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DE69616005T2 - METHOD FOR PRODUCING 3,3,5-TRICHLORGLUTARIMIDE - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING 3,3,5-TRICHLORGLUTARIMIDE

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Publication number
DE69616005T2
DE69616005T2 DE69616005T DE69616005T DE69616005T2 DE 69616005 T2 DE69616005 T2 DE 69616005T2 DE 69616005 T DE69616005 T DE 69616005T DE 69616005 T DE69616005 T DE 69616005T DE 69616005 T2 DE69616005 T2 DE 69616005T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
trichloroglutarimide
chloride
water
cyano
trichlorobutanoyl
Prior art date
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DE69616005T
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German (de)
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DE69616005D1 (en
Inventor
James Adaway
Dwane Kershner
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Corteva Agriscience LLC
Original Assignee
Dow AgroSciences LLC
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Filing date
Publication date
Application filed by Dow AgroSciences LLC filed Critical Dow AgroSciences LLC
Priority claimed from PCT/US1996/012633 external-priority patent/WO1997005112A1/en
Publication of DE69616005D1 publication Critical patent/DE69616005D1/en
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Publication of DE69616005T2 publication Critical patent/DE69616005T2/en
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3,3,5- Trichlorglutarimid, wobei ein 2,2,4-Trichlor-4-cyanbuttersäurederivat zur gewünschten Glutarimidverbindung umgesetzt wird.The present invention relates to a process for the preparation of 3,3,5-trichloroglutarimide, wherein a 2,2,4-trichloro-4-cyanobutyric acid derivative is converted to the desired glutarimide compound.

2,3,5,6-Tetrachlorpyridin und 3,5,6-Trichlorpyridin-2-ol, das durch Hydrolyse daraus erhalten werden kann, sind wertvolle Intermediate beider Herstellung von verschiedenen Wirkstoffen, insbesondere von Insektiziden, Herbiziden und Fungiziden (siehe beispielsweise U.S. Patente Nrn. 4,133,675, 3,244,586, 3,355,278 und 3,751,421; die französische Patentschrift Nr. 2,171,939 und auch J. Agr. Food Chem. 14, 304 (1966)). Die bekannten Verfahren zur Herstellung von 2,3,5,6- Tetrachlorpyridin sind in verschiedener Hinsicht nicht zufriedenstellend. 2,3,5,6- Tetrachlorpyridin kann erhalten werden durch Hochtemperatur-Chlorierung (etwa 200-600ºC, bevorzugt etwa 350-600ºC) von Pyridin oder Pyridinderivaten wie etwa 3,5-Dichlorpyridin. Derartige Hochtemperaturverfahren sind üblicherweise nicht selektiv, da sie zur Bildung anderer stark chlorierter Nebenprodukte führen, die entfernt werden müssen. Ein derartiges Nebenprodukt ist Pentachlorpyridin, das durch selektive Reduktion des Chloratoms in der 4-Position, entweder mit Zink oder elektrolytisch, zu 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin umgesetzt werden kann. Zink ist jedoch teuer, und es werden typischerweise große Mengen an Zinksalzen gebildet, ein Faktor, der unter einem ökologischen Gesichtspunkt unerwünscht ist. Zusätzlich erfordern Hochtemperaturchlorierung, elektrolytische Reduktion und die Erzeugung von Zink große Energiemengen.2,3,5,6-Tetrachloropyridine and 3,5,6-trichloropyridin-2-ol, which can be obtained from it by hydrolysis, are valuable intermediates in the preparation of various active substances, in particular insecticides, herbicides and fungicides (see, for example, U.S. Patent Nos. 4,133,675, 3,244,586, 3,355,278 and 3,751,421; French Patent No. 2,171,939 and also J. Agr. Food Chem. 14, 304 (1966)). The known processes for the preparation of 2,3,5,6-tetrachloropyridine are unsatisfactory in various respects. 2,3,5,6- Tetrachloropyridine can be obtained by high temperature chlorination (about 200-600°C, preferably about 350-600°C) of pyridine or pyridine derivatives such as 3,5-dichloropyridine. Such high temperature processes are usually not selective since they lead to the formation of other highly chlorinated by-products which must be removed. One such by-product is pentachloropyridine, which can be converted to 2,3,5,6-tetrachloropyridine by selective reduction of the chlorine atom in the 4-position, either with zinc or electrolytically. However, zinc is expensive and large amounts of zinc salts are typically formed, a factor that is undesirable from an ecological point of view. In addition, high temperature chlorination, electrolytic reduction and the production of zinc require large amounts of energy.

