Nerfahren zur Herstellung von 2-Chlor-benzimidazol-Derivaten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von bekannten 2-Chlor-benzimidazol-Derivaten, die als Zwischenprodukte zur Synthese von Wirkstoffen mit mikrobiziden Eigenschaften verwendbar sind.
Es ist bereits bekannt geworden, dass sich in 2-Position chlorierte Benzimidazol- Derivate herstellen lassen, indem man die entsprechenden 2-Brom-imidazole mit Chlorwasserstoff umsetzt (vgl. WO 97-06171). So erhält man zum Beispiel durch Behandlung von 2-Brom-6,6-difluor-[1.3]dioxolo-[4,5-f]benzimidazol mit Chlorwasserstoffgas in Gegenwart von Dimethylformamid das 2-Chlor-6,6-difluor- [l,3]dioxolo-[4,5-f]-benzimidazol. Nachteilig an diesem Verfahren ist aber, dass die gewünschten Produkte in relativ niedrigen Ausbeuten anfallen.
Außerdem ist schon bekannt, dass sich bestimmte 2-Chlor-benzimidazole, die am
Benzolring noch einen anneliierten Dioxol- oder Dioxin-Ring auf weisen, dadurch synthetisieren lassen, dass man entsprechende 1,3-Dihydro-benzimidazol (thi)-one mit Phosphoroxychlorid, gegebenenfalls in Gegenwart von Chlorwasserstoff oder von Phosphorpentachlorid umsetzt (vgl. EP-A 0 893 445). Die erhaltenen Substanzen sind jedoch mehr oder weniger von unerwünschten Nebenprodukten verunreinigt. Im übrigen fallen bei der Aufarbeitung des Reaktionsgemisches phosphorhaltige Produkte an, wodurch eine Anwendung dieses Prozesses im technischen Masstab zusätzlich beeinträchtigt wird.
Weiterhin wurde bereits beschrieben, dass die Umsetzung von bestimmten 2-
Mercapto-benzimidazolen mit Chlor in sehr stark saurem Milieu 2-Chlor-benzimid- azole liefert (vgl. US-A 3 555 040 und US-A 3 686 41 1). Analoge Reaktionen von 2- Mercapto-benzimidazolen, die am Benzolring noch einen anneliierten Dioxol- oder Dioxin-Ring tragen, wurden aber nicht offenbart.
Es wurde nun gefunden, dass man 2-Chlor-benzimidazol-Derivate der Formel
in welcher
A für gegebenenfalls halogeniertes Alkylen mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen steht,
erhält, indem man 1,3-Dihydro-benzimidazolthione der Formel
A die oben angegebene Bedeutung hat,
mit Chlor in Gegenwart eines organischen Verdünnungsmittels sowie gegebenenfalls in Gegenwart von wässriger Salzsäure oder Chlorwasserstoff bei Temperaturen zwischen -10°C und +50°C umsetzt.
Es ist als ausgesprochen überraschend zu bezeichnen, dass sich 2-Chlor-benz- imidazol-Derivate der Formel (I) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in glatter
Reaktion ohne störende Nebenreaktionen herstellen lassen. Unerwartet ist vor allem, dass die Zielprodukte in deutlich höherer Ausbeute anfallen als nach den bisher bekannten Methoden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus.
So ermöglicht es, die Synthese von 2-Chlor-benzimidazol-Derivaten der Formel (1) in extrem hoher Ausbeute und hervorragender Reinheit. Günstig ist auch, dass die
benötigten Reaktionskomponenten einfach herstellbar und auch in größeren Mengen verfügbar sind. Ein weiterer Vorteil besteht schließlich darin, dass die Durchführung der Umsetzung und die Isolierung der Reaktionsprodukte keinerlei Schwierigkeiten bereitet. Darüber hinaus lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch problemlos in den technischen Maßstab übertragen.
Verwendet man 6,6-Difluor-[l,3]dioxolo-[4,5-f-]-l,3-dihydro-benzimidazol-2-thion als Ausgangssubstanz, gasförmiges Chlor als Chlorierungsmittel und Essigsäure- ethylester im Gemisch mit verdünnter, wässriger Salzsäure als Verdünnungsmittel, so kann der Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das folgende Formelschema veranschaulicht werden.
CI2 / HCI (aq.) { Essigsäureethylester
Die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Ausgangsstoffe benötigten 1,3-Dihydro-benzimidazolthione sind durch die Formel (II) allgemein definiert. Bevorzugt sind Verbindungen der Formel (II), in welcher
A für gegebenenfalls einfach oder zweifach durch Fluor und/oder Chlor substituiertes Methylen steht oder für gegebenenfalls einfach bis vierfach durch Fluor und/oder Chlor substituiertes Ethylen steht.
