Verfahren zur Herstellung von 2,4-Diamino-6-substituierten-1,3,5-triazinen (Guanaminen) Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von symmetrischen Triazinen (Guana- minen), welche durch Umsetzen von Cyanamidsalzen, die mit einem organischen Säurerest substituiert sind, mit Guanid-insalzen gewonnen werden.
Mit der Herstellung von Guanaminen beschäf tigt sich eine grosse Zahl von Verfahren, die in d-.m Buch s-Triazines and Derivates> von E. M. Smolin und L. Rapoport, Interscience Publishers, New York 1959, zusammengestellt sind.
Alle diese Verfahren weisen erhebliche Nasch teile auf, indem entweder die Ausgangsprodukte schwer zugänglich sind (Acyl-, Aroylguanidine, Bi- guanide, Nitrile) oder bei der Bildung des Triazinrings infolge unerwünschter Nebenreaktionen Substanzver luste eintreten (Acyl-, Aroylguanidine) oder die Aus gangsstoffe sehr teuer sind (Nitrile).
Es wurde nun gefunden, dass sich Salze belie biger Cyanamidderivate der allgemeinen Formel R - CO - NB - CN (die unter anderem sehr leicht aus Kalkstickstoff gewonnen werden) mit Salzen des Guanidins durch eine Ringschlussreaktion in z. T. fast quantitativer Ausbeute zu den entsprechenden Guanaminen umsetzen lassen. Der ,vermutliche Reak tionsverlauf wird durch das nachstehende Formel schema zum Ausdruck gebracht.
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Dieses Ergebnis ist überraschend, zumal die für die Bildung des Triazinrings verantwortlichen Reak tionen, das heisst die Anlagerung des Guanidinsalzes an die Nitrilgruppe und die Kondensation mit der Carbonylgruppe, für sich allein nur mässige Ausbeu ten liefern. Erst die Koppelung der beiden Reaktions schritte verhilft bei der grossen Bildungstendenz des relativ energiearmen Triazingerüstes der Umsetzung zu dem raschen und glatten Verlauf, ohne dass Katalysatoren oder Kondensationsmittel benötigt werden.
Das vorliegende Verfahren zeichnet sich auch durch sehr einfache Handhabe bei der Durchfüh rung der Reaktion aus. Die Reaktionspartner wer- den nach einer bevorzugten Arbeitsweise entweder in äquivalenten Mengen oder mit einem überschuss der billigeren Reaktionskomponente in einem offenen Gefäss bei Temperaturen, die unter bzw. nicht nen nenswert über dem Schmelzpunkt des darzustellen den Guanamins liegen, zusammengeschmolzen, bis die Schmelze zu erstarren beginnt.
Das Aufarbeiten des Reaktionsgemisches erfolgt im Falle von was serunlöslichen Guanaminen durch Auslaugen des erhaltenen Schmelzkuchens mit Wasser, wobei das Guanamin in grosser Reinheit zurückbleibt. Bei der Darstellung von wasserlöslichen Guanaminen kön nen die Ausgangsstoffe auch so gewählt werden, dass bei der Reaktion wasserunlösliche Salze entstehen, so dass in diesem Falle die Abtrennung der wässrigen Guanaminlösung durch Filtration leicht erfolgen kann.
In geeigneten Fällen kann man sich zur weite ren Reinigung auch der Sublimation, gegebenenfalls unter Vakuum, bedienen.
Da der Reaktionsablauf zu einem wesentlichen Teil in einer Wasserbildung besteht, kann man mit Vorteil alle technischen Massnahmen anwenden, die zur Unterstützung geeignet sind, z. B. Arbeiten un ter vermindertem Druck, Zusatz von wasserentzie henden Mitteln, Durchleiten eines Inertgases <I>gege-</I> benenfalls unter Druck.
Die Reaktion lässt sich aber auch in indifferen- ten Lösungsmitteln und- in Suspensionen durchfüh ren, wobei man wegen der erforderlichen Reaktions temperatur mit entsprechenden hochsiedenden Flüs sigkeiten arbeiten muss. <I>Beispiel 1</I> a) 80 Gewichtsteile Caleiumbenzoylcyanamid mal 21-1.,O werden mit 65 Gewichtsteilen Guanidin- nitrat (Molverhältnis 1 :2) in einem offenen Gefäss unter intensivem Rühren bei einer Temperatur von 180-220 zusammengeschmolzen und so lange ge rührt, bis die Schmelze zu erstarren beginnt.
