Способ получения 2-нитроиминоимидазолидина

(51)07 233/52 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Ковганко Николай Владимирович Чернов Юрий Германович Кашкан Жанна Николаевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси включающий взаимодействие цианогуанидина с нитратом аммония с получением гуанидин нитрата, его обработку серной кислотой, осаждение полученного нитрогуанидина разбавлением смесью воды со льдом, отделение осадка и конденсацию сырого нитрогуанидина, содержащего серную кислоту, с этилендиамином в воде при нагревании. Изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения 2-нитроиминоимидазолидина формулы 1 Соединение 1 применяется в качестве промежуточного вещества для производства инсектицидов группы неоникотиноидов, в частности имидаклоприда 1. Имидаклоприд является действующим веществом широко используемых в сельском хозяйстве инсектицидов - конфидора, гаучо, престижа 2-5. Известно несколько способов получения 2-нитроиминоимидазолидина 1. Известен способ получения соединения 1 с выходом 72,1 по реакции 2-метил-1-нитро-2-тиопсевдомочевины 2 с этилендиамином 3 в воде при нагревании 6. Недостатком этого метода является труднодоступность исходного реагента 2-метил-1 нитро-2-тиопсевдомочевины 2, которую необходимо получать достаточно сложным путем. Известен способ получения соединения 1 реакцией эфиров -нитроимидодитиокарбоновой кислоты с этилендиамином 7. В частности, 2-нитроиминоимидазолидин 1 получен с выходом 96,1 в результате взаимодействия диметил -нитроимидодитиокарбоната 4 с этилендиамином 3. Основным недостатком способа 7 является труднодоступность исходных эфиров нитроимидодитиокарбоновой кислоты. Так, в патенте 7 указано, что соединение 4 может быть получено реакцией нитрата диметилового эфира имидодитиокарбоновой кислоты с трифторуксусным ангидридом в хлороформе с выходом только 41 . Еще одним существенным недостатком описанного в патенте 7 способа получения 2-нитроиминоимидазолидина 1 является образование в ходе реакции больших количеств меркаптанов, в частности метилмеркаптана, который необходимо тщательно улавливать из-за его токсичности и отвратительного запаха. Известен способ получения 2-нитроиминоимидазолидина 1 из нитрогуанидина 7 и этилендиамин дигидрохлорида (прототип) 8, 9. В соответствии с ним соединение 1 получается в результате взаимодействия нитрогуанидина 7 с этилендиамин дигидрохлоридом и гидроксидом калия в воде при нагревании. В работах 8-9 указывается, что выход 2 9122 1 2007.04.30 соединения 1 по данному способу составляет 65,4 . Однако в патенте 7 отмечается, что 2-нитроиминоимидазолидин 1 по данному методу может быть получен с выходом только 37 . Необходимый для процесса синтеза 2-нитроиминоимидазолидина 1 нитрогуанидин 7 получают в две стадии из цианогуанидина 5. Первая стадия синтеза заключается в реакции цианогуанидина 5 с нитратом аммония с образованием с выходом 85-92 гуанидин нитрата 6 10. На второй стадии гуанидин нитрат 6 подвергается реакции с концентрированной серной кислотой 11. При этом с выходом 73-75 получается нитрогуанидин 7. Таким образом, синтез 2-нитроиминоимидазолидина 1 из цианогуанидина 5 по способу 8,9 включает три раздельные химические стадии. При этом целевое соединение получается с общим выходом, в лучшем случае не превышающим 45 , а реально не более 30 . Основным недостатком способа (прототипа) 8, 9 является многостадийность процесса синтеза 2-нитроиминоимидазолидина 1 из цианогуанидина 5. При этом возникает необходимость выделения и очистки промежуточных веществ - гуанидин нитрата 6 и нитрогуанидина 7. Вторым недостатком данного способа является невысокий выход целевого 2 нитроиминоимидазолидина 1. К числу недостатков относится также необходимость применения гидроксида калия, который является щелочью и работа с которым требует особых мер предосторожности. Еще один недостаток данного способа - образование большого количества отходов, которые необходимо утилизировать. Задача изобретения - упрощение процесса получения 2-нитроиминоимидазолидина 1 из цианогуанидина 5 и увеличение его выхода. Она достигается заявляемым способом получения 2-нитроиминоимидазолидина 1. В качестве одного из исходных веществ в заявляемом способе используется цианогуанидин 5. По заявляемому способу