U.S. Patent Nr. 4,327,216 (Martin) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin und 3,5,6-Trichlorpyridin-2-ol durch Umsetzung von Trichloracetylchlorid mit Acrylnitril in der Gegenwart eines Katalysators. Anscheinend wird 2,2,4-Trichlor-4-cyanbutanoylchlorid als ein Intermediat gebildet, es wird aber nicht isoliert. Die zur Bildung der Endprodukte verantwortliche Reihe von Reaktionen wird in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt und die kombinierte Ausbeute an 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin und 3,5,6-Trichlorpyridin-2-ol ist nicht sehr hoch. Weiterhin erzeugt die Reaktion typischerweise ein Gemisch der zwei Produkte, welches in nachfolgenden Arbeitsgängen behandelt werden muß, um nur eines dieser Produkte zu erhalten.US Patent No. 4,327,216 (Martin) describes a process for preparing 2,3,5,6-tetrachloropyridine and 3,5,6-trichloropyridin-2-ol by reacting trichloroacetyl chloride with acrylonitrile in the presence of a catalyst. Apparently 2,2,4-trichloro-4-cyanobutanoyl chloride is formed as an intermediate, but it is not isolated. The series of reactions responsible for the formation of the final products is carried out in a single operation and the combined yield of 2,3,5,6-tetrachloropyridine and 3,5,6-trichloropyridin-2-ol is not very high. Furthermore, the reaction typically produces a mixture of the two products which must be treated in subsequent operations to obtain only one of these products.

U.S. Patent Nr. 4,996,323 (Pews) offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 3,5,6- Trichlorpyridin-2-ol durch Ausführen der nachfolgenden drei separaten Reaktionen: Trichloracetylchlorid wird in der Gegenwart einer katalytischen Menge von Kupfer oder eines Kupfer(I)salzes zu Acrylnitril zugegeben, wobei 2,2,4-Trichlor-4- cyanbutanoylchlorid gebildet wird; das 2,2,4-Trichlor-4-cyanbutanoylchlorid wird zyklisiert, indem es mit sauren Reagenzien, bevorzugt in einem wasserfreien Zustand in Kontakt gebracht wird, wobei 3,3,5,6-Tetrachlor-3,4-dihydropyridin-2-on gebildet wird, und aus dieser Dihydropyridinonverbindung kann Chlorwasserstoff eliminiert werden, wobei in einer Aromatisierungsreaktion 3,5,6-Trichlorpyridin-2-ol erhalten wird. Die Dihydropyridinonverbindung kann jedoch alternativ Wasser abspalten, wobei 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin erhalten wird. Das als ein Nebenprodukt während der Bildung von 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin erzeugte Wasser trägt wesentlich zu Ausbeuteverlusten durch zahlreiche Nebenreaktionen bei.U.S. Patent No. 4,996,323 (Pews) discloses a process for preparing 3,5,6-trichloropyridin-2-ol by carrying out the following three separate reactions: trichloroacetyl chloride is added to acrylonitrile in the presence of a catalytic amount of copper or a cuprous salt to form 2,2,4-trichloro-4-cyanobutanoyl chloride; the 2,2,4-trichloro-4-cyanobutanoyl chloride is cyclized by contacting it with acidic reagents, preferably in an anhydrous state, to form 3,3,5,6-tetrachloro-3,4-dihydropyridin-2-one, and hydrogen chloride can be eliminated from this dihydropyridinone compound to give 3,5,6-trichloropyridin-2-ol in an aromatization reaction. However, the dihydropyridinone compound can alternatively lose water to give 2,3,5,6-tetrachloropyridine. The water produced as a byproduct during the formation of 2,3,5,6-tetrachloropyridine contributes significantly to yield losses due to numerous side reactions.

