DE3840372A1 - Verfahren zur herstellung von 3,5-dimethyl-4-methoxypyridinderivaten sowie neues zwischenprodukt hierfuer - Google Patents
Verfahren zur herstellung von 3,5-dimethyl-4-methoxypyridinderivaten sowie neues zwischenprodukt hierfuerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 3,5-Dimethyl-
4-methoxypyridin-2-methanol bzw. von 3,5-Dimethyl-4-methoxy-2-chlormethylpyridin,
sowie das bei diesem Verfahren entstehende neue Zwischenprodukt 3,5-
Dimethyl-4-methoxypyridin-2-methanamin und dessen Verwendung.
3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-derivate stellen wertvolle Zwischenprodukte bei
der Herstellung von ATP-asehemmern wie sie etwa in der EP 00 05 129
beschrieben sind, dar.
Aus EP-A-00 80 602 ist die Herstellung von 3,5-Dimethyl-4-methoxypiridin-2-
methanol bzw. von 3,5-Dimethyl-4-methoxy-2-chlormethylpyridin ausgehend von
2,3,5-Trimethylpyridin bekannt, wobei diese Verbindung vorerst mit H₂O₂ zum
N-oxid umgesetzt wird, worauf dieses N-oxid zum 2,3,5-Trimethyl-4-nitropyridin-
N-oxid nitriert und die NO₂-Gruppe durch Behandeln mit Natriummethoxid
gegen eine Methoxygruppe ausgetauscht wird. Das entstandene 2,3,5-
Trimethyl-4-methoxypyridin-N-oxid wird anschließend mit Essigsäureanhydrid
versetzt, das entstandene Acetylderivat zum 3,5-Dimethyl-4-methoxy-pyridin-2-
methanol verseift und gegebenenfalls mit Thionylchlorid zu 3,5-Dimethyl-4-
methoxy-2-chlormethylpyridin umgesetzt.
Aus EP-A-O 1 03 553 ist ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem durch
Umsetzung des wie in der EP-A-00 80 602 beschrieben hergestellten 3,5-
Dimethyl-4-methoxypyridin-N-oxids mit Dimethylsulfat vorerst 1,4-Dimethoxy-
3,5-Dimethylpyridinium-methylsulfat und durch anschließende Umlagerung 3,5-
Dimethyl-4-methoxypyridin-2-methanol erhalten wird.
Die Ausgangsverbindung für diese Verfahren, das 2,3,5-Trimethylpyridin ist nur
schwer und in schlechter Ausbeute zugänglich, etwa durch Reaktion von 3,5-
Dimethylpyridin mit Methyllithium bei tiefen Temperaturen.
In der EP-A-02 26 558 wird die Herstellung der Titelverbindungen ausgehend von
2-Methylacetessigsäureethylester durch Reaktion mit NH₃ zu Ethyl-3-amino-2-
methylcrotonat, Umsetzung mit Diethyl(monomethyl)malonat zum 2,3,5-
Trimethyl-4,6-dihydroxypyridin, Chlorierung zu 2,4-Dichlor-3,5,6-trimethyl-
pyridin, selektive Abspaltung des 2-Cl-Subtituenten und Austausch des 4-Cl-
Substituenten gegen eine Methoxygruppe, sowie anschließende Oxidation zum N-
oxid beschrieben. Die weiteren Umsetzungen erfolgen analog dem in der EP-A-
00 80 602 beschriebenen Verfahren.
Bei diesem Verfahren muß das für die Umlagerungen zur Modifizierung der in 2-
Stellung gebundenen Methylgruppe benötigte 2,3,5-Trimethyl-4-Methoxypyridin-
N-oxid in einem komplizierten 7-stufigen Verfahren aus aliphatischen Verbindungen
hergestellt werden.
Es konnte nun ein einfaches Verfahren zur Herstellung von 3,5-Dimethyl-4-
methoxypyridin-2-methanol bzw. 3,5-Dimethyl-4-methoxy-2-chlormethylpyridin
ausgehend von 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-carbonitril, das in Chemical
Abstracts, Vol. 106, 1 020 928 (1987) beschrieben ist, gefunden werden.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von
Verbindungen der allgemeinen Formel I des Formelblattes, in der X die Reste OH
oder Cl bedeutet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man 3,5-Dimethyl-4-
methoxypyridin-2-carbonitril der Formel II des Formelblattes in Gegenwart eines
inerten Verdünnungsmittels katalytisch hydriert, anschließend das entstandene
3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-methanamin der Formel III des Formelblattes
mit Natriumnitrit in wäßriger saurer Lösung zu 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-
2-methanol umsetzt und gegebenenfalls anschließend mit Thionylchlorid zu 3,5-
Dimethyl-4-methoxy-2-chlormethylpyridin umsetzt.
