HU176002B - Javított eljárás 2-alkoxi-2,3-dihidro-3,3-dialkil-benzofurán-származékok előállítására - Google Patents

Description

A találmány tárgya javított eljárás herbicid hatású 2-alkoxi -2,3 -dihi dro-3,3-di alkil-benzofurán-származékok előállítására. Közelebbről a találmány az (I) általános képletű benzofurán-származékok új előállítási eljárására vonatkozik.

A képletben:

Rí 1—5 szénatomos alkilcsoportot jelent,

Rí és R₃ azonos vagy különböző, 1-4 szénatomos alkilcsoportot képvisel, és

R4 hidrogénatomot vagy R₅-SO₂-csoportot jelent, aminek a képletében

Rs 1-4 szénatomos alkilcsoportot vagy

- adott esetben Γ-4 szénatomos alkilcsoporttal szubsztituált — arilcsoportot képvisel.

Az (I) általános képletű vegyül etek ismertek.

Minthogy jó herbicid hatásúak, növényvédőszerek hatóanyagaként alkalmazzák őket önmagukban vagy más növényvédőszerekkel kombinálva. így például a 2-etoxi-2,3-dihidro-3,3-dimetil-5-benzofuranil-metánszulfonátot Nortron néven forgalmazzák, és eredményesen alkalmazzák a cukorrépa vegyszeres kezelésére.

Az (1) általános képletű vegyületek előállítására számos eljárás ismeretes. Az 1 271 659. sz. hit szabadalmi leírásban ismertetett eljárást a 2-etoxi-23-dihidro-33-dimetil-5-benzofuranil-metánszidfonát esetére a csatolt rajz szerinti A) reakció2 egyenlet szemlélteti. A fenolos hidroxilcsoport mezilcsoporttá alakítása, a termék elkülönítése, a 2-es helyzetben levő maszkírozó aminocsoport eltávolítása, és az így nyert félacetál-származék acetállá alakítása útján több izolált fázisterméken át jutnak el a kívánt végtermékhez. A kiindulási anyagot l-morfolino-2-metil-propén és p-benzokinon apoláros, protonmentes közegben több órás forralással végzett reagáltatásával állítják elő. Ennek az eljárásnak a továbbfejlesztése a 832 937. számú belga szabadalmi leírásban ismertetett eljárás, amely szerint megtartják az eredeti reakcióutat, azonban a reakciólépések egy részét összevonják, nem izolálják az összes fázisterméket. Az eljárás lényege, hogy protonmentes közegben reagál tátják az enamint és a p-benzokinont, a kapott fenolszármazékot savmegkötőszer jelenlétében meziláttá alakítják, ezután heterogén fázisban megvalósított vizes hidrolízis után eltávolítják a 2-es helyzetben levő morfolinocsoportot, majd a vízzel nem elegyedő fázisban maradó 2-hidroxi-vegyületet acetállá alakítják.

A 3 501 519. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint úgy állítják elő a fenti bezofurán-származékot, hogy az l-morfolino-2-metil-propén és a p-benzokinon reagáltatásával előállított 2-amino-2_r3-dihidro-3,3 -dime til-5 -hi droxi-benzofuránt a-helyzetben szubsztituált (2,5-dihidroxi-fenil)-acetaldehid-diaciláttá alakítják, ebből alkoholos nátrium-hidroxid jelenlétében megvalósított ismételt gyűrűzárással állítják elő a végterméket.

A fenti eljárások közös jellemzője, hogy a benzofurángyűrűt azonos gyűrűzárási művelettel alakítják ki. A gyűrűzárás protonmentes oldószerben játszódik le, 1—10 órán át forralják a reakcióelegyet vagy több napon át szobahőmérsékleten reá· ^Itatják a reagenseket, körülbelül 50—70%-os kitermeléssel. Elkülönítés után az így nyert közbenső termékből több lépésben jutnak el a kívánt vegyülethez. A gyűrűzárás mellékreakciói és a több reakciólépés során keletkező melléktermékek csak többszöri izolálás és tisztítás után teszik lehetővé megfelelő minőségű végtennék előállítását.

