Brevet FR2618779A1 — publié le 19890203

Nouveau procédé de préparation des 1,2,4-triazol-3-ones L'invention concerne un nouveau procédé de préparation des 1,2,4- triazol-3-ones. Les 1,2,4-triazol-3-ones sont des intermédiaires très utiles, en particulier pour la fabrication de composés à usage phytosanitaire ou pharmaceutique. Quelques procédés ont été proposés pour les préparer. Les plus anciens utilisent comme composés de départ les isocyanates. Ainsi dans Annalen der Chemie 675 (1964) page 180 à 188 il est décrit un procédé de préparation des composés de formule N N -H i- lal R' - C C CO N Rn dont les différentes étapes sont les suivantes: - réaction d'un hydrazide avec un isocyanate pour obtenir un acylsemihydrazide, - puis cyclisation de l'acylsemihydrazide obtenu par chauffage en milieu alcalin, selon le schéma réactionnel R' - C - Nt - NH2 + R"NCO - R' - C - NH- NH C -NHR" 0 r R'C - NH - NH C C - NHR" N N - H O O 0 0. R'_ C C =-0 \ N R" La mise en oeuvre de ce procédé est délicate parce que les isocya- nates d'alkyles inférieurs ont une toxicité très élevée, en parti- culier ceux de méthyle et d'éthyle, et leur utilisation a même été abandonnée à la suite d'accidents récents. Ou bien ces isocyanates sont eux-mêmes difficiles à préparer comme dans le cas de l'iso- cyanate de phénoxyéthyle t/-O - CH2 CH2 -N =C O0 Selon un autre procédé (brevet FR N 2 555 582) une triazolone, telle que la 5-éthyle-4-(2phénoxyéthyl)-1,2,4-triazolone est obtenue au moyen de cinq étapes qui sont: a) o OH + /\ 175 t b) r + PoCl3 ou i f9 .COC12..., L. c 206 > NrtHCR /) o NH C02 C) +H2NNHCO2R \ NH NH o 2.0 iN NH CO 2R N-NHCO2R NB O) J 0"KX fO ' oNX J 0/' N.C /O/ e) NH k' N N o Ce procédé est long, il implique l'isolement de trois intermé- diaires et par conséquent demande beaucoup de main d'oeuvre. De plus, du fait de la multiplicité des étapes, le rendement d'ensem- ble ne dépasse pas 40 à 55 %. Le produit obtenu doit être purifié par alcalinisation à 100"C, filtration sur celite et charbon actif, acidification, filtration et séchage, ce qui entraîne de nouvelles dépenses de main d'oeuvre et une perte de temps supplémentaire. Il existe par conséquent un besoin d'un procédé général de fabri- cation de triazolone avec le moins d'étapes et de traitements pos- sibles et qui utilisent comme composés de départ des produits simples et non toxiques. Le procédé selon l'invention répond à ce besoin. Selon le procédé de l'invention on prépare des 1,2,4-triazol-3- ones de formule générale: R1 C N N N - H R2 C I: o dans laquelle R1 représente - un atome d'hydrogène - un radical aliphatique en C1 à C20 linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, '1. insaturation n'étant pas située sur le carbone adjacent au carbone du cycle, substitué ou non par un ou plu- sieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor ou de chlore et le radical phényle, - un radical cycloaliphatique en C3 -à C7, substitué ou non par un ou plusieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor ou de chlore, les radicaux aliphatiques en C1 à C4 et phényle, - un radical phényle ou naphtyle, substitué ou non par un groupe nitro ou phénoxy ou par un à trois substituants choisis parmi les atomes de fluor, chlore, brome, les radicaux aliphatiques et alkoxy en C1 à C4, - un radical hétérocyclique à 5 ou 6 chaînons, saturé ou insaturé, les hétéroatomes étant choisis parmi l'oxygène, l'azote ou le soufre, R2 représente - un radical aliphatique en C1 à C20, linéaire ou ramifié, saturé ou non, l'insaturation n'étant pas située sur le carbone adja- cent à l'atome d'azote, substitué ou non par un ou plusieurs substituants choisis parmi les-atomes de fluor ou de chlore, les radicaux alkoxy en C1 à C4, phénoxy et phényle, - un radical cycloaliphatique en C3 à C7, substitué ou non par un ou plusieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor et de