Способ получения 1-(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)мочевины Российский патент 2023 года по МПК C07D239/52 

Изобретение относится к области получения пестицидов, более конкретно - к способу получения 1-(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)мочевины (I) (регистрационный номер CAS [151331-81-6], далее по тексту - мочевина I), являющейся предшественником важных гербицидов из класса сульфонилмочевин и их аналогов.

Это соединение используется в бесфосгенном синтезе многих сульфонилмочевин, обладающих разноплановой биологической активностью и содержащих в своей структуре 4,6-диметоксипиримидин-2-ильный фрагмент (Рис. 1), среди которых следует выделить такие широко используемые гербициды как никосульфурон, трифлоксисульфурон, римсульфурон, флазасульфурон, а также их производные и аналоги (патенты CN №108558830А, CN №101671327А, CN №101503403А, JPH №11140081A).

Также мочевина I образуется в ходе фотохимической деградации некоторых используемых в сельском хозяйстве гербицидов ряда сульфонилмочевин, содержащих в своей структуре указанный выше фрагмент, и может быть использована в качестве стандарта при определении остаточных количеств этих пестицидов в почве и водоемах (см., напр., M. Harir et al., J. Agric. Food Chem., 2013, 61(22), 5271-5278; Y.-B. Si et al., Pest. Manag. Sci., 2003, 60(3), 286-290).

Известно несколько способов получения мочевины I, которые кратко представлены на Схеме 1.

Так, в патенте JPH №11140081A используют реакцию 2-изоциано-4,6-диметоксипиримидина (II) с газообразным аммиаком в 1,4-диоксане при температуре 10-15°С в течение 1 ч. В результате получают мочевину I с выходом 92%.

В патенте CN №101671327А используют реакцию 2-амино-4,6-диметоксипиримидина (III) с избытком мочевины в присутствии соляной или серной кислоты в органическом растворителе, в воде или в их смесях. Процесс проводят при нагревании реакционной массы при температуре 50-150°С в течение 2-15 ч, при этом получают мочевину I с выходом 81-85%.

В патенте CN №103086983А также используют 2-амино-4,6-диметоксипиримидин (III) в качестве исходного сырья. При его взаимодействии с цианатом натрия в водно-органической среде в присутствии органической кислоты и катализатора в течение 2,5-16 ч при температуре 40-100°С получают целевую мочевину I с выходом 92-95%.

Наконец, известен 2-стадийный способ получения мочевины I из 2-хлор-4,6-диметоксипиримидина (IV) и 1-(4-метоксибензил)мочевины (V) (S. Breitler et al., Org. Lett., 2011, 13(12), 3262-3265), реакцию между которыми осуществляют в среде кипящего тетрагидрофурана в присутствии фосфиновых комплексов палладия (PdL_n) в качестве катализатора и карбоната цезия в качестве основания в течение 2 ч. Промежуточный продукт этой реакции (1-(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)-3-(4-метоксибензил)мочевина) обрабатывают трифторуксусной кислотой при нагревании в течение 20 ч и получают мочевину I с выходом 86% (Схема 1).

Схема 1

Суммируя вышеизложенное, известные методы получения мочевины I требуют применения в процессе органических растворителей или их смесей с водой, повышенных температур (до 100-150°С), длительного времени проведения процесса (до 22 ч), использования газообразного аммиака, чувствительных к влаге воздуха соединений (напр., изоцианат II), дорогостоящих комплексов палладия, что негативно сказывается на технико-экономических параметрах процесса и его безопасности.

Задачей предлагаемого технического решения является улучшение технико-экономических показателей процесса получения 1-(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)мочевины (I) за счет использования новой технологии ее синтеза, исходя из 2-(R-оксикарбонил)амино-4,6-диметоксипиримидина (R = Me, Et, н-Pr, н-Bu или Ph) [далее по тексту - карбамат VIа-д] в качестве исходного сырья, позволяющей получать целевой продукт в одну стадию с высоким выходом и качеством.

Техническим результатом является: а) улучшение технико-экономических показателей технологического процесса производства мочевины I вследствие упрощения его аппаратурного оформления и сокращения продолжительности, исключения использования в нем органических растворителей (что также приводит к снижению содержания органических компонентов в отходах производства), повышенных температур и нестабильных исходных соединений или реагентов; б) повышение безопасности процесса; в) получение целевого продукта высокого качества с выходом 95-99%.

Технический результат достигается за счет использования способа получения 1-(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)мочевины, включающего взаимодействие 2-(R-оксикарбонил)амино-4,6-диметоксипиримидина, где R = Me, Et, н-Pr, н-Bu или Ph, с водным раствором соединения аммония с получением целевого продукта, его выделением и очисткой.

