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"Fabrication perfectionnée de composée organiques amidiques ".
Cette ipvention se rapporte à une nouvelle méthode de fabrication d'amides organiques.
Il existe plusieurs méthodes connues de préparation des amides organiques qui ont été utilisées avec des de- grés variés de succès. La plus employée de ces méthodes antérieurement connues comprend la réaction de chlorures d'acides carboxyliques et d'aminés. D'autres procédés com- pertent la réaction d'anhydrides et d'amines, d'esters d'acides carbexyliques et d'amines, d'isocyanates et d'a- aides carboxyliques, et d'amines et d'acides carboxyli- ques libres à température élevée et avec ou sans l'aide de trichlorure de phosphore.
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On a découvert que les amides organiques pouvaient 8tre préparées facilement et avec de bons rendements par condensation de compesés phosphazo organiques avec des acides carbexyliques suivant l'équation générale sui- vante :
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R-N = 2,-NH-R t 2 Rl-COOH #####. 2 Rl C01;tlR t HPO où R et R1 représentent des membres de groupes comprenant une chaîne aliphatique, un neyau acyclique, un noyau aroma- tique et un noyau hétérocyclique et leurs produits de substitution.
Les amides produites par cette condensation peuvent être aliphatiques droites, alicycliques, aromatiques ou hétérocycliques, ou elles peuvent être formées de toute cempinaison désirée de ces groupements comme aliphatique-
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hétérocyclique, aromatique-alicyclique, alîphatique-aroma- tique, et analogues. Quand on fait réagir des acides dicar- boxyliques avec des composés phosphazo, il peut se former une mcnoamide, une diamide ou une imide suivant la nature de l'acide et les conditions de la réaction.
Les composés organiques phosphazo employés dans ce procédé peuvent être obtenus par un procédé comprenant la réaction d'une amine organique primaire avec le trichlo- rure de phosphore de préférence dans le rapport de 5 melécu- les d'amine pour une molécule de trichlorure de phosphore en présence d'un solvant organique. On peut graphiquement représenter cette réaction comme suit:
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(5 RNH t PC1 ----- R-N = n'lm+ .! 3 :?ITI-I.
HC1 n dans laquelle n est égal à 1 ou 2 et R représente une chaîne aliphatique telle que méthyle, éthyle, propyle, butyle, amyle, octyle, dodécyle, stéaryle et analogues, un noyau
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acyclique tel que cyclopentyle, cyclchexyle et analogues, un noyau aromatique tel que phényle, naphtyle et analogues ou un noyau hétérocyclique tel que pyridyle, quineléyle,
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carbazolyle, oxvde de d1phénYlène et analogues.
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Ces radicaux représentés par R peuvent également être substitués par dessgroupes substituants comme les groupes halogène, alcoyle, alcoxy, amino, amine substitué et sulfo. Le radical R ne peut, cependant, être substitué par un groupe carboxylique ou par un groupe nitre en posi- tien orthe ou para de la liaison du radical R avec le reste de la molécule.
Suivant ce nouveau procédé pour la fabrication d'ami- des organiques, on fait réagir une molécule de composé or- ganique phesphaze avec une molécule d'un acide dicarboxyli- que ou deux molécules d'un acide menecarboxylique dans un solvant organiques, la température ordinaire (20 C.) eu à température plus élevée; de préférence à la température de reflux du solvant. Au lieu d'une molécule de composé phosphazo-organique on peut employer une quantité équiva- lente d'une solution obtenue par réaction d'une amine orga- nique et de trichlorure de phosphore dans les cas où il est difficile ou non-nécessaire d'isoler le composé phes- phazo . Dans ces ces l'équivalence moléculaire de la solu- tien réactionnelle sera fondée sur la quantité de composé phosphoré actif contenu .
La condensation du composé phosphazo et de l'acide carboxylique achevée, l'amide dis sou- te dans le solvant clair peut dans de nombreux cas être décantée du précipité gélatineux d'acide métaphosphorique.
On fait alors cristalliser l'amide dans le solvant, et on l'obtient ainsi dans un état d'excelles pureté. On peut aussi l'obtenir par élimintion du solvant par entraî- nement à la vapeur et filtration ultérieure del'amide, ou toute autre méthode de séparation. Si une nouvelle purification de l'amide est souhaitée ou jugée nécessaire; on peut la faire re-cristalliser dans l'alcool ou quel- , qu'autre solvant approprié. -Si l'amide désirée est liqui-
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de, on effectue généralement sa séparation par extraction à l'éther après élimination du solvant.
