Z ZAGADNIEŃ OTRZYMYWANIA ŚRODKÓW CHWASTOBÓJCZYCH. XIII. OTRZYMYWANIE 5-NITRO-5-HYDRO- KSYMETYLU -3-FENOKSYETYLOTETRAHYDRO-l,3-OKSAZYN

Transkrypt

1 ROCZNIKI CHEMII 33, 519 (1959) Z ZAGADNIEŃ OTRZYMYWANIA ŚRODKÓW CHWASTOBÓJCZYCH. XIII. OTRZYMYWANIE 5-NITRO-5-HYDRO- KSYMETYLU -3-FENOKSYETYLOTETRAHYDRO-l,3-OKSAZYN SOME PROBLEMS OF OBTAINING WEED KILLERS. XIII. PREPARATION OF 5-NITRO-5-HYDROXYMETHYL- -3-PHENOXYETHYLTETRAHYDRO-l,3-OXAZINE Zygmunt ECKSTEIN, Tadeusz URBAŃSKI i Jan MIKULSKI Katedra Technologii Organicznej U Politechniki, Warszawa Zakład Syntezy Organicznej Polskiej Akademii Nauk, Warszawa W naszych poszukiwaniach nowych środków chemicznych działających jako regulatory wzrostu roślin zwróciliśmy uwagę na pochodne aryloksyetyloamin, jednak opisane ]) przez nas amidy kwasu dwuchloro- oraz trójchlorooctowego okazały się nieaktywne w warunkach badań laboratoryjnych. Otrzymane poprzednio fenoksyetyloaminy zastosowaliśmy do syntezy 5-nitro-5-hydroksymetylo-3-( 3-fenoksyetylo)- tetrahydro-l,3-oksazyn o budowie ogólnej odpowiadającej wzorowi (A): \ CH 2 CH 2 N CH a CH a OAr HOCH/ \ C H Przypuszczamy, że reszta ary loksyetylo aminowa w tym układzie może odgrywać taką rolę jak w związkach opisanych przez J o n e s a i współpracowników 2l '. Wymienieni autorzy sugerują, że aryloksyetyloaminy ulegają enzymatycznemu przekształceniu na odpowiednie kwasy aryloksyoctowe, które następnie działają jako substancje chwastobójcze. Część XL z cyklu o nitrozwiązkach alifatycznych.

2 52 Z. Eckstein, T. Urbański i J. Mikulski "S O rh CO r-l g 2 oc oó 1? f? C-* rj O CO ^»H rh W m" uł iń 1 «? «T K rf rh (N S U o? o" in" o" o" 3 O * m * * ^< rt^-,_ * ys C<I M < S % oó 1 I-" 1 i> 1 «> 2 * j to m % ffi sd 1 «" u? -*" J 1 3 i> t- tn cn O " C g C ^ >, u d * \ i, % i i js ^ a ^ 9, = - 9. Z ~ S 1 " ffi t5 f u" K S s? o s Ą u 2 trj 1.H Q Z ~ i-h / \ «"o Xl /-/ «ffi ^ \ O c r, O C O > 5 \ o/ ts $ s sf 5? ^ ^ s g - 6 S 8 f3 ' f3 8 ffi " S P 1 i 1 l i i r ' O O 'O Ti * 1 m ^3- g S & g i 1 m t n n n T, ^i - T> ^ H U U U O U «S 3 5 ^ 1 - H K > > i

3 Z zagadnień otrzymywania środków chwastobójczych. XIII. 521 Tablica 2 N 2 3,S-(NOi-H,C,CO-OCH, / O CH, CH, N-CH 2 CH S OR Nr R T.t. ( C) Wydajność / /o Wzór sumar. Analiza Obliczono N (%) Otrzymano N (%) VI C H 6 144, C 2 H 2 O 14 N 4 11,7 12,1 VII 2,4-CU-CeH, C 2 H M O 1 N 4 Gl s 1,2 1,2 VIII 2j5-Cu2-CeH C S H 19 O 1 N 4 Cl 2 1,2 1,5 Pochodne 5-nitrotetrahydro-l,3-oksazyny przyrządziliśmy metodą opisaną poprzednio s \ poddając kondensacji trój-(hydroksymetylo)nitrometan z formaldehydem i odpowiednią p-fenoksyetyloaminą w środowisku alkoholu, etylowego: HO CIV ^ CHjOH + HCHO + ArOCHsCHjNHs > (A) Pozytywne wyniki w syntezie związków (A) osiągnięto tylko z zastosowaniem: (3-fenoksy-, P-(2-metylofenoksy)-, P-(2-metylo-4-chlorofenoksy)-, (3-(.2,4- oraz 2,5-dwuehioro'fenoksy)etyloaminy. W tych warunkach nie udało się otrzymać pochodnej 2,4,5-trójchlorofenoksyetyloaminy, gdyż nie ulegała ona cyklizacji na odpowiednią 5-nitrotetrahydro-l,3-oksazynę nawet po długotrwałym ogrzewaniu reagentów. Pochodne związku (A) są oleistymi cieczami w postaci wolnych zasad, lecz tworzą one dobrze krystalizujące chlorowodorki, które wydzielano przez zadanie chloroformowego roztworu zasady alkoholowym roztworem chlorowodoru w bezwodnym alkoholu etylowym. Własności otrzymanych chlorowodorków zebrano w tablicy 1. Wszystkie związki (I V) są krystalicznymi bezbarwnymi substancjami. Podczas ich oczyszczania przez krystalizacją z alkoholu należy roztwory ogrzewać możliwie krótko do wrzenia, gdyż ulegają one w tych warunkach rozkładowi. Istnienie w związkach (A) wolnej grupy hydroksylowej potwierdzono na przykładzie oksazyn (I), (IV) i (V) przez otrzymanie estrów z kwasem 3,5-dwuinitrobenzoesowym:

