DD249382A3 - METHOD FOR PRODUCING PIPERAZINIUM SALTS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Piperaziniumsalzen durch Reaktion aromatischer Amine mit Alkylhalogeniden oder direkt ihrer Ammoniumsalze bei hoeheren Temperaturen. Das erfindungsgemaesse Verfahren beruht darauf, dass fuer die Herstellung der Piperaziniumsalze aromatische Amine eingesetzt werden, die sich in einfacher Weise und guter Ausbeute umlagern. Es lassen sich sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Piperaziniumsalze herstellen, deren grenzflaechenaktive Wirksamkeit sie fuer den Einsatz in Netz- und Reinigungsmitteln sowie als Korrosionsinhibitoren verwendbar macht.The invention relates to a process for the preparation of piperazinium salts by reaction of aromatic amines with alkyl halides or directly their ammonium salts at higher temperatures. The process of the invention is based on the fact that aromatic amines are used for the preparation of the piperazinium salts, which rearrange in a simple manner and in good yield. Both symmetrical and unsymmetrical piperazinium salts can be prepared whose interfacial activity makes them suitable for use in wetting and cleaning agents and as corrosion inhibitors.
Description
R1 und R2, die entweder gleich oder verschieden sein können und CnH2n + 1, C6H5, C6F5CH2 bedeuten,R 1 and R 2 , which may be either identical or different and denote C n H 2n + 1 , C 6 H 5 , C 6 F 5 CH 2 ,
R1 und R2 gemeinsam CH2CH2-B-CH2CH2 darstellen, wobeiR 1 and R 2 together represent CH 2 CH 2 -B-CH 2 CH 2 , wherein
B O, S, CH2, NR3,BO, S, CH 2 , NR 3 ,
R CnH2n + I, C6H5CH2, C6F5CH2, CnH2n + 1CO, CnF2n + 1CO, ArF undRC n H 2n + I, C 6 H 5 CH 2 , C 6 F 5 CH 2 , C n H 2n + 1 CO, C n F 2n + 1 CO, Ar F and
η einen Wert von 1 bis 10 sind, sowieη are a value from 1 to 10, as well
X Chlor, Brom oder Iod ist, dadurch gekennzeichnet, daß fluoraromatische Amine des TypsX is chlorine, bromine or iodine, characterized in that fluoroaromatic amines of the type
.R1 Ar-O-CH2CH2-N. ;.R 1 Ar-O-CH 2 CH 2 -N. ;
in der Ar einen Fluoraromat bedeutet, mit Alkylhalogeniden im Molverhältnis von mindestens 1:1 oder direkt die entsprechenden Ammoniumsalze bei einer Temperatur von 120 bis 210°C erhitzt werden.in which Ar means a fluoroaromatic, with alkyl halides in a molar ratio of at least 1: 1 or directly the corresponding ammonium salts are heated at a temperature of 120 to 210 ° C.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als fluoraromatische Amine 2-Pentafluorphenoxyethyl-amine verwendet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that 2-pentafluorophenoxyethyl amines are used as the fluoroaromatic amines.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkylhalogenide Aryloxy-alkylhalogenide verwendet werden.3. The method according to claim 1, characterized in that are used as alkyl halides aryloxy-alkyl halides.
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Piperaziniumsalzen. Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen sind a.ufgrund ihrer grenzflächenaktiven Wirksamkeit geeignet für den Einsatz in Netz- und Reinigungsmitteln sowie als Korrosionsinhibitoren.The invention relates to a process for the preparation of piperazinium salts. Due to their surface-active activity, the compounds prepared according to the invention are suitable for use in wetting and cleaning compositions and as corrosion inhibitors.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Unsymmetrische Piperaziniumderivate sind bekannt und werden durch Reaktion von Chloressigsäureestern mit 1,4-Dimethyl-piperazin hergestellt (A. J. Wysocki u. D. Taber in: Surfactant Science Series, Vol. 4: Cationic Surfactants, herausgg. ν. E. Jungermann, Marcel Dekker, Inc., New York 1970, S. 138 bis 140). Die Chloressigsäureester werden gewonnen durch Veresterung von Chloressigsäure mit Alkoholen unter Verwendung von Naphthalinsulfonsäure als Katalysator und kontinuierlicher Entfernung von Wasser durch azeotrope Destillation mit Benzen.Unsymmetrical piperazinium derivatives are known and are prepared by reaction of chloroacetic acid esters with 1,4-dimethyl-piperazine (AJ Wysocki and D. Taber in: Surfactant Science Series, Vol 4: Cationic Surfactants, edited by E. Jungermann, Marcel Dekker , Inc., New York 1970, pp. 138-140). The chloroacetic acid esters are obtained by esterification of chloroacetic acid with alcohols using naphthalenesulfonic acid as a catalyst and continuous removal of water by azeotropic distillation with benzene.
