HALOGENOPYRIMIDINES CONTAINING A SIDE CHAIN, MONOFLUORINATED ON THE PYRIMIDINE NUCLEUS, PROCESS FOR THEIR PREPARATION AND THEIR USE IN THE PREPARATION OF REACTIVE DYES

Abstract: 1. Halogenopyrimidines of the general Formula (I) see diagramm : EP0065480,P5,F7 wherein A=H, CI or Br, Z1 =H or CI, Z2 =H or CI, and Z3 =CI.

Description: Im Pyrimidinkern monofluorierte seitenkettenhaltige Halogenpyrimidine, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung bei der Herstellung von Reaktivfarbstoffen Die vorliegende Erfindung betrifft neue im Pyrimidinkern monofluorierte seitenkettenhaltige Halogenpyrimidine der allgemeinen Formel EMI1.1 worin X $ Y und jeweils für Chlor oder Fluor steht, Z1 = H oder C1, Z2 = H oder C1, Z3 = Cl, A = H, C1 oder Br bedeuten. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I). Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I), in welcher X für F und Y für Cl steht und A, Z1 Z2 und Z3 die oben angegebene Bedeutung besitzen, Pyrimidine der Formel EMI2.1 mit Alkalifluorid (vorzugsweise Natriumfluorid) mit oder ohne Lösungsmittel umsetzt; und dass man zur Herstellung von Verbindungen der Formel (I), in welcher X für Cl und Y für F steht und A, Z1, Z2 und Z3 die oben angegebene Bedeutung besitzen, die Cl/F-Austauschreaktion in den Verbindungen der Formel (II) mit Hilfe von wasserfreier Flusssäure bewirkt. Das Reaktionsschema sei im folgenden skizziert: EMI3.1 wobei A, Z1 Z2 und Z3 die oben angegebene Bedeutung besitzen. Die für die Herstellung der Verbindungen der Formel (I) einzusetzenden Chlorpyrimidin-Derivate der Formel (II) sind zum Teil bekannt. Sie werden nach an sich bekannter Methoden hergestellt (Literatur: siehe z.B. Journal of Het. Chem. 16, 1575 (1979)). Folgende Verbindungen der Formel (II) sind als Ausgangsverbindungen für (I) von besonderem Interesse: EMI3.2 wobei A H, Cl oder Br bedeutet. Die Verbindungen der Formel (IIa) werden hergestellt, indem man die entsprechenden in 5-Stellung des Pyrimidinmoleküls H, Cl oder Br enthaltende 6-Methyluracile zunächst mit POCl3 in die 2,4-Dichlor-5-(H,Cl,Br)-6- methyluracile überführt und anschliessend ohne Zwischenisolierung mit elementarem Chlor bei Temperaturen von ca. 60 bis ca. 1600C behandelt. Von besonderem Wert als Ausgangsverbindung der Formel (IIa) ist EMI4.1 Im Pyrimidinkern sind Halogenatome in 2,4- und 6-Stellung durch den Einfluss der Ringstickstoffatome aktiviert. Ihr Austausch gegen Fluor erfolgt im allgemeinen durch Raliumfluorid in polaren Lösungsmitteln wie z.B. Tetramethylensulfon, Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon oder anderen (vgl. z.B. M. Hudlicky, Chemistry of Organic Fluorine Compounds, 2. Aufl., J. Wiley and Sons 1976, S. 123-124). In einigen Fällen ist auch die Verwendung von Natriumfluorid beschrieben worden (s.o., S. 129). B.A. Ivin et al beschreiben in J. Gen. Chem. USSR, Vol. 34, S. 4283 (engl. Ubers.) die Herstellung von 2,4-Difluor-6-methylpyrimidin und. von 2,4-Difluor5-brom-methylpyrimidin durch einen Austausch des Chlors gegen ein Fluoratom mit