Le solvant employé pour la réaction du composé phospha ze et de l'acide carboxylique peut être tout hydrocarbure aliphatique ou aromatique normalement liquide ou leurs dérivés chlorés comme le solvant naphta, l'octane,le kéro- sène, le benzène, le toluène, le monochlorbenzène, le
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monechlertoluène, le chlorure d'octadécyle, le kérosène chloré et analogues; des solvants organiques oxygénés comme les éthers et les cétanes et des bases azotées hétérocy- cliques normalement liquides comme la pyridine, la quino- léine et analogues.
On a indiqué ci-dessus que les composés phosphaze utilisés dans la préparation des amides suivant ce pro- cédé ont la formule générale suivante :
R - N ' P-NHR ou le dimère représenté par la f ormul e :
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( R - N . P - NHR) 2 On a vérifié analytiquement l'exactitude de ces formules générales.
Il est cependant passible que la configura- tion des atomes dans la molécule ne soit pas nécessaire- ment linéaire, mais soit comme suit :
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On doit donc concevoir la formule générale donnée pour les composés phosphazo comme comprenant la configuration cyclique et que le procédé n'est pas limité à l'emploi de composés du type linéaire pour la production des amides, les composés phosphazo obtenus par la réaction d'une amine primaire avec le trichlorure de phosphore pouvant
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affecter la forme cyclique , Ces deux types de composés phosphazo intermédiaires réagissent avec les composés acides carboxyliques pour former des amides suivant la présente invention sans modification du procédé.
Les exemples suivants servent d'illustration à cette invention, mais il est bien entendu qu'ils n'impliquent aucune limitation à la présente invention qui n'est pas ré- duite aux produits partieuliers indiqués. Les parties sont données en poids, sauf indication contraire.
Exemple 1.
On chauffe à reflux modéré en agitant pendant une à deux heures 7,4 p. d'acide rpopienique et 180 p. d'une solu- tion toluénique contenant le composé actif de phosphore obtenu par réaction de 32,3 p. de N-cetylamine et 6,9 p. de trichlorure de phosphore. Le mélange réactionnel est alors traité au moyen de 100 p. de solution de carbonate desodium à 10 % et soumis à l'entraînement à la vapeur d'eau. Il se sépare 13,8 gr. (73 % de la théorie) de N-ectylprepionamide brute de la couche aqueuse .
La N-octylpropionamide huileuse est dissoute dans l'éther et la solution éthérée est traitée par 1.'acide chlorhydrique faible; la N-cetylpripionamide qui se sépare est alors distillée sous pression réduite et se présente sous la ferme d'un liquide visqueux coloré en jaune pâle qui bout à 120- 122 C., sous @ 1,5 mm.
Analyse : N calculé : 7,56, N trouvé : 7,62 .
Exemple ¯Il
On chauffe à la température de reflux en maintenant un reflux modéré pendant une à deux heures 33,4 p. d'aeide p-nitrobenzeïque et 21,4 p. de phénylphoesphazoanide de dans 170 p. de toluène . Le mélange réactionnel est alors chauffé avec 200 p. de solution de carbonate de sodium à 10 % et entraîné à la vapeur d'eau pour éliminer le toluène et les traces d'aniline libre restant dans la préparation de phényl- phesph azanilide au moyen de l'aniline et du trichlorure de
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phsphere. Le produit qui précipite est la p-nitrobenzanili- de qu'on filtre de la solution alcaline qui contient de petites quantités d'acide p-nitrobenzelque inaltéré récupé- rable .
On obtient 42 p. de nitrobenzanilide de point de fusion 210-211 C. (dans la littérature : 210-211-C).
Exemple III.
On chauffe à la température de reflux, à reflux modéré, en agitant pendant une à deux heures 24,4 p. d'acide benzol- que et 180 p. d'une solution toluénique contenant lecomposé actif de phosphore obtenu par réaction de 56,5 p. de N-butyl- amine et 13,8 p. de trichlorure de phosphore dans 80 p. de toluène . Le mélange réactionnel est alors traité au moyen de 200 cc. de solution de carbonate de sodium à 10 % et soumis à l'entraînement à la vapeur d'eau. Il est alors épuiséà l'éther, qu'on évapore ensuite de la liqueur d' ex- traction. Il reste 19,9 p. de N-butylbenzamide qu'on fait re-cristalliser dans un mélange benzène-éther de pétrole; on obtient 15,9 gr. de N-butylbenzamide pure de point de fusion 41-42 C.
