DE102014214674A1 - Process for the preparation of substituted imidazolium salts - Google Patents

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DE102014214674A1
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Olivier Zehnacker
Ulrich Boes
Marc-Christoph Schneider
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D233/00Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings
    • C07D233/54Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members

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Abstract

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1,3-disubstituierten Imidazoliumsalzen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine α-Dicarbonylverbindung, ein Aldehyd, ein Amin und die Wasserstoffsäure des Anions Xn– miteinander umgesetzt werden und die Umsetzung in Wasser, einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel oder deren Gemische erfolgt.This invention relates to a process for the preparation of 1,3-disubstituted imidazolium salts, which comprises reacting an α-dicarbonyl compound, an aldehyde, an amine and the hydrazoic acid of the anion Xn- and reacting in water, one with water miscible solvent or mixtures thereof takes place.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1,3-disubstituierten Imidazoliumsalzen der Formel (I) mit

Figure DE102014214674A1_0001
wobei
R1 ein organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist;
R3 ein organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist;
die Reste R2, R4 und R5 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen;
X für das Anion einer Wasserstoffsäure mit einem pKS-Wert von höchstens 2, bevorzugt höchstens 1, noch bevorzugter im Bereich von –5 bis 1, (jeweils gemessen bei 25 °C, 1 bar in Wasser oder Dimethylsulfoxid) steht, und
n für 1, 2 oder 3 steht,
und das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass
(a) eine α-Dicarbonylverbindung, ein Aldehyd, ein Amin und die Wasserstoffsäure des Anions Xn– miteinander umgesetzt werden und
(b) die Umsetzung in Wasser, einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel oder deren Gemische erfolgt, wobei eine Temperatur von –50 °C bis 15 °C, bevorzugt –5 °C bis 10 °C eingehalten wird.The invention relates to a process for the preparation of 1,3-disubstituted imidazolium salts of the formula (I)
Figure DE102014214674A1_0001
in which
R 1 is an organic radical having from 1 to 20 carbon atoms;
R 3 is an organic radical having 1 to 20 carbon atoms;
the radicals R 2 , R 4 and R 5 are independently selected from the group consisting of hydrogen, organic radical having 1 to 20 carbon atoms;
X is more preferably in the range of -5 to 1, (in each case measured at 25 ° C, 1 bar in water or dimethyl sulfoxide) for the anion of a hydrochloric acid having a pK a value of at most 2, preferably at most 1, and
n is 1, 2 or 3,
and the method is characterized in that
(a) an α-dicarbonyl compound, an aldehyde, an amine and the hydrazoic acid of the anion X n- are reacted together, and
(B) the reaction in water, a water-miscible solvent or mixtures thereof, wherein a temperature of -50 ° C to 15 ° C, preferably -5 ° C to 10 ° C is maintained.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Imidazoliumsalze haben eine große anwendungstechnische Bedeutung als ionische Flüssigkeiten. Unter dem Begriff ionische Flüssigkeiten werden Salze mit einem Schmelzpunkt kleiner 200 °C, insbesondere bei Raumtemperatur flüssige Salze verstanden.Imidazolium salts have great application-related importance as ionic liquids. The term ionic liquids is understood to mean salts having a melting point of less than 200 ° C., in particular salts which are liquid at room temperature.

So eignen sich ionische Flüssigkeiten, insbesondere Imidazoliumsalze zum Beispiel als Lösungsmittel in vielen technischen Anwendungen, zum Beispiel auch für das Lösen von Zellulose.For example, ionic liquids, in particular imidazolium salts, are suitable as solvents in many industrial applications, for example also for the dissolution of cellulose.

Gewünscht sind daher möglichst einfache und kostengünstige Verfahren zur Herstellung derartiger Imidazoliumsalze in möglichst hoher Reinheit und Qualität. Der Stand der Technik beschreibt verschiedene Verfahren zur Synthese der Imidazoliumsalze.Desirable are therefore simple and inexpensive process for the preparation of such imidazolium salts in the highest possible purity and quality. The prior art describes various methods for synthesizing the imidazolium salts.

So beschreibt die WO 2009/027250 A2 allgemein die Synthese von 1,3-Diethylimidazoliumacetat aus Formaldehyd, Glyoxal, Ethylamin und Essigsäure. Die Destillation des Gemisches erfolgt bei Temperaturen ≥ 80 °C.That's how it describes WO 2009/027250 A2 generally the synthesis of 1,3-diethylimidazolium acetate from formaldehyde, glyoxal, ethylamine and acetic acid. The distillation of the mixture takes place at temperatures ≥ 80 ° C.