Kaliumfluorid. Wegen extremer Schwierigkeiten schlagen die Autoren Massnahmen vor, wie Einsatz bestimmter Katalysatoren und Lösungsmittel die Ausbeute auf schliesslich 40 % der Theorie bringen. Weiterhin ist bekannt, dass man Trichlormethyl-und auch Dichlormethylgruppen in der Seitenkette von aromatischen Verbindungen durch Cl/F-Austausch herstellen kann (s. u.a. Houben-Weyl, Bd. 5/3, S.. 122; M. Hudlicky, s.o. S. 96, 105). Wie oben beschrieben wurde nun gefunden, dass man die neuen in 2- und 4-Stellung fluorierten Pyrimidine der allgemeinen Formel (I) durch einen Austausch. von Chlor gegen Fluoratome erhalten kann. Als Fluorierungsmittel kann man, wie oben erwähnt, sowohl wasserfreie Fluorwasserstoffsäure als auch Alkalifluorid (insbesondere Natriumfluorid) im Lösungsmittel. verwenden. Das ist überraschend, denn durch die bisher bekannt gewordenen Fluorierungen mit den.vorgenannten Fluorierungsmitteln ist eine selektive Chlor gegen Fluor-Austauschreaktion am Kern des Pyrimidinringes weder offenbart noch nahegelegt worden. Der selektive Austausch von Chlor gegen Fluor in 4 Stellung des Pyrimidinkerns gelingt mit Alkalifluoriden als Fluorierungsmittel. Unter Alkalifluoriden werden hier insbesondere Natrium- und Kaliumfluorid. verstanden. Besonders bevorzugt eingesetzt bei der Fluorierung wird Natriumfluorid. Der Austausch des Chloratoms gegen das Fluoratom kann mit und ohne Lösungsmittel durchgeführt werden. Wegen der Einfachheit der Durchführung wird die Umsetzung im Lösungsmittel bevorzugt. Für das Verfahren geeignete Lösungsmittel sind polare, protonenfreie und hochsiedene Verbindungen wie z.B. Tetramethylensulfon, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, N-Methyl-pyrrolidon und andere. Besonders bevorzugt ist Tetramethylensulfon als Reaktionsmedium. Die Umsetzung wird in einem Tem peraturbereich. von ca. 80 bis ca. 1800C, besonders zwischen ca. 100 und ca. 1400C, durchgeführt. Pro Mol Ausgangsmaterial der Formel (II) werden 0,8 bis 1,2 Mol Natriumfluorid eingesetzt. Die Selektivität der Umsetzung ist praktisch quantitativ. Im allgemeinen werden mehr als 95 % der. Verbindung der Formel (I) erhalten. Der Austausch des Chloratoms in 2-Stellung des Pyrimidinrings gegen ein Fluoratom ist durch die Verwendung von wasserfreier Flusssäure möglich. Diese mit hoher Selektivität von über 90 % verlaufende Reaktion ist in ihrem. Verlauf überraschend und keineswegs vorhersehbar, denn es ist bisher noch nicht bekannt geworden, dass die Chlor/Fluor-Austauschreaktion am Heterocyclen. mit HF nach einem anderen Substitutionsmuster verläuft als diejenige mit Alkalifluoriden. Die Umsetzung von Verbindungen der Formel (II) mit wasserfreier Flusssäure wird so durchgeführt, dass man die wasserfreie Flusssäure bei Temperaturen unter 200C in einem Autoklaven. vorlegt, das Ausgangsmaterial zutropft und dann das Reaktionsgefäss. verschliesst. Der Ansatz wird schliesslich auf Reaktionstemperatur aufgeheizt und das entstehende Chlorwasserstoffgas über ein Ventil so entspannt, dass der Innendruck im