filtriert das entstandene Triäthylamin-Hydrochlorid ab. Nach dem Abdampfen des Aethers kristallisiert der ölige Rückstand bei Kühlen im Eisbad durch. Durch Umkristallisation aus Aether wird das l-Isopropyl-3-hydroxy-5-methoxy-l,2,4-triazol vom Schmelzpunkt 1O4-1O5°C erhalten.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von 3-Hydroxy-l,2,4-triazolderivaten der Formel I

R₁-N N

-^0H

in welcher

R, un»¹ R~ ie eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Cycloalkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet und

X für Sauerstoff oder Schwefel steht,

dadurch gekennzeichnet, dass man an ein 1-Alkyl-l-cyanohydrazin der Formel II

— N NH₂

(ID

in welcher R, die unter Formel I angegebene Bedeutung hat] eine Verbindung "der Formel III " - - ~ ■ - -

R₂-Xi (HD

in welcher R« und X die unter Formel I angegebene Bedeutung haben, anlagert und das Additionsprodukt anschliessend durch Umsetzung mit einer Verbindung der Formel IV

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R₄-C-R₃ (IV)

in welcher Ro und R, unabhängig voneinander Chlor oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten,cyclisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in einem inerten Lösungsmittel durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Lösungsmittel aus der Gruppe chlorierte Kohlenwasserstoffe, Aether und vom Rest R2 abgeleitete Alkohole verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung eines Mercaptans der Formel III in Wasser oder in einem Zweiphasen System bestehend aus Wasser und einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel durchführt,

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung einer Mercaptans der Formel III in einem Zweiphasen-System bestehend aus Wasser und einem chlorierten Kohlenwasserstoff durchführt.

6. Verfahren nach.Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung einer Verbindung der Formel III mit einem 1-Alkyl-l-cyanohydrazin der Formel II in Gegenwart von Alkalimetallhydroxid oder Alkalimetallalkoholat durchführt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Anlagerung des Alkylmercaptans der Formel III an das 1-Alkyl-l-cyanohydrazin der Formel II bei Temperaturen zwischen 0 und 25O°C und die anschliessende Cyclisierung des erhaltenen Additionsproduktes mit einer Verbindung.der Formel IV bei Temperaturen zwischen 20 und 100⁰C in Gegenwart einer Base durchführt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

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man die Anlagerung einer Verbindung der Formel III an das 1-Alkyl-l-cyanohydrazin der Formel II bei Temperaturen zwischen 20 und 120⁰C und die anschliessende Cyclisierung des erhaltenen Additionsprodukts mit einer Verbindung der Formel IV bei Temperaturen zwischen 20 und 100⁰C in Gegenwart von Pyridin, Triethylamin, Alkalimetallhydroxid, -carbonat oder -bicarbonat durchführt.

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