Verfahren zur Herstellung cyclischer Aldehyd
Es wurde gefunden, dass cyclische Aldehyde in vorteilhafter Weise hergestellt werden können, wenn man cyclische Verbindungen mit reaktionsfähigen, an Kohlenstoffatome gebundenen Wasserstoffatomen mit Dichlor-(dialkylamino)-methanen unter Abspaltung von einem Molekül Chlorwasserstoff kondensiert und auf die Kondensationsprodukte verseifende Mittel einwirken lässt.
Die als Ausgangs stoffe dienenden cyclischen Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen können z. B. der aromatischen, alicyclischen oder heterocyclischen Reihe angehören. Als geeignet haben sich beispielsweise tertiäre Aminoarylverbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen erwiesen, z. B. die Verbindungen der Formel
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worin R einen Benzolrest, der in pStellung zum Stickstoffatom ein Wasserstoffatom enthält, und A1 und A2 gegebenenfalls weitersubstituierte Alkylreste bedeuten. Als Beispiele für Substituenten in den Alkylresten A1 und/oder A2 seien die Oxygruppe, Alkoxygruppen und die Cyangruppe genannt.
Im übrigen enthalten die Alkylreste A1 und A2 mit Vorteil nur wenige Kohlenstoffatome, wie dies bei der Athyl- und Methylgruppe der Fall ist. Der Benzolrest R kann in o- oder m-Stellung zur gegebenenfalls weitersubstituierten Dialkylaminogruppe noch Substituenten enthalten, z. B. Alkylgruppen oder Alkoxygruppen, oder kann von weiteren Substituenten frei sein und der Formel
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entsprechen, worin A1 und A2 die angegebene Bedeutung haben. Als Beispiele für Aminoverbindungen der Formel (2) seien Dimethylaminobenzol, Di äthylaminobenzol und N-Methyl-N-P- cyanäthyl- aminobenzol genannt.
Eine weitere Gruppe von Verbindungen mit reaktionsfähigem, an ein Kohlenstoffatom gebundenem Wasserstoffatom sind diejenigen, die das Ringsystem
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aufweisen, wobei die beiden Kohlenstoffatome des heterocyclischen Fünfringes durch eine Doppelbindung (Indole) oder eine einfache Bindung (Indoline) aneinander gebunden sein können.
Unter den Indolen kommen solche mit freier 3Stellung, wie Indol, 2-Phenylindol, l-Methyl-2- phenylindol, 1 -Methyl-2-phenyl-6-nitroindol oder 1,2-Dimethylindol in Betracht. Bei diesen Verbindungen wird beim vorliegenden Verfahren eine Aldehydgruppe in 3-Stellung eingeführt.
Besonders vorteilhaft lassen sich Aldehydgruppen nach dem vorliegenden Verfahren in die in 2-Stellung befindliche H2C-Gruppe von N-substituierten 3 ,3-Dialkyl-2-methylenindolinen, insbesondere 1,3,3 - Trialkyl-2-methylenindolinen, einführen. Diese kön nen am Stickstoffatom (in 1-Stellung) z. B. durch eine Benzylgruppe oder durch eine weitere Alkylgruppe substituiert sein.
Als Beispiele seien hier
1,3,3-Trimethyl-2-methylenindolin,
1,3 ,3-Triäthyl-2-methylenindolin, l-Benzyl-3 ,3dimethyl-2-methylenindolin,
1,3 ,3-Tsibutyl-2-methylenindolin,
1,3,3 -Trimethyl-5-methoxy-2-methylenindolin, 1, 3, 3-Trimethyl-5-chlor-2-methylenindolin,
1,3,3 -Trimethyl-2-methylenindolin-5-carbon- säure-äthylester und 4, 5-Benzo-1, 3, 3-trimethyl-2-methylenindolin genannt.
Als weitere Ausgangsstoffe werden beim vorliegenden Verfahren Dichlor-(dialkylamino)-methane der Formel
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verwendet. Diese Verbindungen sind neu, und man kann sie herstellen, indem man ein Dialkylformamid mit Phosgen behandelt. Hierbei verwendet man mit Vorteil ein Dialkylforinamid mit niedrigmolekularen Alkylgruppen, wie Diäthylformamid, oder insbesondere Dimethylformamid.
Die Behandlung des Dialkylformamids mit dem Phosgen erfolgt zweckmässig in einem wasserfreien, inerten, organischen Lösungsmittel. Gute Ergebnisse werden beispielsweise mit halogenierten Kohlenwasserstoffen, wie Chlorbenzol, Dichlorbenzolen, Tetrachloräthan, Chloroform oder insbesondere mit Tetrachlorkohlenstoff als Lösungsmittel erzielt.