Autoklaven konstant bleibt. Bei dieser letztgenannten Umsetzung setzt man pro Mol d.er Ausgangskomponente der Formel (II) 1 bis 40 Mol Fluorwasserstoff hinzu, vorzugsweise pro Mol Ausgangskomponente II 10 bis 20 Mol Fluorwasserstoff, d.h. die wasserfreie Flusssäure dient bei dieser Umsetzung gleichzeitig als Lösungsmittel für die Reaktion. Diese Reaktion wird in einem Temperaturbereich. von ca. 40 bis ca. 1600C, vorzugsweise zwischen ca. 60 bis ca. 1000C durchgeführt. Die Aufarbeitung des Reaktionsproduktes der Formel (I) geschieht im allgemeinen durch Destillation. Man kann aber auch zunächst durch Zusatz von Wasser aufarbeiten und anschliessend die organische Phase getrennt abdestillieren. Die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung von Reaktivfarbstoffen mit Halogenpyrimidinyl-Reaktivresten. Die Reaktivfarbstoffe werden erhalten durch Umsetzung von aminogruppen- bzw. carbonamidgruppenhaltigen chromophoren Systemen mit den Verbindungen der Formel (1) unter Zusatz von Alkali zur Bindung des freiwerdenden Halogenwasserstoffs. Beispiel 1 In einer Druckapparatur aus rostfreiem Stahl mit Rührer und Rückflusskühler mit nachgeschaltetem Entspannungsventil, werden bei etwa OOC 160 ml wasserfreie Flusssäure vorgelegt. Hierzu lässt man 301 g (1 Mol) 2,4,5 Trichlor-6-trichlormethylpyrimidin zutropfen, verschliesst die Apparatur und erzeugt einen Überdruck von 3 bar Stickstoff, Dann wird auf eine Temperatur von 800C hochgeheizt. Durch die bei der Reaktion im Autoklaven freiwerdende Chlorwasserstoff säure steigt der Druck im Autoklaven an. Man hält diesen Druck über ein Entspannungsventil bei 15 bar konstant. Nach 5 Stunden Reaktionszeit wird der Ansatz abgekühlt, entspannt und durch Destillation aufgearbeitet. Nach einem geringen Vorlauf erhält man 103 g 2-Fluor-4,5dichlor-6-trichlormethyl-pyrimidin vom Siedepunkt 20 129 bis 1300C bei 10 mbar Druck. und : 1,5618. l9F-NMR ist die erhaltene Substanz 96 ig und enthält nur 4 % der isomeren Verbindung 2, 5-Dichlor-4-fluor-6-trichlor- methylpyrimidin. Beispiel 2 In einem 500 ml Rührgefäss mit Rührer, Thermometer, Rückflusskühler und einer elektrischen Heizung werden 150 g 2,4,5-Trichlor-6-trichlormethylpyrimidin, 31 g Natriumfluorid (entsprechend einem Molverhältnis von 1:1,5) und 90 ml Tetramethylensulfon vorgelegt. Man erhöht die Temperatur auf 1600C und rührt ca. 3 Stunden bei dieser Temperatur. Dann lässt man auf ca. 800C abkühlen und filtriert ab. Das Filtrat wird fraktioniert destilliert. Nach einem geringen Anteil 2,4-Difluor-5 chlor-6-trichlormethylpyrimidin im. Vorlauf isoliert man 85 g 4-Fluor-21 5-dichlor-6-trichlormethylpyrimidin vom Siedepunkt 1240C bei 15 mbar, n20 : 1,5545. Die Sub D stanz ist laut 19 F-NMR-Spektroskopie 100 %ig rein und ist frei von der isomeren 2-Fluor-Verbindung. Beispiel 3 In einem Dreihals-Rührkolben aus Glas werden 180 g 2,4,5 Trichlor-6-dichlormethyl-pyrimidin und 85 g Natriumfluorid in 240 ml Tetramethylensulfon (wasserfrei) vorgelegt. Man heizt den Ansatz unter Rühren auf 1200C auf und erhöht die