4 522 z - Eckstein, T. Urbański i J. Mikulski CHa CHa 3,B-(NO,) i C 1 H,COCł _ CH a CHa S C N-R Pirydyna ^ c N R HOCH,/' \c/ 3,5 - (NO^CHjCOOCH/' \Q/ H, H, B VI R - CHaCHaOC H 8 VII R - CHaCHjOCaHa - Cla - 2,4 VIII R - CH,CH 8 OC,Hj - Cla - 2,5 Własności otrzymanych pochodnych acylowych (B) przedstawiono w tablicy 2: są to lekkożółtawe, krystaliczne substancje o ostrych temperaturach topnienia. Dalszym dowodem budowy otrzymanych oksazyn (A) było poddanie hydrolizie 5-nitro-5-hydroksymetylo-3-/]3-(o-krezoksyetylo)/tetrahydro- -1,3-oksazyny (II) przez jej ogrzewanie w wodno-alkoholowym roztworze kwasu solnego użytego w ilości 1,5-krotnej (molarnie) w stosunku do związku (II): LII?, \_xia xj 4. * \ y»««łw«- '/C N-R- HCH ROCH/ \CH,-NH-R-HC1 H, Powstający w tej reakcji aldehyd mrówkowy usuwano przez destylację z alkoholem i oznaczano go w odbieralniku przez strącenie w postaci 2,4-dwunitrofenylohydrazonu. Związek (IX) w postaci wolnej zasady ogrzewany z nadmiarem aldehydu mrówkowego w roztworze alkoholowym daje z powrotem oksazynę (II) z dobrą wydajnością: IX + HCHO > II Związki (I V) będą zbadane na czynność fizjologiczną zarówno pod aspektem aktywności jako substancji wzrostowych, jak też na zdolność hamowania wzrostu drobnoustrojów; wyniki tych badań będą przedmiotem późniejszej publikacji. OH~ CZĘSC DOŚWIADCZALNA Otrzymanie 5-nitro-5-hydroksymetylo-3-((3-fenoksyetylo)tetrahydro- -1,3-oksazyn Syntezę tej grupy związków opisano przykładowo dla związku (I): 7,5 g (,5 mola) trój-(hydroksymetylo)nitrometanu rozpuszczono w 1 g (około,1 mola)

