DE69319113T2 - Verbessertes verfahren zur herstellung von n-phenyl-n-methoxyacetyl-dl-alanin-methylesterderivaten - Google Patents
Verbessertes verfahren zur herstellung von n-phenyl-n-methoxyacetyl-dl-alanin-methylesterderivatenInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von N-(2,6-Dialkyl-phenyl)-N-methoxyacetyl-DL-alanin-methylesterderivaten der Formel I, worin die Substituenten R der gegebenenfalls substituierten Phenylgruppe geradkettige oder verzweigte C&sub1;&submin;&sub4;-Alkylgruppen sein können.
- Die N-Phenyl-N-methoxyacetyl-DL-alanin-methylesterderivate sind Substanzen von bekannter biologischer Aktivität, wobei eine Reihe von ihnen fungizide Wirkung haben. Der bekannteste Vertreter dieser Verbindungsklasse ist N-(2,6-Dimethylphenyl)-N-methoxyacetyl-DL-alanin-methylester (Handelsbezeichnung Metalaxyl), dessen fungizide Eigenschaften von F.J. Schwinn et al. /Mitt. Biol. Bundesanst. Land-Forstwirtsch. Berlin-Dahlem 178, 145 (1977)/ beschrieben wurden. Diese Verbindung ist der Wirkstoff einer Reihe von fungiziden Zusammensetzungen, die in verschiedenen landwirtschaftlichen Kulturen zur Bekämpfung von durch Mehltau (Peronospora), Phytophtora infestans, Plasmopara viticola u.a. verursachten Infektionen verwendet werden.
- Die Herstellung von Metalaxyl wurde in der CH-PS 607 888 veröffentlicht. Danach wird 2,6-Dimethylanilin zuerst mit Methyl-DL-α-brompropionat in Anwesenheit von Natriumhydrogencarbonat als Säureakzeptor umgesetzt, wonach das erhaltene Methyl-N-(2,6-dimethylphenyl)-DL-alaninat mit Methoxyacetylchlorid zum Metalaxyl acyliert wird.
- Ein Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß zum Teil aufgrund der hydrolysierenden Wirkung des bei einer Nebenreaktion entstehenden Wassers die Ausbeute niedrig ist, das Alkylierungsmittel, d.h. der DL-α-Brompropionatester in mehrfachem Überschuß verwendet werden muß und bei der großtechnischen Durchführung des Verfahrens eine beträchtliche Menge an umweltbelastenden Abfallstoffen anfällt.
- Gemäß dem in der HU-PS 202 481 beschriebenen Verfahren wird das nach der Acylierung von 2,6-Dimethylanilin mit Methoxyessigsäure erhaltene N-Methoxyacetyl-2,6-dimethylanilin zusammen mit dem zweifachen Überschuß an Methyl-DL-α-brompropionat auf 120ºC erwärmt, wonach das erhaltene Reaktionsqemisch mit Natriummethanolat in kleinen Portionen versetzt wird. Die Alkylierung wird dann bei 140ºC durchgeführt.
- Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das Methyl-DL-α-brompropionat nicht nur mit 2,6-Dialkylanilin, sondern auch mit dem anwesenden Natriummethylat zum Methoxyesterderivat reagiert. Aufgrund dieser Nebenreaktion sind die Reagenzien in einem erheblichen überschuß einzusetzen. So werden sowohl das Methyl-DL-α-brompropionat als auch das Natriummethylat in einer zweifachen Menge, bezogen auf die theoretische (berechnete), verwendet. Auf diese Weise entsteht eine doppelte Menge an Natriumbromid als Nebenprodukt. Ferner geht die Hälfte des Alkylierungsmittels, d.h. des Methyl-DL-α-brompropionats als Abfallstoff verloren, wodurch das Endprodukt noch stärker verunreinigt wird.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens, das die obigen Nachteile nicht aufweist und die Herstellung der N-(2,6-Dialkyl-phenyl)-N-methoxyacetyl-DL-alanin-methylesterderivate in großtechnischem Maßstab auf eine Weise ermöglicht, bei der die Umwelt weniger verschmutzt wird.