chlore, les radicaux aliphatiques et alkoxy en C1 à C4, phé- noxy, - un radical phényle ou naphtyle substitué ou non par un groupe nitro ou phénoxy ou par un à trois substituants choisis parmi les atomes de fluor, chlore, brome, les radicaux aliphatiques-et alkoxy en C1 à C4, 26 1 8779 - un radical hétérocyclique à 5 ou 6 chaînons, saturé ou insa- turé, les hétéroatomes étant choisis parmi l'oxygène, l'azote ou le soufre, au moyen des étapes suivantes: a) réaction d'une monoacylhydrazine de formule R1 - C - NH - NH2 (II) dans laquelle R1 a les significations 0 précédentes, avec du phosgène, dans un solvant ou un mélange de solvants inertes vis à vis du phosgène et à une température comprise entre 0' et 120'C, pour obtenir une 1,3,4-oxadiazolin- 2-one de formule R1 C N : (III) l O N - H C 1: b) réaction du composé (III) précédemment obtenu avec une amine primaire de formule R2NH2 (IV) dans laquelle R2 a les signifi- cations précédentes, dans un solvant ou un mélange de solvants choisis parmi les solvants aromatiques ou les solvants alipha- tiques chlorés, à une température comprise entre 10 et 120'C pour obtenir un acylsemicarbazide de formule R1 - C - NH - NH - C - NHR2 (V) Il il O O c) cyclisation du composé de formule (V) au moyen d'une solution aqueuse de soude ou de potasse à une température comprise entre 80' et 140'C pour obtenir le composé (I). Les monoacylhydrazines de formule R1 - C - H - NH2 utilisés comme O composés de départ dans l'étape a) sont des composés disponibles dans le commerce ou sont facilement obtenus par différents procé- S dés connus décrits par exemple dans "Methoden der Organischen Chemie" (Houben Weyl) Georg Thienne Verlag 1985 Vol E 5, p. 1154- 1170. Le procédé le plus utilisé consiste à faire réagir un ester de formule R1 - C - O R avec l'hydrate d'hydrazine NH2 - NH2, H20 Ri - C - OR + N.2 - NH2, H20; R1 - C - NE - NH2 + ROH + H20 O O Les monoacylhydrazines préférées pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention sont celles pour lesquelles Ri représente l'atome d'hydrogène, un radical aliphatique en C1 à C8 linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, l'insaturation n'étant pas située sur le carbone adjacent au carbone du -CO-, substitué ou non par un ou plusieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor ou de chlore et le radical phényle; un radical cycloaliphatique, phényle ou naphtyle tel que décrit précédemment; un radical hété- rocyclique à 5 chaînons, saturé ou insaturé, les hétéroatomes étant choisis parmi l'azote et le soufre, en particulier celles pour lesquelles R1 représente l'atome d'hydrogène, un radical alkyle en C1 à C4, le radical cyclopropyle ou phényle. Les monoacylhydrazines sont mises à réagir avec le phosgène COC12 selon des procédés décrits par exemple par A. Hetzheim et L. Mockel dans Adv. Heterocyclic Chem (1966) 7, p. 183 ou par G.M. Rosen et Al dans J. Heterocyclic. Chem. (1971) 8 (4) p. 659- 662. Généralement le phosgène est utilisé en excès, en particulier en quantité comprise entre 1,05 et 1,25 équivalent. Les solvants préférés dans le cadre de l'invention sont choisis parmi les solvants aromatiques tels que le toluène, le xylène, les chlorobenzènes, les solvants aliphatiques chlorés, tels que le dichlorométhane, le 1,2-dichloroéthane, les esters tels que l'acé- tate d'éthyle. On effectue la réaction à une température choisie entre 0' et 120C, de préférence entre 20'C et 80'C. On peut ajouter un accep- teur d'acide chlorhydrique tel que la pyridine, la température est alors de préférence comprise entre 0 et 20C. La durée de la réaction est généralement comprise entre 2 et 10 heures. L'isolation de l'oxadiazolinone peut être effectuée mais n'est pas nécessaire. Les 1,3,4-oxadiazolin-2-ones obtenues à l'étape a) sont ensuite mises à réagir avec une quantité stoechiométrique ou un léger excès d'amines primaires de formule