Azt tapasztaltuk, hogy a gyűrűzárásnál a kívánt reakció sebessége nagymértékben növelhető a mellékreakciók sebességének fokozása nélkül, ha a reakciót proton jelenlétében végezzük. Ez meglepő, hiszen a reagáltatást az irodalom szerint protonmentes oldószerben kell megvalósítani, mert a gyűrű kialakításához használt enaminok proton jelenlétében komponenseikre bomlanak vagy tautomerizálódnak, azaz immónium-vegyületekké alakulnak (Opitz, Annales, 112-124. 1959), nem volt tehát várható, hogy proton jelenlétében ilyen kitűnő eredmény érhető el. Amennyiben reakcióközegként valamely alkoholt vagy valamely, alkoholt tartalmazó közömbös szerves oldószert alkalmazunk, amikor is az alkohol reakciópartnerként is szolgál, jó kitermeléssel, egy lépésben nyerhető a 2-alkoxi-5-hidroxi-benzofurán-származék.

A kapott 5-hidroxi-vegyületet ezután kívánt esetben 5-acil-vegyületté alakítjuk.

Különösen jó átalakulást érhetünk el a gyűrűzárási reakcióban, ha kiindulási anyagként olyan enamint használunk, amely aminmentes és a reakciókomponenseket mólekvivalens arányban elegyítjük, és biztosítjuk, hogy egyik komponens se kerüljön feleslegbe.

Ha reakcióközegként valamely alkoholt vagy alkoholtartalmú oldószert alkalmazunk, a reakció igen gyorsan, néhány perc alatt, lejátszódik. A p-benzokinon elfogyása után az alkalmazott alkohol protonfelesleg esetén reakciópartnerré válik. Ezek a körülmények_z amelyeket említettünk lehetővé teszik, hogy a reakciót egy művelettel, folyamatosan valósítsuk meg.

A találmány tárgya tehát eljárás az (I) általános képletű benzofurán-származékok előállítására. A képletben:

Rí 1 -5 szénatomos alkilcsoportot jelent,

R₂ és R₃ azonos vagy különböző, 1-4 szénatomos alkilcsoportot képvisel, és

K, hidrogénatomot vagy R₅ —SO₂ -csoportot jelent, aminek a képletében

R_s 1 —4 szénatomos alkilcsoportot vagy — adott esetben 1—4 szénatomos alkilcsoporttal szubsztituált - arilcsoportot képvisel.

A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a p-benzokinont és a (Π) általános képletű enamint - a (II) általános képletben R₂ és R₃ a már említett jelentésű, R^ és R₇ jelentése 1-4 szénatomos alkilcsoport, vagy R* és R₇ a szomszédos nitrogénatommal olyan 5-7 tagú gyűrűt képez, amely adott esetben egy további heteroatomot tartalmazhat^— protondonátorként alkalmazott, katalitikus mennyiségű szervetlen vagy szerves sav jelenlétében, valamilyen 1—5 szénatomos alkanolban, vagy pedig protondonátorként alkalmazott, katalitikus mennyiségű szervetlen vagy szerves sav jelenlétében, 20-50 térfogat% mennyiségű 1-5 szénatomos alkanolt és 80—50 térfogat % mennyiségű aprotikus aromás oldószert tartalmazó elegyben - célszerűen mólekvivalens arányban - elegyítjük egymással 0 °C és az alkalmazott oldószer forráspontja közötti — előnyösen 0 °C és 40 °C közötti - hőmérsékleten, majd a reakcióelegyhez protondonátorként valamilyen szervetlen vagy szerves savat adunk feleslegben, végül adott esetben az így kapott (III) általános képletű 2-alkoxi-2,3-dihidro-3,3-dialkil-5-hidroxi-benzofuránt — a (III) általános képletben R_t, R₂ és R₃ a fenti jelentésű protonmentes oldószerben valamely R₅SO₂X általános képletű vegyülettel - R₅ a már említett jelentésű és X halogénatomot, célszerűen klóratomot jelent - reagáltatva a molekulába ismert módon R_s —SO₂— csoportot viszünk be.