- Es wurde gefunden, daß N-Methoxyacetyl-2,6-dialkylaniline bei Erzielung einer sehr hohen Ausbeute alkyliert werden können, wenn man ein Methyl-DL-α-halogenpropionat in einer Menge verwendet, die verglichen mit den bekannten Verfahren nur die Hälfte oder ein Drittel ausmacht, und zwar dadurch, daß man ein N-Methoxy-acetyl-2,6-dialkylanilin mit der stöchiometrischen Menge eines Alkalimetallalkoxids bei einer Temperatur von 80 bis 150ºC bis zum Verschwinden des Alkoxids oder bis zur vollständigen Entfernung des im System enthaltenen Alkanols umsetzt und das auf diese Weise erhaltene Alkalimetallsalz des N-Methoxyacetyl-2,6-dialkylanilins unmittelbar oder nach Isolierung mit einem Methyl-DL-α-halogenpropionat umsetzt. Wird die Alkylierung entsprechend dieser Erkenntnis durchgeführt, so ist eine gleichzeitige Anwesenheit eines Säureakzeptors nicht erforderlich. Es kommt daher nicht zu einer konkurrierenden Nebenreaktion und das Endprodukt kann in hochreinem Zustand und bei höheren Ausbeuten als bei bekannten Verfahren erhalten werden.
- Diese Erkenntnis war unerwartet und überraschend, da die gleichzeitige Anwesenheit eines Säureakzeptors für die bekannten Verfahren unbedingt erforderlich war. Dies war in jedem Fall mit einer Nebenreaktion verbunden, welche die Ausbeute beeinträchtigte, die erforderlichen Mengen an Reagenzien ansteigen ließ, das Endprodukt verunreinigte und damit die Abfallproduktmenge erhöhte.
- Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Metalaxyl ergab somit die Alkylierung selbst bei höheren Temperaturen (120 bis 140ºC) nur bei einem beträchtlichen überschuß (2- oder 3fache Menge der Stöchiometrie) an Alkylierungsmittel in Anwesenheit eines Säureakzeptors eine akzeptable Ausbeute. Aus der Literatur ist bisher kein Verfahren bekannt geworden, mit dessen Hilfe man Metalaxyl bei sehr hoher Ausbeute unter Verwendung einer stöchiometrischen Menge an Methyl-DL-α-halogenpropionat bei einer Temperatur zwischen -20 und +50ºC mit oder ohne Zugabe eines Säureakzeptors erzielen würde.
- Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von N-(2,6-Dialkyl-phenyl)-N-methoxyacetyl-DL- alanin-methylesterderivaten der allgemeinen Formel (I)
- worin R für eine C&sub1;&submin;&sub4;-Alkylgruppe steht,
- das die Umsetzung eines N-Methoxyacetyl-2,6-dialkylanilins der allgemeinen Formel (II)
- worin R die obige Bedeutung hat, mit der stöchiometrischen Menge eines Alkalimetallalkoxids bei einer Temperatur von 80 bis 150ºC bis zum Verschwinden des Alkoxids oder bis zur vollständigen Entfernung des im System enthaltenen Alkanols und unmittelbar darauf oder nach Isolierung die Umsetzung des auf diese Weise erhaltenen Alkalimetallsalzes der Verbindung der allgemeinen Formel (II) mit einem Methyl-DL-α- halogenpropionat umfaßt.