R2NH2. Les amines que l'on peut utiliser se trouvent dans le commerce et sont très variées. De préférence R2 représente un radical aliphatique en C1 à C8, linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, l'insaturation n'étant pas située sur le carbone adjacent à l'atome d'azote, substitué ou non par un ou plusieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor ou de chlore, les radicaux phénoxy et phényle; un radical cycloaliphatique en C3 à C7, substitué ou non par un ou plusieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor et de chlore, les radicaux aliphatiques en C1 à C4 et phénoxy; un radical phényle ou naphtyle tel que décrit précédemment; un radical hétérocy- clique à 5 ou 6 chaînons, saturé ou insaturé, les hétéroatomes étant choisis parmi l'azote et le soufre. En particulier R2 repré- sente un radical alkyle en C1 à C4, le radical cyclopropyle et le radical phénoxy-2-éthyle. La réaction a généralement lieu dans un solvant ou un mélange de Solvants aromatiques tel que le toluène ou le xylène ou alipha- tiques chlorés tel que le 1,2-dichloroéthane ou le dichloro- méthane. La température est de préférence comprise entre 40* et 80'C. La durée de la réaction est généralement comprise entre 2 et heures et le rendement est généralement supérieur à 85 %. Pour réaliser la cyclisation des semicarbazides obtenus dans l'étape b) on les introduit dans une solution aqueuse de soude ou de potasse dont la concentration est comprise entre 1 à 40 % et l'on chauffe le milieu réactionnel à une température de préférence comprise entre 100 et 120'C. La quantité de soude ou de potasse utilisée est de préférence comprise entre 1,05 et 1,30 équivalent par équivalent d'acylsemi- carbazide à cycliser. La durée de la réaction est généralement comprise entre 1 et heures. On obtient des 1,2,4-triazol-3-ones très pures avec un rendement supérieur à 70 %. Le procédé selon l'invention permet ainsi, en trois étapes dont la mise en oeuvre est simple, d'obtenir des 1,2,4-triazol-3-ones de grande pureté qui pourront être utilisées directement dans d'autres procédés, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer une purification ultérieure. Les produits de départ sont disponibles dans le commerce et sont bon marché. Le rendement global est élevé, supérieur à 60 % par rapport à l'hydrazide de départ. Les applications des 1,2,4-triazol-3-ones sont connues depuis de nombreuses années. Ce sont des intermédiaires très utiles pour la fabrication de pesticides et herbicides comme décrit dans la O demande de brevet WD 86 02642 et la demande de brevet FR 2 535 168, de composés pharmaceutiques comme décrit dans les brevets DE 1 147 591, DE 1 126 882, US 3 857 845, US 4 386 091 et FR 2 555 582 et de polymères comme décrit dans le brevet SU 1 002 290. Les exemples qui suivent illustrent l'invention. -- \ \ \ \ \ \ 2618 7 79 Exemple 1 Préparation de la 5-éthyl-1,3,4-oxadiazolin-2-one Et C = N 1 [ NH C Il O On ajoute lentement, en une heure, 175,8 g (2 moles) de propionyl- hydrazide Et C NH - NH2 fondu (aux environs de 45'C) à une solu- if O0 tion de 100 g de phosgène dans 350 g de toluène, maintenue à 15 C. On ajoute à nouveau 132,6 g de phosgène (soit 2,35 moles au total), on chauffe le milieu réactionnel à 60'C en une heure et on maintient à cette température pendant 2 heures. Après élimination de l'excès de phosgène par dégazage à l'azote, on évapore le solvant et on distille le résidu sous pression ré- duite (rb. 94-96'C/0,4 mm Hg). On obtient 203 g (rendement 89 %) du produit attendu de pureté 97 % (mesurée par chromatographie en phase gazeuse). Exemple 2 Préparation de la 4,5-diéthyl-1,2,4-triazol-3-one Et C N ! t N NH Et \ / C Il O On chauffe à 50-70 C pendant 4 heures une solution de 26,2 g (0,23 mole) de 5-éthyl-1,3,4-oxadiazolin-2-one obtenue à l'exem- ple 1 et de 17,1 g (0,38 mole) d'éthylamine dans 190 ml de