Durch Einleiten von Phosgen in eine derartige Lösung des Dialkylformamids gestaltet sich die Umsetzung sehr einfach. Man arbeitet mit Vorteil etwa bei Raumtemperatur oder etwas darunter, z. B. bei Temperaturen zwischen 10 und 200.
Es kann angenommen werden, dass zuerst einc Anlagerung von Phosgen an das Dialkylformamid stattfindet und aus in dieser Weise erhaltenen Anlagerungsprodukten Kohlendioxyd abgespalten wird.
Ohne Berücksichtigung der Anlagerung lässt sich die Reaktion wie folgt formulieren:
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Dementsprechend wird bei der Umsetzung von 1 Molekül Dialkylformamid mit 1 Molekül Phosgen I Molekül Kohlendioxyd freigesetzt, was durch experimentelle Befunde bestätigt werden konnte.
Nach beendeter Umsetzung besteht das Reaktionsgemisch somit praktisch nur noch aus dem Lösungsmittel und dem im allgemeinen darin suspendierten Dichlor-(dialkylamino)-methan. Zur Gewinnung eines für die meisten Zwecke genügend reinen Dichlor-(dialkylamino)-methans braucht man deshalb lediglich nach beendeter Umsetzung das Lösungsmittel aus dem Gemisch abzudestillieren.
Zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens ist es nun keineswegs nötig, die Dichlor-(dialkylamino)-methane aus dem Reaktionsgemisch, in welchem sie hergestellt worden sind, zu isolieren, son dem es erweist sich in der Regel als vorteilhaft, diesem Gemisch nach beendeter Umsetzung zwischen Dialkylformamid und Phosgen die Verbindung, in welche eine Aldehydgruppe eingeführt werden soll, gleich zuzusetzen. Zufolge der guten Reaktionsfähigkeit der Dichlor-(dialkylamino)-methane setzt die Kondensation ohne weiteres ein. Im allgemeinen empfiehlt es sich sogar, zwecks Erzielung eines möglichst reinen Endstoffes und einer hohen Ausbeute, die Verbindung mit dem reaktionsfähigen Wasserstoffatom nicht auf einmal, sondern allmählich hinzuzufügen und dafür zu sorgen, dass die Reaktionstemperatur bis zur vollständigen Vereinigung der Komponenten nicht zu hoch, z.
B. nicht über 20", ansteigt. Nachher kann die Temperatur zur Beendigung der Reaktion erhöht werden, beispielsweise auf etwa 50 bis 70". Bei dieser Kondensation verbinden sich je ein Molekül der beiden Reaktionskomponenten unter Abspaltung von einem Molekül Chlorwasserstoff; z. B. nach der folgenden Gleichung:
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Die in dieser Weise erhaltenen Kondensationsprodukte werden nun mit verseifenden Mitteln behandelt. Man vereinigt zu diesem Zweck beispielsweise das Reaktionsgemisch, welches das Kondensationsprodukt enthält, mit Eis oder Eiswasser, wobei im allgemeinen zuerst das Kondensationsprodukt in
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Aus den durch Einwirkung von Wasser erhältlichen, in der Regel im Wasser gelösten Chlorhydraten der Aminoaldehyde können die freien Basen in üblicher Weise mit Hilfe von Alkalien gewonnen werden.
Wie bereits angedeutet, lassen sich nach dem vorliegenden Verfahren Aldehyde mit guter bis sehr guter Ausbeute und in einer praktisch sehr vorteilhaften Arbeitsmethode gewinnen. In dieser Beziehung ist das vorliegende Verfahren dem bekannten Verfahren der deutschen Patentschrift Nr. 677207 überlegen, bei welchem man in 2-Stellung arylierte oder alkylierte Indole mit freier 3-Stellung oder N-substituierte Indoline, die in 2-Stellung eine reaktionsfähige Methylengruppe und in 3-Stellung zwei Alkylgruppen enthalten, mit den Kondensationsprodukten aus Phosgen und N-Formylverbindungen sekundärer aromatischer Amine umsetzt.