Nachteilig ist - abgesehen von der komplizierten Synthese - auch der Gehalt an Carbonsäureestergruppen, die hydrolyseanfällig sind. Dieses beeinträchtigt die Anwendungsbreite der Verbindungen. Ferner lassen sich mit dieser Methode, nur unsymmetrische Piperaziniumsalze herstellen. Eine breite Variation der Struktur ist nicht möglich.A disadvantage is - apart from the complicated synthesis - and the content of carboxylic acid ester groups that are susceptible to hydrolysis. This affects the scope of the connections. Furthermore, only asymmetric piperazinium salts can be prepared by this method. A wide variation of the structure is not possible.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, Piperaziniumsalze in einfacher Weise und auf einem generell anwendbaren Wege herzustellen, so daß sowohl unsymmetrische als auch symmetrische Piperaziniumsalze in großer Breite verfügbar werden.The object of the invention is to produce piperazinium salts in a simple manner and in a generally applicable way, so that both unbalanced and symmetrical piperazinium salts become available in a wide range.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Das Ziel der Erfindung wird erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung von Piperaziniumsalzen der FormelThe object of the invention is achieved by a process for the preparation of piperazinium salts of the formula
R1 und R2, die entweder gleich oder verschieden sein könnenR 1 and R 2 , which may be either the same or different
und CnH2n + 1, C6H5, C6F5CH2 bedeuten, oder , . .and C n H 2n + 1 , C 6 H 5 , C 6 F 5 CH 2 , or,. ,
R1 und R2 gemeinsam CH2CH2-B-CH2CH2 darstellen, wobeiR 1 and R 2 together represent CH 2 CH 2 -B-CH 2 CH 2 , wherein
B O, S, CH2, NR3,BO, S, CH 2 , NR 3 ,
R3 CnH2n + ,, C6H5CH2, C6F5CH2, CnH2n + 1CO, CnF2n + 1CO, ArFundR 3 C n H 2n + , C 6 H 5 CH 2 , C 6 F 5 CH 2 , C n H 2n + 1 CO, C n F 2n + 1 CO, Ar F and
η einen Wert von 1 bis 10 sind, sowieη are a value from 1 to 10, as well
X Chlor, Brom oder Iod ist, indem erfindungsgemäß fluoraromatische Amine des TypsX is chlorine, bromine or iodine, according to the invention by the invention fluoroaromatic amines of the type
Ar - 0 -Ar - 0 -
in der Ar einen Fluoraromat bedeutet, mit Alkylhalogeniden im Molverhältnis von mindestens 1:1 oder direkt die entsprechenden Ammoniumsalze bei einer Temperatur von 120 bis 210°C erhitzt werdenin which Ar means a fluoroaromatic, with alkyl halides in a molar ratio of at least 1: 1 or directly the corresponding ammonium salts are heated at a temperature of 120 to 210 ° C.
Die dabei eintretende Reaktion vollzieht sich gemäß folgender Gleichung: The occurring reaction takes place according to the following equation:
2 Ar - 0 - CH CH -N2 Ar - 0 - CH CH - N
+ 2 RX+ 2 RX
Ar-O- CH0CH,Ar-O-CH 0 CH,
2 X'2 X '
2 X" +2Ar-O-R2X "+ 2Ar-O-R
Die Umsetzung des fluoraromatischen Amins mit dem Alkylhalogenid führt über das entsprechende Ammoniumsalz zu dem Zielprodukt. Dadurch ist es erfindungsgemäß auch möglich, durch Erhitzen eines solchen Ammoniumsalzes bei Temperaturen von 120 bis 21O0C direkt das Piperaziniumsalz zu erhalten.The reaction of the fluoroaromatic amine with the alkyl halide leads to the target product via the corresponding ammonium salt. As a result, it is also possible according to the invention to obtain the piperazinium salt directly by heating such an ammonium salt at temperatures of from 120 to 21O 0 C.