to- luène. On précipite le 4-éthyl-1-propionyl-semicarbazide Et-C-NH-NH-C-NHEt par addition de 200 ml d'hexane, on recueille II!' O 0 le précipité par filtration et on sèche sous vide. On obtient ,9 g (rendement 97 %) d'acylsemicarbazide brut. On traite 21,2 g (0,133 mole) de cet acylsemicarbazide par une solution de 7,6 g (0,19 mole) de soude dans 30 ml d'eau, à 100 C pendant 1 heure. On refroidit le mélange à 25C, on acidifie à pH = 5 par addition d'acide chlorhydrique à 37% et on extrait avec 3 x 75 ml de chlo- reforme. Après élimination du solvant organique par évaporation sous pres- sion réduite, on recristallise le résidu dans 70 ml d'acétate d'éthyle et on sèche à 60'C sous 3 mm Hg. On obtient ainsi 13,7 g (rendement 73 %) du produit attendu, point de fusion: F = 125- 127,5 C. Exemple 3 Préparation du 4-(2-phénoxyéthyl)-1-propionyl-semicarbazide Et - C - NH NH - C -NH - CH2CH2 O 0 0 On ajoute 24,3 g (0,177 mole) de 2-phénoxyéthylamine 0 O - CH2CH2NH2 à une solution de 20,05 g (0,176 mole) de 5-éthyl-1,3,4-oxadiazolin-2-one obtenue dans l'exemple 1 dans g de toluène maintenue à 15*C. Après 1 heure d'agitation, on chauffe le milio r4ectionnel à 75 C pendant 3 heures. Après refroidissement à 20C, on recueille le produit solide par filtration et on le sèche sous pression réduite. On recueille ainsi 39,1 g (rendement 88 %) du produit attendu. Point de fusion: F = 185-187'C (Litt. 180-183'C). Exemple 4 Préparation de la 4-(2-phénoxyéthyl)-5-éthyl-1,2,4-triazol-3-one Et C N /.' x \ I i C o On chauffe à 110 C pendant 1 heure une solution de 10 g (0,0398 mole) de I'acylsemicarbazide de l'exemple 3 et de 2,72 g (0,0485 mole) de potasse dans 50 g d'eau. On refroidit le milieu à 20 C, on élimine par filtration la faible quantité de solide (0,20 g) et on ajoute au filtrat 7,0 g d'acide chlorhydrique à 37%. Le précipité formé est recueilli par filtra- tion, lavé avec 2 x 20 ml d'eau distillée et séché sous pression réduite à 60'C sous 1 mm Hg pendant 3 heures. On recueille ainsi 8,37 g (rendement 90 %) du produit attendu sous forme d'un solide blanc fondant à 136,5-137'C (Litt. 137,5 - 138'C). La pureté mesurée par chromatographie en phase gazeuse est de 99,3 %. 26 1 8779 Revendications 1. Procédé de préparation des 1,2,4-triazol-3-ones de formule générale: R1 C N (I) N N - H R2 \. / C o dans laquelle Ri représente - un atome d'hydrogène - un radical aliphatique en C1 à C20 linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, l'insaturation n'étant pas située sur le carbone adjacent au carbone du cycle, substitué ou non par un ou plu- sieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor ou de chlore et le radical phényle, - un radical cycloaliphatique en C3 à C7, substitué ou non par un ou plusieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor ou de chlore, les radicaux aliphatiques en C1 à C4 et phényle, - un radical phényle ou naphtyle, substitué ou non par un groupe nitro ou phénoxy ou par un à trois substituants choisis parmi les atomes de fluor, chlore, brome, les radicaux aliphatiques et alkoxy en C1 C4, - un radical hétérocyclique à 5 ou 6 chaînons, saturé ou insaturé, les hétéroatomes étant choisis parmi l'oxygène, l'azote ou le soufre, R2 représente - un radical aliphatique en C1 à C20 linéaire ou ramifié, saturé ou non, l'insaturation n'étant pas située sur le carbone adja- cent à l'atome d'azote, substitué ou non par un ou plusieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor ou de chlore, les radicaux alkoxy en C1 à C4, phénoxy et phényle, - un radical cycloaliphatique en C3 à C7, substitué ou non par un ou plusieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor et de chlore, les radicaux aliphatiques et alkoxy en C1 à C4, phénoxy, - un radical phényle ou naphtyle substitué ou non par un groupe nitro ou phénoxy ou par un à trois substituants choisis parmi les atomes de