Способ получения производных 2-амино-1,3,4-тиадиазола Советский патент 1976 года по МПК C07D285/12 

1

Изобретение относится к способу получения производных 2-амипо-1,3,4-тиадиазола, обидей формулы

-N

-NHR,

S

где R - алкил с 1-7 атомами углерода;

RI - водород или алкил с 1-6 атомами углерода, которые находят применение как исходные нродукты в синтезе гербицидов.

Наиболее распространенный снособ получения производных 2-амиио-1,3,4-тиадиазола основан на взаимодействии 3-тиосемнкарбазнда и алифатической кислоты в присутствии неорганической кислоты.

В известных способах в качестве последней исиользуют пентахлорид фосфора, хлорангидриды кислот, серную кислоту или полифосфорную КИСЛОТУ , 2 и 3.

Наиболее высокий выход из известных способов дает нрименение смеси нолифосфорной и гипофосфорной кислот 3.

С целью повышения выхода целевого продукта предлагают в качестве неорганической кислоты исиользовать смесь 15-35 вес.

% серной кнслоты и 85-65 вес. % нолнфосфорной кислоты.

Желательно процесс заканчивать нагревом реакционной смеси до 100-120°С.

Иредпочтнтельно использовать смесь 20-33 вес. %, предпочтительно 25 вес. %, серной кислоты н 80-67 вес. %, предпочтительно 75 вес. %, полифосфорной кнслоты.

Согласно указанно общей формуле, алкн.1 включает в себя метил, этил, н-нропнл, изопропил, «-бутил, грег-бутнл, изобутнл, в7ор-бутнл, 1-пентнл, 2-пснтпл, 3-нентнл, 3-метил- 1-бутнл, 3-метил, 2-бутнл, 2-метил-2-бутил, неопентил, 1-гексил, 2-гексил, 3-гекснл, 1-геитил, 2-гентнл, З-гептил, 4-гептнл, 4-метил1-пентнл, 4-метнл-2-нентил, 2-метнл-2-нентнл, 2-метил-З-пентил, 2.3-диметил-1-бутнл, 2,3-днметил-2-бутил, 3,3-диметнл-1-бутнл, 3,3-днметил-2-бут л, 2,2-днметил- -бутил, 2-этнл-1-бутнл или 2-этил-2-бутпл.

Значения R Ci-Се-алкил включают указанный снисок сосднненнй.

В качестве алифатических кислот но предлагаемому способу могут быть использованы: уксзсная, нроппоиовая. масляная, пзомасляная, трнметилуксусная, валериановая, (капроновая или энантовая.

В качестве тиосемикарбазидов используют: --.метил-3-тиосемикарбазид, 4-этил-З-тиосемикарбазид, 4-пропил-З-тиосемикарбазид, 4-третбутил-3-тиосемикарбазид, 4-пентил-З-тиосемикарбазид, 4-неопентил-З-тиосемикарбазид или 4-гексил-3-т1юсемикарбазид.

Обычно используют смесь, содержащую от 20 до 33% серной кислоты и от 80 до 67% иолифосфорной кислоты. Наиболее предпочтительной является смесь кислот, в которой содержится 25% серной кислоты и 75% полифосфорной кислоты; при использовании такой достигается максимальный выход. Можно использовать и более широкие соотношения содержания используемых кислот, однако, они менее выгодны. При возрастании содержания полифосфорной кислоты до 80% выход начинает понижаться, хотя значение его продолжает остават;-.ся выше той величины, которая достигается ири использовании только полифосфорной кислоты или только одной серной кислоты.

Необходимо тш,ательно перемешивать кислоты перед добавлением реагирующих веществ.

Количество используемой смеси кислот не является критическим; используется такое количество смеси, при перемешивании Ечоторой обеспечивается температура проведения циклодсгидратации.

По предпочтительному варианту в охлаж;денную кислотную смесь вводят тиосемикарбаз1 Д, а затем добавляют эквимолярное количество соответствующей алифатической кислоты. После того, как заверитается добавление первой порции, добавляют аликвотные части молярных количеств реагентов.

При добавлении реагентов, чтобы избежать разложения тиосемикарбазида, температуру кислотной смеси поддерживают в пределах от 10 до 20°С.

В этих условиях проходит реакция между алифатической кислотой и тиосемикарбазидом с образованием ацилтиосемикарбазида.