In den nachfolgenden Beispielen bedeuten die Teile, sofern nichts anderes bemerkt wird, Gewichtsteile, die Prozente Gewichtsprozente, und die Temperaturen sind, wie in der vorangehenden Beschreibung, in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel 1
In eine Lösung von 40 Teilen Dimethylformamid in 400 Raumteilen Tetrachlorkohlenstoff werden bei 10 bis 200 unter leichter Kühlung 50 Teile Phosgen eingeleitet. Unter Freiwerden von Kohlendioxyd bildet sich Dimethylaminodichlormethan, und dieses fällt, da es in Tetrachlorkohlenstoff praktisch unlöslich ist, als weisse kristalline Masse aus. Nachdem alles Phosgen eingeleitet ist, rührt man so lange nach, bis kein Phosgen mehr nachweisbar ist, was Wasser gelöst wird und die Spaltung zum Aldehyd eintritt. Diese kann gegebenenfalls auch durch Zusatz von Alkalien, z. B. Alkalihydroxyd, vorgenommen werden. Die Hydrolyse kann wie folgt formuliert werden:
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nach etwa 3n Minuten der Fall ist. Nun kühlt man den Kristallbrei auf 10 ab und tropft 80 Teile N-Me thyl-N-fl-cyanäthylaminobenzol dazu.
Es bildet sich nach und nach eine hellgelbe Verbindung von wahrscheinlich folgender Formel
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Nach halbstündigem Rühren bei 10 bis 20 wärmt man langsam auf 50 bis 55" auf, um die Reaktion zu Ende zu führen. Die gelb ausgeschiedene, im Tetrachlorkohlenstoff unlösliche Verbindung schmilzt dabei zu einer gelbbraunen, öligen Masse zusammen, die nach einiger Zeit zu hellgelben Krümeln erstarrt. Man hält 3 bis 4 Stunden bei einer Temperatur von 50 bis 55o und giesst dann das Ganze auf 800 Teile Eis und 200 Teile Wasser, wobei die gelbe Aldehydverbindüng im Wasser in Lösung geht und der Tetrachlorkohlenstoff sich unten klar abscheidet und quantitativ abgetrennt wird.
Die wässerige, kongosauer reagierende Lösung wird unter gutem Rühren durch langsames Einlaufenlassen von 90 bis 130 Teilen 300/obiger Natriumhydroxydlösung neutralisiert, bis auf weiteren Zusatz von Natriumhydroxyd keine weissliche Fällung mehr entsteht.
Die Temperatur soll etwa 15 und der pH-Wert 8 bis 9 betragen. Der anfänglich ölig ausgeschiedene Aldehyd erstarrt rasch zu gelben Krümeln. Man rührt bis zur vollständigen Ausscheidung (klare, hellgelbe überstehende Lösung), filtriert ab, wäscht mit wenig kaltem Wasser nach und trocknet im Vakuum bei 40 bis 50". Der 4-(N-MethylANlss¯cyanäthyl- amino)-benzaIdehyd-(1) wird so in einer Ausbeute von etwa 85 Teilen, entsprechend etwa 90Io der Theorie, erhalten und zeigt einen Schmelzpunkt von 68 bis 71".
In gleicher Weise lassen sich aus Dimethylaminobenzol und Diäthylaminobenzol p-Dimethylaminound p-Diäthylaminobenzaldehyd herstellen.
Beispiel 2
In eine Mischung von 400 Raumteilen Tetrachlorkohlenstoff und 40 Teilen Dimethylformamid werden bei 10 bis 1 5o 50 Teile Phosgen eingeleitet.
Nach dem Verschwinden der Phosgenreaktion werden 86,5 Teile 1,3 ,3-Trimethyl-2-methylenindolin von 5 bis 15 langsam zugegeben. Man rührt etwa zwei Stunden nach und erhöht dann langsam die Temperatur auf 40 bis 50". Wärmt man zu rasch auf, so kann die Reaktion schnell mit Temperatursteigerung bis 600 und Klumpenbildung vor sich gehen. Nach drei Stunden giesst man die Reaktionsmasse unter gutem Rühren auf 100 Teile Eis und Wasser, lässt die Tetrachlorkohlenstoffschicht sich absetzen und trennt ab. Die wässerige Schicht wird mit 130 Teilen 30 Obiger Natriumhydroxydlösung alkalisch gestellt, wobei Hydrolyse zum Aldehyd eintritt unter Abspaltung von Dimethylamin, welches durch kurze Wasserdampfdestillation entfernt wird.
Der Aldehyd der Formel
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scheidet sich beim Erkalten in hell gelbbraunen Krümeln ab. Die Ausbeute an Aldehyd vom Schmelzpunkt 107 bis 1100 beträgt etwa 95 Teile, was 950/8 der Theorie entspricht.