Способ получения производных 2-амино-1,3,4-тиадиазола

 

P 1

О П И С А Н И Е 11) 54!435

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (51) М. Кл,- С 07D 285,112 (22) Заявлено 20.09.74 (21) 2061395/04 (23) Приоритет — (32) 21.09.73 (31) 399679 (33) СШЛ

Опубликовано 30.12.76. Бюллетень ¹ 48

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) У (К 547.794.3 (088.8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования оппс11ппя 24.03.77 (72) Лвтор изобретения

I1IIострансц

Эдди Ви-Пинг Тао (СШЛ) Иностранная фирма

«Эли Лилли энд Компани» (СШЛ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ 2-АМИНО1,3, 4- ТИАДИАЗОЛА

> — x

" .-, -ннн, Изобретение относится к способу получения производных 2-амино-1,3,4-тиадиазола, общей формулы где R — алкил с 1 — 7 атомами углерода;

R1 — водород или алкил с 1 — б атомами углерода, которые находят применение как исходные продукты в синтезе гербицидов.

Наиболее распространенный способ получения производных 2-амино-1,3,4-тиадиазола основан на взаимодействии 3-тиоссмикарбазида и алифатической кислоты в присутствии неорганической кислоты.

В известных способах в качестве последней используют пентахлорид фосфора, хлорангид. риды кислот, серную кислоту или полифосфорную кислотч (1, 2 и 3).

Наиболее высокий выход из известных способов дает применение смеси полифосфорной и гипофосфорной кислот (3).

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

% серной кислоты и 85 — 65 вес. % полпфосфорной кислоты.

)Ке7ательно процесс заканчивать нагрсьом реакционной смеси до 100 — 120 С.

5 Предпочтительно использовать смесь 20 — 33 вес. %, предпочтительно 25 вес. %, серной кислоты и 80 — 67 всс. %, предпочтительно 75 вес. %, полпфосфорной кислоты.

)0 Согласно указапно11 общей формуле, алкпл

С1 — Ст включает в себя метил, этпл, я-пропил, пзопрош17, н-бутил, трет-бутпл, изобутил, втор-бутпл, 1-пентпл, 2-пснтпл, 3-пентпл, 3-мстил- 1-бутпл, З-метил, 2-бутпл, 2-метил-2-бу15 тпл, неопентпл, 1-гекспл, 2-гекспл, З-гекспл, 1-гептил, 2-гептин7, З-гептил, 4-гептил, 4-метил1-пентил, 4-метил-2-пентпл, 2-мстил-2-пептпл, 2-мстил-З-пентил, 2.3-дп»III;1-1-бутпл, 2,3-дпметил-2-бутпл, 3,3-gII>1e7 11.7-1-бутпл, 3,3-диме2О тпл-2-бутпл, 2,2-дпметпл-1-бутпл, 2-этпл-1-б тил пли 2-этпл-2-бутпл.

Значения R =С1 — С6-алкпл включают указанный список сосдпнеш1й.

В качестве алпфатпческих кислот по пред25 лагаемому способу могут быть использованы: уксусная, проппоповая, масляная, пзомасляная, TpIDI0TII,7 кс1 сная, Вале1711аповая, еап170новая и III эпаптовая.

541435

1О

55 со

В качестве тиосемикарбазидов используют:

"--метил-З-тиосемикарбазид, 4-этил-3-тиосемикарбазид, 4-пропил-З-тиосемикарбазид, 4-третбут .л-3-тиосемикарбазид, 4-пентил-3-тиосемикарбазид, 4-неопентил-3-тиосемикарбазид или

4-гексил-3-тпосемш;арбазид.

Обычно используют смесь, содержащую от

20 до 33 /о серной кислоты и от 80 до б7% полифосфорной кислоты. Наиболее предпочтительной является смесь кислот, в которой содержится 25 /о серной кислоты и 75О/, полифосфорной кислоты; при использовании такой достигастся максимальный выход. Можно использовать и более широкие соотношения содержания используемых кислот, однако, они менее выгодны. При возрастании содержания полифосфорной кислоты до 80О/о выход начинает понижаться, хотя значение его продолжает остават. ся выше той величины, которая достигается при использовании только полифосфор ой кислоты или только одной серпой кислоты.

