DE1092020B - Verfahren zur Herstellung von Dioxopyrazolidinen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Dioxopyrazolidinen Gegenstand des Hauptpatentes 972 261 ist ein Verfahren zur Herstellung von Dioxopyrazolidinen der allgemeinen Formel wobei R1 einen Aryl- oder gegebenenfalls durch Halogen, Alkoxy- oder Alkylgruppen substituierten Arylrest, R2 einen Alkyl- oder einen gegebenenfalls durch Halogen, Alkoxy- oder Alkylgruppen substituierten Arylrest, R3 einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl- oder Arylrest, die noch durch Ätherreste, Acetalgruppen und/oder tertiäre Aminogruppen substituiert sein können, bedeutet, durch Umsetzung von Monoacylarylhydrazinen der Formeln wobei R1, R, und R3 die oben angegebene Bedeutung haben, mit Kohlensäureestern oder Halbhalogeniden der Kohlensäureester in Gegenwart eines alkalischen Kondensationsmittels bei erhöhter Temperatur.
• Es wurde nun gefunden, daß diese Reaktion bei Verwendung von Halbhalogeniden der Kohlensäureester auch in zwei Stufen durchgeführt werden kann, indem in der ersten Stufe ein Monoacylarylhydrazin der vorstehenden Formeln zunächst mit einem Halbhalogenid eines Kohlensäureesters, vorzugsweise Chlorkohlensäureesters, ohne Anwendung eines Kondensationsmittels auf höhere Temperaturen erhitzt und nach Entfernung des vorzugsweise im Überschuß verwendeten Kohlensäureesterhalbhalogenids das Reaktionsprodukt ohne weitere Reinigung nach Zugabe von einem alkalischen Kondensationsmittel und vorzugsweise einem indifferenten Lösungsmittel zum Dioxopyrazolidin bei erhöhter Temperatur cyclisiert wird.
• Die Kondensation der Acylhydrazine der oben angeführten Formel mit dem Kohlensäureesterhalbhalogenid erfolgt am zweckmäßigsten in Gegenwart eines Überschusses der letzteren Verbindung und bei solchen Temperaturen, daß das überschüssige Kohlensäureesterhalbhalogenid kräftig siedet. Unter Abspaltung von Halogenwasserstoff, der entweicht, bilden sich dabei in praktisch quantitativer Ausbeute die entsprechenden N-Acyl-N'-carbalkoxyhydrazine der Formel wobei R1, R2 und R3 die vorstehend angegebene Bedeutung besitzen und Alk einen Alkylrest bedeutet. Nach Entfernung des überschüssigen Kohlensäureesterhalbhalogenids werden die N-Acyl-N'-carbalkoxyhydrazine je nach der Konstitution in öliger bis honigartiger Konsistenz erhalten. Daß diese Produkte tatsächlich die obige Zusammensetzung besitzen, ergibt sich aus ihren Infrarotspektren, bei denen keine NH-Bande bei 3,11 V., dafür aber eine Urethanbande bei 5,84 #L gefunden wird. Die Zwischenprodukte lassen sich durch eine Hochvakuumdestillation auch reinigen, jedoch hat eine derartige Isolation der Zwischenprodukte keinerlei praktische Bedeutung, da der weitere Ringschluß auch mit dem Zwischenprodukt durchführbar ist und dieses bereits in sehr großer Reinheit anfällt.
• Diese Kondensation der zweiten Stufe verläuft unter Abspaltung des Alkoholrestes aus der Urethangruppe und muß ebenfalls wieder bei erhöhter Temperatur, beispielsweise auf einem siedenden Wasserbad, durchgeführt werden. Als alkalische Kondensationsmittel können bei der Ringschlußreaktion beispielsweise Natriumäthylat, Kaliumäthylat, Natriumamid, Natriumhydrid oder die Alkalimetalle selbst verwendet werden, wobei je nach der speziellen Konstitution der Verbindungen das eine oder andere Kondensationsmittel vorzuziehen ist. Als indifferente Verdünnungsmittel eignen sich insbesondere aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol und Yylol, aber auch andere indifferente Lösungsmittel, wie Diisoamyläther.