Nun lässt man das Reaktionsgemisch abkühlen und be handelt den Schmelzkuchen mit heissem Wasser, bis das bei der Umsetzung entstandene Calciumnitrat herausgelöst ist. Das ungelöst zurückbleibende Ben- zoguanamin wird abgenutscht, gründlich mit Wasser nachgewaschen und getrocknet. Es besitzt einen sehr hohen Reinheitsgrad und hat einen Schmelzpunkt von 223-22511C.
b) Werden 25 Gewichtsteile Calciumbenzoylcyan- amid (79 /o ig) mit 17,0 Gewichtsteilen Guanidin- nitrat (Molverhältnis 1 : 2) unter vermindertem Druck bei einer Temperatur von 180-200 C umgesetzt, so erhält man 20,6 Gewichtsteile Benzoguanamin (etwa 924/o der Theorie).
c) 95 Gewichtsteile (954/aiges) Kaliumbenzoyl- cyanamid werden mit 62 Gewichtsteilen Guanidnn- sulfat (Molverhältnis 1:l) in einem Tiegel bei einer Temperatur von 200-230 C innerhalb 45 Minuten in der Schmelze umgesetzt. Die Aufarbei- tung erfolgt wie im Beispiel la). Dabei werden 854/o reines Benzoguanamin vom Fp. 222-225 C erhalten.
d) In einem 2-1-Dreihalskolben, der mit Rühr werk und Destillierbrücke versehen ist, werden<B>100</B> Gewichtsteile Ca-Benzoylcyanamid (78"@ o ig) und 55 Gewichtsteile Guanid'inhydrochlorid in 1000 Ge wichtsteilen Nitrobenzol suspendiert und auf 21011C erhitzt. Der Kolbeninhalt wird unter heftigem Rüh ren etwa eine Stunde bei dieser Temperatur gehal ten. Das bei der Reaktion entstehende Wasser destil liert über die Brücke laufend ab. Danach wird das Nitrobenzol im Vakuum entfernt und der Rück stand wie in Beispiel la) angeführt aufgearbeitet.
Man erhält etwa 704/o der theoretisch möglichen Menge Benzoguanamin vom Schmelzpunkt 218 bis 220 C.
<I>Beispiel 2</I> a) 83 Gewichtsteile Natriumacetylcyanamid wer den mit 76 Gewichtsteilen Guanidincarbonat im Mol- verhältnis 1 : 0,5 in einem offenen Tiegel unter Rüh ren bei einer Temperatur von l80-220 zusammen geschmolzen.
Nach dem Erstarren der Schmelze nimmt man den Kuchen in etwa 1000 Gewichtstailen Wasser auf und erhitzt, bis sich das Produkt vollständig in Wasser gelöst hat. Anschliessend wird die Lösung fil triert und langsam abgekühlt, wobei sich vollkom men reines Acetoguanamin vom Schmelzpunkt 271 bis 272 C in 75-80%iger Ausbeute abscheidet. b) 83 Gewichtsteile Natriumacetyleyanamid wer den mit<B>152</B> Gewichtsteilen Guaniddncarbonat im Molverhältnis 1 :
1 in einem offenen Tiegel unter Rühren bei einer Temperatur von 180-220 zusam mengeschmolzen.
Die Aufarbeitung der Schmelze erfolgt wie unter 2a) beschrieben.
Die Ausbeute ist fast quantitativ, bezogen auf Na-Acetylcyanamid. <I>Beispiel 3</I> 20 Gewichtsteile Di-(N-natrium-N-cyan)-phthal- amid werden mit 18 Gewichtsteilen Guanidinnitrat (Molverhältnis 1 :
2) unter vermindertem Druck durch kontinuierliches Abziehen des bei der Reaktion ent stehenden Wassers bei einer Temperatur von 150 bis 180 C zusammengeschmolzen. Nach Beendigung der Reaktion wird das Reaktionsgemisch mit heissem Wasser ausgelaugt und anschliessend zur Entfernung von Verunreinigungen mit verdünnter Lauge dige- riert. Das auf diese Weise erhaltene Phthalo-bi- guanamin hat einen Schmelzpunkt von 356-359 C.
<I>Beispiel 4</I> Bei der Umsetzung von 20 Gewichtsteilen m- Nitrobenzoyl-calciumcyanam.id mit<B>11,8</B> Gewichts teilen Guanidinnitrat (Molverhältnis 1 : 2) unter kon tinuierlichem Absaugen des entstehenden Wassers erhält man in recht guter Ausbeute (etwa 20 Ge wichtsteile) m-Nitrobenzoguanamin vom Fp. 241 bis 244 C. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt wie im Versuch la) beschrieben.