Temperatur nach 2 Stunden auf 1400C. Nach weiteren 2 Stunden kühlt man ab und versetzt den Ansatz mit Wasser. Die organische Phase wird abgetrennt, die wässrige Phase einmal mit Methylenchlorid extrahiert. Die organischen Anteile werden vereinigt, nochmals mit Wasser ausgewaschen und dann getrocknet. Nach Abdestillieren des Lösungsmittels erhält man 155 g einer Flüs 20 sigkeit von nD : 1,5440. Durch fraktionierte De- stillation erhält man hieraus nach einem kleinen Vorlauf 64 g 4-Fluor-2 ,.5-dichlor-6-dichlormethyl- 20 pyrimidin vom Siedepunkt 1170C/12 mbar, nD : 1,5553. Nach dem 19 F-NMR-Spektrum ist die Verbindung frei von Isomeren. Die höhersiedenden Nachläufe können in einer weiteren Fluorierung wieder eingesetzt werden. Beispiel 3s In einen 4 l-Vierhalskolben mit Rührer, Rückflusskühler, Thermometer und Gaseinleitungsrohr werden 1975 g ( 10 Mol) 6-hIethyl-2,4,5-trichlorpyrimidin und 200 ml Phosphoroxychlorid vorgelegt. Man erwärmt die Mischung auf 900C und leitet über eine Zeit von ca. 8 h und unter kräftigem Rühren 1200 g Chlorgas ein. Danach wird das Reaktionsgemisch unter teilweisem Abdestillieren des Phosphoroxychlorids auf 1200C erwärmt. Es werden über 4 h weitere 350 g Chlorgas in das Reaktionsgemisch eingeleitet. Danach ist die Reaktion beendet. Der Endpunkt kann gaschromatographisch ermittelt werden. Man destilliert das restliche Phosphoroxychlorid ab und unterwirft den Rückstand einer Vakuumdestillation. Ausbeute: 2040 g 6-Dichlormethyl-2,4,5-trichlorpyrimidin (Kp0.2 mbar = 92 C). ÚH=NMR-Spektrum (CDCl3): S = (Singulett, 1H) Verwendet man anstelle von 6-Methyl-2,4,5-trichlor- pyrimidin 2304 g 5-Brom-2,4-dichlor-6-methylpyrimidin und verfährt sonst wie oben beschrieben, so erhält man 2370 g 5-Brom-6-dichlormethyl-2,4-dichlorpyrimidin (XPO.O1 mbar = 820C). Beispiel 4 In einer Apparatur wie im Beispiel 1 beschrieben, legt man bei etwa OOC 400 ml wasserfreie Flusssäure vor, gibt 266,59 2,4 ,5-Trichlor-6-dichlormethylpyrimidin zu und verschliesst dann den Autoklaven. Unter Rühren wird bis auf 600C geheizt. Bei dieser Temperatur lässt man den Ansatz ausreagieren. Durch die freiwerdende Chlorwasserstoffsäure steigt der Innendruck an. Man hält den Innendruck durch Entspannen über das Ventil bei etwa 5 bar konstant. Danach wird abgekühlt, der Autoklav vollständig entspannt und die überschüssige HF abdestilliert. Der Rückstand wird auf Eis gegeben, die organische Phase abgetrennt und der wässrige Anteil einmal mit Methylenchlorid extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Natriumsulfat getrocknet und durch Destillation aufgearbeitet. Nach einem Vorlauf von etwas 2,4-Difluor-5-chlor-5-dichlormethylpyrimidin erhält man 74 g 2-Fluor-4,5-dichlor6-dichlormethylpyrimidin vom Siedepunkt 1200C bei 20 einem Druck von 12 mbar. Reinheit: 91 %, nD : 1,5562. Aus dem langsam kristallisierenden öl entsteht ein, Festprodukt, welches nach einmaligem Umkristallisieren aus Petrolether einen Schmelzpunkt von 45 C aufweist. Beispiel 5 Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 