U.S. Patent Nr. 5,017,705 (Becker) offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 3,5,6- Trichlorpyridin-2-ol durch Cyclisierung eines Aryl-4-cyan-2,2,4-trichlorbutyrats der Formel I:U.S. Patent No. 5,017,705 (Becker) discloses a process for preparing 3,5,6-trichloropyridin-2-ol by cyclizing an aryl 4-cyano-2,2,4-trichlorobutyrate of the formula I:

NC-CHCl-CH&sub2;-CCl&sub2;-COOAr (I)NC-CHCl-CH2 -CCl2 -COOAr (I)

worin Ar einen gegebenenfalls substituierten Aryl- oder Heteroarylrest darstellt, durch Erwärmen der Verbindung nach Formel I auf zwischen 100ºC und 180ºC in einem inerten organischen Lösungsmittel in der Gegenwart von wasserfreiem Chlorwasserstoff, wobei 3,5,6-Trichlorpyridin-2-ol gebildet wird. Es wird gelehrt, daß die Gegenwart von trockenem Chlorwasserstoffgas im Reaktionsmedium essentiell ist, um die Cyclisierung zu bewirken.wherein Ar represents an optionally substituted aryl or heteroaryl radical, by heating the compound of formula I to between 100°C and 180°C in an inert organic solvent in the presence of anhydrous hydrogen chloride to form 3,5,6-trichloropyridin-2-ol. It is taught that the presence of dry hydrogen chloride gas in the reaction medium is essential to effect cyclization.

US-A-4,360,676 (Martin et al.) offenbart, daß 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin hergestellt werden kann durch Cyclisierung von 2,2,4-Trichlor-4-cyanbutancarboxamid oder 2,2,4-Trichlor-4-cyanbutyronitril (2,2,4-Trichlorglutarnitril) in einem wässrigen sauren Medium, wobei 3,3,5-Trichlorglutarimid erhalten wird, und Umsetzung dieser Imidverbindung zum gewünschten 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin-Produkt (über eine Aromatisierungsreaktion mit Dehydratisierung der Dicarbonsäureimidfunktionen und gleichzeitiger Abspaltung einer Chlorwasserstoffgruppe sowie einer Chlorierungsreaktion). Die Cyclisierungsreaktion wird bei Temperaturen zwischen etwa -10ºC und 120ºC, bevorzugt zwischen etwa 60ºC und 110ºC, unter Verwendung einer Säure, wie etwa Essigsäure, Salzsäure oder Schwefelsäure durchgeführt. Die nachfolgenden Materialien werden als geeignete Dehydratisierungs-, Chlorierungsmittel für die Umsetzung von 3,3,5-Trichlorglutarimid zu 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin beschrieben: Phosphortrichlorid, Phosphorpentachlorid, Phosphoroxychlorid, Phenylphosphonsäuredichlorid und Phosgen. Unter bestimmten Umständen werden auch katalytische Mengen von N,N-Dimethylformamid zu dem Gemisch der Aromatisierungsreaktion zugegeben.US-A-4,360,676 (Martin et al.) discloses that 2,3,5,6-tetrachloropyridine can be prepared by cyclization of 2,2,4-trichloro-4-cyanobutanecarboxamide or 2,2,4-trichloro-4-cyanobutyronitrile (2,2,4-trichloroglutaronitrile) in an aqueous acidic medium to give 3,3,5-trichloroglutarimide and converting this imide compound to the desired 2,3,5,6-tetrachloropyridine product (via an aromatization reaction with dehydration of the dicarboxylic acid imide functions and simultaneous elimination of a hydrogen chloride group and a chlorination reaction). The cyclization reaction is carried out at temperatures between about -10°C and 120°C, preferably between about 60°C and 110°C, using an acid such as acetic acid, hydrochloric acid or sulfuric acid. The following materials are described as suitable dehydrating, chlorinating agents for the conversion of 3,3,5-trichloroglutarimide to 2,3,5,6-tetrachloropyridine: phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride, phosphorus oxychloride, phenylphosphonic acid dichloride and phosgene. Under certain circumstances, catalytic amounts of N,N-dimethylformamide are also added to the aromatization reaction mixture.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3,3,5- Trichlorglutarimid durch Cyclisierung von 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von 3,3,5- Trichlorglutarimid, welches gekennzeichnet ist durch Kombination von 4-Cyan-2,2,4-, trichlorbutanoylchlorid mit einer nahezu stöchiometrischen Menge Wasser, welche ausreichend ist, um mit dem gesamten 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid und jeglichen Verunreinigungen zu reagieren, in einem inerten organischen Lösungsmittel bei einer Temperatur zwischen 20ºC und 50ºC, wobei ein Gemisch von 3,3,5- Trichlorglutarimid und 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on erhalten wird, und Erwärmen des 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on in der Gegenwart von Wasser und einem inerten organischen Lösungsmittel auf zwischen 90ºC und 100ºC, wobei das 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on zu 3,3,5-Trichlorglutarimid umgesetzt wird.The present invention relates to a process for the preparation of 3,3,5-trichloroglutarimide by cyclization of 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride. More particularly, the invention relates to a process for the preparation of 3,3,5-trichloroglutarimide, which is characterized by combining 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride with a nearly stoichiometric amount of water sufficient to react with all of the 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride and any impurities in an inert organic solvent at a temperature between 20°C and 50°C to obtain a mixture of 3,3,5-trichloroglutarimide and 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one, and heating the 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one in the presence of water and an inert organic solvent to between 90°C and 100°C, wherein the 3,3,5,6-Tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one is converted to 3,3,5-trichloroglutarimide.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt einen unterschiedlichen Ansatz zur Herstellung von 3,3,5-Trichlorglutarimid dar. Die Erfindung benötigt weniger und einfachere Verfahrensschritte zur Herstellung von 3,3,5-Trichlorglutarimid als die Verfahren aus dem bekannten Stand der Technik. 3,3,5-Trichlorglutarimid kann in hoher Ausbeute und ohne erhebliche Mengen von Nebenprodukten hergestellt werden, unter Verwendung von Ausgangsmaterialien, die im Vergleich zu Verfahren aus dem bekannten Stand der Technik zur Herstellung von 3,3,5-Trichlorglutarimid relativ kostengünstig sind.The process according to the invention represents a different approach to the preparation of 3,3,5-trichloroglutarimide. The invention requires fewer and simpler process steps to prepare 3,3,5-trichloroglutarimide than the processes from the known prior art. 3,3,5-trichloroglutarimide can be prepared in high yield and without significant amounts of by-products. using starting materials that are relatively inexpensive compared to prior art processes for the preparation of 3,3,5-trichloroglutarimide.