- Die Alkylierungsreaktion wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen -20 und +50ºC und insbesondere zwischen 25 und 35ºC durchgeführt. Das Verfahren wird vorzugsweise in einem Lösungsmittel durchgeführt. Als geeignete Lösungsmittel kommen organische Lösungsmittel und insbesondere aromatische und/oder cycloaliphatische Lösungsmittel wie Benzol, Toluol, Xylol, Methylcyclohexan u.a. in Frage. Methyl-DL-α- chlor- oder -brompropionat kann ebenfalls als Methyl-DL-α- halogenpropionat verwendet werden. Die Alkylierung kann unter Verwendung des vorgangig isolierten Alkalimetallsalzes des N-Methoxyacetyl-2,6-dialkylanilins oder durch Herstellung des Alkalimetallsalzes des N-Methoxyacetyl-2,6-dialkylanilins in situ und nachfolgende erfindungsgemäße Alkylierung ohne Isolierung des Salzes durchgeführt werden.
- Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folgende:
- 1. Aufgrund der Abwesenheit eines Säureakzeptors bei der Alkylierung führt das Verfahren zu einem reinen Produkt bei höherer Ausbeute als bei den bekannten Verfahren.
- 2. Für die Herstellung eines Teils des Metalaxyls ist verglichen mit den bekannten Verfahren nur ein Drittel oder die Hälfte an Alkylierungsmittel erforderlich.
- 3. Verglichen mit den bekannten Verfahren fällt eine erheblich geringere Menge an umweltbelastenden Abfallstoffen an. Als Nebenprodukt entsteht lediglich ein Alkalimetallhalogenid, das nach entsprechender Behandlung wieder dem Verfahren zugeführt werden kann.
- 4. Die Alkylierung wird bei einer Temperatur zwischen -20 und 50ºC und insbesondere zwischen 25 und 35ºC anstatt 120 bis 140ºC durchgeführt, was im Hinblick auf die Durchführung des Verfahrens und die Ergebnisse an reinem Produkt besonders bevorzugt ist.
- Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachfolgenden Beispiele illustriert.
- 600 ml Xylol und 91 g 0,5 M Natriummethanolatlösung (29,6 % Natriummethanolat) wurden in einen mit einem Rührwerk, einem Thermometer und einer Destillationsvorrichtung ausgestatteten Kolben gewogen. Das Reaktionsgemisch wurde dann auf 140ºC erwärmt, wobei das freiwerdende Methanol in einer Vorlage gesammelt wurde. Nach Erreichung einer Temperatur von 140ºC wurde das Reaktionsgemisch unter Rückflußbedingungen 30 Minuten gekocht, wonach das Sieden eingestellt wurde und 96,5 g (0,5 M) N-Methoxyacetyl-2,6-dimethylanilin (nachfolgend mit DMA-Ac abgekürzt) zugesetzt, wobei man das Gemisch auf 120ºC abkühlen ließ.
- Danach wurde das Reaktionsgemisch unter Abdestillieren einer Fraktion auf 140ºC erwärmt, um den Siedepunkt des Gemisches auf 140 bis 141ºC zu halten. Nach Sieden unter Rückflußbedingungen während 1 Stunde wurde das Gemisch auf 30ºC abgekühlt, wonach 94 g (0,55 M) Methyl-DL-α-brompropionat der erhaltenen Suspension von N-Methoxy-acetyl-2,6-dimethylanilin-Na zugesetzt wurden. Nach Halten des Reaktionsgemisches bei 30ºC unter Kühlen während 3 Stunden wurde das bei der Reaktion entstehende Natriumbromid mit Wasser gewaschen. Die xylollösung wurde eingedampft und vom Lösungsmittel unter einem verminderten Druck von 5 kPa bis zur Erzielung einer Endtemperatur von 125 bis 130ºC befreit. Nach Abkühlung wog die weiße Schmelze 130 g (Ausbeute 93,5 %), Reinheit des Produktes 96,2 %, Sp. 70ºC.
- Nach vollständiger Lösung von 11,5 g metallischem Natrium in 100 ml Methanol wurden 600 ml xylol zugesetzt, wonach man entsprechend Beispiel 1 weiterarbeitete, um 135 g Endprodukt (Ausbeute 94,6 %) mit einer Reinheit von 98,1 % mit einem Schmelzpunkt von 71,5ºC zu erhalten.