Besonders bevorzugt sind 1,3-Dihydro-benzimidazolthione der Formel (II), in welcher
A für die Gruppen -CH2-, -CF2-, -CC12-, -CF2-CF2-, -CHF-CF2, -CHF-CHF-, -CF2-CFC1- oder -CFC1-CFC1- steht.
Die 1,3-Dihydro-benzimidazolthione können in der "Thion"-Form der Formel
oder auch in der tautomeren "Mercapto"-Form der Formel
vorliegen. Der Einfachheit halber wird im vorliegenden Zusammenhang jeweils nur die "Thion"-Form erwähnt.
Die 1,3-Dihydro-benzimidazolthione der Formel (II) sind bekannt oder lassen sich nach bekannten Methoden herstellen (vgl. EP-A 0 893 445).
Chlor wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise in gasförmigem Zustand in das Reaktionsgemisch eingeleitet.
Als Verdünnungsmittel kommen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise Alkohole, Ester, Nitrile, Essigsäure sowie halogenierte ali- phatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe in Frage. Beispielhaft genannt seien
Methanol, Ethanol, Essigsäureethylester, Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlor-
kohlenstoff, Dichlorethan Trichlorethan und Chlorbenzol. Zusätzlich kann verdünnte, wässrige Salzsäure eingesetzt werden, also Salzsäure mit einem Chlorwasserstoffgehalt bis zu 30 Gewichtsprozent, oder auch trockener Chlorwasserstoff.
Die Reaktionstemperaturen können bei der Durchführung des erfϊndungsgemäßen
Verfahrens innerhalb eines bestimmten Bereiches variiert werden. Im allgemeinen arbeitet man bei Temperaturen zwischen -10°C und + 50°C, vorzugsweise zwischen -5°C und +40°C.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet man im allgemeinen unter Atmosphärendruck. Es ist aber auch möglich, unter erhöhtem Druck zu arbeiten.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man auf 1 Mol an 1,3-Dihydro-benzimidazolthion der Formel (II) im allgemeinen einen Überschuss an
Chlor ein. Vorzugsweise verwendet man pro Mol an 1,3-Dihydrobenzimidazolthion der Formel (II) 4 bis 7 Mol oder auch einen größeren Überschuß an Chlor. Im einzelnen geht man so vor, dass man 1,3-Dihydrobenzimidazolthion der Formel (II) in einem Verdünnungsmittel vorlegt, gegebenenfalls wässrige Salzsäure hinzufügt und Chlor sowie gegebenenfalls Chlorwasserstoff einleitet. Die Aufarbeitung erfolgt nach üblichen Methoden. Beispielsweise geht man so vor, dass man das Reaktionsgemisch einengt, den verbleibenden Rückstand mit Wasser verrührt, das anfallende Gemisch durch Zugabe von Base auf einen schwach sauren pH-Wert bringt, den anfallenden Feststoff absaugt, wäscht und trocknet.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren 2-Chlor-benzimidazol- Derivate der Formel (I) sind als wertvolle Zwischenprodukte zur Synthese von Wirkstoffen mit mikrobiziden, vorzugsweise fungiziden Eigenschaften bekannt (vgl. WO 97-06 171). So lassen sich fungizid wirksame Chlorbenzimidazole der Formel
in welcher
die obengenannte Bedeutung hat,
herstellen, indem man 2-Chlorbenzimidazol-Derivate der Formel
die oben angegebene Bedeutung hat,
mit 3,5-Dimethyl-isoxazol-4-sulfonylchlorid der Formel
in Gegenwart eines Säurebindemittels, wie Natriumhydrid oder Kaliumcarbonat, und in Gegenwart eines Verdünnungsmittels, wie Tetrahydrofuran oder Acetonitril umsetzt.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens v/ird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht.
Herstellungsbeispiele
Beispiel 1
In eine Suspension von 20,0 g (82 mmol) 6,6-Difluor-[l,3]-dioxolo-[4,5-f]-l,3- dihydro-benzimidazol-2-thion in 300 ml Essigsäureethylester werden bei Raumtemperatur 20 ml an 30 gew.-%iger, wässriger Salzsäure gegeben. In dieses Reaktionsgemisch werden unter Rühren bei Raumtemperatur 31,3 g (442 mmol) Chlorgas eingeleitet. Nach beendetem Einleiten wird noch 11 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und dann das Lösungsmittel abdestilliert. Man versetzt den verbleibenden Rückstand mit 500 ml Wasser und stellt das entstehende Gemisch durch Zugabe von wässriger Ammoniak-Lösung auf einen pH-wert von 6. Der ausfallende Feststoff wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen und unter vermindertem Druck bei 40°C getrocknet. Man erhält 18,8 g eines Produktes, das gemäß HPLC (ISTD) zu 93,3 % aus 2-Chlor-6,6-difluor-[l,3]-dioxolo[4,5-f]-benzimidazol besteht. Danach errechnet sich eine Ausbeute von 92,0 % der Theorie an 2-Chlor-6,6-difluor-[l,3]-dioxolo- [4,5-f -benzimidazol.