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exemple IV.
On chauffeà la température de reflux, en agitant, à reflux modéré et pendant une à deux heures 24,4 p. d'acide benzolque et 180 p. d'une solution toluénique contenant le composé actif de phosphore obtenu par la réaction de 45,5 p. de cyclohexamine et 13,8 p. de trichlorure de phosphore dans 80 p. de toluène. La réaction achevée, le mélange réactionnel est abandonné au repos ce qui entraîne la forma- tion d'une solution claire toluénique séparée. On décante et on fait cristalliser -.,,,On,, obtient 22,7 p. de benzamide-
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cyclohexane de point de fusion 145- 149 C.(dans la litté- rature :149 C.).
On peut obtenir de la liqueur-mère to- luénique une nouvelle fraction de 5 p. de benzamidecycle- hexane par entraînement à la vapeur d'eau au sein de la se- lution de carbonate de sodium, suivi d'extraction à l'éther suivant l'exemple III.
EXemple V.
On chauffe à la température de reflux, en agitant,à reflux modéré, pendant une à deux heures 24,6 p. d'acide nicotinique et 21,4 p. de phénylphesphezaoanilide dans 170 p. de toluène. La réaction achevée,en laisse la solution tolué- nique chaude se séparer du résidu gluant formé,puis on décante et on refroidit par refroidissement extérieur.On obtient 15 p. de nicetinanilide brute de point de fusion 124-126 .
ExempleVI.
On chauffeà la températurede reflux 86,5 p. d'acide sulfanilique et 75 p. de pyridine, puis on refroidit à 55 C. On fait alors tomber goutte à goutte une solution de 13,75 p. de trichlorure de phosphore dans 15 p. de pyri- dine dans ce mélange. La solution obtenue est de nouveau portée à la température de reflux et agitée à cette tempé- rature pendant une à deux heures. On la refroidit alors à 75 C. et on ajoute 24,4 p. d'acidebenzoïque au mélange qu'on porte de nouveau à la température de reflux . On maintient le mélange réactionnel à reflux modéré pendant une à deux heures, puis on le soumet à l'entraînement à la vapeur d'eau, en présence d'un agent alcalin .
La solution aqueuse alcaline claire restant dans le récipient est refroi- die, et on filtre et on sèche les cristaux blancs formés.On rassemble 53,6 p. de N-benzeylsulfanilate de sodium brut, On fait recristalliser ce produit brut dans l'eau.
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Exemple VII.
On chauffe à la températurede reflux, en agitant, à reflux modéré, pendant une à deux heures 20,8 p. d'acide malonique et 42,8 p. de phénylphosphazonanilide dans 300p de toluène . On traite alors le mélange réactionnel au moyen de 350 p. de solution de carbonate de sodium à 10 % et on entraîne à la vapeur d'eau pour éliminer le toluène et l'aniline libre qui peuvent être présents. Le produit précipité dans l'appareil est la N.N'-diphénylmalonamide qu'on filtre de la solution alca- line et qu'on purifie par cristallisation dans l'alcool.
On obtient 33 p. (65 % de la théorie) de N.N'-diphényl- malonamide de point de fusion 226-287 (dans la litté:a- ture 225 C.).
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:ftV7li:D It;AT IOïTS.
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"Improved manufacture of organic amidic compounds".
This invention relates to a new method of manufacturing organic amides.
There are several known methods of preparing organic amides which have been used with varying degrees of success. The most widely used of these previously known methods involves the reaction of carboxylic acid chlorides and amines. Other processes involve the reaction of anhydrides and amines, esters of carbexylic acids and amines, isocyanates and carboxylic aids, and amines and carboxylic acids. free at high temperature and with or without the aid of phosphorus trichloride.
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It has been found that organic amides can be prepared easily and with good yields by condensation of organic phosphazo compounds with carbexylic acids according to the following general equation:
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R-N = 2, -NH-R t 2 Rl-COOH #####. 2 Rl C01; tlR t HPO where R and R1 represent members of groups comprising an aliphatic chain, an acyclic ring, an aromatic ring and a heterocyclic ring and their substitution products.