Unter den erfindungsgemäß einzusetzenden fluoraromatischen Aminen, in denen der Rest Ar einen Fluoraromaten bedeutet, sind die am N-Atom cyclisierten Verbindungen wie Morpholin, Thiomorpholin, Piperazin und Piperidin besonders interessant. So ist im Falle des Piperazine durch die Variation des Substituenten am zweiten N-Atom eine Palette neuer Verbindungen herstellbar. Besondere Grenzflächenaktivität zeigen vom Piperazin gebildete Verbindungen, in denen R3 einen fluorierten aliphatischen (CnF2n + 1CO) oder fluoraromatischen (C6F5CH2 oder ArF) Rest darstellt. ArF steht für Pentafluorphenyl beziehungsweise davon abgeleitete Verbindungen, beispielsweise CF3-C6F4 oder C6F5-C6F4.Among the fluoroaromatic amines to be used according to the invention in which the radical Ar is a fluoroaromatic, the compounds cyclized on the N atom, such as morpholine, thiomorpholine, piperazine and piperidine, are of particular interest. Thus, in the case of piperazine by the variation of the substituent on the second N-atom, a range of new compounds can be produced. Particular interfacial activity is exhibited by piperazine-formed compounds in which R 3 is a fluorinated aliphatic (C n F 2n + 1 CO) or fluoroaromatic (C 6 F 5 CH 2 or Ar F ) radical. Ar F is pentafluorophenyl or compounds derived therefrom, for example CF 3 -C 6 F 4 or C 6 F 5 -C 6 F 4 .
Ausführungsbeispieleembodiments
80 g (0,28 mol) 2-Pentafluorphenoxyethyl-diethylamin werden mit 62,5 g (0,28 mol) Decylbromid 5 Tage bei 120 bis 1300C erhitzt. Anschließend wird das ausgefallene Salz abfiltriert und mit Aceton gewaschen. Es werden 33 g (67 % d. Th.) einer weißen, festen Substanz erhalten (Schmelzpunkt 270 bis 2750C), deren IR- und NMR-Spektren die folgende Struktur ausweisen:80 g (0.28 mol) of 2-pentafluorophenoxyethyl-diethylamine are heated with 62.5 g (0.28 mol) of decyl bromide at 120 to 130 0 C for 5 days. Subsequently, the precipitated salt is filtered off and washed with acetone. There are obtained 33 g (67% of theory) of a white, solid substance (melting point 270 to 275 ° C.) whose IR and NMR spectra have the following structure:
2 Br2 Br
Das wasserlösliche Produkt zeichnet sich durch die Reduzierung der Oberflächenspannung des Wassers in folgender Weise aus: Konz. (mol/l): 4x10"2 2x10"2 1X10"2 The water-soluble product is characterized by the reduction of the surface tension of the water in the following way: Conc. (Mol / l): 4x10 " 2 2x10" 2 1X10 " 2
σ (mN/m): 29 36 43 σ (mN / m): 29 36 43
80 g (0,27 mol) N-(2-Pentafluorphenoxyethyl-morpholin werden mit 60 g (0,27 mol) Decylbromid 5 Tage bei 120 bis 130"C erhitzt, wobei sich das Reaktionsgemisch verfestigt. Nach Extraktion des mit Diethylether löslichen Anteils wird der Rückstand mit Aceton80 g (0.27 mol) of N- (2-pentafluorophenoxyethylmorpholine are heated with 60 g (0.27 mol) of decyl bromide at 120 to 130 ° C. for 5 days, during which time the reaction solidifies, after extraction of the diethyl ether-soluble fraction the residue becomes acetone
gewaschen. Es werden 46,5 g (89% d. Th.) des Piperaziniumsalzes erhalten (Schmelzpunkt über 36O0C). Das entstandene Produkt mit der Strukturwashed. 46.5 g (89% d. Th.) Of the Piperaziniumsalzes obtained (melting point about 36O 0 C). The resulting product with the structure
2 Br2 Br
die durch IR- und NMR-Spektren belegt wird, ist wasserlöslich und reduziert die Oberflächenspannung des Wassers in folgender Weise:which is occupied by IR and NMR spectra, is water-soluble and reduces the surface tension of the water in the following way:
Konz. (mol/l): 4x10"2 2x10-2 1 x 10"2 Conc. (Mol / l): 4x10 "2x10 2 2 1 x 10" 2
σ (mN/m): 28 28 33σ (mN / m): 28 28 33
69,2 g (0,1 mol) N-Pentafluorphenoxyethyl-N'-perfluoroctanoyl-piperazin werden gemeinsam mit 18,4 g (0,1 mol) Butyliodid 24 Stunden bei 1200C erhitzt. Nach Extraktion mit Ether und Waschen mit Aceton verbleiben 50,9 g (80% d. Th.) eines Piperaziniumsalzes der Struktur69.2 g (0.1 mol) of N-Pentafluorphenoxyethyl-N'-perfluorooctanoyl-piperazin be together with 18.4 g (0.1 mol) of butyl iodide for 24 hours at 120 0 C heated. After extraction with ether and washing with acetone, 50.9 g (80% of theory) of a piperazinium salt of the structure remain
C7F15CO -C 7 F 15 CO -
N - COC7F15 N - COC 7 F 15
.].]