- Nach Lösen von 96,5 g (0,5 M) DMA-Ac in 600 ml Xylol wurde die erhaltene Xylollösung auf 130ºC erwärmt, wonach bei derselben Temperatur 27 g (0,5 M) festes Natriummethanolat zugesetzt wurden. Nach Entfernung des Methanols wurde weiter entsprechend Beispiel 1 gearbeitet, wodurch man zu einem Produkt bei einer Ausbeute von 132 g (92 %) gelangte.
- Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, nur daß das DMA-Ac in 200 ml Xylol gelöst und portionsweise bei 130ºC dem Gemisch aus Natriummethanolat in Xylol zugesetzt wurde. Danach wurde entsprechend Beispiel 1 weitergearbeitet, wodurch man das Endprodukt in einer Ausbeute von 132 g (91,5 %) bei einer Reinheit von 97 % mit einem Schmelzpunkt von 71ºC erhielt.
- 600 ml Xylol, 91 g (0,5 M) Natriummethanolat und 96,5 g (0,5 M) DMA-Ac wurden in einen Kolben, wie er in Beispiel 1 verwendet wurde, gewogen. Das Ganze wurde dann langsam bis auf 65 bis 70ºC unter einem verminderten Druck von 5 kPa erwärmt. Nach Entfernung des Methanols wurde das Reaktionsgemisch unter Rückflußbedingungen bei 70ºC während einer Stunde sieden gelassen, wonach man entsprechend Beispiel 1 weiterarbeitete, wodurch man das Endprodukt in einer Ausbeute von 136 g (91,1 %) bei einer Reinheit von 93,8 % mit einem Schmelzpunkt von 68ºC erhielt.
- Es wurde wie in Beispiel 3 gearbeitet, nur daß man nach dem Verschwinden des Natriummethanolats auf 20ºC abkühlte. Danach wurde nach vollständiger Entfernung des Lösungsmittels in einem Vakuumtrockner das erhaltene Produkt in 400 ml Xylol suspendiert, wonach 94 g (0,55 M) Methyl-DL-α-brompropionat bei 30ºC zugesetzt wurden. Anschließend wurde entsprechend Beispiel 3 weitergearbeitet, wodurch man das Endprodukt in einer Ausbeute von 133 g (93 %) bei einer Reinheit von 97,5 % mit einem Schmelzpunkt von 71ºC erhielt.
- 900 ml Methylcyclohexan wurden in einen 2 l-Kolben gewogen, der mit einem Rührwerk, einem Thermometer, einer Destillationsvorrichtung, einem absteigenden Kühler und außerdem mit einem Abscheider ausgestattet war, um die obere Phase kontinuierlich zurückzuführen und die untere Phase zu entfernen. Es wurden 94,5 g (0,55 M) NaOCH&sub3; in 30%iger Lösung zugesetzt. Das Methanol wurde dann durch azeotrope Destillation so entfernt, daß das Methylcyclohexan kontinuierlich dem System wieder zugeführt wurde. Anschließend wurden 96,5 g 2,6-Dimethyl-N-methoxy-acetanilid zugegeben, wonach das gebildete Methanol erneut entfernt wurde. Anschließend wurden zur Entfernung der letzten Methanolspuren 300 ml Lösungsmittel abdestilliert. Das Reaktionsgemisch wurde dann auf 30ºC abgekühlt, wonach unter ständigem Kühlen und Halten der Temperatur unter 40ºC 94,5 g (0,6 M) α-Brom-propionsäuremethylester zugesetzt wurden. Nach der Reaktion des Gemisches während 2 Stunden wurden 180 ml Wasser zugesetzt und das Gemisch dann auf -5ºC abgekühlt.
- Die ausgefallenen Kristalle wurden abfiltriert und das Produkt mit Wasser bis zur Beseitigung sämtlicher Spuren von freiem NaBr gewaschen, wonach die Kristalle bei höchstens 50ºC getrocknet wurden.