Die Cyclisierungsreaktion der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung nahezu stöchiometrischer Mengen von 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid und Wasser durchgeführt, obwohl Wasser bevorzugt in geringem Überschuß eingesetzt wird. Die stöchiometrische Wassermenge beträgt 1 Mol für jedes Mol eingesetztes 4-Cyan- 2,2,4-trichlorbutanoylchlorid. Die verwendete Wassermenge ist von Bedeutung, da ausreichend Wasser zugegeben werden muß, um mit dem gesamten 4-Cyan-2,2,4- trichlorbutanoylchlorid und allen Verunreinigungen im Reaktionsgemisch, die mit Wasser reagieren können, zu reagieren. Das für die Umsetzung von 3,3,5,6- Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on zu 3,3,5-Trichlorglutarimid benötigte Wasser kann vor und während der Cyclisierungsreaktion, oder nach Vollendung der Cyclisierungsreaktion zugegeben werden. Im allgemeinen führen höhere Molverhältnisse von Wasser zu schnelleren und vollständigeren Umsetzungen von 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on zu 3,3,5-Trichlorglutarimid, aber zu hohe Wassermengen können zu verminderter Reinheit des isolierten 3,3,5- Trichlorglutarimid-Produkts und zu nicht identifizierten Verunreinigungen, die schwierig von dem 3,3,5-Trichlorglutarimid abzutrennen sind, führen. Üblicherweise wird eine Gesamtmenge von 1 bis 5 Mol Wasser (für beide Reaktionen) für jedes Mol eingesetztes 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid eingesetzt. Bevorzugt werden 1,2 Mol Wasser für jedes eingesetzte Mol 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid, eingesetzt. Dieses Wasser wird bevorzugt langsam zu der Lösung von 4-Cyan-2,2,4- trichlorbutanoylchlorid in dem organischen Lösungsmittel zugegeben, d. h. vor und während der Cyclisierungsreaktion. Diese langsame Wasserzugabe maximiert die Ausbeute und Reinheit des Endprodukts 3,3,5-Trichlorglutarimid.The cyclization reaction of the present invention is carried out using nearly stoichiometric amounts of 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride and water, although water is preferably used in slight excess. The stoichiometric amount of water is 1 mole for each mole of 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride used. The amount of water used is important because sufficient water must be added to react with all of the 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride and any impurities in the reaction mixture that can react with water. The water required to convert 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one to 3,3,5-trichloroglutarimide can be added before and during the cyclization reaction, or after the cyclization reaction is complete. In general, higher molar ratios of water result in faster and more complete conversions of 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one to 3,3,5-trichloroglutarimide, but excessive amounts of water can result in reduced purity of the isolated 3,3,5-trichloroglutarimide product and unidentified impurities that are difficult to separate from the 3,3,5-trichloroglutarimide. Typically, a total amount of 1 to 5 moles of water (for both reactions) is used for each mole of 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride used. Preferably, 1.2 moles of water is used for each mole of 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride used. This water is preferably added slowly to the solution of 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride in the organic solvent, i.e. before and during the cyclization reaction. This slow water addition maximizes the yield and purity of the final product 3,3,5-trichloroglutarimide.