Az enamint és a p-benzokinont reagáltathatjuk valamilyen protonmentes oldószer feleslegében is, alkanol és katalitikus mennyiségű protondonátor jelenlétében. Protondonátorként előnyösen valamilyen savat, például ecetsavat, kénsavat vagy sósavat használhatunk. Protonmentes oldószerként előnyösen toluolt vagy xilolt alkalmazhatunk.

A reakció előnyösen valósítható meg folyamatos üzemben, rövid tartózkodási idővel, a reakciópartnerek mólekvivalens arányú elegyítésével, 0 °C és az alkalmazott oldószer fonáspontja közötti hőmérsékleten, célszerűen a komponensek termosztált oldatának elegyítésével, adiabatikus feltételek mellett kialakuló hőmérsékleten. Az elegyítést nagyobb térfogatok alkalmazása esetén folyamatos üzemmódban valósítjuk meg.

A találmány szerinti eljárás részletesebb ismertetésére az alábbi kiviteli példákat adjuk meg.

1. példa

4,32 g (0,04 mól) p-benzokinont feloldunk 150 ml vízmentes etanolban, hozzáadunk 0,12 ml (0,0016 mól) jégecetet, majd az oldatot mólekvivalens arányban 6,3 ml (0,043 mól hatóanyagtartalmú, aminmentes) l-morfolino-2-metil-propénnel elegyítjük, mialatt a reakcióelegy hőmérsékletét 20—30°C-on tartjuk. A gyengén bázikus oldatba az elegyítés után 0,05 mól száraz sósavgázt vezetünk, és a reakcióé legyet 3 órán át forraljuk visszafolyató hűtő alkalmazásával. Ezután az oldószert le desztilláljuk, a maradékot 70 ml éterben feloldjuk, 3 x 20 ml vízzel extraháljuk oly módon, hogy a vizes fázis pH-értékét ammónium-hidroxid-oldattal 6-ra állítjuk, majd a fázisokat elválasztjuk, a szerves fázist nátrium-szulfáttal megszárítjuk, majd térfogatának 1/3 részére bepároljuk és 20 ml hexán hozzáadásával kristályosítjuk. így 2-etoxi-2,32

-dihidro-3,3-dimetil-benzofurán-5-olt kapunk, aminek az olvadáspontja 73 °C.

Kitermelés: 85%.

Eljárhatunk úgy is, hogy a fázisok elválasztása után a szerves fázisból az oldószert le desztilláljuk, majd a terméket 1— 2 Hgmm vákuumban desztiHálással izoláljuk. Ha az acilezett származékot kívánjuk előállítani, az első lépés végtermékét nem preparáljuk ki, hanem a reakció végén kapott etanolos oldat bepárlásakor a desztillációs maradékot 70 ml toluolban feloldjuk, az oldatból a még jelenlevő etanolt ledesztilláljuk, majd az oldatot 3 x 20 ml vízzel extraháljuk oly módon, hogy a vizes fázis pH-értékét ammóniumhidroxid oldattal 6-ra állítjuk és a fázisokat elválasztjuk, a szerves fázist nátrium-szulfáttal vízmentesítjük. Ezután 30 °C-on 4,55 g trietil-amint és 4,6 g metánszulfonsav-kloridot adunk hozzá, és 60 percen át keverjük, ügyelve arra, hogy a reakcióelegy mindvégig bázikus legyen. Ezután a reakcióelegyet 3 x 20 ml vízzel extraháljuk oly módon, hogy a vizes fázis pH-értékét ammónium-hidroxid-oldattal 6-ra állítjuk, majd a fázisokat elválasztjuk, a szerves fázist nátrium-szulfáttal megszárítjuk és bepároljuk. A kapott olajszerű desztillációs maradékot 12 ml abszolút etanolban melegen feloldjuk, majd 0 °C-on 10 órán át kristályosítjuk. így 2-etoxi2,3-dihidro-3,3-dimetil-benzofurán-5-il-metánszulfonátot kapunk.

Kitermelés: 75%, Olvadáspont: 70—72 °C.

