AT129749B

AT129749B - Verfahren zur Herstellung von Salzen quartärer aliphatischer Ammoniumbasen.

Info

Publication number: AT129749B
Authority: AT
Inventors: Hermann Koch
Original assignee: Hermann Koch
Priority date: 1928-08-30
Filing date: 1929-02-22
Publication date: 1932-09-26

Description

Verfahren zur Herstellung von Salzen quartärer aliphatischer Ammoniumbasen.

Die Herstellung von Salzen halogensubstituierter, quartärer aliphatischer Ammoniumbasen lässt sich nach der üblichen Methode der Salzbildung aus Base und Säure deshalb nicht durchführen, weil die Gewinnung der Basen in reinem Zustande nicht möglich ist. Versucht man nämlich, die Basen durch Freimachen aus ihren Salzen mit Hilfe anderer Basen in reinem Zustande zu gewinnen, so scheitert dieses Vorhaben an dem Eintreten einer intramolekularen Zersetzung, welche dadurch zustande kommt, dass ein Teil der bereits in Freiheit gesetzten Ammoniumbase unter Halogenwasserstoffabspaltung in eine ungesättigte Verbindung übergeht, u. zw. beispielsweise nach den folgenden Gleichungen :

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Bei diesen Reaktionen vollzieht sich also eigenartigerweise die teilweise Abspaltung des am Kohlenstoff gebundenen Halogenatoms bei Gegenwart der entsprechenden Verbindung, welche das Halogenatom noch an Stickstoff gebunden hält. Das ionisierte Halogenatom erweist sich demnach gegenüber der Wirkung des Alkalis als fester gebunden als das an dem Kohlenstoff gebundene Halogenatom. Der intramolekulare Zersetzungsvorgang tritt auch dann ein, wenn man mit einem Unterschuss von Silberhydroxyd arbeitet.

Gegenstand der Erfindung bildet nun ein Verfahren, durch welches Salze von Tetraalkylammoniumhalogeniden, welche in einer Alkylgruppe halogensubstituiert sind, mit organischen Säuren in reinem Zustande und guter Ausbeute gewonnen werden können. Das Verfahren beruht auf einer doppelten Umsetzung derartiger Ammoniumbasen mit Salzen derjenigen Säuren, deren Bindung an die Base erzielt werden soll. Zur Durchführung der Umsetzung werden Salze derartiger Säuren mit solchen Metallen gewählt, deren Halogenide in dem zur Verwendung gelangenden Lösungsmittel schwer bzw. unlöslich sind. Nach Aus- scheidung des Metallsalzes wird das gebildete Salz der Base zweckmässig durch Filtration abgetrennt.

Diese an sich zur Herstellung der Salze von quartären halogensubstituierten Ammoniumbasen noch nicht verwendete Methode liefert aber nur dann ein vollkommenes und für die verfeinerten Bedürfnisse der Praxis wertvolles Ergebnis, wenn besondere Vorkehrungen getroffen werden, um Zersetzungen des gebildeten Salzes zu vermeiden. Es zeigt sich nämlich, dass das an den Kohlenstoff gebundene Halogenatom, dessen Empfindlichkeit gegen Hydroxylionen weiter oben beschrieben worden ist, sogar durch die verhältnismässig geringen Hydroxylionenkonzentrationen, welche bei der Hydrolyse von Salzen gebildet werden, abgespaltet wird. Für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung ist es daher wesentlich, Mittel anzuwenden, um diese Zersetzung zu vermeiden.

Dementsprechend'werden Vorkehrungen getroffen, durch welche die Salze nach ihrem Entstehen vor der Einwirkung der Hydroxylionen, u. zw. insbesondere derjenigen, welche sich durch die Hydrolyse des Salzes selbst bilden, geschützt werden. Der Schutz lässt sich auf verschiedene Weise erreichen. So ist es möglich, die hydrolytische Spaltung dadurch überhaupt zu verhindern, dass man einen Überschuss derjenigen Säuren, an welche die Base gebunden werden soll, hinzufügt. Verfährt man in dieser Weise, so ist es möglich, das Salz der Base durch Eindampfen der Flüssigkeit und darauf folgende Kristallisation zu isolieren.

Anstatt in dieser Weise zu verfahren, kann man auch die Abseheidung des Salzes vornehmen, bevor die hydrolytische Abspaltung, welche eine verhältnismässig langsam verlaufende Reaktion ist, begonnen bzw. einen für die Beständigkeit des Salzes bedenklichen Grad erreicht hat. Die Abscheidung geschieht zweckmässig in der Weise, dass man das Salz der Base nach erfolgter Trennung von dem schwerlöslichen Metallsalz durch Zufügung eines geeigneten Lösungsmittels ausfällt. Man kann z. B. derart verfahren, dass man das Tetraalkylammoniumhalogenid mit dem Silbersalz der zu bindenden Säure in wässriger Lösung umsetzt und nach Filtration des gebildeten Halogensilbers das neu entstandene Salz durch Hinzufügen von Aceton zu der Lösung abscheidet.