- Die erhaltenen Kristalle wogen 130,5 g. Reinheit: 98,8 %, Sp: 72ºC, Ausbeute 92,8%.
- Die beiden Phasen des zurückbleibenden Filtrats wurden dann aufgetrennt und das Methylcyclohexan enthielt 8,2 g Metalaxyl; Ausbeute 128,90 + 8,2 g = 137,1 g (98,6 %).
- 900 ml Methylcyclohexan wurden in einen 2 1-Kolben gewogen, der mit einem Rührwerk, einem Thermometer, einer Destillationsvorrichtung, einem absteigenden Kühler und außerdem mit einem Abscheider ausgestattet war, um die untere Phase zu entfernen und die obere Phase zurückzuführen. Im Methylcydohexan wurden 96,5 g (0,5 M) 2,6-Dimethyl-N-methoxyacetanilid gelöst. Das Gemisch wurde dann bis auf 80ºC erwärmt.
- Danach wurde langsam eine 30%ige methanolische Lösung von 94,5 9 (0,5 M) NaOCH&sub3; zugegeben. Nach der völligen Entfernung des Methanols wurde dann entsprechend Beispiel 1 weitergearbeitet, nur daß die Lösung des NaBr mit Wasser aus dem Reaktionsgemisch bei 5ºC erfolgte.
- Das Produkt wog 133 g. Reinheit 99,1 %, Sp: 72ºC, Ausbeute 94,6%.
- Die beiden Phasen des zurückbleibenden Filtrats wurden aufgetrennt. Nach der Behandlung enthielt das Lösungsmittel Methylcyclohexan 7,5 g Metalaxyl.
- Gesamtausbeute: 132,4 g + 7,5 g = 138,1 g (99,2 %)
- 94,5 g (0,55 Mol) NaOCH&sub3; in Form einer 30%igen Lösung wurden in einen 2 l-Kolben gewogen, der mit einem Rührwerk, einem Thermometer, einer Destillationsvorrichtung und einem Abscheider ausgestattet war, um die obere Phase zu entfernen und die untere Phase zurückzuführen. In den Kolben wurden 94,5 g (0,55 Mol) NaOCH&sub3; in 30%iger methanolischer Lösung gewogen, wonach in dieser Lösung 96,5 g (0,5 Mol) 2,6-Dimethyl-N-methoxy-acetanilid gelöst wurden. Die methanolische Lösung des Natriumsalzes von 2,6-Dimethyl-N-methoxy-acetanlilid wurde dann zu 900 ml bei 80ºC gehaltenes Methylcyclohexan zugegeben. Das aus dem Kolben abdestillierte azeotrope Gemisch aus Methylcyclohexan und Methanol wurde abgekühlt und die erhaltenen Phasen wurden voneinander getrennt. Die obere Phase aus Methylcyclohexan wurde dem Reaktionsgemisch wieder zugeführt, bis die Kopf temperatur der Fraktion den Siedepunkt des Methylcyclohexans (101ºC) erreicht hatte. Danach wurde ca. ein Drittel des Lösungsmittels (200 ml) aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert. Die Suspension des Natriumsalzes von 2,6-Dimethyl-N-methoxy-acetanilid in Methylcyclohexan wurde auf 30ºC abgekühlt, wonach 94,5 g (0,6 M) α-Brom-propionsäuremethylester zugegeben wurden, worauf man das Gemisch 2 Stunden lang bei derselben Temperatur unter ständiger Kühlung reagieren ließ. Danach wurde das Gemisch mit 180 ml Wasser versetzt, wonach auf -5ºC abgekühlt wurde. Das abgetrennte Metalaxyl wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Das Produkt wog 129 g. Reinheit: 99,2 %, Schmelzpunkt: 72ºC, Ausbeute 92,2 %.