In der WO 91/14678 wird ein einstufiges Verfahren zur Herstellung von Imidazoliumsalzen aus einer α-Dicarbonylverbindung, einem Aldehyd, einem Amin und einer Säure beschrieben. Die Reaktion findet in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, Toluol, statt. In the WO 91/14678 describes a one-step process for the preparation of imidazolium salts from an α-dicarbonyl compound, an aldehyde, an amine and an acid. The reaction takes place in the presence of an organic solvent, toluene.

Dieses Verfahren weist einige Nachteile auf. So ist es erstens aufgrund der azeotropen Destillation diskontinuierlich, denn bei solch einem Verfahrensschritt ist ein kontinuierliches Verfahren im Allgemeinen nicht möglich. Zweitens fallen bei dieser Umsetzung unerwünschte Nebenprodukte an, insbesondere das Ammoniumsalz der verwendeten Säure (bevorzugte Säuren sind starke Säuren mit einem pKs-Wert kleiner 4). Drittens erfolgt die Umsetzung in einem organischen Lösungsmittel, welches zusammen mit dem bei der Umsetzung entstandene Wasser aufwendig durch azeotrope Destillation entfernt werden muss. Aufgrund sonstiger Nebenprodukte hat das erhaltene Reaktionsprodukt eine dunkle bis schwarze Färbung. This method has some disadvantages. Thus, first, it is discontinuous due to the azeotropic distillation, because in such a process step, a continuous process is generally not possible. Secondly, this reaction produces unwanted by-products, especially the ammonium salt of the acid used (preferred acids are strong acids with a pK s less than 4). Third, the reaction takes place in an organic solvent which, together with the water formed during the reaction, has to be removed by azeotropic distillation in a complicated manner. Due to other by-products, the resulting reaction product has a dark to black color.

Ein entsprechendes Verfahren ist auch aus der WO 02/094883 A2 bekannt. Als Anionen werden hier hydrophobe, zum Beispiel fluorierte Anionen verwendet, damit die Produkte als separate Phase anfallen und leicht von der wässrigen Phase abgetrennt werden können. Auch das in der WO 02/094883 A2 beschriebene Verfahren weist den Nachteil auf, dass es diskontinuierlich ist.A similar procedure is also from the WO 02/094883 A2 known. As anions hydrophobic, for example, fluorinated anions are used here, so that the products arise as a separate phase and can be easily separated from the aqueous phase. Also in the WO 02/094883 A2 described method has the disadvantage that it is discontinuous.

Die WO 2009/074535 A2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Imidazoliumsalzen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Wasserstoffsäure mit einem pKs-Wert von mindestens 2 (gemessen bei 25 °C, 1 bar in Wasser oder Dimethylsulfoxid) zum Einsatz kommt. The WO 2009/074535 A2 describes a process for the preparation of imidazolium salts, which is characterized in that a hydrogen acid having a pK s value of at least 2 (measured at 25 ° C, 1 bar in water or dimethyl sulfoxide) is used.

Die bisherigen Verfahren des Standes der Technik weisen die beschriebenen Nachteile auf. The previous methods of the prior art have the disadvantages described.

Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Imidazoliumsalzen bereitzustellen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist und bei dem insbesondere auf den Einsatz von organischen Lösungsmitteln verzichtet werden kann, welches eine verbesserte Produktreinheit aufweist, und bei dem auch Säuren mit einem pKS ≤ 2 eingesetzt werden können.It was therefore an object of the present invention to provide a process for the preparation of imidazolium salts, which does not have the disadvantages mentioned and in particular can be dispensed with the use of organic solvents, which has an improved product purity, and in which acids with a pK S ≤ 2 can be used.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die erfindungsgemäße Aufgabe auf überraschende Weise gelöst.The inventive method, the object of the invention is achieved in a surprising manner.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Zu den Imidazoliumsalzen To the imidazolium salts

Erfindungsgemäß werden 1,3 disubstituierte Imidazoliumsalze der Formel (I) mit

Figure DE102014214674A1_0002
wobei
R1 ein organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist;
R3 ein organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist;
die Reste R2, R4 und R5 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen;
X für das Anion einer Wasserstoffsäure mit einem pKS-Wert von höchstens 2, bevorzugt (jeweils gemessen bei 25 °C, 1 bar in Wasser oder Dimethylsulfoxid) steht,
und
n für 1, 2 oder 3 steht.According to the invention 1,3 disubstituted imidazolium salts of the formula (I) with
Figure DE102014214674A1_0002
in which
R 1 is an organic radical having from 1 to 20 carbon atoms;
R 3 is an organic radical having 1 to 20 carbon atoms;
the radicals R 2 , R 4 and R 5 are independently selected from the group consisting of hydrogen, organic radical having 1 to 20 carbon atoms;
X represents value of at most 2, preferably (in each case measured at 25 ° C, 1 bar in water or dimethyl sulfoxide) for the anion of a hydrochloric acid having a pK S,
and
n is 1, 2 or 3.