Пиклизацию образующегося ацилтиосемикарбазида проводят нагревая реакционную смесь до 100-120°С, предпочтительно при 105-110°С, так как при этой температуре образование тиадиазола заканчивается примерно через 3 час. Продолжительность нагрева изменяется обратно пропорционально температуре нагрева.

Когда циклодегидратация заканчивается, реакционную смесь разбавляют водой и при охлаждении нейтрализуют кислоту для получения свободного амннотиадиазольного основания. Для достижения рН раствора в пределах 6,8-7,3 можно использовать любую гидроокись щелочных металлов, например натрия или калия или гидроокись аммония. Можно использовать для этой цели и гидроокись алюминия.

Полученный аминотиадиазол обычно выделяют фильтрованием.

Продукт может быть также экстрагирован органическим растворителем, например ароглатическим углеводородом, что удобно для проведения дальнейших химических онераций. 5 Например, после того, как завершена циклодегидратация, в реакционную смесь добавляют воду и, предпочтительно, толуол. Смесь нейтрализуют и проводят экстракцию свободного основания аминотиадиазола в толуол.

10 Слои разделяют, обезвоживают азеотропной нерегонкой толуола, содержашего целевой продукт.

Полученный раствор может быть использован для дальнейших синтезов.

Примерами производных 2-амино-1,3,4-тиадиазола, получаемых по предлагаемому спосо бу являются: 2-амино-3-изопропил-1,3,4-тиадиазол; 2-метиламино-З-изопропил-1,3,4-тиадиа

0 зол; 2-амино-5-5-бутил-1,3,4 - тиадиазол; 5 - Sбутил-2-метиламино-1,3,4-тиадиазол; 2-амино5-трет-бутил-1,3,4 - тиадиазол; 5-трет-бутнл-2метиламино-1,3,4 - тиадиазол; 2-амино-5-г/ егпентил-1,3,4-тиадиазол; 2-метиламино-5-гре75 пеитил-1,3,4-тиадиазол; 2-амино-5(1-этилпропил)-1,3,4-тиадиазол; 5-(1-этилпропил)-2 - метиламино-1,3,4-тиадиазол; 2-амино-5 - (метилбутил)-1,3,4 - тиадиазол; 2-амино-5-(1 - метилпентил)-1,3,4-тиадиазол; 2 - метиламино-5-(ме0 тилпентил)-1,3,4-тиадиазол; 2-амино-5-(1-диметилбутил)-1,3,4-тиадиазол; 2-метиламино-5-(1, 1-диметилбутил)-1,3,4-тиадиазол; 2-амино - 5(1-этилбутил) - 1,3,4-тиадиазол; 5-(1 - этилбу- тил)-2-метиламино-1,3,4 - тиадиазол; 2-амино5 амино-5-(1-метилгексил)-1,3,4 - тиадиазол; 2метиламино-5-(1 - метигексил) - 1,3,4-тиадиазол; 2-амино-5-(1,1-диметилпентил) - 1,3,4-тиадиазол ; 2-метиламино-5- (1,1 -диметилнентил) 1,3,4-тиадиазол; 2-амино-5-(1 - этилпентил)-,

0 3,4-тиадиазол; 5-(1-этилпентил) - 2-метиламино-1,3,4-тиадиазол; 2-этиламино-5-изопропил1,3,4-тиадиазол; 5-т/7ег-бутил-2- пропиламино1,3,4-тиадиазол; 5-г/ ег-бутил-2-бутиламицо-1, 3,4-тиадиазол; 2-пентиламино-5-изопропил-1,3,

5 4-тиадиазол; 2-гексиламино - 5-5-бутил-1,3,4тиадиазол; 2-амицо-5-метил - 1,3,4-тиадиазол; 2-метил-амино-5-метил-1,3,4-тиадиазол.

Пример 1. Получение 5-этил-2-метиламп0 но-1,3,4-тиадиазола.

Гщательно перемещивают 18 г H2SO4 и 54 г полифосфорной кислоты и полученную смесь кислот охлаждают до 10-15°С и добавляют 21 г (0,2 моль) 4-метил-З-тиосемикарбазида.

5 Затем добавляют 14,8 г (0,2 моль) пропионовой кислоты. Затем температура повышается за счет экзотермической реакции, и в течение 3 час реакционную смесь выдерживают при температуре 100-105°С. Добавляют воду

0 (50 мл) и толуол (50 мл). Затем добавлением ПО мл 28%-ной гидроокиси аммония доводят реакционную смесь до рН примерно 7,0. Отделяют слой толуола, содержащий 2-метиламино-5-этил-1,3,4-тиадиазол, и высущивают

его методом азеотропной перегонки.