Die Cyclisierungsreaktion und die Reaktion von 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin- 2-on mit Wasser, wobei zusätzliches Glutarimidprodukt erzeugt wird, findet im allgemeinen in einem inerten organischen Lösungsmittel statt. Im allgemeinen soll der Begriff "inertes organisches Lösungsmittel" ein Lösungsmittel bezeichnen, welches nicht mit Säurechloriden, anderen Ausgangskomponenten des Reaktionsgemisches, oder einem der Reaktionsprodukte reagiert. Es hat sich herausgestellt, daß Xylole und Tetrachlorethylen besonders geeignete Lösungsmittel sind.The cyclization reaction and the reaction of 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one with water to produce additional glutarimide product generally takes place in an inert organic solvent. In general, the term "inert organic solvent" is intended to mean a solvent which does not react with acid chlorides, other starting components of the reaction mixture, or any of the reaction products. It has been found that xylenes and tetrachloroethylene are particularly suitable solvents.

Die Cyclisierungsreaktion und die nachfolgende Reaktion von 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6- dihydropyridin-2-on mit Wasser werden unter geeigneten Reaktionsbedingungen ausgeführt. Der Begriff "geeignete Reaktionsbedingungen" wird hierin verwendet um einen Druck und eine Temperatur zu bezeichnen, bei denen diese zwei Reaktionen im wesentlichen zur Vollendung ablaufen können. Obwohl nicht angenommen wird, daß Druck ein kritischer Parameter ist, wird typischerweise Atmosphärendruck verwendet. Die Cyclisierungsreaktion, die exotherm ist, sollte auch bevorzugt langsam durchgeführt werden, und das Reaktionsgemisch sollte gekühlt werden, so daß die Topftemperatur bei einer Temperatur zwischen 20ºC und 50ºC gehalten werden kann. Die Dauer der Cyclisierungsreaktion ist im allgemeinen eine Funktion der Reaktionstemperatur und insbesondere der im Reaktionsgefäß vorhandenen Wassermenge. Temperaturen für die Cyclisierungsreaktion und Molverhältnisse von Wasser, die höher sind als die vorstehend angegebenen Werte, können jedoch für die Ausbeute und/oder Reinheit des Endprodukts schädlich sein. Andererseits kann eine zu niedrige Temperatur bei der Cyclisierungsreaktion zu einer Phasentrennung der Reaktanten führen, was ein Ausbleiben jeglicher Reaktion zur Folge hat.The cyclization reaction and the subsequent reaction of 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one with water are carried out under suitable reaction conditions. The term "suitable reaction conditions" is used herein to mean a pressure and temperature at which these two reactions can proceed to substantial completion. Although pressure is not believed to be a critical parameter, atmospheric pressure is typically used. The cyclization reaction, which is exothermic, should also preferably be carried out slowly and the reaction mixture should be cooled so that the pot temperature can be maintained at a temperature between 20°C and 50°C. The duration of the cyclization reaction is generally a function of the reaction temperature and, in particular, the amount of water present in the reaction vessel. However, temperatures for the cyclization reaction and molar ratios of water higher than those given above can be detrimental to the yield and/or purity of the final product. On the other hand, a temperature that is too low during the cyclization reaction can lead to phase separation of the reactants, which results in the absence of any reaction.