Das bei diesem Verfahren entstehende Zwischenprodukt 3,5-Dimethyl-4-
methoxypyridin-2-methanamin ist neu und ein weiterer Gegenstand der Erfindung.
Das Ausgangsprodukt für dieses Verfahren, 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-
carbonitril, kann auf einfache Weise ausgehend von 3,5-Dimethylpyridin durch
Oxidation zum 3,5-Dimethylpyridin-N-oxid, Nitrierung und Umsetzung mit Dimethylsulfat
zum 1,4-Dimethoxy-3,5-dimethylpyridinium-methylsulfat Behandlung
mit KCN und anschließenden Austausch der Nitrogruppe gegen eine
Methoxygruppe mit Natriummethoxid hergestellt werden.
In einem ersten Schritt erfolgt die Hydrierung der Carbonitrilgruppe zur Methylamingruppe.
Die Hydrierung wird in Gegenwart eines Hydrierkatalysators und
eines unter Reaktionsbedingungen inerten Verdünnungsmittel durchgeführt.
Als Katalysatoren können beispielsweise Raney-Nickel oder Pd auf Aktivkohle
verwendet werden. Zur Verhinderung der Bildung des sekundären Amins wird
vorzugsweise eine Base, wie NH₃ oder eine Säure, beispielsweise eine Mineralsäure
oder Toluolsulfonsäure zugegeben, wobei bei Zusatz einer Säure bis zu 2
Äquivalenten eingesetzt werden.
Bevorzugt wird Raney-Nickel in Verbindung mit NH₃, oder Pd/C in Verbindung
mit einer Säure, besonders bevorzugt Raney-Nickel mit NH₃ verwendet.
Als unter Reaktionsbedingungen inerte Verdünnungsmittel kommen beispielsweise
Alkohole, wie Methanol oder Ethanol, Ether, wie Dioxan, Tetrahydrofuran
oder Mischungen der Verdünnungsmittel mit Wasser in Betracht. Bevorzugt wird
Methanol verwendet. Die Hydrierung erfolgt abhängig von den übrigen Reaktionsbedingungen
bei etwa 20-100°C, vorzugsweise bei Raumtemperatur, und
unter einem Druck von etwa 1 bis 5 bar, vorzugsweise bei Normaldruck.
Zur Isolierung des bei der Hydrierung entstandenen Zwischenproduktes 3,5-
Dimethyl-4-methoxypyridin-2-methanamin wird nach beendeter Reaktion der
Katalysator abfiltriert und das Lösungsmittel entfernt. Der verbleibende Rückstand
kann durch übliche Methoden, beispielsweise durch Vakuum-Destillation
weiter gereinigt und kristallisiert werden.
Die Umsetzung des neuen Zwischenproduktes zu 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-
2-methanol erfolgt durch Diazotierung der Aminogruppe unter hydrolysierenden
Bedingungen.
Die Reaktion wird in wäßriger saurer Lösung durchgeführt. Als Säuren kommen
Mineralsäuren oder Essigsäure in Betracht. Vorzugsweise wird Eisessig als Säure
verwendet. Das Verhältnis von Wasser zu Säure kann in einem weiten Bereich
schwanken, vorzugsweise beträgt es etwa 9 : 1 bis 1 : 1. Die Diazotierung wird
mit Natriumnitrit durchgeführt, wobei Natriumnitrit in fester Form oder in
Lösung eingesetzt werden kann. Die Umsetzung erfolgt bei Temperaturen von
etwa -20 bis 50°C, vorzugsweise bei etwa -5 bis 10°C.
Nach beendeter Reaktion wird die wäßrige Lösung alkalisiert und das Produkt
mit einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise Methylenchlorid extrahiert
und die organische Phase getrocknet.
Zur Isolierung wird die organische Phase filtriert und das Produkt beispielsweise
durch Kugelrohrdestillation gereinigt.