2. példa

4,32 g (0,04 mól) p-benzokinon, 100 ml abszolút toluol, 40 ml abszolút etanol és 0,12 ml (0,0016 mól) jégecet elegyéhez szobahőmérsékleten 6,3 ml (0,043 mól) aminmentes l-morfolino-2-metil-propént adunk, miközben a hőmérséklet 60—65 °C-ra emelkedik. Az elegybe 0,05 mól száraz sósavgázt vezetünk, majd a hőmérsékletet 5 órán át 90-110°C-on tartjuk. Ezután az etanolt desztillációval eltávolítjuk, a lehűlt elegyet 3 x 20 ml vízzel extraháljuk oly módon, hogy a vizes fázis pH-értékét ammónium-hidroxid-oldattal 6-ra állítjuk, a fázisokat elválasztjuk és a szerves fázist nátrium-szulfáttal megszárítjuk. Az oldathoz ezt követően 4,55 g trietil-amint és 4,6 g metánszulfonsav-kloridot adunk, 60 percen át keverjük 30 °C hőmérsékleten, majd lehűlés után 3 x 20 ml vízzel extraháljuk oly módon, hogy a vizes fázis pH-értékét ammónium-hidroxid-oldattal 6-ra állítjuk, majd a fázisokat elválasztjuk. A szerves fázist bepároljuk, és az olajszerű desztillációs maradékot 12 ml etanolban feloldjuk, majd 0 °C-on 10 órán át kristályosítjuk. így 2-etoxi-2,3-dihidro-3,3-dimetil-benzofurán-5-il-metánszulfonátot kapunk.

Olvadáspont: 70—72 “C.

Kitermelés: 75%.

Hasonlóképpen állítjuk elő a 2-etoxi-2,3-dihidro-3,3-dimetil-benzofurán-5-il-p-toluolszulfonátot, azonban a nátrium-szulfáttal megszárított szerves fázishoz 4,55 g trietil-anún és 4,6 g metánszulfonsav-klorid helyett 12,45 g trietil-amint és 7,7 g p-toluolszulfonsav-kloridot adunk, és a reakcióelegyet 36 órán át keverjük szobahőmérsékleten. Ezután a reakcióelegyet jégecettel semlegesítjük, majd az oldószert csökkentett nyomáson bepároljuk. A kapott olajszerű maradékot megosztjuk 30 ml diklór-metán és 30 ml víz között, a vizes fázist további két alkalommal 30-30 ml diklór-metánnal extraháljuk, a szerves fázisokat egyesítjük és bepároljuk. így 89,8%-os kitermeléssel, olajszerű anyag alakjában kapjuk a kívánt 2-etoxi-2,3-dihidro-3,3-dimetÜ-benzofurán-5-il-p-toluolszulfonátot, amely etanolból végzett átkristályosítás után 66—69 °C-on olvad.

3. példa

Az 1. példa szerinti módon járunk el, azzal az eltéréssel, hogy a p-benzokinon 30—40 °C hőmérsékletű, etanolos oldatát és az l-morfolino-2-metil-propént adagolószivattyúval folyamatosan elegyítjük mólekvivalens arányban, és 2—3 perc tartózkodási idő után adjuk hozzá a savfelesleget, majd a továbbiakban az 1. példa szerinti módon járunk el.

Kitermelés: 85%.

Olvadáspont: 72 °C.

4. példa

A 2. példa szerinti módon járunk el, azzal az eltéréssel, hogy a p-benzokinon, toluol, etanol és jégecet 30—40 °C hőmérsékletű oldatát - mint egyik komponenst — és az l-morfolino-2-metil-propént - mint másik komponenst - mól ekvivalens arányban folyamatosan elegyítjük adagolószivattyúval és az elegyhez 2-3 perc tartózkodási idő után adjuk hozzá a savfelesleget, majd a továbbiakban a

2. példa szerinti módon járunk el.

Kitermelés: 78%.

Olvadáspont : 72 °C.

5. példa

Bármelyik megelőző példa szerinti módon járunk el, azonban katalizátorként jégecet helyett azzal egyenértékű mennyiségű p-toluolszulfonsavat alkalmazunk. A kitermelések és olvadáspontok azonosak a megfelelő korábbi példákban közöltekkel.