Lässt man die Reaktion statt in wässriger Lösung in alkoholischer Lösung vor sieh gehen, so wird man die Fällung mit Äther vornehmen.

Anstatt die Salze durch unmittelbare Umsetzung mit dem Silbersalz der zu bindenden Säure zu gewinnen, kann man die Halogenide der Base auch zunächst mit Silbersulfat behandeln und die hiebei erhaltenen Ammoniumsulfate mit Metallsalzen der zu bindenden Säuren solcher Metalle umsetzen, die,

wie z. B. Barium, schw erlösliche Sulfate bilden. Nach der Umsetzung kann man die Reaktionsprodukte entweder durch Ausfällen oder durch Eindampfen oder starkes Abkühlen gewinnen.

Beispiel 1 : 340 g Trimethyl-[ss,&gamma;-dibrompropyl]-ammoniumbromid (A. 268 [1892] 157) werden
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Silber (J. pr. [2] 50, 25) eingetragen und letzteres gut verrührt. Das weisse Silbersalz verwandelt sich schnell in gelbes Bromsilber, von welchem man abfiltriert. Sollte das Filtrat noch Bromionen enthalten, so schüttelt man es nochmals mit einer kleinen Menge o-cumarinearbonsaurem Silber durch, wodurch die letzten Anteile ionisierten Broms entfernt werden, und versetzt das Filtrat solange mit wasserfreiem Äther, bis kein weiterer Niederschlag mehr ausfällt. Das o-cumarincarbonsaure Trimethyl- [ss. Y-dibrom- propyl]-ammonium ird hiebei als feiner Kristallbrei erhalten, welcher abgesaugt wird, wonach man das Produkt im Vakuum trocknet. Die Ausbeute ist fast theoretisch.

Der Körper schmilzt unscharf bei 103 und ist leicht löslich in Wasser, Methyl-bzw. Äthylalkohol, unlöslich in Kohlenwasserstoffen.
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gelöst und mit 156 g Silbersulfat verrührt. Hierauf wird filtriert und das bromionenfreie Filtrat (zu dessen Gewinnung allenfalls eine Nachbehandlung gemäss Beispiel 1 notwendig ist) mit 240 g p-toluolsulfonsaurem Barium verrührt. Nun wird abermals filtriert und das Filtrat enthält nun normalerweise weder Barium-noch Sulfationen. Die so erhaltene Lösung wird, nachdem sie zweckmässig mit einer geringen Menge freier p-Toluolsulfonsäure gerade angesäuert ist. im Vakuum eingeengt, wobei das p-toluolsulfonsaure Trimethyl- [ss-bromäthyl]-ammonium auskristallisiert, nachdem die Lösung auf ein kleines Volumen gebracht ist.

Die freie Säure verbleibt im Filtrat. Man saugt ab, wäscht mit Aceton und erhält das Produkt nach dem Trocknen im Vakuum, in analysenreiner Form. Die Substanz ist leicht löslich im Wasser.
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Beispiel 3 : 327 Teile Trimethyljodmethylammoniumjodid (A. 337 [1904J 68) werden in Wasser gelöst und wie in Beispiel 2 mit 156 Teilen Silbersulfat behandelt, derart, dass nach dem Filtrieren eine von Silber-und Jodionen freie Flüssigkeit erhalten wird. Diese wird nun mit 220 Teilen mandelsaurem Barium (Soe. 75 [1899] 969), ebenfalls gemäss Beispiel 2, umgesetzt und filtriert, wonach die Lösung des mandelsauren Trimethyljodmethylammoniums nach Zusatz von etwas Mandelsäure, bei niedriger Temperatur im Vakuum weitgehend eingeengt und schliesslich im Exsikkator zur Trockne gebracht wird. Zwecks Entfernung der zur Stabilisierung der Lösung zugesetzten Mandelsäure wird die Substanz mit Äther erschöpfend extrahiert, wonach der Körper als sehr hygroskopische Kristallmasse hinterbleibt.