Beispiel 2
In eine Suspension von 10,1 g (42 mmol) 6,6-Difluor-[l,3]-dioxolo-[4,5-f]-l ,3- dihydro-benzimidazol-2-thion in 300 ml Methanol werden bei 0°C unter Rühren 16,4 g (231 mmol) Chlorgas eingeleitet. Anschließend wird das Reaktionsgemisch 16
Stunden bei Raumtemperatur nachgerührt. Danach wird das Lösungsmittel abdestilliert. Man versetzt den verbleibenden Rückstand mit 150 ml Wasser und stellt das entstehende Gemisch durch Zugabe von wässriger Ammoniak-Lösung auf einen pH- Wert von 6. Der ausfallende Feststoff wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen und unter vermindertem Druck bei 40°C getrocknet. Man erhält 9,8 g eines Produktes, das gemäß HPLC zu 95,5 % aus 2-Chlor-6,6-difluor-[l,3]-dioxolo[4,5-f]-benz- imidazol besteht. Danach errechnet sich eine Ausbeute von 95,8 % der Theorie an 2- Chlor-6,6-difluor-[l,3]-dioxolo-[4,5-f]-benzimidazol.
Beispiel 3
In eine Suspension von 95 g (0,4 mol) 6,6-Difluor-[l,3]-dioxolo-[4,5-fJ-l,3-dihydro- benzimidazol-2-thion in 1120 ml Chlorbenzol werden bei Raumtemperatur 100 ml an
30 gew.-%iger, wässriger Salzsäure gegeben. In dieses Reaktionsgemisch werden unter Rühren bei Temperaturen zwischen -5°C und 0°C innerhalb von 3 Stunden
340 g (4,9 mol) Chlorgas eingeleitet- Anschließend werden durch Einleiten von
Stickstoff bei 0°C überschüssiges Chlor und Chlorwasserstoff ausgetrieben. Danach versetzt man mit 1520 g Wasser und stellt das Reaktionsgemisch durch Zugabe von
Ammoniak- Wasser auf einen pH-Wert zwischen 6 und 7. Der ausfallende Feststoff wird abfiltriert, dreimal mit je 100 ml Wasser gewaschen und unter vermindertem
Druck bei 40°C getrocknet. Man erhält 85,5 g eines Produktes, das zu 94,2 % aus 2-
Chlor-6,6-difluor-[l,3]-dioxolo-[4,5-f]-benzimidazol besteht. Danach errechnet sich eine Ausbeute von 86 % der Theorie an 2-Chlor-6,6-difluor-[l,3]-dioxolo-[4,5-fj- benzimidazol.
Nergleichsbeispiel A
Ein Gemisch aus 10 g (44 mmol) 6,6-Difluor-[l,3]dioxolo-[4,5-f]-l,3-dihydrobenz- imidazol-2-on und 100 ml frisch destilliertem Phosphoroxychlorid wird 15 Minuten unter Rückfluss erhitzt. Danach erhitzt man weitere 6 Stunden unter Rückfluss und leitet dabei Chlorwasserstoffgas mit einer Geschwindigkeit von etwa 8 Blasen pro Sekunde ein. Anschließend wird das Reaktionsgemisch unter vermindertem Druck soweit eingeengt, dass es noch gut rührbar ist. Man versetzt den Rückstand mit 100 g
Eis und rührt 16 Stunden bei 5°C. Der angefallene Rückstand wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen und über Phosphorpentoxid getrocknet. Man erhält 3,5 g eines Produktes, das im wesentlichen aus 2-Chlor-6,6-difluor-[l,3]dioxolo[4,5-f]benzimid- azol besteht.
Das saure Filtrat wird unter Kühlung mit konzentrierter Ammoniak-Lösung neutralisiert. Das entstehende Gemisch wird 40 Minuten bei 5°C gerührt. Der dabei anfallende Feststoff wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen und über Phosphorpentoxid getrocknet. Man erhält 9 g eines Produktes, das zu 80 % aus 2-Chlor-6,6- difluor[l,3]dioxolo[4,5-f]-benzimidazol besteht.
Danach errechnet sich eine Gesamtausbeute von 85 % der Theorie an 2-Chlor-6,6- difluor[l,3]dioxolo[4,5-f]-benzimidazol.