The amides produced by this condensation can be straight aliphatic, alicyclic, aromatic or heterocyclic, or they can be formed from any desired combination of these groups as aliphatic.
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heterocyclic, aromatic-alicyclic, aliphatic-aromatic, and the like. When dicarboxylic acids are reacted with phosphazo compounds, a menoamide, diamide or imide may be formed depending on the nature of the acid and the conditions of the reaction.
The organic phosphazo compounds employed in this process can be obtained by a process comprising reacting a primary organic amine with phosphorus trichloride preferably in the ratio of 5 amine melecules to one molecule of phosphorus trichloride. in the presence of an organic solvent. We can graphically represent this reaction as follows:
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(5 RNH t PC1 ----- R-N = n'lm +.! 3:? ITI-I.
HCl n in which n is equal to 1 or 2 and R represents an aliphatic chain such as methyl, ethyl, propyl, butyl, amyl, octyl, dodecyl, stearyl and the like, a ring
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acyclic such as cyclopentyl, cyclchexyl and the like, an aromatic ring such as phenyl, naphthyl and the like or a heterocyclic ring such as pyridyl, quinelyl,
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carbazolyl, d1phenYlene oxide and the like.
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These radicals represented by R can also be substituted with substituent groups such as halogen, alkyl, alkoxy, amino, substituted amine and sulfo. The R radical cannot, however, be substituted by a carboxylic group or by a nitre group in the orthe or para position of the bond of the R radical with the rest of the molecule.
According to this new process for the manufacture of organic amides, a molecule of the organic compound phesphaze is reacted with a molecule of a dicarboxylic acid or two molecules of a menecarboxylic acid in an organic solvent, the temperature ordinary (20 C.) at higher temperature; preferably at the reflux temperature of the solvent. Instead of one molecule of a phosphazo-organic compound, an equivalent amount of a solution obtained by reaction of an organic amine and phosphorus trichloride can be used in cases where it is difficult or unnecessary to isolate the compound phesphazo. In these cases the molecular equivalence of the reaction solution will be based on the amount of active phosphorus compound contained.
When the condensation of the phosphazo compound and the carboxylic acid is complete, the amide dissolved in the clear solvent can in many cases be decanted from the gelatinous precipitate of metaphosphoric acid.
The amide is then crystallized from the solvent, and it is thus obtained in a state of excellent purity. It can also be obtained by removing the solvent by steam stripping and subsequent filtration of the amide, or any other method of separation. If further purification of the amide is desired or deemed necessary; it can be re-crystallized from alcohol or some other suitable solvent. -If the desired amide is liquid-
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de, its separation is generally carried out by extraction with ether after removal of the solvent.
The solvent employed for the reaction of the phosphate compound and the carboxylic acid can be any normally liquid aliphatic or aromatic hydrocarbon or their chlorinated derivatives such as solvent naphtha, octane, kerosene, benzene, toluene, monochlorbenzene,
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monechlertoluene, octadecyl chloride, chlorinated kerosene and the like; oxygenated organic solvents such as ethers and cetanes and normally liquid heterocyclic nitrogen bases such as pyridine, quinoline and the like.
It has been stated above that the phosphaze compounds used in the preparation of the amides according to this process have the following general formula:
R - N 'P-NHR or the dimer represented by the formula:
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(R - N. P - NHR) 2 The accuracy of these general formulas has been verified analytically.
However, it is permissible that the configuration of the atoms in the molecule is not necessarily linear, but either as follows:
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The general formula given for the phosphazo compounds should therefore be conceived as comprising the cyclic configuration and that the process is not limited to the use of compounds of the linear type for the production of the amides, the phosphazo compounds obtained by the reaction of a primary amine with phosphorus trichloride which can
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affecting the cyclic form. These two types of intermediate phosphazo compounds react with the carboxylic acid compounds to form amides according to the present invention without modification of the process.
The following examples serve to illustrate this invention, but of course they do not imply any limitation on the present invention which is not limited to the particular products indicated. Parts are given by weight, unless otherwise indicated.
Example 1.
Heated to moderate reflux with stirring for one to two hours 7.4 p. rpopienic acid and 180 p. of a toluene solution containing the active phosphorus compound obtained by reacting 32.3 p. of N-cetylamine and 6.9 p. of phosphorus trichloride. The reaction mixture is then treated with 100%. of 10% sodium carbonate solution and subjected to stripping with water vapor. It separates 13.8 gr. (73% of theory) of crude N-ectylprepionamide from the aqueous layer.
