Способ получения 5-замещенного 2-хлорпиридина

 

Изобретение относится к способу получения 5-замещенного 2-хлорпиридина ф-лы (I), где R - незамещенные или замещенные алкил или аралкил, заключающийся в том, что ацетенамид ф-лы (II), где R имеет указанные значения, R¹ - С₁-С₄ алкил или арил(С₁-С₄)алкил, подвергают взаимодействию с реактивом Фильсмайера, образующимся при взаимодействии формамида ф-лы R²R³NC(O)H, где R² и R³ - линейный, или разветвленный, или циклический С₄-С₈ алкил, с агентом хлорирования с последующим удалением избыточного агента хлорирования перегонкой или добавлением диалкилформамида из реакционной смеси после окончания взаимодействия реактива Фильсмайера с ацетенамидом ф-лы (II). Предлагаемый способ позволяет уменьшить образование побочных продуктов и повысить выход целевого продукта. Соединение ф-лы (I) используется в качестве промежуточного продукта для получения инсектицида. 5 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к технологии производства галогенированных пиридинов, более конкретно к способу получения 5-замещенного 2-хлорпиридина.

Известен способ получения 5-замещенных 2-хлорпиридинов путем взаимодействия ацетенамида с агентом хлорирования в присутствии N,N-дизамещенного формамида, при необходимости в среде разбавителя, при температуре от -30^oC до +150^oC (см. заявку EP N 0546418 A1, МКИ: C 07 D 213/61, 1993).

Недостаток известного способа заключается в том, что из образующейся во время реакции формамида с агентом хлорирования промежуточной соли Фильсмайера отщепляется соответствующий диметиламин, который частично уходит через газовую фазу. Кроме того, часть диметиламина также имеется в виде гидрохлорида, который может теряться в результате реакции с агентом хлорирования. Таким образом выход рециркулируемого диметиламина снижается. Кроме того, в качестве нежелательных реакционноспособных побочных продуктов образуются хлорангидриды карбаминовой кислоты. Резумируя вышеизложенное, можно сказать, что экономичность известного способа не является полностью удовлетворительной.

Задачей изобретения является предоставление способа получения 5-замещенного 2-хлорпиридина, имеющего улучшенную экономичность.

Поставленная задача решается в способе получения 5-замещенного 2-хлорпиридина обшей формулы (I) где R - незамещенные или замещенные алкил и аралкил, взаимодействием ацетенамида общей формулы (II) где R имеет вышеуказанное значение, а R¹ означает алкил с 1 - 4 атомами углерода или арилалкил с 1 - 4 атомами углерода в алкильной части, с реактивом Фильсмайера, образующимся взаимодействием формамида общей формулы (III)
где R² и R³ означают линейный, или разветвленный, или циклический алкил с 4-8 атомами углерода, с агентом хлорирования, за счет того, что избыточный агент хлорирования удаляют перегонкой или добавлением диалкилформамида из реакционной смеси после окончания взаимодействия реактива Фильсмайера с ацетенамидом общей формулы (II).

Предлагаемым способом предпочтительно получают соединения вышеприведенной общей формулы (I), где R означает алкил с 1 - 6 атомами углерода и фенилалкил с 1 - 2 атомами углерода в алкильной части, незамещенные или замещенные фтором и/или хлором.

Предлагаемым способом в частности получают соединения вышеприведенной общей формулы (I), где R означает метил, этил или бензил.

В вышеприведенной для исходных ацетенамидов формуле (II) радикал R предпочтительно означает алкил с 1 - 6 атомами углерода и фенилалкил с 1 или 2 атомами углерода, незамещенные или замещенные фтором и/или хлором, а R¹ - алкил с 1 -4 атомами углерода или бензил, незамещенные или замещенные фтором и/или хлором.

В вышеприведенной формуле (II) радикалы R и R¹ в частности означают: R - метил, этил или бензил, а R¹ - бензил.

Исходные соединения (II) известны и/или могут получаться известными способами (см. J. Chem. Soc. Perkin Trans. I 1984, стр. 1173 - 1182).