• Die Isolierung der gebildeten Dioxopyrazolidine kann in üblicher Weise erfolgen, beispielsweise durch Lösen in Wasser unter Zugabe von etwas Lauge, Abtrennen der wäßrigen Lösung vom verwendeten Lösungsmittel, in dem die Nebenprodukte gelöst bleiben, und Ausfällen der gereinigten Dioxopyrazohdine mit Hilfe einer Säure.
• Die Ausbeuten bei dieser Herstellungsweise sind gut. Bei der Umsetzung der stabilen Monoacylhydrazine mit den Kohlensäureesterhalbhalogeniden werden nahezu quantitative Ausbeuten erhalten, beispielsweise 960i0, und die Dioxopyrazolidine entstehen bei der Ringschlußreaktion je nach der speziellen Substitution und dem verwendeten Kondensationsmittel durchweg in 60- bis 70070iger oder auch höherer Ausbeute. Die als Ausgangsmaterial benötigten Carbonsäurehydrazide, beispielsweise -diphenylhydrazide, können durch Einwirkung äquimolarer Mengen Carbonsäurechloride auf das betreffende H3-drazin, beispielsweise Hydrazobenzol, in Gegenwart tertiärer Basen, wie Pyridin oder Diäthylamin, in einem indifferenten Lösungsmittel unter Kühlung mit Eiswasser in praktisch quantitativer Ausbeute erhalten werden.
• Ein Verfahren zur Herstellung von in 4-Stellung substituierten 3,5-Dioxopyrazolidinen ist bekannt aus der deutschen Patentschrift 814150. Bei diesem Verfahren wird ein reaktionsfähiges Derivat einer monosubstituierten 31alonsäure mit einem 1,2-Diar3#lhvdrazin in Gegenwart von Natriumalkoholat kondensiert. Gegenüber diesem bekannten Verfahren hat das erfindungsgemäße Verfahren bedeutende Vorteile. Vor allem liegen die Ausbeuten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um etwa 1011, "0 höher. Der wesentliche Vorteil liegt in der eleganten Herstellungsmöglichkeit von in 4-Stellung durch eine Aryl- (bzw. Phenyl-)Gruppe substituierten Endstoffen, da Arylreste die Methylengruppe aktivieren. Die Herstellung solcher 4 Aryldiphenyldioxopyrazolidine ist von der Patentschrift 814 150 nicht umfaßt und dürfte nach diesem Verfahren nur mit schlechten Ausbeuten möglich sein.
• Obwohl nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verfahrensstufe mehr als bei dem Verfahren der deutschen Patentschrift 814 150 notwendig ist, hat das erfindungsgemäße Verfahren jedoch den Vorteil, daß man nur eine Kondensation mittels Natriumverbindungen in wasserfreiem Medium durchzuführen hat (Ringschluß der N - Arvlacetyl - N'- carbalkoxy - N,N' - diarylhydrazine), während es sich sowohl bei der Herstellung der Arylmalonsäureester aus Arylessigestern und Kohlensäureestern wie bei der Umsetzung der erhaltenen Arylmalonester mit Diarylhydrazinen um Kondensationen mittels Natriumverbindungen in wasserfreiem Medium handelt. Hinsichtlich der Herstellung von Verbindungen mit nichtaromatischen 4-Substituent bietet das erfindungsgemäße Verfahren außerdem die Möglichkeit, die Halogenide, die zur Herstellung der substituierten Malonester notwendig sind, durch die Ester von 2 Kohlenstoffatome mehr enthaltenden Carbonsäuren zu ersetzen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren bietet also die Möglichkeit, mehr Verbindungen herzustellen als das Verfahren der deutschen Patentschrift 814 150. Zur weiteren Erläuterung des Verfahrens sollen die nachstehenden Beispiele dienen.
• Beispiel 1 28,2 g N'-n-Capronyl-N,N'-diphenylhydrazin (F. 121 bis 122°C) werden in 100 ccm Chlorkohlensäureäthylester eingebracht und 6 Stunden auf 120 bis 150°C (.Äußentemperatur) unter Rückfluß erhitzt, wobei H Cl entweicht. Anschließend wird der überschüssige Chlorkohlensäureester durch Destillation (zuletzt durch Anlegen eines Vakuums) entfernt. Das zurückbleibende N-Carbäthoxy-N'-n-capronyl-N,N'-dipheny1h3-drazin stellt ein schwachgelbliches Öl dar, welches praktisch ohne Verlust im Hochvakuum (10-3 Torr) bei 111°C destilliert werden kann. Das Infrarotspektrum dieser Verbindung enthält unter anderem Absorptionsbanden bei 5,48 #i (Urethan-Gruppe - N - C O O R) und 5,97 u. (Säureamidgruppe N - C O R). Das Fehlen einer N H-Valenzschwingung im Infrarotspektrum ist ein weiterer Beweis für die N-Carbäthoxystruktur der Verbindung.