Необходимо тщательно перемешивать кислоты перед добавлением реагирующих веществ.

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

По предпочтительному варианту в охлажденную кислотную смесь вводят тиосемикарбазнд, а затем добавляют эквимолярное количество соответствующей алифатической кислоты. После того, как завершается добавление

IippBoli порции, добавляют àликвотныс части моляр ых 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 алщратической кислотой и тиосемикарбазидом с образованием ацилтиосемикарбазида.

Пиклпзацию образующегося ацилтиосемикарбазида проводят нагревая реакционную смесь до 100 †1 С, предпочтительно при

105 †1 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 аминотиадиазольного основания. Для достижения рН раствора в пределах 6,8 — 7,3 можно использовать любую гидроокись щелочных металлов, например натрия или калил илн гидроокись аммония. Можно использовать для этой цели и гидроокись алюминия.

Полученный аминотиадиазол обычно выделяют фильтрованием.

2О

)д зо зд

Продукт может быть также экстрагирован органическим растворителем, например ароматическим углеводородом, что удобно для проведения дальнейших химических операций.

Например, после того, как завершена циклодегидратация, в реакционную смесь добавляют воду и, предпочтитсльно, толуол. Смесь нейтрализуют и проводят экстракцию свободного основания аминотиадиазола в толуол.

Слои разделяют, обезв оживают азеотроп ной перегонкой толуола, содержащего целевой продукт.

Полученный раствор может быть использо ван для дальнейших синтезов.

Примерами производных 2-амино- 1,3,4-тиадиазола, получаемых по предлагаемому спосо бу являются: 2-амино-З-изопропил-1,3,4-тиадиазол; 2-метиламино-3-изопропил-1,3,4-тиадиа зол; 2-амино-5-S-бутил-1,3,4 - тиадиазол; 5 - Sбутил-2-метиламино-1,3,4-тиадиазол; 2-амино5-трет-бутил-1,3,4 — тиадиа зол; 5-трет-бутил-2метиламино-1,3,4 - тиадпазол; 2-амино-5-третпентил-1,3,4-тиадиазол; 2-метиламнно-5-третпентил-1,3,4-тиадиазол; 2-амино-5 (1-этилпропил) -1,3,4-тиадиазол; 5- (1-этилпропил) -2 - fvi(.тиламино-1,3,4-тиадиазол; 2-амино-5 - (метилбутил) -1,3,4 - тиадиазол; 2-а мино-5- (1 - метилпентил)-1,3,4-тиадиазол; 2 -метиламино-5-(метилпентил)-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 - этилбутил)-2-метиламино-1,3,4 — тиадиазол; 2-аминоамино-5-(1-метилгексил)-1,3,4 - тиадиазол; 2метиламино-5-(1 -метигексил) - 1,3,4-тиадиазол; 2-амино-5- (l, l-диметилпентил) - 1,3,4-тиадиазол; 2-метиламино-5- (l, l-диметилпентил)1,3,4-тиадиазол; 2-амино-5- (1 - этилпентил) -1, 3,4-тиадиазол; 5- (1-этилпентил) - 2-метиламино-1,3,4-тиадиазол; 2-этиламино-5-изопропил1,3,4-тиадиазол; 5-трет-бутил-2- пропиламино1,3,4-тиадиазол; 5-трет-бутил-2-бутиламино- l, 3,4-тиадиазол; 2-пентиламино-5-изопропил-1,3, 4-тиадиазол; 2-гексиламино - 5-S-бутил-1,3,4тиадиазол; 2-амино-5-метил - 1,3,4-тиадиазол;

2-метил-амино-5-метил-1 3,4-тиадиазол.

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

1ùàòåëüíî перемешивают 18 г HqS04 и 54 r полифосфорной кислоты и полученную смесь кислот охлаждают до 10 — 15=C; и добавляют

21 r (0,2 моль) 4-метил-3-тиосемикарбазида.