beschrieben, erhält man aus 2,4-Dichlor-5-brom-6-dichlormethylpyrimidin die Monofluorverbindung 2-Fluor-4-chlor 5-brom-6-dichlormethylpyrimidin vom Siedepunkt 126 0C bei einem Druck. von 12 mbar. Der Schmelzpunkt beträgt 55 bis 560C. Beispiel 6 Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 beschrieben erhält man aus 2,4-Dichlor-6-trichlormethylpyrimidin die Monofluorverbindung 2-Fluor-4-chlor-6-trichlormethylpyrimidin. Kp 110-i10/16 mbar n20: 1.540 ., langsam kristallisierend, F: 30 - 310C. Beispiel 7 Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 beschrieben erhält man aus 2,4-Dichlor-5-brom-6-dichlormethylpyrimidin die Monofluorverbindung 2-Chlor-4-fluor5-brom-6-dichlormethylpyrimidin. Beispiel 8 Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 beschrieben erhält man aus 2,4-Dichlor-6-trichlormethylpyrimidin die Monofluorverbindung 2-Chlor-4-fluor-6-trichlormethylpyrimidin. Kp: 1120/12 mbarXF: 670C.

Claims: Patentansprüche 1) Halogenpyrimidine der Formel EMI13.1 worin X = Y und jeweils für Chlor oder Fluor steht, Z1 = H oder Cl, Z2 = H oder Cl, Z3 = Cl, A 5 H, Cl oder Br bedeuten. 2) Halogenpyrimidine gemäss Anspruch 1 der Formeln EMI13.2 3) Halogenpyrimidine gemäss Anspruch 1 der Formeln EMI14.1 4) Verfahren zur Herstellung von Halogenpyrimidinen der Formel EMI14.2 worin X + Y und jeweils für Chlor oder Fluor steht, Z1=H oder Cl, Z2=H oder Cl, Z3=Cl, A = H, Cl oder Br bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man a) zum Erhalt von Verbindungen der Formel (I), in welcher X für F und Y für Cl steht und A, Z1, Z2 und Z3 die oben angegebene Bedeutung besitzen, Pyrimidine der Formel EMI15.1 mit Alkalifluorid (vorzugsweise Natriumfluorid) mit oder ohne Lösungsmittel umsetzt und dass man b) zum Erhalt von Verbindungen der Formel (I), in welcher X für Cl und Y für F steht, und A, Z1, Z2 und Z3 die oben angegebene Bedeutung be sitzen, die Verbindungen der Formel (II) mit wasserfreier Flusssäure behandelt. 5) Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Erhalt von Verbindungen der Formel (I) in welcher X für F und Y für Cl steht, Verbindungen der Formel (II) mit etwa der äquimolaren Menge Natriumfluorid im Tetramethylensulfon bei Tempe raturen von ca. 80 bis ca. 1800C umsetzt. 6) Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Erhalt von Verbindungen der Formel (I), in welcher X für Cl und Y für F steht, in einem Autoklaven pro ca. 1 bis ca. 40 Mol wasserfreier Flusssäure ca. 1 Mol Verbindung der Verbindung der Formel (II) bei Temperaturen unter 200C zugibt und dann bei Temperaturen von ca. 40 bis ca. 160 C umsetzt, wobei der entstehende Chlorwasserstoff über ein Ventil so entspannt wird, dass der Innen druck konstant bleibt. 7) Verwendung von Halogenpyrimidinen der Formel (I) gemäss Anspruch 1 bei der Herstellung von Reaktiv farbstoffen.

Inventors: KLAUKE, ERICH, DR., SCHALLNER, OTTO, DR., SCHUNDEHUTTE, KARL HEINZ, PROF. DR., Schündehütte, Karl Heinz, Prof. Dr.
Applicants: BAYER AG
Application year: 1982
Main classification: C07D239
IPC codes: C09B62, C07D239