Der Umsetzungsschritt des Verfahrens von 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2- on zu 3,3,5-Trichlorglutarimid benötigt typischerweise 10 Stunden oder mehr, um hohe Umsetzungen zu bewirken. Typischerweise wird nach der Cyclisierung von 4- Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid, wobei ein Gemisch von 3,3,5-Trichlorglutarimid und 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on erhalten wird, das resultierende Gemisch auf zwischen 90ºC und 1 00ºC erwärmt, wobei das 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6- dihydropyridin-2-on zu 3,3,5-Trichlorglutarimid umgesetzt wird. Es ist jedoch vorstellbar, daß das 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on und/oder das 3,3,5- Trichlorglutarimid unter Verwendung bekannter Trennungstechniken (z. B. Umkristallisierung) aus dem Gemisch abgetrennt werden könnten, und das 3,3,5,6- Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on mit Wasser und inertem organischen Lösungsmittel auf zwischen 90ºC und 100ºC erwärmt werden könnte, um das 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on zu 3,3,5-Trichlorglutarimid umzusetzen.The conversion step of the process from 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one to 3,3,5-trichloroglutarimide typically requires 10 hours or more to achieve high conversions. Typically, after cyclization of 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride to yield a mixture of 3,3,5-trichloroglutarimide and 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one, the resulting mixture is heated to between 90°C and 100°C to convert the 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one to 3,3,5-trichloroglutarimide. However, it is conceivable that the 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one and/or the 3,3,5-trichloroglutarimide could be separated from the mixture using known separation techniques (e.g., recrystallization), and the 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one could be heated to between 90°C and 100°C with water and inert organic solvent to convert the 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one to 3,3,5-trichloroglutarimide.

Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte 3,3,5-Trichlorglutarimid kann gewonnen werden, oder als ein Intermediat ohne Gewinnung und/oder Aufreinigung in einem nachfolgenden chemischen Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise wird nach der Reaktion von 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on mit Wasser das Reaktionsgemisch typischerweise gekühlt, z. B. auf 20ºC, und filtriert, wobei ein nasser Kuchen erhalten wird, der typischerweise gewaschen und getrocknet wird, wobei 3,3,5-Trichlorglutarimid in hoher Ausbeute und Reinheit erhalten wird.The 3,3,5-trichloroglutarimide prepared by the process of the invention can be recovered or used as an intermediate without recovery and/or purification in a subsequent chemical process. For example, after the reaction of 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one with water, the reaction mixture is typically cooled, e.g. to 20°C, and filtered to give a wet cake which is typically washed and dried to give 3,3,5-trichloroglutarimide in high yield and purity.

Das 3,3,5-Trichlorglutarimid kann zu 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin umgesetzt werden, nach Verfahren, die in der Technik bekannt sind, beispielsweise durch Behandeln des 3,3,5-Trichlorglutarimids mit einem dehydratisierenden Chlorierungsmittel, z. B. Phosphoroxychlorid, wie in US-A-4,360,676 offenbart. Falls gewünscht, kann 3,5,6- Trichlorpyridin-2-ol durch die Hydrolyse von 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin hergestellt werden, wie in der Technik bekannt.The 3,3,5-trichloroglutarimide can be converted to 2,3,5,6-tetrachloropyridine, according to methods known in the art, for example, by treating the 3,3,5-trichloroglutarimide with a dehydrating chlorinating agent, e.g., phosphorus oxychloride, as disclosed in US-A-4,360,676. If desired, 3,5,6-trichloropyridin-2-ol can be prepared by the hydrolysis of 2,3,5,6-tetrachloropyridine, as known in the art.

Die nachfolgenden Beispiele werden angegeben um die Erfindung zu erläutern. Alle Lösungsmittel und Reagenzien wurden von kommerziellen Anbietern ohne weitere Reinigung, außer wie angegeben, bezogen. Alle aufgeführten Teil- oder Prozentangaben beziehen sich auf Gewicht, sofern nicht anders angegeben.The following examples are given to illustrate the invention. All solvents and reagents were purchased from commercial suppliers without further purification except as indicated. All parts or percentages listed are by weight unless otherwise stated.

Herstellungsbeispiel von 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchloridPreparation example of 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride

Acrylnitril, Trichloracetylchlorid und Kupfer wurden von der Aldrich Chemical Company bezogen. Das Reaktionsgefäß war ein 250 ml (Milliliter) Dreihalsrundkolben, der mit einem Magnetrührer, einem Rückflußkühler, einem Stickstoffeinlaß, einer Heizummantelung und einem Temperaturmeßstutzen ausgestattet war. Zu diesem Reaktionsgefäß wurden 45,3 g (Gramm) (0,86 Mol) Acrylnitril, 164,1 g (0,9 Mol) Trichloracetylchlorid und 0,36 g (0,0057 Mol) Kupfer zugegeben. Dieses Gemisch wurde unter der Stickstoffschutzschicht 28 Stunden bei Rückflußtemperatur erwärmt (die Topftemperatur stieg mit zunehmender Umsetzung; als die prozentuale Umsetzung im mittleren Zwanzigerbereich war, wie durch Gasflüssigchromatographie ("GLC") bestimmt, betrug die Rückflußtemperatur etwa 90ºC, und als die prozentuale Umsetzung im mittleren Dreißigerbereich war, wie duch GLC bestimmt, betrug die Rückflußtemperatur etwa 95-100ºC). Als die Bestimmung der prozentualen Umsetzung etwa 40% ergab, wie durch GLC bestimmt, wurde das System für eine Kurzweg-Vakuumdestillation eingerichtet, und es wurden 27 g o-Xylol zugegeben. Direkt neben dem Destillationskopf wurde eine zusätzliche Trockeneisfalle plaziert, um Material abzufangen, das nicht im Destillationskopf auskondensierte. Die Destillation wurde während etwa 1,5 Stunden ausgeführt. Die Topftemperatur wurde bei etwa 50-60ºC gehalten, indem das Vakuum stetig von etwa 1513 kPa (Kilopascal) auf etwa 2,0 kPa verringert wurde. Das gesamte gesammelte Destillat (gesammeltes Destillat plus Mengen in der Eisfalle) wog 126,9 g. Das Destillat, umfassend Acrylnitril und Trichloracetylchlorid, hätte rückgeführt werden können um die Gesamtausbeute zu verbessern. Der Bodensatz wurde mittels GLC analysiert um sicherzustellen, daß kein Acrylnitril nachgewiesen wurde, und wurde dann mit 30,1 g o-Xylol verdünnt und filtriert.Acrylonitrile, trichloroacetyl chloride, and copper were purchased from Aldrich Chemical Company. The reaction vessel was a 250 mL (milliliter) three-necked round bottom flask equipped with a magnetic stirrer, reflux condenser, nitrogen inlet, heating mantle, and temperature probe. To this reaction vessel were added 45.3 g (grams) (0.86 moles) of acrylonitrile, 164.1 g (0.9 moles) of trichloroacetyl chloride, and 0.36 g (0.0057 moles) of copper. This mixture was heated under a nitrogen blanket for 28 hours at reflux temperature (the pot temperature increased with increasing conversion; when the percent conversion was in the mid twenties as determined by gas liquid chromatography ("GLC"), the reflux temperature was about 90ºC, and when the percent conversion was in the mid thirties as determined by GLC, the reflux temperature was about 95-100ºC). When the Determining percent conversion to be about 40% as determined by GLC, the system was set up for short path vacuum distillation and 27 g of o-xylene was added. An additional dry ice trap was placed immediately adjacent to the distillation head to catch any material that did not condense out in the distillation head. Distillation was carried out for about 1.5 hours. The pot temperature was maintained at about 50-60°C by steadily reducing the vacuum from about 1513 kPa (kilopascals) to about 2.0 kPa. The total distillate collected (collected distillate plus amounts in the ice trap) weighed 126.9 g. The distillate comprising acrylonitrile and trichloroacetyl chloride could have been recycled to improve the overall yield. The sediment was analyzed by GLC to ensure that no acrylonitrile was detected and was then diluted with 30.1 g of o-xylene and filtered.

Der Kuchen wurde luftgetrocknet und ergab 1,5 g graue Feststoffe. Das Filtrat hatte ein Gewicht von 131,4 g und enthielt gemäß Untersuchung 29,2% o-Xylol, 2, 3% Trichloracetylchlorid, 62,7% 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid und 1,8% verschiedene organische schwere Komponenten. Die Ausbeute an gewonnenem 4- Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid betrug 39%.The cake was air dried to yield 1.5 g of gray solids. The filtrate weighed 131.4 g and was assayed to contain 29.2% o-xylene, 2.3% trichloroacetyl chloride, 62.7% 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride, and 1.8% various organic heavy components. The yield of recovered 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride was 39%.

