PROCESS FOR THE PREPARATION OF PYRAZOLES

Abstract: 1. A process for the preparation of a pyrazole of the formula see diagramm : EP0162247,P4,F2 where R1 , R2 , R3 and R4 are each hydrogen ; alkyl of 1 to 6 carbon atoms ; phenyl optionally containing alkyl or alkoxy radicals or halogen atoms ; cyclopentyl ; cyclohexyl ; or cycloheptyl, by oxidation of a 2-pyrazoline of the formula see diagramm : EP0162247,P4,F4 where R1 , R2 , R3 and R4 have the above meanings, wherein there is used as oxidizing agent a compound of the formula R5 -O-O-H where R5 is hydrogen, alkyl of 4 to 10 carbon atoms, cyclohexyl, cyclohexenyl, cumyl, 1-phenylethyl or an acyl radical R6 -CO- in which R6 is hydrogen, alkyl of 1 to 12 carbon atoms or phenyl.

Description: Verfahren zur Herstellung von Pyrazolen Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pyrazolen durch Oxidation von 2-Pyrazolinen mit Wasserstoffperoxid, organischen Peroxiden oder Percarbonsäuren. Bekanntlich lassen sich Pyrazole durch Oxidation von 2-Pyrazolinen herstellen, wobei man als Oxidationsmittel z.B. Chlor und -Hypochlorite (EP-PS 48 373) oder Kaliumpermanganat, Salpetersäure, Luft, Bleitetraacetat oder Chromtrioxid (Weissberger, The Chemistry of Heterocyclic Compounds, Band 22, Seiten 41 bis 49 (1967)) verwendet. Nach den Angaben der EP-PS 45 394 und der DE-OS 32 09 148 stellt man Pyrazole durch Dehydrierung der entsprechenden Pyrazoline mit Schwefel bzw. Selen oder durch katalytische Dehydrierung an einem Katalysator der Platinmetalle in der Gasphase her. Diese Verfahren haben den Nachteil, dass teure und/oder toxische Oxidationsmittel eingesetzt werden, dass aus den Oxidationsmitteln Produkte entstehen, die zurückgeführt oder entsorgt werden müssen und dass die Ausbeuten an Pyrazolen zum Teil unbefriedigend sind. Es bestand die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Pyrazolen zu finden, das diese Nachteile nicht aufweist. Es wurde nun gefunden, dass man Pyrazole der Formel EMI1.1 in der die Reste R1 bis R4 Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, cycloaliphatische oder aromatische Reste bedeuten, durch Oxidation von 2-Pyrazolinen der Formel EMI1.2 in der R1 bis R4 die obengenannte Bedeutungen aben, besonders vorteilhaft dadurch herstellen kann, dass man als Oxidationsmittel eine Verbindung der Formel III verwendet, in der R5 ein Wasserstoffatom, einem Alkylrest mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen Cycoalkyl- oder Aralkylrest oder einen Acyl rest 8 -CO bedeutet, wobei r6 für Wasserstoff, einen Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder ffir einen aromatischen Rest steht. Die Reaktion lässt sich für den Fall der Herstellung von Pyrazol unter Verwendung von Wasserstoffperoxid durch die folgenden Formeln anschaulich aachen: EMI2.1 Die als Ausgangsstoffe verwendeten 2-tyrazoline der Formel II enthalten als Reste R1 bis R4 Vasserstoffato e, Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoff- atomen, cycloaliphatiosche und aromatische Reste. Aromtische Reste können z.B. Phenylrest sein, die gegebenenfalls noch durch andere Substituenten, wie Alkyl, -oder Alkoxyreste oder Halogenatome substituiert sein können. Als cycloaliphatische Reste kommen z.B. Cyclopentyl-, Cyclohexyl- oder Cycloheptylreste in Betracht. Alkylreste sind z.B. Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl- oder Butylreste. Beispielsweise seien die folgenden Verbindungen der Formel II genannt: 2-Pyrazolin, 1-Phenyl-2-pyrazolin, 1-Phenyl-5-methyl-2-pyrazolin, 5-Methyl-2-pyrazolin, 4,5-Dimethylpyrazolin, 1,3-Diphenyl-2-pyrazolin, 3-Methyl-2-pyrazolin, 5-Phenyl-2-pyrazolin, 3,4,5-Trimethylpyrazolin, 4-Methyl-2-pyrazolin. Die ausgangsverbindungen der Formel II lassen sich z.B. auf benannte Weise durch Umsetzung von Hydrazin oder 1-Alkyl- oder 1-Aeylhydrazinen mit &alpha;.ss-ungesättigem Aldehyden wie Acrolein oder entsprechend substituierten Acroleinen herstellen. In den Oxidationsmitteln der Formel III bedeutet R5 z.B. einen Alkylrest mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie einen tert.-Butylrest, einen Cycloalkylrest, wie einen Cyclohexyl-, Cyclohexenylrest oder einen Aralkylrest, wie einen l-Phenylethylre8t. R6 steht für Wasserstoff, einen Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie für einen Methyl-, Propyl-, Butyl-, Ethyl- oder Dodecylrest. R6 kann auch ein aromatischer Rest, wie ein Phenylrest sein. Im einzelnen seien die folgenden Oxidationsmittel genannt: Wasserstoffperoxid, das bevorzugt als wässrige, 10 bis 90 ziege Lösung eingesetzt wird, Percarbonsäuren, wie Perameisensäure, Peressigsäure, Perpropionsäure, Perbenzoesäure oder Per-n-buttersäure, die im allgemeinen als Lösungen in den zugrundeliegenden Carbonssäuren eingesetzt werden und gegebenenfalls noch Wasser enthalten können und Hydroperoxide, wie tert.-Butylhydroperoxid, Ethylbenzolhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, Cyclohexylhydroperoxid oder cyclohexenylhydroperoxid. Das erfindungsgemässe Verfahren wird zweckmässigerweise in Gegenwart eines unter den Reaktionsbedingungen inerten tösungsmittels durchgeführt. Als Lösungsmittel sind solche geeignet, in denen sich die 2-Pyrazoline II und wässriges Wasserstoffperoxid, Alkylhydroperoxid bzw. Percarbonsäuren lösen. Solche Lösungsmittel sind z .3. Wasser, Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, l-Butanol, 2-Butanol, tert.-Butanol, Amylalkohol, Isoamylalkohol, Cyclohexanol, Ethylenglykol oder Propylenglykol, Carbonsäuren, wie Ameisensäure, Essigsäure oder Propionsäure, cyclische Ether, wie Tetrahydrofuran und Dioxan, Oligomere von Ethylenoxid und Propylenoxid oder deren Ether, wie Dimethoxydiethylenglykol, Diethoxyethylenglykol, Diglyme und die Ester, wie die Formiate oder Acetate von gewöhnlichen Alkoholen oder Glykolen. Pro Mol Ausgangsverbindung II verwendet man zweckmässigerweise 0,1 bis 80 Mol, insbesondere 2 bis 60 Mol des Lösungsmittels. Das neue Verfahren wird z.B. so durchgeführt, dass man pro Mol 2-Pyrazolin II 0,3 bis 2 Mole, insbesondere 0,5 bis 1,3 Nole des Oxidationsmittels III einsetzt. Man arbeitet zweckmässig bei Temperaturen zwischen 200 und 1500C, insbesondere bei 50 bis 1000C. Das Verfahren kann chargenweise oder konti nuierlich, drucklos oder unter Druck durchgeführt werden. Unumgesetzte Pyrazoline II können gegebenenfalls nach der Umsetzung destillativ von den entstandenen Pyrazolen I abgetrennt und erneut für die erfindungsgemässe Umsetzung verwendet werden. Die Umsetzung kann bei diskontinuierlicher Arbeitsweise z. B. wie folgt vornehmen: In einer Lösung des Pyrazolins II in der jeweiligen Lösungsmittel gibt man bei der Reaktionstemperatur die notwendige Menge der Perverbindung III. Nach beendeter Zugabe wird so lange bei der Reaktionstemperatur nachgerührt, bis die Perverbindung praktisch vollständig umgesetzt ist. Nach dem Abkühlen des Reaktionsgmeisches werden Wasser, Lösungsmittel, gebildetes Pyrazol I und gegebenenfalls unungesetztes Pyrazolin II und Carbonsäure durch fraktionierte Destillation voneinander ge trennt. Es ist auch möglich, das Pyrazol I durch Extraktion aus des Reaktionsgemisch abzutrennen. Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren zuganglichen Pyrazole I stellen wertvolle Zwischenprodukte, z.B. für die Herstellung von Parbstoffen, Pharmazeutika und Pflanzenschutzmitteln dar. Gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung von Pyrazolen 1 zeich- net sich des erfindungsgemässe Verfahren durch den grossen Vorteil aus, dass man anstelle von teuren und/oder toxischen Oxidationsmitteln Wasserstoffperoxid, Hydroperoxide oder Percarbonsäuren verwenden kann. Da hierbei aus den Oxidationsmitteln lediglich Wasser, Alkohole oder Carbonsäuren entstehen, treten weder Rückführungs- noch Entsorgungsprobleme anf, Das vorteilhafte Ergebnis des Verfahrens der Erfindung ist überraschend, da nicht vorherzusehen war, dass unter den Reaktionsbedingungen überwiegend Pyrazole 1 entstehen, Es ist näzilich bekannt, dass cyclische sekundäre Amine mit Wasserstoffperoxid zu den entsprechenden Aminoxiden oder Hydroxylaminen oxidiert werden können (Zh. Obshch. Khim 30, Seite 1631 (1960)). Beispiel 1 Zu einer Lösung von 70 g 2-Pyrazolin (i Mol) in 700 ml Wasser wurden bei 100 C innerhalb von 15 MInuten 68 g Wasserstoffperoxid, 50 Zig (l Mol) gegehen. Das Gemisch wurde 25 Minuten bei 100 C nachgerührt. Durch iodome trische Titration wurde festgestellt, dass der Peroxidgehalt nach dieser Zeit auf 3 Z der insgesamt zugesetzten H2O2-Menge abgesunken war. Die gaschromatographische Analyse zeigte, dass in Reaktionsgemisch 41 g Pyrazol (0,6 Mol) und 5,4 g unungesetztes 2-Pyrazolin (0,08 Mol) enthalten waren. Die Ausbeute an Pyrazol beträgt demnach 60 Z, die Selektivität 65 Z. Durch fraktionierte Destillation des Reaktionsgemisches wurden 38 g Pyrazol (56 Z Ausbeute) von Siedepunkt 85 bis 90 C/20 mbar erhalten. Beispiel 2 Zu einer Lösung von 3,5 g 2-Pyrazolin (50 mmol) in 35 ml Wasser'wurden bei 75 + 20C innerhalb von zwei Minuten 1,7 g 50 Ziges Wasserstoffperoxid (25 mmol) gegeben. Das Gemisch wurde eine Stunde bei gleicher Temperatur nachgerührt. Der Peroxidgehalt betrug nach disser Zeit 4 %, bezogen auf insgesamt zugesetztes Wasserstoffperoxid. Die gaschromatographische Analyse zeigte, dass im Reaktionsgemisch 1,05 g Pyrazol (15,5 mmol) und 1,8 g unumgesetztes 2-Pyrazolin (26 mmol) enthalten waren. Die Ausbeute an Pyrazol beträgt demnach 31 %, die Selektivität 65 X. Beispiel 3 Zu einer Lösung von 3,5 g 2-Pyrazolin (50 mmol) in 35 ml Dioxan wurden bei 90 t 20C innerhalb von drei Minuten 5,1 g 50 Ziges Wasserstoffperoxid (75 mmol) gegeben. Das Gemisch wurde 5 Stunden bei gleicher Temperatur nachgerührt. Der Peroxidgehalt betrug nach dieser Zeit 44 Z, bezogen auf insgesamt zugesetztes Wasserstoffperoxid. Die gaschromatographische Analyse zeigte, dass das 2-Pyrazolin vollständig umgesetzt war und 2 g Pyrazol (29 mwil) entstanden waren (Pyrazol-Ausbeute 59 %). Beispiel 4 Ein Gemisch aus 50 g Eisessig, 5,2 g 50 %igem Wasserstoffperoxid und 0,25 g konzentrierter Schwefelsäure wurde 48 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. 26 g der so hergestellten "Gleichgewichtsperessigsäure't wurden zur Neutralisation der Schwefelsäure vor ihrer Verwendung mit 0,28 g Kaliumacetat versetzt. Zu einer Lösung von 2,1 g 5-Methyl-2-pyrazolin (25 mmol) in 17 ml Wasser wurden bei 1000C innerhalb von 4 Minuten 19,1 g der vorher hergestellten Peressigsäure (9,94 Gew.