Ацетенамиды формулы (II) можно получать, например, тем, что имины общей формулы (IV)
R¹ - N = CH - CH₂ - R,
где R и R¹ имеют вышеуказанные значения,
подвергают взаимодействию с ацетангидридом или ацетилхлоридом при температуре 0 - 50^oC, при необходимости в среде разбавителя, такого как, например, толуол, и при необходимости в присутствии акцептора кислоты, такого как, например, триэтиламин, с последующим выделением целевого продукта известными приемами.

Имины общей формулы (IV) известны и/или могут получаться известными способами (см, J. Am. Chem. Soc. 66 (1944), стр. 82 - 84).

Агенты хлорирования, которые используют в предлагаемом способе, представляют собой соединения, которые в результате взаимодействия с формамидами образуют так называемый реактив Фильсмайера, т.е. хлорид N,N-цизамещенного хлорметиламмония общей формулы (V)

где R² и R³ имеют вышеуказанное значение.

В качестве формамида применяют, например, ди-н-бутилформамид, ди-изо-бутилформамид, ди-втор-бутилформамид, дициклогексилформамид. Предпочтительно применяют N,N-ди-н-бутилформамид.

В качестве агента хлорирования в частности применяют хлорангидриды кислоты, которые можно удалять путем перегонки из реакционной смеси, такие как, например, фосфорилхлорид (фосфороксихлорид), фосген, оксалилхлорид и тионилхлорид. Предпочтительно применяют фосген.

Предлагаемый способ можно осуществлять в среде разбавителя, в качестве которого можно применять практически все инертные для данной реакции органические растворители. Предпочтительно применяют алифатические и ароматические, при необходимости галогенированные углеводороды, такие как, например, гексан, гептан, циклогексан, метилциклогексан, бензол, толуол, ксилол, хлорбензол, о-ди-хлорбензол, хлороформ и тетрахлорметан, а также простые эфиры, такие как, например, метил-трет-бутиловый эфир, метил-трет-амиловый эфир и 1,2-ди-метоксиэтан, нитрилы, такие как, например, ацетонитрил, пропионитрил, н- или изо-бутиронитрил. В частности предпочитаются толуол и хлорбензол.

Температура реакции может колебаться в широком диапазоне. Предлагаемый способ осуществляют при температуре от - 30^oC до + 160^oC, предпочтительно при температуре от -10^oC до + 145^oC. В частности в начале реакцию осуществляют при температуре 0 - 40^oC и затем при температуре 80 - 150^oC.

Предлагаемый способ обычно осуществляют при атмосферном давлении. Однако его можно также осуществлять при повышенном или пониженном давлении между 0,1 и 10 бар.

При осуществлении предлагаемого способа на один моль ацетенамида формулы (II) обычно применяют 1 - 10 моль, предпочтительно 1,5 - 5 моль, в частности 2 - 3 моль агента хлорирования и 1 - 50 моль, предпочтительно 1 - 1,5 моль диалкилформамида.

Предлагаемый способ предпочтительно осуществляют следующим образом. Осуществляют взаимодействие агента хлорирования с диалкилформамидом, предпочтительно за счет того, что к диалкилформамиду медленно добавляют агент хлорирования при легком охлаждении. В эту реакционную смесь медленно подают ацетенамид формулы (II), после чего реакционную смесь размешивают при повышенной температуре до окончания реакции.

Согласно предпочтительной форме осуществления предлагаемого способа реагенты подают параллельно, например к растворителю параллельно добавляют смесь диалкилформамида и ацетенамида, а также фосген. Этот вариант позволяет осуществлять реакцию при высоких концентрациях реагентов, и при применении растворителей, таких как, например, хлорбензол или толуол, так как осаждение твердого вещества предотвращается. В этих условиях агент хлорирования расходуется практически в контролированном порядке, благодаря чему его накопление и связанные с этим опасные ситуации предотвращаются. Так как образование кристаллических фаз также предотвращается, становится возможным непрерывное ведение процесса, например, в каскаде реакторов.

Параллельное добавление реагентов можно осуществлять различным образом. Так, например, ацетенамид в смеси с диалкилформамидом можно добавлять к растворителю параллельно подаче агента хлорирования. Также возможно раздельно, но параллельно добавлять реагенты. Кроме того, возможно добавлять диалкилформамид к растворителю и затем параллельно подавать агент хлорирования и ацетенамид. Но возможен и вариант параллельной подачи всех реагентов, включая растворитель.