<I>Beispiel 5</I> Die Umsetzung von 20 Gewichtsteilen Adipin- säure-bis-(natriumcyanamid) mit 16 Gewichtsteilen Guynidinhydrochlorid unter vermindertem Druck liefert etwa 14 Gewichtsteile Adipoguanamin vom Schmelzpunkt 297-300' C.
<I>Beispiel 6</I> 19 Gewichtsteile p- Chlorbenzoyl - calciumcyan- amid werden mit 11,6 Gewichtsteilen Guanidinnitrat in 100 Gewichtsteilen Nitrobenzol unter Rühren bei 210 C etwa drei Stunden erhitzt. Anschliessend wird das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen und der Rückstand aus verdünnter Salzsäure umkristallisiert. Die freie Base erhält man durch Zugabe der ent sprechenden Menge Alkalihydroxyd. Die Ausbeute an p-Chlorbenzoguanamin beträgt 60 bis 7011/o der Theorie. Fp. 248-249 C.
<I>Beispiel 7</I> 16,4 Gewichtsteile Ca-Cyclehexoyleyanamid wer den mit 12 Gewichtsteilen Guanidinnitrat bei einer Temperatur von 220-240 C unter vermindertem Druck (etwa 14 mm Hg) und kräftigem Rühren innerhalb 15 Minuten verschmolzen. Die erkaltete Schmelze wird mit heissem Wasser ausgelaugt und das dann unlösliche Hexahydrobenzoguanamin ab- genutscht. Das Guanamin hat einen Schmelzpunkt von 210 C. Die Ausbeute beträgt 80 0/a der Theorie.
Die Beispiele können durch Variation der Aus gangsstoffe beliebig vermehrt werden.
Process for the preparation of 2,4-diamino-6-substituted-1,3,5-triazines (guanamines) The invention relates to a process for the preparation of symmetrical triazines (guanamines), which by reacting cyanamide salts with are substituted with an organic acid residue, are obtained with guanide salts.
A large number of processes are involved in the production of guanamines, which are compiled in the book s-Triazines and Derivates> by E. M. Smolin and L. Rapoport, Interscience Publishers, New York 1959.
All of these processes have considerable delicacies, in that either the starting materials are difficult to access (acylguanidines, aroylguanidines, biguanides, nitriles) or substance losses occur during the formation of the triazine ring due to undesired side reactions (acylguanidines, aroylguanidines) or the starting materials are very expensive (nitriles).
It has now been found that salts of any cyanamide derivatives of the general formula R - CO - NB - CN (which, among other things, are very easily obtained from calcium cyanamide) with salts of guanidine by a ring closure reaction in z. T. can convert almost quantitative yield to the corresponding guanamines. The presumable course of the reaction is expressed by the formula below.
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This result is surprising, especially since the reactions responsible for the formation of the triazine ring, that is, the addition of the guanidine salt to the nitrile group and the condensation with the carbonyl group, only provide moderate yields. Only the coupling of the two reaction steps helps the reaction to proceed quickly and smoothly, given the great tendency to form the relatively low-energy triazine structure, without the need for catalysts or condensation agents.
The present method is also characterized by very simple handling when carrying out the reaction. According to a preferred procedure, the reactants are melted together either in equivalent amounts or with an excess of the cheaper reaction component in an open vessel at temperatures that are below or not significantly above the melting point of the guanamine to be prepared until the melt solidifies begins.
In the case of guanamines which are insoluble in water, the reaction mixture is worked up by leaching the melting cake obtained with water, the guanamine remaining in high purity. When preparing water-soluble guanamines, the starting materials can also be chosen so that water-insoluble salts are formed during the reaction, so that in this case the aqueous guanamine solution can easily be separated off by filtration.
In suitable cases, sublimation, if necessary under vacuum, can also be used for further cleaning.
Since the course of the reaction consists to a large extent in the formation of water, all technical measures can be used with advantage that are suitable for support, eg. B. Working under reduced pressure, adding dehydrating agents, passing an inert gas through, if necessary under pressure.
However, the reaction can also be carried out in indifferent solvents and suspensions, in which case, because of the required reaction temperature, one has to work with corresponding high-boiling liquids. <I> Example 1 </I> a) 80 parts by weight of Caleiumbenzoylcyanamid times 21-1., O are melted together with 65 parts by weight of guanidine nitrate (molar ratio 1: 2) in an open vessel with intensive stirring at a temperature of 180-220 and Stirred until the melt begins to solidify.