6. példa

Bármelyik megelőző példa szerinti módon járunk el, azonban a reakcióelegyet a savfelesleg hozzáadása után szobahőfokon keverjük 24 órán át. A kitermelések és olvadáspontok azonosak a megfelelő korábbi példákban közöltekkel.

7. példa

Bármelyik megelőző példa szerinti módon járunk el, azonban sósavgáz helyett koncentrált kénsavat alkalmazunk. A kitermelések és olvadáspontok azonosak a megfelelő korábbi példákban közöltekkel.

8. példa

Bármelyik megelőző példa szerinti módon eljárva állíthatók elő az alábbi vegyületek:

2-etoxi-2,3-dihidro-3,3-dimetil-benzofurán5-il-butánszulfonát, olvadáspont: 57—59 °C,

2-etoxi-2,3-dihidro-3,3-dimetil-benzofurán5-il-metánszulfonát, olvadáspont: 80—83 °C.

9. példa

Az 1. példa szerinti módon járunk el, azonban etanol helyett ekvivalens mennyiségű metanolt, illetve izopropanolt használunk, így az alábbi vegyületeket kapjuk:

2-metoxi-2,3-dihidro-3,3-dimetil-benzofurán5-il-metánszulfonát, olvadáspont: 69—70 °C,

2-izopropoxi-2,3-dihidro-3,3-dimetilbenzofurán-5-il-metánszulfonát, olvadáspont: 54—56 °C, 2-izopropoxi-2,3-dihidro-3,3-dimetilbenzofurán-5-il-etánszulfonát, folyadék, fonáspont: 151—154 °C/1 Hgmm.

10. példa

4,32 g (0,04 mól) p-benzokinon, 100 ml abszolút toluol és 40 ml, 0,002 mól sósavat tartalmazó abszolút etanol elegyéhez szobahőmérsékleten 6,3 ml (0,043 mól) aminmentes l-morfolino-2-metil-propént adunk. Az elegy hőmérséklete az adagolás alatt 60-65 °C-ra emelkedik, ezután az elegybe 0,05 mól száraz sósavgázt vezetünk, majd a reakcióelegyet 4 órán át 90—110°C hőmérsékleten tartjuk. Ezután az etanolt desztillációval eltávolítjuk, a lehűlt elegyet 3 x 20 ml vízzel extraháljuk oly módon, hogy a vizes fázis pH-értékét ammónium-hidroxid-oldattal 6-ra állítjuk, a fázisokat elválasztjuk, a szerves fázist nátrium-szulfáttal megszárítjuk és bepároljuk. így 2-etoxi-2,3-dihidro-3,3-dimetil-benzofurán-5-olt kapunk, amelynek olvadáspontja 74-75 °C, forráspontja: 126 °C/1 Hgmm.

11. példa

A 2. példa szerint járunk el, azonban metánszulfonsav-klorid helyett ekvivalens mennyiségű metánszulfonsav-bromidot alkalmazunk.

Kitermelés: 70%,

Olvadáspont: 70 °C.

12. példa

A 2. példa szerinti módon járunk el, azonban metánszulfonsav-klorid helyett ekvivalens mennyiséS gű metánszulfonsav-fluoridot alkalmazunk, és a reagáltatást 10 percen át végezzük 30 °C hőmérsékleten.

Kitermelés: 72%,

Olvadáspont: 70 °C.

Claims (6)