-%) (25 mmol) getropft. Das Reaktionsgemisch wurde 5 Minuten bei 1000C gerührt. Nach dieser Zeit war durch iodometrische Titration keine Peressigsäure mehr nachweisbar. Nach Neutralisation mit wässriger Natriumcarbonatlösung zeigte die gaschromatographische Analyse, dass im Reaktionsgemisch 0,82 g 5-Methylpyrazol (10 mmol) und 0,29 g unumgesetztes 5-Methyl-2-pyrazolin (3,5 mmol) enthalten waren. Die Ausbeute an 5-Methylpyrazol betrug demnach 40 Z, die Selektivität 47 Z. Beispeil 5 4,4 g (30 mmol) 1-Phenyl-2-pyrazolin wurden in 42 g eines n-Propanol/Wasser-gewisches (Volumenvershältnis 1 : 1) gelost, Zu dieser lösung wurden bei 900C unnerhalb von 2 Minuten 2,1 g 50 Ziges Wasserstoffperoxid (31 nl) gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 3,5 Stunden bei 90 t 20C gerührt. Nach dieser Zeit waren 94 % des eingesetzten Wasserstoffperoxids umgesetzt. Die gaschromatographische Analyse ergab, dass in Rektionsgemisch 2,7 g 1-Phenylpyrazol (19 mmol) und 0,7 g umgesetztes 1-Phenyl-2-pyrazolin (5 mmol) enthalten waren. Die Ausbeute an l-Phenylpyrazol betrug durch 63 Z, die Selektivität 75 Z. Beispiel 6 Beispiel 5 wurde itt einer Lösung von 4,4 g (30 mmol) l-Phenyl-2-pyrazolln in 40 g Dioxan wiederholt, wobei 3,4 g tert.-Butylhydroperoxid (80 %ig) (30 mmol) bei 100 C innerhalb von 2 Minuten zugetropft wurden. Des Reak- tionsgemisch wurde 6,5 Stunden bei 100 # 2 C gerührt. Gaschromatographisch wurden nach dieser Zeit 3 g 1-Phenylpyrazol (21 mmol) und I g ununge- setztes 1-Phenyl-2-pyrazolin (2 mmol) gefunden. Die Ausbeute an 1-Phenyl pyrazol betrug demnach 70 Z, die Selektivität 91 Z. Beispiel 7 Zu einer Lösung von 4,2 g 3-Methyl-2-pyrazolin (50 mmol) in 35 ml Dioxan wurden bei 100 C innerhalb von 5 Minuten 27,3 wasserfreie Peressigsäure (hergestellt nach Mouben-Weyl, Methoden der organischen Reste, 4. Auflage, Band S. Seote 41) (13,9 Gew.-%) (50 mmol) getropft. Das Reaktionsgemisch wurde weitere 5 Minuten bei dieser Temperatur gerührt. Nach dieser Zeit war durch iodometrische Titration keine Peressigsäure mehr nachweisbar. Nach Neutralisation mit wässriger Natriumcarbonatlösung zeigte die gaschromatographische Analyse, dass in Reaktionsgemisch 2,5 g 3-Methylpyrazol (30 mmol) und 0,4 g unungesetztes 3-Methyl-2-pyrazolin (5 mmol) enthalten waren. Die Ausbeute an 3-Methylpyrazol beträgt demnach 60Z, die Selektivität 67X. Beispiel 8 Beispiel 7 wurde unter gleichen Bedingungen mit gleichen Mengen 4-Methyl- 2-pyrazolin anstelle von 3-Methyl-2-pyrazolin wiederholt. Die gaschrosato- graphische ermittelte Ausbeute as 4-Methylpyrazol betrug 57%, die Selektivität 61%.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Pyrazolen der Formel EMI7.1 in der die Reste R1 bis R4 Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoff atomen, cycloaliphatische oder aromatische Reste bedeuten, durch Oxidation von 2-Pyrazolinen der Formel EMI7.2 in der R1 bis R4 die obengenannte Bedeutung haben, dadurch gekenn zeichnet, dass man als Oxidationsmittel eine Verbindung der Formel R5-O-O-H III verwendet, in der R5 ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkyl- oder Aralkylrest oder einen Acylrest R6-CO- bedeutet, wobei R6 für Wasserstoff, einen Alkyrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder für einen aromatischen Rest steht. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Oxi dationsmittel eine wässrige 10 bis 90gew.-%ige Wasserstoffperoxid lösung verwendet. 3. Verfahren nach Anspurch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oxi dation bei Temperaturen zwischen 20 und 1500C vornimmt. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man pro Mol des Pyrazolins der Formel II 0,3 bis 2 Mol des Oxidationsmittels an wendet.

Inventors: DOCKNER, TONI, DR., FISCHER, ROLF, DR., ROHR, WOLFGANG, DR., STROEFER, ECKHARD, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: C07D231
IPC codes: C07D521, C07D231