The oily N-octylpropionamide is dissolved in ether and the ethereal solution is treated with weak hydrochloric acid; the N-cetylpripionamide which separates is then distilled off under reduced pressure and is present in the form of a viscous liquid colored pale yellow which boils at 120-122 ° C., under @ 1.5 mm.
Analysis: Calculated N: 7.56, Found N: 7.62.
Example ¯Il
Heated to reflux temperature while maintaining moderate reflux for one to two hours 33.4 p. p-nitrobenzeic aeid and 21.4 p. of phenylphoesphazoanide in 170 p. toluene. The reaction mixture is then heated with 200 p. 10% sodium carbonate solution and entrained with steam to remove toluene and traces of free aniline remaining in the preparation of phenylphesph azanilide by means of aniline and trichloride of
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phsphere. The product which precipitates is p-nitrobenzanili which is filtered from an alkaline solution which contains small amounts of recoverable unaltered p-nitrobenzelic acid.
We get 42 p. of nitrobenzanilide of melting point 210-211 C. (in the literature: 210-211-C).
Example III.
Heated to reflux temperature, at moderate reflux, with stirring for one to two hours 24.4 p. benzolic acid and 180 p. of a toluene solution containing the active phosphorus compound obtained by reaction of 56.5 p. of N-butylamine and 13.8 p. of phosphorus trichloride in 80 p. toluene. The reaction mixture is then treated with 200 cc. of 10% sodium carbonate solution and subjected to stripping with water vapor. It is then depleted with ether, which is then evaporated from the extraction liquor. 19.9% remains. N-butylbenzamide which is recrystallized from a benzene-petroleum ether mixture; we obtain 15.9 gr. of pure N-butylbenzamide of melting point 41-42 C.
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example IV.
Heated to reflux temperature, with stirring, at moderate reflux and for one to two hours 24.4 p. benzolic acid and 180 p. of a toluene solution containing the active phosphorus compound obtained by the reaction of 45.5 p. of cyclohexamine and 13.8 p. of phosphorus trichloride in 80 p. toluene. When the reaction is complete, the reaction mixture is allowed to stand, resulting in the formation of a separate clear toluene solution. Decanted and crystallized -. ,,, We ,, obtained 22.7 p. of benzamide-
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Cyclohexane, melting point 145-149 C. (in literature: 149 C.).
A further 5% fraction can be obtained from the toluene mother liquor. of benzamidecycle-hexane by entrainment with water vapor in the sodium carbonate solution, followed by extraction with ether according to Example III.
EXAMPLE V.
The mixture is heated at reflux temperature, with stirring, at moderate reflux, for one to two hours 24.6 p. nicotinic acid and 21.4 p. of phenylphesphezaoanilide in 170 p. toluene. When the reaction is complete, the hot toluene solution is left to separate from the sticky residue formed, then it is decanted and cooled by external cooling. 15 p. of crude nicetinanilide of melting point 124-126.
Example VI.
We heat to the reflux temperature 86.5 p. sulfanilic acid and 75 p. pyridine, then cooled to 55 ° C. A 13.75 p solution is then dropped dropwise. of phosphorus trichloride in 15 p. pyridine in this mixture. The resulting solution is again brought to reflux temperature and stirred at this temperature for one to two hours. It is then cooled to 75 ° C. and 24.4 p. of benzoic acid to the mixture which is again brought to reflux temperature. The reaction mixture is kept under moderate reflux for one to two hours, then subjected to stripping with water vapor in the presence of an alkaline agent.
The clear alkaline aqueous solution remaining in the vessel is cooled, and the white crystals formed are filtered and dried. 53.6 µ is collected. of crude sodium N-benzeylsulfanilate. This crude product is recrystallized from water.
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Example VII.
The mixture is heated to reflux temperature, with stirring, at moderate reflux, for one to two hours 20.8 p. malonic acid and 42.8 p. of phenylphosphazonanilide in 300 μ of toluene. The reaction mixture is then treated with 350 p. of 10% sodium carbonate solution and steaming to remove toluene and free aniline which may be present. The product precipitated in the apparatus is N.N'-diphenylmalonamide which is filtered from the alkaline solution and which is purified by crystallization from alcohol.
We get 33%. (65% of theory) of N.N'-diphenylmalonamide of melting point 226-287 (in the literature: ature 225 C.).
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