1. Ejárás az (I) általános képletű benzofurán-származékok előállítására - az (I) általános képletben:

Rí 1-5 szénatomos alkilcsoportot,

R₂ és R₃ azonos vagy különböző, 1 —4 szénatomos alkilcsoportot, és

R4 hidrogénatomot vagy R₅ SO₂ -csoportot jelent, aminek a képletében

Rs 1 —4 szénatomos alkilcsoportot vagy — adott esetben 1—4 szénatomos alkilcsoporttal helyettesített - arilcsoportot képvisel — p-benzokinonból és valamilyen (II) általános képletű enaminból kiindulva - a (II) általános képletben R₂ és R₃ a már említett jelentésű, R₆ és R₇ jelentése 1—4 szénatomos alkücsoport vagy R₆ és R 7 a szomszédos nitrogénatommal olyan 5—7 tagú gyűrűt képez, amely adott esetben egy további heteroatomot, célszerűen oxigénatomot tartalmazhat —, azzal jellemezve, hogy a p-benzokinont és a (II) általános képletű enamint protondonátorként alkalmazott, katalitikus mennyiségű szervetlen vagy szerves sav jelenlétében valamilyen 1—5 szénatomos alkanolban vagy pedig protondonátorként alkalmazott, katalitikus mennyiségű szervetlen vagy szerves sav jelenlétében, 20—50 térfogat% mennyiségű, 1-5 szénatomos alkanolt és 80—50 térfogat% mennyiségű, aprotikus aromás oldószert tartalmazó elegyben - célszerűen mólekvivalens arányban elegyítjük egymással 0 °C és az alkalmazott oldószer forráspontja közötti — előnyösen 0 °C és 40 °C közötti — hőmérsékleten, majd a reakció végbemenetele - általában 1-10 perc eltelte után a reakcióelegyhez 1-3 mólekvivalens protondonátort — célszerűen valamilyen erős szervetlen savat - adunk, végül adott esetben az így kapott (III) általános képletű 2-alkoxi-2,3-dihidro-3,3-dialkil-5-hidroxi-benzofuránt — R_t, R₂ és R₃ a maemlített jelentésű - protonmentes oldószerben valamely R_sSO₂X általános képletű vegyülettel - R₅ a fenti jelentésű és X valamilyen halogénatomot, célszerűen klóratomot jelent - reagáltatva a molekulába ismert módon R₅—SO₂-csoportot viszünk be.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy alkandként metanolt vagy etanolt alkalmazunk.

3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy protondonátorként sósavat, kénsavat vagy ecetsavat alkalmazunk.

4. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módj a 2-etoxi-2,3-dihidro-3,3-dimetil-5-hidroxi-benzofurán előállítására, azzal jellemezve, hogy ekvivalens mennyiségű aminmentes l-morfolino-2-metiI-propént és p-benzokinont elegyítünk etanolban, protondonátorként alkalmazott, katalitikus mennyiségű szervetlen vagy szerves sav — előnyösen sósav — jelenlétében 0 °C és 20 °C közötti hőmérsékleten, majd a reakcióelegyhez 1-3 mólekvivalens protondonátort — célszerűen valamilyen erős szervetlen savat — adunk, és a reagáltatást megnövelt hőmérsékleten — előnyösen a reakcióelegy forráspontján - folytatjuk, végül a terméket ismert módon elkülönítjük.

5. A 4. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy ekvivalens mennyiségű aminmentes l-morfolino-2-metil-propént és p-benzokinont elegyítünk 20-50 térfogat% mennyiségű etanolt és 80—50 térfogat mennyiségű aprotikus aromás oldószert tartalmazó elegyben - célszerűen toluol vagy xilol és etand elegyében — protondonátorként alkalmazott, katalitikus mennyiségű

5 szervetlen vagy szerves sav — célszerűen jégecet — jelenlétében 0 °C és 20 °C közötti hőmérsékleten, majd rövid reakcióidő - célszerűen 1-10 perc — után a reakcióelegyhez 1—3 mólekvivalens szervetlen vagy szerves sav protondonátort - célszerűen

10 valamilyen erős szervetlen savat - adunk, és a reagáltatást megnövelt hőmérsékleten - előnyösen a reakcióelegy forráspontján — folytatjuk, végül a terméket ismert módon elkülönítjük.

1 rajz

A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója

814023 - Zrínyi Nyomda, Budapest

Nemzetközi osztályozás:

A 01 N 9/12. C 07 D 307/00 >/

OCH-N:

II.

^R3.

^2

Rr

III

CWjSC^Ű— cw₃ ch₃

CH₃S02°ch₃ ch₃

T7\,A_Cíj ^®^o^Oc₂h₅