В качестве соединения аммония используют гидроксид, карбонат, фосфат, формиат или ацетат аммония.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами (Схема 2).

Схема 2

Пример 1

В реактор синтеза помещают 10%-ный водный раствор гидроксида аммония (123,5 г, 0,35 моль) и карбамат VIа (50,0 г, 0,23 моль). Реакционную массу перемешивают при температуре 20-25°С в течение 1-2 ч (контроль ТСХ или ВЭЖХ), после чего ее фильтруют, а полученный осадок промывают водой и высушивают на воздухе. Получают 44,5 г (96%) мочевины I в виде белого порошка с т.пл. 182-186°С и чистотой не менее 98,0% (по данным ВЭЖХ). ИК-спектр (в порошке, ν, см^-1): 3589 ср, 3355 ср, 3158 ср, 2951 ср, 1672 с (С=О), 1601 с, 1565 с, 1452 ср, 1409 ср, 1345 с, 1219 с, 1171 с, 1119 с, 1080 ср, 1029 ср, 922 ср, 839 ср, 795 с; масс-спектр (APCI): 199,1 [M+H]⁺; масс-спектр (EI, 70 eV): m/z (%): 198 [M]⁺ (10), 180 (12), 155 (45), 140 (10), 125 (15), 109 (15), 95 (15), 83 (15), 68 (55), 57 (25), 43 (50), 28 (80).

Пример 2

В реактор синтеза помещают 20%-ный водный раствор ацетата аммония (105,7 г, 0,27 моль) и карбамат VIг (35,0 г, 0,14 моль). Реакционную массу перемешивают при температуре 45-50°С в течение 2-3 ч (контроль ТСХ или ВЭЖХ), после чего ее фильтруют, а полученный осадок промывают водой и высушивают на воздухе. Получают 25,9 г (95%) мочевины I в виде белого порошка.

Пример 3

В реактор синтеза помещают 25%-ный водный раствор формиата аммония (33,3 г, 0,13 моль) и карбамат VIб (10,0 г, 0,04 моль). Реакционную массу перемешивают при температуре 30-35°С в течение 1-2 ч (контроль ТСХ или ВЭЖХ), после чего ее фильтруют, а полученный осадок промывают водой и высушивают на воздухе. Получают 8,6 г (99%) мочевины I в виде белого порошка.

Пример 4

В реактор синтеза помещают 15%-ный водный раствор фосфата аммония (90,3 г, 0,09 моль) и карбамат VIд (25,0 г, 0,09 моль). Реакционную массу перемешивают при температуре 25-30°С в течение 2-3 ч (контроль ТСХ или ВЭЖХ), после чего ее фильтруют, а полученный осадок промывают водой и высушивают на воздухе. Получают 17,5 г (98%) мочевины I в виде белого порошка.

Пример 5

В реактор синтеза помещают 30%-ный водный раствор карбоната аммония (132,8 г, 0,41 моль) и карбамат VIв (40,0 г, 0,17 моль). Реакционную массу перемешивают при температуре 20-25°С в течение 1-2 ч (контроль ТСХ или ВЭЖХ), после чего ее фильтруют, а полученный осадок промывают водой и высушивают на воздухе. Получают 31,4 г (96%) мочевины I в виде белого порошка.

В результате использования предлагаемого способа получения 1-(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)мочевины (I) удается улучшить: а) технико-экономические показатели технологического процесса ее производства вследствие упрощения его аппаратурного оформления и сокращения продолжительности, исключения использования в нем органических растворителей (что также приводит к снижению содержания органических компонентов в отходах производства), повышенных температур и нестабильных исходных соединений или реагентов; б) повысить безопасность процесса; в) получить целевой продукт высокого качества с выходом 95-99%.

Изобретение относится к способу получения 1-(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)мочевины. Способ заключается во взаимодействии 2-(R-оксикарбонил)амино-4,6-диметоксипиримидина, где R = Me, Et, н-Pr, н-Bu или Ph, с водным раствором соединения аммония и последующими выделением и очисткой целевого продукта. В качестве соединения аммония предпочтительно используют гидроксид, карбонат, фосфат, формиат или ацетат аммония. Предлагаемый способ позволяет исключить использование органических растворителей и повышенных температур, сократить время реакции и получать целевой продукт с высоким выходом 95-99%. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 пр.

1. Способ получения 1-(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)мочевины, включающий взаимодействие 2-(R-оксикарбонил)амино-4,6-диметоксипиримидина, где R = Me, Et, н-Pr, н-Bu или Ph, с водным раствором соединения аммония с получением целевого продукта, его выделением и очисткой.

2. Способ получения 1-(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)мочевины по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соединения аммония используют гидроксид, карбонат, фосфат, формиат или ацетат аммония.