• Sie wird in etwa 150 ccm absolutem Benzol gelöst und nach Zugabe von 3,9 g NaNH2-Pulver 36 Stunden auf siedendem Wasserbad unter Rückfluß erhitzt. Nach Abkühlung auf Zimmertemperatur werden etwa 500 ccm Wasser hinzugegeben, wobei Auflösung des Reaktionsproduktes erfolgt, und im Scheidetrichter wird die wäßrigalkalische Phase abgetrennt. Die Benzolphase wird mit 50 ccm 1 n-Na O H ausgeschüttelt. Beide wäßrig-alkalische Lösungen werden nach Vereinigung mit Tierkohle entfärbt und mittels halbkonzentrierter HCl unter Kühlung mit Wasser angesäuert, wobei 1,2-Diphenyl-3,5-dioxo-4-n-butylpyrazolidill in farblosen, seidigen Nadeln sich abscheidet. F. 103 bis 104°C. Ausbeute 720,"..
• Beispiel 2 In Abänderung des Beispiels 1 wird unter Verwendung von krustenfreiem Kalium die Ringschlußreaktion (zweite Stufe) in der Weise durchgeführt, daß nach 3stündigem Erhitzen unter Rückfluß bei gleicher Temperatur ein Teil des Benzols mit dem sich bildenden Alkohol abdestilliert wird. Die Aufarbeitung erfolgt analog Beispiel 1. Ausbeute 68°.'0.
• Beispiel 3 30,2 g N'-Phenvlacetyl-N,N'-diphenylhydrazin (F. 167 bis 168°C) werden in 150 ccm Chlorkohlensäureäthvlester eingetragen und 8 Stunden auf 150°C (Außentemperatur) unter Rückfluß erhitzt. NachEntfernen der überschüssigen Chlorkohlensäureester wird das N-Carbäthoxy-N'-phenylacetyl-N,N'-diphenvlhydrazin, eine hellgelbe, honigartige Masse, auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben, durch intramolekulare Kondensation, unter Verwendung von Toluol als Lösungsmittel zum 1,2,4-Triphenyl-3,5-dioxopyrazolidin cyclisiert und isoliert. F.181 bis 182°C. Ausbeute 67 0.
• Beispiel 4 40 g N'-n-Valeroyl-N,N'-diphenylhydrazin (F. 141 bis 142°C) werden mit 68 g Chlorkohlensäureäthylester versetzt und 5 Stunden am Ölbad unter Rückfluß erhitzt (Außentemperatur 150°C), anschließend wird der Chlorkohlensäureester abdestilliert und ein gelbes viskoses Öl erhalten. Kp.9,001116°C.
• Dieses Öl wird 51:2 Stunden mit der äquimolaren Menge Natriumhvdrid in Benzol unter Rückfluß erhitzt, anschließend das Benzol und der gebildete Alkohol abdestilliert und der Rückstand 16 Stunden auf dem Wasserbad im Vakuum erhitzt. Die Aufarbeitung erfolgt, wie im Beispiel 1 angegeben. Aus dem Reaktionsprodukt wird, wie im Beispiel 1 angegeben, 1,2-Diphenyl-3,5-dioxo -4-n-propylpyrazolidin isoliert. F. 108 bis 109°C. Ausbeute 70 °f`, Beispiel 5 51 g N'-ß-Phenylpropionyl-N,N'-diphenylhydrazin (F. 151 bis 152°C) werden mit 176 g Chlorameisensäureäthylester, wie im Beispiel 4 beschrieben, umgesetzt. Nach beendeter Reaktion bleibt N-Carbäthoxy-N'-ß-phenylpropionyl-N,N'-diphenylhydrazin als feste Substanz zurück, die gereinigt einen Schmelzpunkt von 116 bis 117°C hat. 49 g dieser Substanz werden mit der äquimolaren 'Menge Natriumhydrid in Benzol, wie im Beispiel 4 beschrieben, umgesetzt und das entstandene 1,2-Diphenyl-3,5-dioxy-4-benzylpyrazolidin, wie im Beispiel 1 beschrieben, isoliert. F. 137 bis 138°C. Ausbeute 650/10.