Herstellungsbeispiel von 3.3.5-TrichlorglutarimidPreparation example of 3.3.5-trichloroglutarimide

Zu einem 250 ml Kolben wurden 30 g o-Xylol und 81 g eines Rohgemisches, umfassend 64,0% 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid (0,22 Mol), 24,2% o-Xylol und verschiedene Verunreinigungen und nicht-abreagierte Ausgangsmaterialien, zugegeben. Dieses Gemisch wurde bei etwa 40-47ºC gehalten, während über einen Zeitraum von etwa 105 Minuten 4,8 g (0,27 Mol) Wasser langsam dazu zugegeben wurden. Dieses resultierende Gemisch umfaßte 3,3,5-Trichlorglutarimid bzw. 3,3,5,6- Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on in einem Gewichtsverhältnis von 1,3 : 1. Das resultierende Gemisch wurde erwärmt und etwa 14 Stunden bei 100ºC gehalten. Das Gemisch wurde danach auf etwa 17ºC gekühlt und filtriert. Der Kuchen wurde mit kaltem o-Xylol gewaschen und getrocknet, wobei 38,4 g eines gelbbraunen Pulvers erhalten wurden, das gemäß Untersuchung 98,2% 3,3,5-Trichlorglutarimid und 0,4% 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on enthielt, was in einer Ausbeute von 79% an isoliertem 3,3,5-Trichlorglutarimid-Produkt resultiert. Ausbeuteverluste im Filtrat waren 8, 8% als 3,3,5-Trichlorglutarimid, 0,35% als Trichlorpyridinol, und 11,6% als 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6-dihydropyridin-2-on. Das Filtrat hätte rückgeführt werden können, um die Gesamtausbeute zu verbessern.To a 250 mL flask was added 30 g of o-xylene and 81 g of a crude mixture comprising 64.0% 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride (0.22 mole), 24.2% o-xylene and various impurities and unreacted starting materials. This mixture was maintained at about 40-47°C while 4.8 g (0.27 mole) of water was slowly added thereto over a period of about 105 minutes. This resulting mixture comprised 3,3,5-trichloroglutarimide and 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one, respectively, in a weight ratio of 1.3:1. The resulting mixture was heated and maintained at 100°C for about 14 hours. The mixture was then cooled to about 17°C and filtered. The cake was washed with cold o-xylene and dried to give 38.4 g of a tan powder which assayed to contain 98.2% 3,3,5-trichloroglutarimide and 0.4% 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one, resulting in a 79% yield of isolated 3,3,5-trichloroglutarimide product. Yield losses in the filtrate were 8.8% as 3,3,5-trichloroglutarimide, 0.35% as trichloropyridinol, and 11.6% as 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one. The filtrate could have been recycled to improve the overall yield.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von 3,3,5-Trichlorglutarimid, gekennzeichnet durch:1. A process for the preparation of 3,3,5-trichloroglutarimide, characterized by: (a) Kombination von 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid mit einer nahezu stöchiometrischen Menge Wasser, welche ausreichend ist, um mit dem gesamten 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid und jeglichen Verunreinigungen zu reagieren, in einem inerten organischen Lösungsmittel bei einer Temperatur zwischen 20ºC und 50ºC, wobei ein Gemisch von 3,3,5-Trichlorglutarimid und 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6- dihydropyridin-2-on erhalten wird, und(a) combining 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride with a nearly stoichiometric amount of water sufficient to react with all of the 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride and any impurities in an inert organic solvent at a temperature between 20°C and 50°C to obtain a mixture of 3,3,5-trichloroglutarimide and 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one, and (b) Erwärmen des 3,3,5,6-Tetrachior-5,6-dihydropyridin-2-on in der Gegenwart von Wasser und einem inerten organischen Lösungsmittel auf zwischen 90ºC und 100ºC, wobei das 3,3,5,6-Tetrachlor-5,6- dihydropyridin-2-on zu 3,3,5-Trichlorglutarimid umgesetzt wird.(b) heating the 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one in the presence of water and an inert organic solvent to between 90°C and 100°C, whereby the 3,3,5,6-tetrachloro-5,6-dihydropyridin-2-one is converted to 3,3,5-trichloroglutarimide. 2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein Xylol oder Tetrachlorethylen ist.2. The method of claim 1, further characterized in that the solvent is xylene or tetrachloroethylene. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 5 Mol Wasser für jedes Mol eingesetztes 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid verwendet werden.3. Process according to claim 1 or 2, further characterized in that 1 to 5 moles of water are used for each mole of 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride used. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß 1, 2 Mol Wasser für jedes Mol eingesetztes 4-Cyan-2,2,4-trichlorbutanoylchlorid verwendet werden.4. Process according to claim 1 or 2, further characterized in that 1.2 moles of water are used for each mole of 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride used. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser langsam zu dem 4-Cyan-2,2,4- trichlorbutanoylchlorid zugegeben wird.5. A process according to any one of the preceding claims, further characterized in that the water is slowly added to the 4-cyano-2,2,4-trichlorobutanoyl chloride.
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