Gegebenenfalls wird das so hergestellte 3,5-Dimethyl-4-methoypyridin-2-
methanol anschließend mit Thionylchlorid zum 3,5-Dimethyl-4-methoxy-2-
chlormethylpyridin umgesetzt.
Die Reaktion erfolgt in Gegenwart eines unter Reaktionsbedingungen interter
Verdünnungsmittels, beispielsweise in Dichlorethan, Methylenchlorid, Chloroform,
Dioxan oder Tetrahydrofuran.
Je nach den übrigen Reaktionsbedingungen erfolgt die Umsetzung bei etwa -30
bis 50°C, vorzugsweise bei etwa -20 bis 0°C.
Nach beendeter Reaktion wird das Verdünnungsmittel verdampft, der Rückstand
beispielsweise in i-Propanol digeriert und 3,5-Dimethyl-4-methoxy-2-chlormethylpyridin-
hydrochlorid isoliert.
Vorzugsweise wird das Verfahren ausgehend von 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-
2-carbonitril jedoch ohne Isolierung der Zwischenprodukte bis zum 3,5-Dimethyl-
4-methoxy-2-chlormethylpyridin durchgeführt.
Dabei wird nach der Hydrierung der Katalysator abfiltriert und das Verdünnungsmittel
entfernt. Der Rückstand wird daraufhin in saurer wäßriger Lösung
aufgenommen und die Diazotierung unter hydrolysierenden Bedingungen durchgeführt.
Das nach der Extraktion in einem organischen Lösungsmittel vorliegende 3,5-
Dimethyl-3-methoxypyridin-2-methanol wird dann mit Thionylchlorid zum 3,5-
Dimethyl-4-methoxy-2-chlormethylpyridin umgesetzt und wie oben beschrieben
isoliert.
Das Verfahren verläuft in guter Gesamtausbeute. Im allgemeinen werden Ausbeuten
von 40-50% bezogen auf 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-carbonitril
erreicht.
Eine Mischung aus 20 g Raney-Nickel und 20 g 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-
carbonitril in 650 ml NH₃ gesättigtem Methanol, hergestellt durch Einleiten von
trockenem NH₃-Gas, wurde 3 Tage bei Raumtemperatur und Normaldruck
hydriert. Anschließend wurde mit Ar gespült, der Katalysator abfiltriert und das
Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt. Der zurückbleibende, violett
gefärbte flüssige Rückstand wurde durch Kugelrohrdestillation gereinigt.
T : 120°C Luftbadtemperatur, p 0,05 bar.
Es wurden 13,5 g (65,9% d. T.) der Titelverbindung als farbloses Öl erhalten.
1 H NMR (300 MHZ/TMS)
(ppm)=1,94 (sb, 2 H, -NH₂), 2,21 (s, 3 H, -CH₃) 2,24 (s, 3 H, -CH₃), 3,75 (s, 3 H, -OCH₃), 3,90 (s, 2 H, -CH₂), 8,21 (s, 1 H, Pyr-H)
(ppm)=1,94 (sb, 2 H, -NH₂), 2,21 (s, 3 H, -CH₃) 2,24 (s, 3 H, -CH₃), 3,75 (s, 3 H, -OCH₃), 3,90 (s, 2 H, -CH₂), 8,21 (s, 1 H, Pyr-H)
Eine Lösung von 2,9 g 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-methanamin in 50 ml 10%iger
wäßriger Essigsäure wurde bei 0°C portionsweise mit einer Lösung von
3,61 g NaNO₂ in 20 ml H₂O versetzt und 1 h nachgerührt. Anschließend wurde
zwischen 30 ml 4 n NaOH und 50 ml CH₂Cl₂ verteilt die organische Phase
abgetrennt und die wäßrige Phase noch 3mal mit je 50 ml CH₂CL₂ extrahiert.
Die vereinigten organischen Phasen wurden über Na₂SO₄ getrocknet, filtriert
und eingedampft. Das kristalline braune Rohprodukt wurde durch Kugelrohrdestillation
gereinigt.
T : 115-135°C Luftbadtemperatur, p 0,01 bar.
Es wurden 2,57 g (88,3% d. T.) der Titelverbindung als farbloses Öl erhalten, das
bei Raumtemperatur erstarrt.
