Способ получения соединений 5-(алкоксиметил)-2,3- пиридиндикарбоксамида, промежуточные соединения

 

Изобретение относится к способу получения соединений формулы (I) взаимодействием соединения формулы (II) с соединением формулы (III) и основанием в присутствии растворителя при повышенной температуре. Этот способ позволяет получить соединения 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридинкарбоксамида с более высокой чистотой, чем было известно. Также изобретение касается промежуточного соединения формулы (IV), где Х - галоген, а ² - С₁-С₆-алкил. 2 с. и 7 з.п.ф-лы, 4 табл.

Соединения 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида применимы в качестве промежуточных продуктов для получения производных 5-(алкоксиметил)-2-(2-имидазолин-2-ил)никотиновой кислоты, обладающих гербицидной активностью эфиров и солей. Способы получения соединений 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида довольно ограничены, а те способы, которые доступны, требуют использования длительных методов очистки для обеспечения высокой чистоты соединений 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида.

В Европейской заявке на патент 308084 в общем виде указано, что 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамид может быть получен реакцией соедининения замещенного оксима с соединением галогенмалеимида в присутствии неорганического основания. Однако этот способ не удовлетворителен, так как он дает смесь целевого соединения 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида и относительно высокий процент нежелательного соединения 5-метил-2,3-пиридиндикарбоксамида. Следовательно, дополнительно нужны трудоемкие и требующие много времени методы очистки, чтобы получить соединения 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида с высокой чистотой. Если смесь не очищена очень хорошо, 5-(алкоксиметил)-2-(2-имидазолин-2-ил)никотиновая кислота, ее эфир или соль, полученные из смеси, будет загрязнено 5-метил-2-(2-имидазолин-2-ил)никотиновой кислотой, ее эфиром или солью, которые имеют другие гербицидные свойства, отличные от свойств целевых соединений.

Следовательно, цель настоящего изобретения - обеспечить способ получения соединений 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида высокой чистоты.

Настоящее изобретение обеспечивает эффективный и продуктивный способ получения соединения 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида, имеющего структурную формулу I в которой R - С₁-С₆-алкил; R₁ - водород, С₁-С₆-алкил, C(O)R₂, фенил, необязательно замещенный в любой комбинации одним - четырьмя галогенами, С₁-С₄-алкилами, С₁-С₄-алкокси-, нитро- или цианогруппами, бензил, необязательно замещенный в фенильном кольцев в любой комбинации одним - четырьмя галогенами, С₁-С₄-алкилами, С₁-С₄-алкокси-, нитро- или цианогруппами, или группа R₂ - С₁-С₆-алкил, фенил, необязательно замещенный в любой комбинации одним - четырьмя галогенами, С₁-С₄-алкилами, С₁-С₄-алкокси-, нитро- или цианогруппами, или бензил, необязательно замещенный в фенильном кольцев в любой комбинации одним -четырьмя галогенами, С₁-С₄-алкилами, С₁-С₄-алкокси-, нитро- или цианогруппами, R₃ и R₄, каждый независимо представляет собой С₁-С₄-алкил и R₅ - цианогруппа или СОNН₂, способ, который включает реакцию оксима 2-(алкоксиметил)-2-пропен-1-она структурной формулы II в которой R принимает значения, указанные выше, и R₆ - водород или С₁ -С₆-алкил,
с соединением замещенного имида малеиновой кислоты структурной формулы III

в которой R₁ принимает значения, указанные выше, и Х - галоген, фенилсульфинил или 1-имидазолил,
и основанием, выбранным из группы, состоящей из три(С₂-С₄-алкил)амина, ацетата щелочного металла и их смеси, в присутствии растворителя при повышенной температуре.

Неожиданно было найдено, что соединения 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида получаются с высокой чистотой, если используют эффективный и продуктивный способ настоящего изобретения.

В одном предпочтительном варианте изобретения оксим 2-(алкоксиметил)-2-пропен-1-она формулы II реагирует по меньшей мере с одним мольным эквивалентом замещенного имида малеиновой кислоты формулы III и по меньшей мере с одним мольным эквивалентом три(С₂-С₄-алкил)амина или ацетата щелочного металла или их смеси предпочтительно при температуре от около 75 до 150^oС, более предпочтительно от около 90 до 135^oС, в присутствии растворителя, имеющего точку кипения по меньшей мере 75^oС.

Преимущественно, было найдено, что соединения 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида получают с высокой чистотой, эффективным и продуктивным способом настоящего изобретения. Напротив, соединения 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида загрязнены значительными количествами соединений 5-метил-2,3-пиридиндикарбоксамида, если их получают способом, описанным в ЕР 308084-А1.