5 Z zagadnień otrzymywania środków chwastobójczych. XIII.,523 3 /o-owej formaliny i powoli wkraplano roztwór 7 g (,5 mola) fenoksyetyloaminy w 4 ml bezwodnego etanolu. Temp. mieszaniny reakcyjnej wzrosła o 8, utrzymywano przy stałym mieszaniu 4 45 przez ogrzewanie na łaźni wodnej. Jednorodny roztwór po ochłodzeniu rozwarstwia się i powstaje dolna warstwa oleistej cieczy.. Olej oddzielano, rozpuszczano w chloroformie i osuszano bezwbdnym siarczanem sodowym, suchy roztwór chloroformowy zadano nadmiarem alkoholowego roztworu chlorowodoru. W czasie dodawania należy silnie chłodzić i mieszać tak, aby temp. nie przekroczyła 1. Wydzielony osad chlorowodorku odsączono i przemyto chloroformem. Otrzymano 5,1 g chlorowodorku 5-nitro-5-hydroksymetylo-3- -(p-fenoksyetylo)tetrahydro-l,3-oksazyny (I). Po dwukrotnej krystalizacji z bezwodnego etanolu czysty produkt ma t. t. 176,5 178 z rozkładem. Chlorowodorek zadany wodnym roztworem kwaśnego węglanu sodowego daje oleistą zasadę, która z alkoholowym roztworem chlorowodoru daje ponownie wyjściowy chlorowodorek oksazyny (I) (nie daje on depresji t. t. po zmieszaniu). W przypadku związku (II) wolną zasadę ekstrahowano naprzód z mieszaniny reakcyjnej eterem, a następnie po osuszeniu bezwodnym siarczanem sodowym i odparowaniu rozpuszczalnika, pozostały olej rozpuszczano w chloroformie i strącano chlorowodorek w sposób poprzednio opisany. Własności produktów oraz wyniki analiz elementarnych otrzymanych chlorowodorków podano w tablicy 1. Hydroliza 5-nitro-5-hydroksymetyIo-3-/fS-(o-krezoksyetylo)/tetra- -hydro-l,3-oksazyny (U) 2 g (,6 mola) oksazyny (II) rozpuszczono w mieszaninie 85 ml bezwodnego etanolu i 15 ml wody i dodano 4 ml stężonego kwasu solnego. Mieszaninę reakcyjną ogrzewano do wrzenia oddestylowując alkohol w czasie około 2 godz. Objętość mieszaniny reakcyjnej Utrzymywano na stałym poziomie przez równoczesne wkraplanie rozcieńczonego alkoholu (o składzie wyżej podanym lecz bez dodatku kwasu solnego). Destylat zbierano w roztworze 2,4-dwunitrofenylohydrazyny w rozcieńczonym kwasie solnym. Powstały osad 2,4-dwunitrofenylohydrazonu odsączono i ważono po wysuszeniu do stałego ciężaru. Otrzymano około 98% wydajności licząc na wydzielony 1 mol formaldehydu; osad nie dawał obniżenia t. t. z wzorcową próbką 2,4-dwunitrofenylohydrazonu formaldehydu. Mieszaninę reakcyjną odparowano pod zmniejszonym ciśnieniem, a pozostałość przekrystalizowano z mieszaniny alkoholu i acetonu w stosunku 1: 5. Czysty chlorowodorek 3-hydroksy-(2-nitro-2-hydroksymetylo)-N-/ 3-(o-krezoksyetylo)/propyloaminy (IX) ma t. t Analiza: Dla wzoru C13H21O6N2CI obliczono: 48,6«/o C, 6,5%) H, 8,7 /o N; otrzymano: 48,9% C, 6,4% H, 8,5«/o N. Zamknięcie układu 5-nitro-5-hydroksymetylo-3-/P-(o-krezoksyetylo)/~ tetrahydro-l,3-oksazyny (II) Do mieszaniny,5 g wolnej zasady otrzymanej z chlorowodorku 3-hydroksy- -(2-nitro-2-hydroksymetylo)-N-/(S-(o-krezoksyetylo)/propyloarmny (IX) w 5 ml bezwodnego alkoholu etylowego dodano 1 ml formaliny (3 /o-owej) i lekko ogrzano.

6 524 Z. Eckstein, T. Urbański i J. Mikulski Po ochłodzeniu roztworu zadano go alkoholowym chlorowodorem. Po chwili wypadł osad chlorowodorku (II). Otrzymano,4 g produktu o t. t ; nie dawał on obniżenia t. t. po zmieszaniu z chlorowodorkiem związku (II) otrzymanym przez bezpośrednią kondensację. 3,5-Dwunitrobenzoilowanie oksazyn (I), (IV) i (V) Do mieszaniny,5 mola chlorowodorku odpowiedniej oksazyny i 1,15 g (,5 mola) chlorku kwasu 3,5-dwunitrobenzoesowego dodano 1 ml bezwodnej pirydyny, a następnie ogrzewano przez około 2 godz. na wrzącej łaźni wodnej. Po ochłodzeniu wylewano do 5 ml wody z lodem, a wydzielony osad przekrystalizowano z małej ilości etanolu. Analitycznie czyste produkty (VI, VII i VIII} otrzymano przez krystalizację z mieszaniny acetonu i etanolu w stosunku 1 :1. Otrzymano 25.Vn.195S, LITERATURA CYTOWANA 1. Mikulski J., Eckstein Z., Urbański T., Roczniki Chem., 32, 661 (1958). 2. Jones R. L., Me'te alfę T. P., Sex ton W. A., Biochem. J., 45, 143 (1949). 3. Eckstein Z., Sobótka W., Urbański T., Roczniki Chem., 3, 133 (1956). SUMMARY* A number of previously prepared phenoxyethylamines X) have been now used to prepare a number derivatives of 5-nitro-5-hydroxymethyl~ -3-(f]-phenoxyethyl)itetrahydiro-l,3-oxazine of the generał formuła (A). They have been prepared according to' a method previously described ;>) by acting with (3~phenoxyethylamme and formaldehyde on tri-(hydroxymethyl)nitromethane in alcoholic medium. Ali free bases (A) are liąuid, but they form well crystallised hydrochlorides. Their properties and analysis are tabulated (table 1). A number of previously prepared phenoxyethylamines 1} have been (table 2). The l,3-oxazine derivates (A) can be subjected to hydrolysis and ring opening with splitting of one mole of formaldehyde and formation of amino-nitroalcohol. This was examined on one compound (II) whieh furnished the product (IX). Department of Organie Technologii U, Institute of Technology, Warszawa Institute oj Organie Synthesis, Polisfi Academy of Science, Warszawa * Publication XL on aliphatic nitro compounds.