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 (50 мл) и толуол (50 мл). Затем добавлением

i 10 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 высушивают его методом азеотропной перегонки.

541435

Составитель А, Орлов

Редактор T. Никольская Техред А. Камышникова Корректоры: E. Хмелева и Н. Аук

Заказ 36/16 Изд, Хв 1926 Тираж 576 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-36, Раушская наб., д, 4/5

Тппогра4пя, пр. Сапунова, 2

Получают после отгонки толуола 26,7 г (93 /о ) 5-этпл-2-метиламино-1,3,4-тиадиазола; т. пл. 84 — 87 С.

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

По примеру 1 проводят реакцию 21 r (0,2 моль) 4-метил-3-тиосемикарбазида и 17,6 г (0,2 моль) изомасляной кислоты и получают

26,8 г (87% ) 5-изопропил-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-3-тиосемикарбазида, после чего добавляют 102 г (1 моль) триметилуксусной кислоты. После добавления реагентов спи:лают охлаждение и температура за счет экзотермической реакции повышается до 110"С. Реакционную смесь выдеркивают при температуре -105 С в течение

3 час. Затем добавляют воду (250 мл) и толуол (250 мл). Реакционную смесь нейтрализуют с помощью 525 мл гидроокиси аммония до рН

7,0 (75 С). Не охлаждая, слои разделяют и толуол обез вожи вают азеотропной перегонкой. Толуол испаряют в вакууме и получают

159 г 93% 5-трет-бутил-2-метиламино-1,3,4-тиадиазола; т. пл. 79 — 82 С.

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

Смесь 18 г серной кислоты и 54 г полифосфорной кислоты охлаждают до 18 С. К кислотной смеси добавляют 18,2 г (0,2 моль) тиосемикарбазпда, а затем добавляют 14,8 г (0,2 моль) пропионовой кислоты. Реакцию завершают нагреванием при 100 — 105 С в течение 3 час. Добавляют воду (50 мл) и толуол (100 мл). С помощью 118 мл 28о/о-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-спектроскопии.

Пример 5. Получение 2-амино-5-метил1,3,4-тиадиазола.

Смесь 18 г серной кислоты и 54 г полифосфорной кислоты охлаждают до 12 С. К смеси при температуре 12 — 15 С добавляют 18,2 г (0,2 моль) тиосемикарбазпда. К реакционной смеси быстро добавляют 12 г (0.2 моль) уксусной:кислоты. Реакционной смеси дают возможность разогреться до 60"С и реакцию за5 вершают нагреванием при 100 — 105 С в течение 3 час. Добавляют воду (50 in) и толуол (100 in). Реакционную смесь доводят <о рН

7 — 7,5 добавлением 110 мл раствора гидроокиси аммония, отфильтровывают выпавший

10 осадок, промывают его водой и сушат.

Получают 21 r (91,5 /о) 2-амнно-5-метил1,3,4-тиадиазола; т. пл. 218 †2 С.

Структура соединения подтверждена ЯМРспектроскопией.

Формула изобретения

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

25 где R — алкпл с 1 — 7 атомамц углерода;

К,— водород плп алкил с 1 — 6 атомами углерода, взаимодействием эквимолярных количеств

30 алифатической кислоты и 3-тиосемикарбазида в присутствии неорганической кислоты, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, в качестве неорганической кислоты используют смесь 15—

36 35 вес. серной кислоты и 85 — 65 вес. полифосфорной кислоты.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс заканчивают нагревом реакционной смеси до 100 †1 С.

40 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что используют смесь 20 — 33 вес. /о, предпочтительно 25 вес. /о, серной кислоты и

80 — 67 вес. %, предпочтительно 75 вес. %, полифосфорной кислоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США Ко 2497825, кл. 260 — 306.8, 1950.

2. Патент Японии г в 20.944 по кл. 16в 391.

50 1, 1966.

3. Патент СШЛ Л 2799683, кл. 260 — 306.8, 1957.