Соединения 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида можно выделить разбавлением реакционной смеси водой и фильтрацией продукта формулы I из водной смеси. Соединения формулы I могут быть также выделены концентрированием реакционной смеси в вакууме и фильтрацией продукта из концентрированной смеси. Альтернативно, реакционная смесь может быть использована в способе получения конечного гербицидного средства без выделения соединения формулы I.

Иллюстративными примерами галогена являются фтор, хлор, бром и иод.

Основание является особенно важным компонентом настоящего изобретения, поскольку оно значительно снижает образование 5-метил-2,3-пиридиндикарбоксамида. Три(С₂-С₄-алкил)амины, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают триэтиламин, N,N-диэтилизопропиламин, N,N-диизопропилэтиламин и им подобные, причем триэтиламин предпочтителен. Ацетаты щелочных металлов, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают ацетат натрия, ацетат калия и им подобные, причем ацетат натрия и ацетат калия предпочтительны.

В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения присутствует катализатор фазового переноса. Предпочтительно катализатор фазового переноса присутствует, если присутствует ацетат щелочного металла. Катализаторы фазового переноса, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают любые известные катализаторы фазового переноса. Предпочтительные катализаторы фазового переноса включают краун-эфиры, такие как 18-краун-6 и 15-краун-5.

Растворители, пригодные для использования в способе настоящего изобретения, предпочтительно имеют точку кипения по меньшей мере около 75^oС и включают ароматические углеводороды, такие как толуол, ксилолы, мезитилен и их смеси; галогенированные ароматические углеводороды, такие как моно- и дигалогенбензолы и их смеси; полиядерные ароматические углеводороды, такие как нафталин, алкилнафталины и их смеси; гликоли, такие как 1,2-диэтоксиэтан и их смеси; и их смеси. Предпочтительные растворители включают толуол, ксилолы, мезитилен, 1,2-диэтоксиэтан, наиболее предпочтительны их смеси с толуолом.

В другом варианте настоящего изобретения используют карбонат щелочного металла, такой как карбонат натрия, карбонат калия и им подобные. Предпочтительно присутствует карбонат щелочного металла, если присутствует три(С₂-С₄-алкил)амин.

Способ настоящего изобретения особенно полезен для получения соединений 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридиндикарбоксамида, где
R - метил; R₁ - метил, фенил или

и R₅ - цианогруппа или CONH₂.

Оксимы 2-(алкоксиметил)-2-пропен-1-она и замещенные имиды малеиновой кислоты, которые особенно полезны в способе этого изобретения, представляют собой соединения, в которых R и R₆ - метил; R₁ - метил, фенил или

R₅ - цианогруппа или CONH₂ и Х - Сl или Вr.

Оксимы формулы II можно получать реакцией 2-алкоксиметилакролеина формулы IV с замещенным гидроксилами-ном формулы V, необязательно в присутствии основания. Реакция показана на Схеме 1.

Альтернативно оксимы формулы II, в которой R₆- С₁-С₆-алкил, можно получать реакцией соединения формулы II, в которой R₆ - водород, с диалкилсульфатом формулы VI и основанием, таким как гидроксид натрия или алкоксид щелочного металла, необязательно в присутствии катализатора фазового переноса. Реакционная схема показана на Схеме 2.

Способ получения 2-алкоксиметилакролеинов формулы IV описан в патенте США 5177266. Замещенные имиды малеиновой кислоты формулы III, в которой Х - галоген и R₁ - водород, С₁-С₆-алкил, фенил, замещенный фенил, бензил, замещенный бензил или -CR₃R₄R₅, известны и могут быть получены по методикам, описанным в ЕР 308084-А1.

Замещенные имиды малеиновой кислоты, в которых R₁ - группа C(O)R₂, могут быть получены реакцией соединения формулы III, в которой R₁ - водород, с хлорангидридом кислоты формулы VI в присутствии растворителя, как показано на Схеме 3.

Соединения формулы III, в которой Х - 1-имидазолил, могут быть получены реакцией соединения формулы III, в которой Х - Cl или Вr, с имидазолом и основанием, таким как три(С₁-С₄-алкил)амин, в присутствии растворителя. А соединения формулы III, в которой Х - фенилсульфинил, могут быть получены реакцией соединения формулы III, в которой Х - Сl или Вr, с тиофенолом и основанием, таким как ацетат щелочного металла, в присутствии растворителя с образованием промежуточного продукта и его окислением стандартным окислителем в присутствии растворителя с образованием целевого соединения формулы III, в котором Х - фенилсульфинил.