1 H NMR (300 MHZ/TMS/CDCl₃)
(ppm)=2,12 (s, 3 H, CH₃), 2,26 (s, 3 H, CH₃) 3,77 (s, 3 H, OCH₃), 4,62 (2, 2 H, -CH₂-), 4,9 (sb, 1 H, -OH), 8,19 (s, 1 H, Pyr-H)
(ppm)=2,12 (s, 3 H, CH₃), 2,26 (s, 3 H, CH₃) 3,77 (s, 3 H, OCH₃), 4,62 (2, 2 H, -CH₂-), 4,9 (sb, 1 H, -OH), 8,19 (s, 1 H, Pyr-H)
Zu 350 g 3,5-Dimethylpyridin wurden 98 ml Eisessig bei 25°C zugetropft.
Die Mischung wurde auf 50°C erwärmt und 870,3 g 40%ige Peressigsäure so
zudosiert, daß die Temperatur durch Kühlung auf 50°C gehalten wurde.
Etwa 1 Stunde nach beendeter Peressigsäurezugabe wurde die Reaktionsmischung
auf 25°C gekühlt und 230 g Na₂SO₃ in 1 l Wasser unter Kühlung
zugetropft. Nach Zerstörung des Überschusses an Peressigsäure (KJ-Stärke-
Test) wurden 1330 ml Wasser zugegeben, mit 730 ml 50%iger NaOH
alkalisiert und die Lösung mit insgesamt etwa 4500 ml Chloroform in
mehreren Portionen extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden
mit Na₂SO₄ getrocknet und das Lösungsmittel bis auf etwa 740 ml abgedampft.
Zu 577,5 ml konzentrierter Schwefelsäure wurde bei einer Temperatur von
40°C und einem Druck von etwa 0,26 bar die aus a) erhaltene Lösung unter
gleichzeitigem Abziehen des Lösungsmittel zugetropft. Anschließend wurde
die Lösung unter Wasserstrahlvakuum 1 h auf 45°C gehalten, dann auf 70°C
erwärmt und 577,5 ml rauchende HNO₃ unter Kühlung so zugetropft, daß die
Temperatur 80-85°C nicht überstieg. Die Mischung wurde über Nacht
abgekühlen gelassen und auf eine Mischung aus 3 kg Eis und 2 l Wasser unter
Kühlung zugetropft. Anschließend wurde mit etwa 720 ml 50%iger NaOH
alkalisiert und mit etwa 9 l Chloroform in mehreren Portionen extrahiert.
Die vereinigten organischen Phasen wurden mit Na₂SO₄ getrocknet, auf
etwa 900 ml eingeengt bei Raumtemperatur mit 500 ml Diisopropylether
versetzt und der entstandene Niederschlag abfiltriert und getrocknet. Es
wurden 427 g (77,7% d. Th.) der Titelverbindung erhalten. Fp.: 180-183°C
(subl.)
4050 ml Ethylacetat, 400 g des Produktes aus b) und 390 g Dimethylsulfat
wurden 4 h unter Rückfluß erhitzt, über Nacht abgekühlt und mit etwa 1600 ml
Wasser in mehreren Portionen extrahiert.
464,9 g KCN wurden in 3500 ml Wasser gelöst, auf 5°C abgekühlt und 1600 ml
der wäßrigen Lösung aus c) unter Kühlung zugetropft. Etwa 1 h nach
Ende des Zutropfens wurde der Niederschlag filtriert, mit Wasser gewaschen
und über P₂O₅ getrocknet. Es wurden 377,4 g der Titelverbindung (89,3% d.
Th. bezogen auf b) erhalten. Fp.: 66-71°C
1 H NMR (300 MHZ/TMS/CDCl₃)
(ppm)=2,40 (s, 3 H, CH₃), 2,53 (s, 3 H, CH₃) 8,59 (s, 1 H, Pyr-H)
(ppm)=2,40 (s, 3 H, CH₃), 2,53 (s, 3 H, CH₃) 8,59 (s, 1 H, Pyr-H)
350 g des Produktes aus d) wurden in 2100 ml Methanol gelöst auf
Rückflußtemperatur erhitzt und eine Lösung von 391 g NaOCH₃ in 1500 ml
Methanol zugetropft. Nach Ende der Reaktion wurden 10 g Aktivkohle
zugesetzt, auf 30°C abgekühlt, filtriert, die Lösung in Vakuum auf etwa 1,5 l
eingeengt. Das Gemisch wurde auf 7,5 l Eiswasser geleert, der entstandene
Niederschlag wurde abgesaugt mit Wasser gewaschen und über P₂O₅ getrocknet.