- Die beiden Phasen des zurückbleibenden Filtrats wurden dann aufgetrennt und aus der organischen Phase, die Methylcyclohexan darstellte, konnten weitere 8 g Metalaxyl isoliert werden.
- Gesamtausbeute: 129 g + 8 g = 137 g (98,3 %).
- 800 ml Methylcyclohexan wurden in einen Kolben gewogen, der mit einem Rührwerk, einem Thermometer, einem Aufsatz für die Rückflußkühlung und einer Vorlage ausgestattet war, wobei letztere als Abscheider diente, wonach 96,5 g 2,6-Dimethyl- N-methoxy-acetanilid und 94,5 g NaOCH&sub3; in 30%iger methanolischer Lösung zugesetzt wurden. Das Methanol wurde aus dem Gemisch abdestilliert. Das Methanol bildete mit dem Methylcyclohexan ein Azeotrop mit einem sehr niedrigen Siedepunkt (59,2ºC). Die Abdestillierung von Methanol wurde solange fortgesetzt, bis die Temperatur im Rückflußaufsatz 102ºC erreicht hatte. Währenddessen hatten sich das Methylcyclohexan und das Methanol in 2 Phasen aufgetrennt. Die obere Phase wurde kontinuierlich dem Reaktionsgefäß wieder zugeführt. Hatte die Temperatur des Aufsatzes 102ºC erreicht, fiel das Natriumsalz des 2,6-Dimethyl-N-methoxy-acetanilids aus der Lösung in Form eines weißen Niederschlags aus. Danach wurde eine dritte Portion an Methylcyclohexan abdestilliert. Das Reaktionsgemisch wurde dann auf 0ºC abgekühlt, der Niederschlag unter Stickstoffgas abfiltriert, danach mit Methylcydohexan gewaschen und schließlich unter Stickstoffgas getrocknet. Das Produkt wog 105 g. Die Ausbeute betrug 97,2 %.
- Analysenergebnisse:
- Berechnet: Gemessen:
- C: 61,40 % C: 61,54 %
- H: 6,51 % H: 6,47 %
- N: 6,51 % N: 6,43 %
- Na: 10,70 % Na: 10,61 %
- O: 14,88 % O: 14,95 %
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von N-(2,6-Dialkyl-phenyl)-N-
methoxyacetyl-DL-alanin-methylesterderivaten der allgemeinen
Formel (I)
worin R für eine C&sub1;&submin;&sub4;-Alkylgruppe steht,
das die Umsetzung eines N-Methoxyacetyl-2,6-dialkylanilins
der allgemeinen Formel (II)
worin R die obige Bedeutung hat,
mit der stöchiometrischen Menge eines Alkalimetallalkoxids
bei einer Temperatur von 80ºC bis 150ºC bis zum Verschwinden
des Alkoxids oder bis zur vollständigen Entfernung des im
System enthaltenen Alkanols und die unmittelbar
anschließende oder nach Isolierung erfolgende Umsetzung des auf diese
Weise erhaltenen Alkalimetallsalzes der Verbindung der
allgemeinen Formel (II) mit einem Methyl-DL-α-halopropionat
umfaßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, welches die Umsetzung des
Natriumsalzes des N-Methoxyacetyl-2,6-dialkylanilins der
allgemeinen Formel (II), worin R die in Anspruch 1 definierte
Bedeutung hat, mit Methyl-DL-α-brom- oder -chlorpropionat in
einem Lösungsmittel umfaßt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, welches die
Durchführung der Alkylierung zwischen -20ºC und +50ºC und
vorzugsweise zwischen 25ºC und 35ºC umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als
Lösungsmittel aromatische und/oder cycloaliphatische
Lösungsmittel, vorzugsweise Benzol, Toluol, Xylol oder
Methylcyclohexan, verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches die
Umsetzung von Methyl-DL-α-halopropionat in einem
Molarverhältnis von 1,1:1, bezogen auf das N-Methoxyacetylderivat
der allgemeinen Formel (II), umfaßt.
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