Настоящее изобретение также относится к способу получения соединений 5-(алкоксиметил)-2-(2-имидазолин-2-ил)никотиновой кислоты, обладающим гербицидной активностью, ее эфира и соли формулы

в которой R принимает значения, указанные выше;
R₇ - С₁-С₄-алкил; R₈ - С₁-С₄-алкил, С₃-С₆-циклоалкил или R₇ и R₈ вместе с атомом, с которым они связаны, образуют С₃-С₆-циклоалкил, необязательно замещенный метилом, и R₉ - водород, динизший алкиламиногруппа, С₁-С₁₂-алкил, необязательно замещенный одной из следующих групп: С₁-С₃-алкоксигруппа, галоген, гидроксигруппа, С₃-С₆-циклоалкил, бензилоксигруппа, фурил, фенил, галогенфенил, низший алкилфенил, низший алкоксифенил, нитрофенил, карбоксигруппа, низший алкоксикарбонил, циано- или три(низший)алкиламмоний; С₃-С₁₂-алкенил, необязательно замещенный одной из следующих групп: С₁-С₃-алкоксигруппа, фенил, галоген или низший алкоксикарбонил или двумя С₁-С₃-алкоксигруппами, или двумя галогенами; С₃-С₆-циклоалкил, необязательно замещенный одним или двумя С₁-С₃-алкилами, или катион, предпочтительно выбранный из группы, состоящей из щелочных металлов, щелочноземельных металлов, марганца, меди, железа, цинка, кобальта, свинца, серебра, никеля, аммония и органического аммония.

Способ включает:
(а) получение соединения формулы I

в которой R и R₁ определены выше, способом, определенным выше, и
(b) превращение соединения формулы I в соединение формулы VII.

Термин "низший", используемый выше в отношении к алкилу и алкоксигруппе, означает, что алкил или алкоксигруппа содержит 1-6, предпочтительно 1-4, атомов углерода.

Превращение соединения формулы I в соединение формулы VII может быть выполнено разными путями. Одним из способов является комбинация известных для превращения одного производного карбоновой кислоты в другое.

Способы, которые можно использовать для получения имидазолиноновых гербицидов, приведены в книге "The Imidazolinone Herbicides", Eds. D.L. Shaner and O'Connor, 1991, CRC Press, Boca Raton, Florida с особенной отсылкой к главе 2, озаглавленной "Synthesis of Imidazolinone Herbicides", страницы 8-14 и в ссылках, указанных в ней.

В указанных ниже патентах также представлены способы, которые могут быть использованы для превращения производных карбоновых кислот в конечные имидазолиноновые продукты:
Патенты США 5371229, 5334576, 5250694, 5276157, 5110930, 5122608, 5206368, 4925944, 4921961, 4959476, 5103009, 4816588, 4748244, 4754033, 4757146, 4798619, 4766218, 5001254, 5021078, 4723011, 4709036, 4658030, 4608079, 4719303, 4562257, 4459408, 4459409, 4460776, 4125727 и 4 58667 и Европейские Заявки на патент ЕР-А-0-041, ЕР-А-0-308084.

Для того, чтобы облегчить дальнейшее понимание изобретения представлены следующие примеры, главным образом, с целью иллюстрации наиболее характерных деталей изобретения. Не следует считать, что изобретение ограничивается этими примерами, так как объем изобретения определяется формулой.

Пример 1
Получение 5-(метоксиметил)-N-фенил-2,3-пиридиндикарбоксамида (см. схему 4)
Раствор O-метилоксима 2-(метоксиметил)-2-пропен-1-она (9,0 г, 96% чистоты, 67 ммоль) в толуоле (112 г) нагревают при 97^oС в течение 27 часов. Во время нагревания к реакционной смеси порциями добавляют 2-бром-N-фенилмалеимид (27,75 г, 110 ммоль) и триэтиламиин (17,9 г, 177 ммоль). Полученную реакционную смесь фильтруют для удаления твердых веществ, промывают водой и концентрируют в вакууме с получением указанного в заголовке продукта в виде оранжевого твердого вещества (10,9 г, выход 61%), в котором отношение 5-(метоксиметил)-N-фенил-2,3-пиридиндикарбооксамида к 5-метил-N-фенил-2,3-пиридиндикарбоксамиду составляет 233:1.

Примеры 2-9
Методику Примера 1 повторяли в разных условиях, полученные результаты приведены в Таблице I.