2 I2 I
das bei 320 °C unter Zersetzung schmilzt und in Wasser eine Oberflächenspannungserniedrigung in folgender Weise ergibt: Konz. (mol/l): 4x10"2 2x10"2 1 x 10"2 which melts at 320 ° C with decomposition and results in water has a surface tension reduction in the following manner: Conc. (mol / l): 4x10 "2x10 2" 2 1 x 10 "2
σ (mN/m): 20 20 25σ (mN / m): 20 20 25
42,9 g (0,1 mol) 2-Octafluortoluenoxyethyl-diphenylamin und 19,3 g (0,1 mol) Octylbromid werden zusammen 4 Tage bei 170°C erhitzt. Nach beschriebener Aufarbeitung ergeben sich 22,6 g (82% d. Th.) eines Piperaziniumsalzes der Struktur42.9 g (0.1 mol) of 2-octafluorodoluenoxyethyl-diphenylamine and 19.3 g (0.1 mol) of octyl bromide are heated together at 170 ° C for 4 days. After work-up as described, 22.6 g (82% of theory) of a piperazinium salt of the structure are obtained
2 Sr ,2 Sr,
das einen Schmelzpunkt von 290 bis 295°C hat und die Oberflächenspannung des Wassers wie folgt reduziert: Konz. (mol/l): 4x10~2 2x10"2 1 x 10~2 which has a melting point of 290-295 ° C and the surface tension of the water is reduced as follows: Conc. (mol / l): 4x10 ~ 2x10 2 "2 1 x 10 -2
σ (mN/m): 27 32 43σ (mN / m): 27 32 43
38,1 g (0,1 moi) 2-Pentafluorphenoxyethyl-methyl-decylamin und 13,5 g (0,1 mol) Heptyichiorid werden 5 Tage auf 1500C erhitzt. Das abgeschiedene Produkt wird filtriert und gewaschen mit Diethylether und Aceton. Es ergibt 17,5 g (75% d. Th.) des folgenden Piperaziniumsalzes38.1 g (0.1 mol) 2-Pentafluorphenoxyethyl-methyl-decylamine, and 13.5 g (0.1 mol) are heated Heptyichiorid 5 days at 150 0 C. The deposited product is filtered and washed with diethyl ether and acetone. This gives 17.5 g (75% of theory) of the following piperazinium salt
2 Cl"2 Cl "
dessen wäßrige Lösung die folgende Reduktion der Oberflächenspannung zeigt: Konz. (mol/l): 4x10"2 2x10~2 1 x 10~2 the aqueous solution following the reduction of the surface tension shows: Conc (mol / l). 4x10 "2x10 2 ~ 2 1 ~ 2 x 10
σ (mN/m): 26 27 30σ (mN / m): 26 27 30
50 g (0,17 mol) N-(2-Pentafluorphenoxyethyl)-piperidin und 78 g (0,27 mol) 2-Pentafluorphenoxyethylbromid werden 5 Stunden bei 1800C erhitzt. Der entstehende Kristallbrei wird mit Aceton verdünnt, abfiltriert und mit Aceton gewaschen. Es werden 26 g (81 % d. Th.) weißer Kristalle erhalten (Schmelzpunkt über 26O0C). Anhand von IR- und NMR-Spektren wurde die nachstehende Struktur nachgewiesen:50 g (0.17 mol) of N- (2-pentafluorophenoxyethyl) piperidine and 78 g (0.27 mol) of 2-pentafluorophenoxyethyl bromide are heated at 180 ° C. for 5 hours. The resulting crystal slurry is diluted with acetone, filtered off and washed with acetone. There are obtained 26 g (81% of theory) of white crystals (melting point above 26O 0 C). Based on IR and NMR spectra, the following structure was detected:
2 Br2 Br
Das wasserlösliche Produkt zeichnet sich durch Reduzierung der Oberflächenspannung des Wassers wie folgt aus: Konz. (mol/l): 4 x K)-2 2x10'2 1 x 10~2 The water-soluble product is characterized by reducing the surface tension of the water as follows: Conc (mol / l): 4 x K) - 2 2x10 '2 1 x 10 ~ 2 only.