fluor, chlore, brome, les radicaux aliphatiques et alkoxy en C1 à C4, - un radical hétérocyclique à 5 ou 6 chaînons, saturé ou insa- turé, les hétéroatomes étant choisis parmi l'oxygène, l'azote ou le soufre, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consécutives sui- vantes: a) réaction d'une monoacylhydrazine de formule R1 - C - NH - NH2 (II) dans laquelle R1 a les significations O précédentes, avec du phosgène, dans un solvant ou un mélange de solvants inertes vis à vis du phosgène et à une température comprise entre 0' et 120'C, pour obtenir une 1,3,4-oxadiazolin- 2-one de formule R1 C = N | I (III) O N- H C b) réaction du composé (III) précédemment obtenu avec une amine primaire de formule R2NH2 (IV) dans laquelle R2 a les signifi- cations précédentes, dans un solvant ou un mélange de solvants choisis parmi les solvants aromatiques ou les solvants alipha- tiques chlorés, à une température comprise entre 10 et 120 C pour obtenir un acylsemicarbazide de formule R1 - C - NH - NH - C - NHR2 (V) O O c) cyclisation du composé de formule (V) au moyen d'une solution aqueuse de soude ou de potasse à une température comprise entre ' et 140*C pour obtenir le composé (I). 2) Préparation selon la revendication 1 caractérisé en ce que R1 représente un atome d'hydrogène, un radical aliphatique en C1 à CS, linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, l'insaturation n'étant pas situé sur le carbone adjacent au carbone du cycle, substitué ou non par un ou plusieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor ou de chlore et le radical phényle; un radi- cal cycloaliphatique, phényle ou naphtyle tel que précédemment dé- crit; un radical hétérocylique à 5 chaînons, saturé ou insaturé, les hétéroatomes étant choisis parmi l'azote ou le soufre et R2 représente un radical aliphatique en C1 à C8 linéaire ou ramifié, saturé ou insaturé, l'insaturation n'étant pas située sur le carbone adjacent à l'atome d'azote, substitué ou non par un ou plusieurs substituants choisis parmi les atomes de fluor ou de chlore, les radicaux phénoxy et phényle; un radical cycloalipha- tique en C3 à C7, -substitué ou non par un ou plusieurs substi- tuants choisis parmi les atomes de fluor et de chlore, les radi- caux aliphatiques en C1 à C4 et phénoxy; un radical phényle ou naphtyle tel que décrit précédemment; un radical hétérocyclique à S ou6 chaînons saturé ou insaturé, les hétéroatomes étant choisis parmi l'azote et le soufre. 3) Procédé de préparation selon la revendication 1 ou 2 carac- térisé en ce que R1 représente l'atome d'hydrogène, un radical alkyle en C1 à C4, le radical cyclopropyle ou phényle et R2 repré- sente un raiical alkyle en Cl à C4, le radical cyclopropyle et le radical phénoxy-2-éthyle. 4) Procédé de préparation selon la revendication 1, 2 ou 3 carac- térisé en ce que la réaction a) est effectuée à une température de ' à 80'C ou de 0' à 20'C lorsque un accepteur d'acide chlor- hydrique tel que la pyridine est utilisé, la réaction b) est effectuée à une température comprise entre 40 C et 80C et la réaction c) à une température comprise entre 100' et 120'C. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le solvant ou le mélange de solvants uti- lisés pour l'étape a) sont choisis parmi les solvants aromatiques tel que le toluène, le xylène et les chlorobenzenes et les sol- vants aliphatiques chlorés tel que le dichlorométhane et le 1,2- dichloroéthane, les esters tel que l'acétate d'éthyle et le sol- vant ou le mélange de solvants utilisés dans l'étape b) sont choi- sis parmi les solvants aromatiques tel que le toluène ou le xylène - ou aliphatiques chlorés tel que le 1,2-dichloroéthane ou dichloro- méthane. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qae la quantité de soude ou de potasse utilisée dans l'étape c) est comprise entre 1,05 et 1,30 équivalent par équivalent de semicarbazide à cycliser.