Es wurden 288,4 g der Titelverbindung (90% d. Th. bezogen auf d) erhalten.
Fp.: 59-61°C
1 H NMR (300 MHZ/TMS/CDCl₃)
(ppm)=2,34 (s, 3 H, CH₃), 2,47 (s, 3 H, CH₃), 3,84 (s, 3 H, OCH₃), 8,32 (s, 1 H, Pyr-H)
1 H NMR (300 MHZ/TMS/CDCl₃)
(ppm)=2,34 (s, 3 H, CH₃), 2,47 (s, 3 H, CH₃), 3,84 (s, 3 H, OCH₃), 8,32 (s, 1 H, Pyr-H)
20 g 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-carbonnitril wurden in 650 ml Methanol
gesättigt mit NH₃ gelöst, 20 g Raney-Nickel unter N₂-Atmosphäre zugegeben
und hydriert. Der Katalysator wurde anschließend abfiltriert und die Lösung in
Vakuum eingedampft.
Der Rückstand, 21,3 g violettes Öl wurde in 100 ml Wasser und 100 ml Eisessig
gelöst, auf 0°C gekühlt und unter Kühlen 25,4 g NaNO₂ in 50 ml Wasser
zugetropft. Anschließend wurde mit 500 ml 4n NaOH und etwa 30 ml 50%iger
NaOH alkalisiert, mit 600 ml CH₂Cl₂ extrahiert, und die vereinigten organischen
Phasen über Na₂SO₄ getrocknet.
Die getrocknete CH₂CL₂-Lösung wurde auf -10°C abgekühlt und 50,11 g SOCl₂
zugetropft. Anschließend wurde die Lösung im Vakuum bei 45°C eingedampft,
der Rückstand mit i-Propanol verrührt und abgesaugt.
Es wurden 11,25 g (41,07% der d. Th.) der Titelverbindung erhalten.
1 H NMR (300 MHZ/TMS/CDCl₃)
(ppm)=2,46 (s, 3 H, CH₃), 2,48 (s. 3 H, CH₃), 4,09 (s, 3 H, OCH₃), 5,12 (s, 2 H, CH₂), 8,39 (s, 1 H, Pyr-H)
(ppm)=2,46 (s, 3 H, CH₃), 2,48 (s. 3 H, CH₃), 4,09 (s, 3 H, OCH₃), 5,12 (s, 2 H, CH₂), 8,39 (s, 1 H, Pyr-H)
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel I des
Formelblattes, in der X die Reste OH oder Cl bedeutet, dadurch gekennzeichnet,
daß man 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-carbonitril der Formel
II des Formelblattes in Gegenwart eines inerten Verdünnungsmittel katalytisch
hydriert, anschließend das entstandene 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-
2-methanamin der Formel III des Formelblattes mit Natriumnitrit in
wäßriger saurer Lösung zu 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-methanol umsetzt
und gegebenenfalls anschließend mit Thionylchlorid zu 3,5-Dimethyl-4-
methoxy-2-chlormethylpyridin umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytische
Hydrierung mit Raney-Nickel oder Pd auf Aktivkohle als Katalysator
durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die katalytische Hydrierung mit Raney-Nickel in Verbindung mit NH₃ oder
mit Pd auf Aktivkohle in Verbindung mit Mineralsäuren oder Toluolsulfonsäure
durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die katalytische Hydrierung mit Raney-Nickel in Verbindung mit NH₃
durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hydrierung in Gegenwart von Methanol als Verdünnungsmittel durchgeführt
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung von
3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-methanamin in Gegenwart von Wasser und
Eisessig im Verhältnis von 9 : 1 bis 1 : 1 durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die bei der Reaktion entstandenen Zwischenprodukte 3,5-Dimethyl-4-
methoxypyridin-2-methanamin und 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-
methanol ohne Isolierung zu einer Verbindung der allgemeinen Formel I, in
der X den Rest Cl bedeutet, umgesetzt werden.
8. 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-methanamin.
9. Verwendung von 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-methanamin zur Herstellung
von 3,5-Dimethyl-4-methoxypyridin-2-methanol und 3,5-Dimethyl-4-
methoxy-2-chlormethylpyridin.
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