Er enthält 36, 1% Jod gegenüber 36, 4% der Theorie.
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Beispiel 4 : 238 Teile Theobromin-l-essigsäure (s. französische Patentschrift Nr. 556365) und 170 Teile Silbernitrat "erden zusammen in verdünntem ässerigem Ammoniak gelöst und die Lösung, zw eekmässig in der Wärme, langsam mit verdünnter Salpetersäure neutralisiert. Das Silbersalz der Theobromin-1-essigsäure fällt hiebei in gut auswaschbarer kristalliner Form aus. Es m ird abgesaugt, nitratfrei
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340 Teile Trimethyl- [ss. (-dibrompropyl]-ammoniumbromid (Beispiel 1) werden in der 20fachen Menge absoluten Äthylalkohols gelöst und die Lösung mit 345 Teilen theobromin-I-essigsaurem Silber behandelt.

Nach beendigter Umsetzung wird vom Bromsilber filtriert und das Filtrat durch Zugabe einer sehr geringen Menge Eisessig gerade angesäuert. Nun wird im Vakuum zur Trockne gebracht und der Eindampfruckstand mit Äther gewaschen, wobei das theobromin-1-essigsaure Trimethyl-[ss,&gamma;-di- brompropyl]-ammonium als Kristallmasse hinterbleibt. Man löst dieselbe in wasserfreiem Methanol und fällt vorsichtig mit Äther. Der so gewonnene Körper ist völlig rein und schmilzt nach vorherigem Erweichen gegen 150 .

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Beispiel 5 : 327 Teile Trimethyljodmethylammoniumjodid (Beispiel 3), gelöst in 1000 Teilen Wasser, werden mit 190 Teilen Silberphthalat (A. 42,218) behandelt. Nach beendeter Umsetzung wird
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methyljodmethylammonium schmilzt bei ungefähr 133 .
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Man kann auch in der Weise vorgehen, dass man, anstatt zunächst das Trimethyljodmethylammoniumjodid mit Silberphthalat umzusetzen und dann die Phthalsäure zuzufügen, von vornherein alle drei Komponenten gleichzeitig in Reaktion bringt. Die Aufarbeitung geschieht wie im ersten Falle.

Beispiel 6 : 340 Teile Trimethyl- [ss. f-dibrompropyl]-ammoniumbromid (Beispiel 1) werden warm in Amylalkohol gelöst und mit 379 Teilen Bleiacetat, welche ebenfalls in Amylalkohol gelöst sind, unter Zusatz einer geringen Menge Eisessig, zusammengeschüttelt. Es scheidet sich Bleibromid aus, welches
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schmilzt bei 120 bis 1220 unter Gasentwicklung.

Beispiel 7 : 202 Teile Trimethyl- [ss-bromäthyl]-ammoniumehlorid (erhalten durch Umsetzung von Trimethyl-[u-bromäthyl]-ammoniumbromid mit Chlorsilber, hygroskopisch Nädelchen) werden in der sechsfachen Menge absoluten Alkohols gelöst und mit einer Lösung von 112 Teilen propionsaurem Kalium in der siebeneinhalbfachen Menge absoluten Alkohols versetzt. Es wird mit Propionsäure gerade angesäuert, kurz erwärmt, dann stark abgekühlt und vom ausgeschiedenen Chlorkalium filtriert. Das Filtrat ist praktisch ehlorfrei. Auf Zusatz von absolutem Äther fällt das entstandene propionsaure Tri-
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Erweichen bei ungefähr 1800 schmilzt.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Darstellung von Salzen quartärer aliphatiseher Ammoniumbasen mit organischen Säuren, dadurch gekennzeichnet, dass man Tetraalkylammoniumhalogenide, w elche in einer Alkylgruppe halogensubstituiert sind, in Gegenwart eines Lösungsmittels mit einfach molekularen Mengen von Metall-
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meidung einer Hydrolyse aus der nach Abtrennung des Metallhalogenids erhaltenen Lösung abscheidet.

Claims

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Silbersalze organischer Säuren verwendet.

3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die als Ausgangsstoffe verwendeten Ammoniumhalogenide zunächst mit Silbersulfat umsetzt, sodann auf die hiebei EMI3.7 schwer bzw. unlöslich sind, einwirken lässt und aus der nach Abtrennung des Metallsulfates erhaltenen Lösung das entstandene Ammoniumsalz unter tunlichster Vermeidung einer Hydrolyse abscheidet.

4. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man der Lösung, die das Reaktionsprodukt enthält, die dem angewendeten Metallsalz entsprechende freie organische Säure zusetzt und das Reaktionsprodukt durch Eindampfen, zweckmässig im Vakuum, gewinnt.

5. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das Reaktionsprodukt aus der nach Abtrennung des ausgeschiedenen Metallsalzes erhaltenen Lösung durch Zusatz eines Lösungsmittels ausfällt.