The reaction mixture is now allowed to cool and the melt cake is treated with hot water until the calcium nitrate formed during the reaction is dissolved out. The undissolved benzoguanamine that remains is filtered off with suction, washed thoroughly with water and dried. It is very pure and has a melting point of 223-22511C.
b) If 25 parts by weight of calcium benzoyl cyanamide (79%) are reacted with 17.0 parts by weight of guanidine nitrate (molar ratio 1: 2) under reduced pressure at a temperature of 180-200 ° C., 20.6 parts by weight of benzoguanamine are obtained ( about 924 / o of theory).
c) 95 parts by weight (954 / yr) of potassium benzoyl cyanamide are reacted with 62 parts by weight of guanidine sulfate (molar ratio 1: 1) in a crucible at a temperature of 200-230 ° C. in the melt within 45 minutes. The processing takes place as in example la). This gives 854% pure benzoguanamine with a melting point of 222-225 ° C.
d) In a 2-1 three-necked flask equipped with a stirrer and a distillation bridge, 100 parts by weight of calcium benzoylcyanamide (78 "@ oig) and 55 parts by weight of guanidine hydrochloride in 1000 parts by weight of nitrobenzene suspended and heated to 210 ° C. The contents of the flask are kept at this temperature for about an hour with vigorous stirring. The water formed during the reaction is continuously distilled over the bridge. The nitrobenzene is then removed in vacuo and the residue is as in the example la) listed worked up.
About 704 / o of the theoretically possible amount of benzoguanamine with a melting point of 218 to 220 ° C. is obtained.
<I> Example 2 </I> a) 83 parts by weight of sodium acetylcyanamide are melted together with 76 parts by weight of guanidine carbonate in a molar ratio of 1: 0.5 in an open crucible with stirring at a temperature of 180-220.
After the melt has solidified, the cake is taken up in about 1000 parts by weight of water and heated until the product has completely dissolved in water. The solution is then filtered and slowly cooled, whereby completely pure acetoguanamine with a melting point of 271 to 272 C separates out in a yield of 75-80%. b) 83 parts by weight of sodium acetyl anamide with <B> 152 </B> parts by weight of guanide carbonate in a molar ratio of 1:
1 melted together in an open crucible with stirring at a temperature of 180-220.
The melt is worked up as described under 2a).
The yield is almost quantitative based on Na-acetylcyanamide. <I> Example 3 </I> 20 parts by weight of di- (N-sodium-N-cyano) phthalamide are mixed with 18 parts by weight of guanidine nitrate (molar ratio 1:
2) melted together under reduced pressure by continuously drawing off the water produced during the reaction at a temperature of 150 to 180.degree. After the reaction has ended, the reaction mixture is leached with hot water and then digested with dilute alkali to remove impurities. The phthalobiguanamine obtained in this way has a melting point of 356-359 C.
<I> Example 4 </I> In the reaction of 20 parts by weight of m-nitrobenzoyl calcium cyanamide with 11.8 parts by weight of guanidine nitrate (molar ratio 1: 2) is obtained with continuous suction of the water formed m-nitrobenzoguanamine of melting point 241 to 244 ° C. is obtained in a very good yield (about 20 parts by weight). The reaction mixture is worked up as described in experiment la).
<I> Example 5 </I> The reaction of 20 parts by weight of adipic acid bis (sodium cyanamide) with 16 parts by weight of guynidine hydrochloride under reduced pressure gives about 14 parts by weight of adipoguanamine with a melting point of 297-300 ° C.
<I> Example 6 </I> 19 parts by weight of p-chlorobenzoyl calcium cyanamide are heated with 11.6 parts by weight of guanidine nitrate in 100 parts by weight of nitrobenzene with stirring at 210 ° C. for about three hours. The solvent is then stripped off in vacuo and the residue is recrystallized from dilute hydrochloric acid. The free base is obtained by adding the appropriate amount of alkali metal hydroxide. The yield of p-chlorobenzoguanamine is 60 to 7011 / o of theory. M.p. 248-249 C.
<I> Example 7 </I> 16.4 parts by weight of Ca-Cyclehexoyleyanamid who fused with 12 parts by weight of guanidine nitrate at a temperature of 220-240 C under reduced pressure (about 14 mm Hg) and vigorous stirring within 15 minutes. The cooled melt is leached with hot water and the then insoluble hexahydrobenzoguanamine is sucked off. The guanamine has a melting point of 210 C. The yield is 80% of theory.
The examples can be increased as required by varying the starting materials.