σ (mN/m): 29 30 35σ (mN / m): 29 30 35
75 g (0,15 mol) N-(2-Pentafluorphenoxyethyl)-N'-(heptafluortoluyl)-piperazin und 108 g (0,32 mol) 2-Pentafluorphenoxyethyliodid werden 2 Tage bei 1300C erhitzt. Die Kristalle werden mit Aceton aufgeschlämmt, abfiltriert und auf dem Filter mit Aceton gewaschen. Es werden 166 g (60% d. Th.) erhalten (Schmelzpunkt über 2600C). Anhand von IR- und NMR-Spektren wurde nachstehende Struktur bewiesen:75 g (0.15 mol) of N- (2-Pentafluorphenoxyethyl) -N '- (heptafluortoluyl) piperazine and 108 g (0.32 mol) of 2-Pentafluorphenoxyethyliodid are heated at 130 0 C for 2 days. The crystals are slurried with acetone, filtered off and washed on the filter with acetone. 166 g (60% of theory) are obtained (melting point above 260 ° C.). On the basis of IR and NMR spectra, the following structure was proved:
CF.CF.
2 I'2 I '
Das wasserlösliche Produkt zeichnet sich durch Reduzierung der Oberflächenspannung des Wassers in folgender Weise aus: Konz. (mol/l): 4x10-2 2x10"2 1 x 10~2 The water-soluble product is characterized by reducing the surface tension of the water in the following manner from: Conc (mol / l). 4x10- 2 2x10 "2 1 x 10 -2
σ (mN/m): 20 22 28σ (mN / m): 20 22 28
72 g (0,24 mol) N-(2-Pentafluorphenoxyethyl)-morpholin und 70 g (0,24 mol) 2-Pentafluorphenoxyethylbromid werden 6 Stunden bei 1800C erhitzt. Der Kristallbrei wird mit Aceton verdünnt, abfiltriert und mit Aceton gewaschen. Es werden 30 g (64% d. Th.) eines Piperaziniumsalzes erhalten, das mit dem in Beispiel 2 beschriebenen identisch ist.72 g (0.24 mol) of N- (2-Pentafluorphenoxyethyl) morpholine and 70 g (0.24 mol) of 2-Pentafluorphenoxyethylbromid are heated at 180 0 C for 6 hours. The crystal slurry is diluted with acetone, filtered off and washed with acetone. 30 g (64% of theory) of a piperazinium salt identical to those described in Example 2 are obtained.
21 g (0,36 mol) N,N-Bis-(2-pentafluorphenylethyl)-piperidiniumbromid werden 6 Stunden auf 1800C erhitzt. Der entstehende Kristallbrei wird mit Aceton verdünnt, abfiltriert und mit Aceton gewaschen. Es werden 9 g (66% d. Th.) eines Piperaziniumsalzes (Schmelzpunkt über 26O0C) erhalten, das die Struktur des Salzes von Beispiel 6 hat.21 g (0.36 mol) of N, N-bis (2-pentafluorphenylethyl) piperidinium bromide are heated to 180 0 C for 6 hours. The resulting crystal slurry is diluted with acetone, filtered off and washed with acetone. There are obtained 9 g (66% of theory) of a piperazinium salt (melting point above 26O 0 C), which has the structure of the salt of Example 6.
42,1 g (0,1 mol) N-(2,4-Difluorphenoxy-ethyl)-N'-(pentafluorbenzyl)-piperazin werden mit 22,1 g (0,1 mol) Decylbromid fünf Tage bei 125°C erhitzt. Das ausfallende Salz wird abgesaugt und mit Aceton gewaschen. Es werden 27,5 g (73,5% d. Th.) des entsprechenden Piperaziniumsalzes der Struktur42.1 g (0.1 mol) of N- (2,4-difluorophenoxy-ethyl) -N '- (pentafluorobenzyl) -piperazine are heated at 125 ° C. for 5 days with 22.1 g (0.1 mol) of decyl bromide , The precipitated salt is filtered off with suction and washed with acetone. There are 27.5 g (73.5% of theory) of the corresponding piperazinium salt of the structure
IC6F5 - CH2 - NIC 6 F 5 - CH 2 - N
2 Br2 Br
erhalten, das bei 290 bis 2950C schmilzt. Das wasserlösliche Salz reduziert die Oberflächenspannung in folgender Weise: Konz. (mol/l): 4χ10'2 2x10~2 ixiO"2 obtained, which melts at 290 to 295 0 C. The water-soluble salt reduces the surface tension in the following manner: Conc. (Mol / l): 4χ10 ' 2 2 × 10 -2 ixiO 2
σ (mN/m): 21 22 26σ (mN / m): 21 22 26
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-
1985
- 1985-04-16 DD DD27519785A patent/DD249382A3/en not_active IP Right Cessation
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1986
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