Получают после отгонки толуола 26,7 г (93%) 5-этил-2-метиламино-1,3,4-тиадиазола; т. пл. 84-87°С.

П р и м е р 2. Получение 5-изопропил-2-метиламино-1,3,4-тиадиазола.

По примеру 1 ироводят реакцию 21 г (0,2 моль) 4-метил-З-тиосемикарбазида и 17,6 г (0,2 моль) изомасляной кислоты и получают 26,8 г (87%) 5-изоиропил-2-метиламино-1,3,4тиадиазола в виде масла.

Пример 3. Получение 5-трет-бутил-2-метиламино-1,3,4-тиадиазола.

Смесь, состоящую из 270 г полифосфорной кислоты и 90 г серной кислоты, охлаждают до 10-20°С и при этой температуре в смесь добавляют 105 г (1 моль) 4-метил-З-тиосемикарбазида, после чего добавляют 102 г (1 моль) триметилуксуспой кислоты. После добавления реагентов снимают охлаждение и температура за счет экзотермической реакции новышается до 110°С. Реакционную смесь выдерживают при температуре --105°С в течение 3 час. Затем добавляют воду (250 мл) и толуол (250 мл). Реакционную смесь нейтрализуют с номощью 525 мл гидроокиси аммония до рН 7,0 (75°С). Не охлаждая, слои разделяют и толуол обезвожнвают азеотропной нерегонкой. Толуол испаряют в вакууме и получают 159 г 93% 5-г/ ег-бутил-2-метиламнно-1,3,4-тиадиазола; т. ил. 79-82°С.

Пример 4. Получение 2-амино-5-этил-1,3, 4-тиадиазола.

Смесь 18 г серной кислоты ц 54 г полифосфорной кислоты охлаждают до 18°С. К кислотной смеси добавляют 18,2 г (0,2 моль) тиосемикарбазида, а затем добавляют 14,8 г (0,2 моль) иропионовой кислоты. Реакцию завершают нагреванием нри 100-105°С в течение 3 час. Добавляют воду (50 мл) и толуол (100 мл). С помощью 118 мл 28%-ного раствора гидроокиси аммония доводят до рН 7,0. Продукт отфильтровывают, промывают толуолом и сушат.

Получают 25,3 г (98%) 2-амино-5-этил-1,3, 4-тиадиазола.

Структура соединения подтверждена с помощью ЯМР-спектроскопнн.

П р н м е р 5. Получение 2-амиио-5-метнл1,3,4-тиадиазола.

Смесь 18 г серной кислоты и 54 г полифосфорной кислоты охлаждают до 12°С. К смеси ири температуре 12-15°С добавляют 18,2 г

(0,2 моль) тиосемнкарбазида. К реакционной смеси быстро добавляют 12 г (0.2 моль) уксусной кислоты. Реакционной смесн дают возможность разогреться до 60°С и реакцию заверщают нагреванием при 100-105°С в течение 3 час. Добавляют воду (50 мл) н толуол (100 мл). Реакцнонную смесь доводят до рН 7 - 7,5 добавлением 110 мл раствора гидроокиси аммония, отфильтровывают выпавищй осадок, промывают его водой и сущат.

Получают 21 г (91,5%) 2-амино-5-метил1,3,4-тиадназола; т. пл. 218-220°С.

Структура соединения подтверждена ЯМРснектроскопией.

Формула изобретения

1. Устройство получения производных 2амнно-1,3,4-тиадиазола общей формулы

-:№ S-1

-жS

где R - алкил с 1-7 атомами углерода;

RI - водород или алкил с 1-6 атомами углерода,

взаимодействием эквимолярных количеств алифатической кислоты и 3-тиосемикарбазида в присутствии неорганической кислоты, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, в качестве неорганической кислоты используют смесь 15- 35 вес. % серной кислоты и 85-65 вес. % полифосфорной кислоты.

2.Способ по н. I, о т л н ч а ю ш н и с я тем, что процесс заканчивают нагревом реакционной смеси до 100-120 С.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что используют смесь 20-33 вес. %, предпочтительно 25 вес. %, серной кнслоты и 80-67 вес. %, предпочтительно 75 вес. %, нолифосфорной кнслоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент США К° 2497825, кл. 260-306.8, 1950.

2.Патент Японии 20.944 по кл. 16е 391. 1, 1966.

3.Патент США № 2799683, кл. 260-306.8, 1957.