Как можно видеть из данных Примеров 1-9, способ настоящего изобретения (Примеры 1-7) дает 5-(метоксиметил)-N-фенил-2,3-пиридиндикарбоксамид, который загрязнен значительно меньшим количеством 5-метил-N-фенил-2,3-пиридиндикарбоксамида, чем продукт, полученный по способу, описанному в ЕР 308084-А1 (Примеры 8 и 9).

Примеры 10-12
По методике Примера 1 с заменой 2-бром-N-фенилмалеимида на 2-хлор-N-фенилмалеимид получают 5-(метоксиметил)-N-фенил-2,3-пиридиндикарбоксамид с выходами, приведенными в Таблице II.

Пример 13
Получение 5-(метоксиметил)-N-метил-2,3-пиридиндикарбоксамида (см. схему 5)
Раствор O-метилоксима 2-(метоксиметил)-2-пропен-1-она (9,9 г, 84% чистоты, 64 ммоль) в толуоле (112 г) нагревают при 100^oС в течение 44 часов. Во время периода нагревания к реакционной смеси порциями добавляют 2-бром-N-фенилмалеимид (20,35 г, 107 ммоль) и триэтиламин (16,9 г, 167 ммоль). Полученную реакционную смесь фильтруют для удаления твердых веществ, промывают водой и концентрируют в вакууме с получением указанного в заглавии продукта в виде оранжевого твердого вещества (8,1 г, выход 61%), в котором отношение 5-(метоксиметил)-N-метил-2,3-пиридиндикарбооксамида к 5-метил-N-метил-2,3-пиридиндикарбоксамиду составляет 316:1.

Примеры 14 и 15
По методике Примера 13 получают 5-(метоксиметил)-N-метил- 2,3-пиридиндикарбоксамид с выходами, приведенными в Таблице III.

Примеры 16-18
По методике Примера 13, используя вместо 2-бром-N-метил-малеимида 2-хлор-N-метилмалеимид получают 5-(метоксиметил)-N-метил-2,3-пиридиндикарбоксамид с выходами, приведенными в Таблице IV.

Пример 19
Получение 5,7-дигидро-α -изопропил-3-(метоксиметил)-α -метил-5,7-диоксо-6Н-пирроло/3,4-b/пиридин-6-ацетонитрила (см. схему 6).

Смесь 3-бром-2,5-дигидро-α-изопропил-α-метил-2,5-диоксопиррол-1-ацетонитрила (0,6 г, 90% чистоты, 1,99 ммоль) в толуоле (12 г) нагревают при 95^oС в течение 41 часа. Во время нагревания к реакционной смеси порциями добавляют O-метилоксим 2-(метоксиметил)-2-пропен-1-он (0,27 г, 2,0 ммоль) и ацетат натрия (0,76 г, 9,2 ммоль). Полученную реакционную смесь фильтруют для удаления твердых веществ, промывают водой и концентрируют в вакууме с получением указанного в заглавии продукта в виде красного масла (0,40 г, выход 70%), в котором отношение 5,7-дигидро-α-изопропил-3-(метоксиметил)-α-метил-5,7-диоксо-6Н-пирроло/3,4-b/пиридин-6-ацетонитрила к 5,7-дигидро-α-изопропил-3, α-диметил-5,7-диоксо-6Н-пирроло/3,4-b/пиридин-6-ацетонитрилу составляет 61:1.

По той же методике, но без основания, 5,7-дигидро-α-изопропил-3-(метоксиметил)-α-метил-5,7-диоксо-6Н-пирроло/3,4-b/пиридин-6-ацетонитрил получают с выходом 32% с отношением 5,7-дигидро-α-изопропил-3-(метоксиметил)-α-метил-5,7-диоксо-6Н-пирроло/3,4-b/пиридин-6-ацетонитрила к 5,7-дигидро-α-изопропил-3,α-диметил-5,7-диоксо-6Н-пирроло/3,4-b/пиридин-6-ацетонитрилу, равным 2:1.

Пример 20
Получение оксима 2-(метоксиметил)-2-пропен-1-она (см. схему 7)
Смеси сульфата гидроксиламина (3,81 г, 23,2 ммоль) и ацетата натрия (3,52 г, 4,29 ммоль) в воде (30 г) обрабатывают, добавляют по каплям 2-метоксиметилакролеин (5,1 г, 70% чистоты) в течение 15 минут, перемешивают при комнатной температуре 5 часов и экстрагируют метиленхлоридом. Органический экстракт сушат над безводным сульфатом магния и концентрируют в вакууме с получением указанного в заглавии соединения в виде желтого масла (3,3 г, выход 80%).