Подачу реагентов осуществляют при температуре в диапазоне примерно от -10^oC до +50^oC, предпочтительно в диапазоне от 10 до 40^oC.

После окончания добавления реагентов размешивают еще при температуре ниже 50^oC в течение 0,5 часов, предпочтительно в течение 0,5 - 2 часов.

После добавления реагентов дополнительно размешивают еще при температуре ниже 50^oC до завершения предназначенного расхода агента хлорирования. Затем агент хлорирования удаляют перегонкой, для чего реакционную смесь доводят до кипения и избыточный агент хлорирования отгоняют, при необходимости в качестве смеси с применяемым растворителем. Отгонку осуществляют путем приложения к реактору достаточного вакуума при относительно низкой температуре (ниже 50^oC) или же за счет того, что поддерживаемую в состоянии кипения смесь при кратковременном пребывании в перегонной колонне вводят в дальнейший реактор, при этом агент хлорирования отгоняют через колонну. Необходимое для осуществления перегонки состояние кипения создают путем приложения пригодного вакуума к колонне при соответствующем температурном режиме или атмосферном давлении.

Дальнейший, но менее предпочтительный вариант удаления избыточного агента хлорирования заключается в добавлении подходящего химического реагента. При этом предпочтительно добавляют определенное количество уже используемого для осуществления реакции диалкилфорамида, в результате чего свободный агент хлорирования реагируют с образованием реактива Фильсмайера, благодаря чему он не может вступить в реакцию с диалкиламином. Из образовавшегося таким образом избыточного комплекса Фильсмайера диалкилформамид может выделяться и рекуперироваться после окончания переработки водой. Это вариант также годится в случае применения не поддающегося перегонке агента хлорирования.

После окончания удаления избыточного агента хлорирования реакцию завершают при соответствующей температуре, например при 80 - 160^oC, предпочтительно при 100 - 150^oC.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером.

Пример
К 700 мл хлорбензола параллельно подают при внутренней температуре 40^oC смесь 189 г (1 моль) N-бензил-N-(1-пропенил)-ацетамида и 172,6 г (1,1 моль) N,N-ди-н-бутилформамида, а также 297 г (3 моль) фосгена.

Реакционную смесь перемешивают при температуре 40^oC в течение 1 часа, после чего реакционную смесь через перегонную колонну равномерно подают в колбу, содержащую 100 мл кипящего хлорбензола. Подачу осуществляют в середине колонны, а из верхней части колонны непрерывно отгоняют смесь хлорбензола и фосгена. При этом перегонку осуществляют при давлении 550 мбар и флегмовом числе 10:1. После окончания подачи размешивают еще при температуре 115^oC в течение 1 часа и получаемую при этом сырую смесь (811 г) подвергают анализу, который дает следующие результаты:
2-хлор-5-метилпиридин: 14,3% (91% теории),
хлорангидрид ди-н-бутилкарбаминовой кислоты: 0,4% (1,7% теории),
гидрохлорид ди-н-бутиламина: 18,8% (91% теории).

Формула изобретения

1. Способ получения 5-замещенного 2-хлорпиридина общей формулы (I)

где R - незамещенные или замещенные алкил и аралкил,
взаимодействием ацетенамида общей формулы (II)

где R имеет указанное значение;
R¹ - алкил с 1 - 4 атомами углерода или арилалкил с 1 - 4 атомами углерода в алкильной части,
с реактивом Фильсмайера, образующимся взаимодействием формамида общей формулы (III)

где R² и R³ - линейный, или разветвленный, или циклический алкил с 4 - 8 атомами углерода,
с агентом хлорирования, отличающийся тем, что избыточный агент хлорирования удаляют перегонкой или добавлением диалкилформамида из реакционной смеси после окончания взаимодействия реактива Фильсмайера с ацетенамидом общей формулы (II).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реакцию осуществляют в среде инертного органического растворителя.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при мольном соотношении ацетенамида формулы (II) и диалкилформамида формулы (III), 1 : 1 - 1 : 1,5 соответственно.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при параллельном добавлении к растворителю смеси диалкилформамида и ацетенамида, а также фосгена.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окончания добавления избыточный агент хлорирования отгоняют при температуре ниже 50^oC.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют непрерывно.