вначале цианогуанидин 5 подвергают сплавлению с нитратом аммония с образованием гуанидин нитрата. Далее полученный гуанидин нитрат без выделения и очистки подвергают превращению в нитрогуанидин в результате реакции с концентрированной серной кислотой. Образовавшийся нитрогуанидин отделяют от большей части серной кислоты в результате разбавления смесью воды со льдом и отделения осадка и далее без дополнительной очистки во влажном состоянии, содержащий также серную кислоту,подвергают реакции с этилендиамином в воде при нагревании с образованием целевого соединения 1. В заявляемом способе в качестве конденсирующего средства на стадии взаимодействия нитрогуанидина с этилендиамином используется серная кислота, которая остается от предыдущей реакции во влажном нитрогуанидине. По данному методу целевой 2-нитроиминоимидазолидин 1 получается из цианогуанидина 5 с суммарным выходом более 50 . 1. 43 2. 24 Основные отличия заявляемого способа от прототипа 8, 9 состоят в том, что все процессы получения 2-нитроиминоимидазолидина 1 из цианогуанидина 5 протекают без очистки промежуточных веществ и в качестве конденсирующего средства на стадии конденсации нитрогуанидина с этилендиамином используется не гидроксид калия, а серная кислота, остающаяся в сыром нитрогуанидине от предыдущей стадии. Таким образом, заявляемый способ позволяет получать целевой 2-нитроиминоимидазолидин 1 из цианогуанидина 5 более простым способом с общим выходом примерно в 1,2 раза большим по сравнению с прототипом. Для лучшего понимания сущности данного изобретения приводятся следующие примеры. Однако возможности применения заявляемого способа получения 2-нитроиминоимидазолидина 1 этими примерами не ограничиваются. 3 9122 1 2007.04.30 Пример 1. Смесь 21,00 г (0,25 моль) цианогуанидина 5 и 44,00 г (0,55 моль) нитрата аммония нагревают при 160-165 С 4 ч, затем охлаждают до 3 С и при перемешивании прибавляют 80 мл концентрированной серной кислоты. Перемешивают при 20-22 С до полного растворения осадка, выливают в 800 мл смеси воды с колотым льдом, выпавший осадок отфильтровывают и прибавляют при перемешивании небольшими порциями к нагретому до 55 С раствору 30,00 г (0,50 моль) этилендиамина 3 в 270 мл воды. По окончании прибавления реакционную смесь перемешивают 30 мин при 55 С, 15 мин при 70 С, охлаждают до 3 С. Осадок отфильтровывают, промывают на фильтре водой, сушат на воздухе. Получают 34,10 г 2-нитроиминоимидазолидина 1. Выход 53 в расчете на цианогуанидин,т.пл. 220-222 С, лит. т.пл. 215-218 С 6, 217,9-220 С 8, 220-221 С 9. ИК-спектр(ДМСО-6, , м.д.) 3,58 (4 Н, с, -(СН 2)2-), 8,44 (2 Н, уш.с, 2). Пример 2. Смесь 21,00 г (0,25 моль) цианогуанидина 5 и 44,00 г (0,55 моль) нитрата аммония нагревают при 160-165 С в течение 4 ч, затем охлаждают до 3 С и при перемешивании прибавляют 80 мл концентрированной серной кислоты. Перемешивают при 20-22 С до полного растворения осадка, затем выливают в 800 мл смеси воды с колотым льдом, выпавший осадок отфильтровывают и прибавляют при перемешивании небольшими порциями к нагретому до 55 С раствору 26,00 г (0,43 моль) этилендиамина в 230 мл воды. Смесь перемешивают 30 мин при 54-56 С, 10 мин при 75 С, затем охлаждают до 3 С. Осадок отфильтровывают, промывают на фильтре водой, сушат на воздухе. Получают 34,74 г 2-нитроиминоимидазолидина 1. Выход 54 в расчете на цианогуанидин, 62 в расчете на этилендиамин, т.пл. 222-224 С. Источники информации 1. Патент США 6,307,053./ .-., .-. . 2. Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р. Пестициды и регуляторы роста растений Справочник. - М. Химия, 1995. - С. 378-379. 3. Каталог пестицидов, разрешенных для применения в Республике Беларусь на 20002010 годы / Авт.-сост. А.В. Будько и др. - Мн. Ураджай, 2000. - 295 с. 4. Грапов А.Ф. Новые инсектициды и акарициды // Успехи химии. - 1999. - Т.68. -8. С. 773-784. 5. Рославцева С.А. Неоникотиноиды - новая перспективная группа инсектицидов // Агрохимия. - 2000. -1. - С. 49-52. 6.,.221,3- //(прототип). 9.,22-1,3- // . . . . 1948. - .70. -1. - .430-431 (прототип). 10. Синтезы органических препаратов. Сб.1. - М. Гос. изд-во ин. лит-ры, 1949. - С. 176178. 11. Синтезы органических препаратов Сб.1. - М. Гос. изд-во ин. лит-ры, 1949. - С. 298299. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4