• Beispiel 6 560g N-Carbäthoxy-N'-n-capronvl-N,N'-diphenvlhydrazin (Herstellung s. Beispiel 1) werden in 2000 g Benzol gelöst und mit 76 g N atriumhydrid unter Rückfluß erhitzt. -Nach 3 Stunden beginnt die Reaktion unter Wasserstoffentwicklung. Es wird noch weiter 12 Stunden unter Rückfluß erhitzt und anschließend das Benzol abdestilliert. Das unumgesetzte Natriumhydrid wird mit wenig Alkohol zersetzt, das Reaktionsprodukt in Wasser aufgenommen, die wäßrige Schicht mit Tierkohle entfärbt und angesäuert. 1,2-Diphenyl-3,5-dioxo-4-n-butylpyrazolidin scheidet sich erst ölig ab und erstarrt nach kurzer Zeit. Als Alkohol kristallisiert, bildet es farblose Nadeln, F. 104 bis 105°C. Ausbeute 73 °/o.
• Beispiel 7 80 g N'-Cyclohexylacetyl-N,N'-diphenylhydrazin (F.131 bis 132°C) werden mit 145 g Chlorkohlensäureäthylester 6 Stunden bei einer Außentemperatur von etwa 130'C unter Rückfluß gekocht. Der überschüssige Chlorkohlensäureäthylester wird abdestilliert, und es bleibt N-Carbäthoxv-N'-cyclohexylacetyl-N,N'-diphenylhdrazin als schwachgelbes, sehr zähes Öl zurück. 82 g- dieses Öles werden mit 10,5 g Natriumhy drid in 240 g Benzol, wie unter 6 beschrieben, umgesetzt und aufgearbeitet; 1,2-Diphenyl-3,5-dioxo-4-cyclohex-"#lpyrazolidin kristallisiert aus Alkohol in farblosen Nadeln, F. 178 bis 179°C. Ausbeute 69 °/a.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Abänderung des Verfahrens gemäß Patent 972 261 zur Herstellung von Dioxopyrazolidinen der allgemeinen Formel ; wobei R1 einen Arvl- oder gegebenenfalls durch Halogen, Alkoxy- oder Alkylgruppen substituierten Arylrest, R, einen Alkyl- oder einen gegebenenfalls durch Halogen, Alkoxy- oder Alkylgruppen substituierten Arylrest, R3 einen Alkyl-, Cvcloalkyl-, Aralkyl- oder Arylrest, die noch durch Athenreste, Acetalgruppen und/oder tertiäre Aminogruppen substituiert sein können, bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man Monoacylarylhydrazine der allgemeinen Formel wobei R-, R2 und R3 die oben angegebene Bedeutung haben, mit Halbhalogeniden der Kohlensäureester ohne Zugabe eines Kondensationsmittels, vorzugsweise in Gegenwart von überschüssigem Kohlensäureesterhalbhalogenid, bei erhöhter Temperatur umsetzt, nach beendeter Halogenwasserstoffabspaltung überschüssiges Kohlensäureesterhalbhalogenid entfernt und die gebildeten N-Acvl-N'-carbalkoxyhydrazine der allgemeinen Formel wobei R1, R2 und R3 die oben angegebene Bedeutung besitzen, und Alk einen Alkylrest bedeutet, in Gegenwart von alkalischen Kondensationsmitteln und vorzugsweise in Gegenwart von bei der Reaktion sich indifferent verhaltenden Lösungsmitteln bei erhöhter Temperatur umsetzt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbhalogenid eines Kohlensäureesters Chlorkohlensäureester verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildeten N-Acyl-N'-carbalkoxyhydrazine nach Entfernung des überschüssigen Kohlensäureesterhalogenids ohne eine weitere Reinigung der Ringschlußreaktion unterworfen werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als alkalische Kondensationsmittel Alkaliamide, -hydride oder -metalle Verwendung finden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als indifferente Lösungsmittel aromatische Kohlenwasserstoffe angewendet werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion jeweils beim Siedepunkt der verwendeten Mischung durchgeführt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Ringschlußreaktion aus del Carbalkoxygruppe abgespaltene Alkohol laufend abdestilliert wird.