Пример 21
Получение O-метилоксима 2-(метоксиметил)-2-пропен-1-она (см. схему 8)
Смеси оксима 2-(метоксиметил)-2-пропен-1-она (1,8 г, 10,4 ммоль, 67% чистоты) и трет-бутоксида калия (1,93 г, 17,2 ммоль) в тетрагидрофуране (40 г), перемешивают при 5-10^oC в течение 10 минут, обрабатывают, добавляя по каплям диметилсульфат (2,37 г, 18,8 ммоль), перемешивают 1,2 часа, фильтруют для удаления твердого материала и концентрируют в вакууме. Остаток растворяют в метиленхлориде и полученный раствор промывают последовательно водой и насыщенным солевым раствором, сушат над безводным сульфатом магния и концентрируют в вакууме с получением указанного в заглавии продукта в виде желтого масла (1,4 г, выход 74%).

Пример 22
Получение O-метилоксима 2-(метоксиметил)-2-пропен-1-она (см. схему 9).

Смеси хлоргидрата метоксиламина (21,0 г, 0,25 моль) и ацетата натрия (22,4 г, 0,27 моль) в воде (159 г) обрабатывают, добавляя по каплям 2-метоксиметилакролеин (21,0 г, 90% чистоты, 0,19 моль) в течение 10 минут при 21-29^oС, перемешивают в течение ночи при комнатной температуре к экстрагируют метиленхлоридом. Органический экстракт промывают последовательно водой и насыщенным раствором соли, сушат над безводным сульфатом магния и концентрируют в вакууме с получением указанного в заглавии соединения в виде желтого масла (26,1 г). Часть желтого масла перегоняют при пониженном давлении (50-70^oС/16 мм рт. ст.) с получением указанного в заглавии продукта в виде прозрачного бесцветного масла.

Формула изобретения

1. Способ получения соединения 5-(алкоксиметил)-2,3-пиридинкарбоксамида структурной формулы I

в которой R - C₁-C₆-алкил;
R₁ - водород, C₁-C₆-алкил, С(О)R₂, фенил, необязательно замещенный в любой комбинации одним - четырьмя галогенами, C₁-C₄-алкилами, C₁-C₄-алкокси-, нитро- или цианогруппами, бензил, необязательно замещенный в фенильном кольце в любой комбинации одним - четырьмя галогенами, C₁-C₄-алкилами, C₁-C₄-алкокси, нитро- или цианогруппами, или

R₂ - C₁-C₆- алкил, фенил, необязательно замещенный в любой комбинации одним - четырьмя галогенами, C₁-C₄-алкилами, C₁-C₄-алкокси-, нитро- или цианогруппами, или бензил, необязательно замещенный в фенильном кольце в любой комбинации одним - четырьмя галогенами, C₁-C₄ -алкилами, C₁-C₄ -алкокси-, нитро- или цианогруппами;
R₃ и R₄ каждый независимо - C₁-C₄ -алкил;
R₅ - цианогруппа или СОNH₂,
отличающийся тем, что включает реакцию оксима 2-(алкоксиметил)-2-пропен-1-она структурной формулы II

в которой R описан выше;
R₆ - водород или C₁-C₄-алкил,
с замещенным имидом малеиновой кислоты структурной формулы III

в которой R₁ принимает значения, указанные выше;
Х - галоген, фенилсульфинил или 1-имидазолил,
и основанием, выбранным из группы, состоящей из три(C₂-C₄-алкил)амина, ацетата щелочного металла и их смеси, в присутствии растворителя при повышенной температуре.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что основание выбирают из группы, состоящей из триэтиламина, ацетата натрия и ацетата калия, и основание присутствует в количестве по меньшей мере одного мольного эквивалента относительно соединения формулы I.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно используют катализатор фазового переноса, выбранный из группы, состоящей из 18-краун-6 и 15-краун-5.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно используют карбонат щелочного металла, выбранный из карбоната натрия и карбоната калия.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что R и R₆ - метил, R₁ - метил, фенил или

и Х - С1 или Br.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворитель выбирают из группы, состоящей из ароматического углеводорода, галогенированного ароматического углеводорода, полиядерного ароматического углеводорода, гликоля и их смеси, и точка кипения растворителя составляет по меньшей мере около 75^oС.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение формулы II вводят в реакцию с соединением формулы III и основанием при температуре примерно 75 - 150^oС.

8. Соединение структурной формулы

в которой Х - галоген;
R² -С₁-С₆-алкил.

9. Соединение по п.8, в котором Х - Br и R²- СН₃.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13