Der Begriff „organischer Rest“ bedeutet im Sinne der Erfindung, dass es sich um einen Kohlenwasserstoffrest handelt, der außer Kohlenstoff und Wasserstoff weitere Heteroatome, insbesondere Sauerstoffatome enthalten kann. Beispielsweise kann er Hydroxylgruppen, Ethergruppen, Estergruppen oder Carbonylgruppen enthalten. The term "organic radical" in the context of the invention means that it is a hydrocarbon radical which may contain, in addition to carbon and hydrogen, further heteroatoms, in particular oxygen atoms. For example, it may contain hydroxyl groups, ether groups, ester groups or carbonyl groups.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist R1 ein organischer Rest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und R3 ein organischer Rest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen.In a preferred embodiment, R 1 is an organic radical having from 1 to 10 carbon atoms and R 3 is an organic radical having from 1 to 10 carbon atoms.

R1 und R3 stehen noch bevorzugter unabhängig voneinander für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, insbesondere mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, der neben Kohlenstoff und Wasserstoff keine sonstigen Heteroatome wie zum Beispiel Sauerstoff oder Stickstoff, enthält. Der Kohlenwasserstoffrest kann aliphatisch (wobei auch ungesättigte aliphatische Gruppen eingeschlossen sind) oder aromatisch sein oder sowohl aromatische als auch aliphatische Gruppen enthalten. Vorzugsweise stehen R1 und R3 für einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest. R 1 and R 3 are more preferably independently of one another a hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms, in particular having 1 to 10 carbon atoms, which contains no other heteroatoms such as oxygen or nitrogen in addition to carbon and hydrogen. The hydrocarbon radical may be aliphatic (including unsaturated aliphatic groups) or aromatic, or may contain both aromatic and aliphatic groups. Preferably, R 1 and R 3 are an aliphatic hydrocarbon radical.

Der Kohlenwasserstoffrest ist zum Beispiel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenylgruppe, Benzylgruppe, eine durch eine oder mehrere C1- bis C4-Alkylgruppen substituierte Phenylgruppe oder Benzylgruppe, Alkylgruppen und Alkenylgruppen, wobei die Allylgruppe eine besonders bevorzugte Alkenylgruppe ist. The hydrocarbon group is, for example, selected from the group consisting of phenyl group, benzyl group, a phenyl group substituted by one or more C 1 to C 4 alkyl groups or benzyl group, alkyl groups and alkenyl groups, the allyl group being a particularly preferred alkenyl group.

Besonders bevorzugt stehen R1 und R3 unabhängig voneinander jeweils für eine C1- bis C10-Alkylgruppe, bevorzugt eine C1- bis C6-Alkylgruppe besonders bevorzugt eine C1- bis C4- Alkylgruppe. Ganz besonders bevorzugt sind R1 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methylgruppe, Ethylgruppe, n-Propylgruppe, Isopropylgruppe, n-Butylgruppe, sec-Butylgruppe, tert-Butylgruppe, wobei die Methylgruppe, Ethylgruppe, n-Propylgruppe, n-Butylgruppe besondere Bedeutung haben. More preferably, each of R 1 and R 3 is a C 1 to C 10 alkyl group, preferably a C 1 to C 6 alkyl group, more preferably a C 1 to C 4 alkyl group. Most preferably, R 1 and R 3 are independently selected from the group consisting of methyl group, Ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, wherein the methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group have particular importance.

In einer weiteren Ausführungsform stehen R1 und R3 jeweils für den gleichen organischen Rest. In dieser Ausführungsform handelt es sich bei den Imidazoliumsalzen der Formel (I) daher insbesondere um symmetrische, disubstituierte Imidazoliumsalze. In einer alternativen Ausführungsform handelt es sich bei den Imidazoliumsalzen um Gemische von Imidazoliumsalzen der Formel (I) mit unterschiedlichen Resten R1 und R3. Derartige Gemische sind erhältlich durch Verwendung von unterschiedlichen Aminen, zum Beispiel primären Aminen mit unterschiedlichen Alkylgruppen. Das erhaltene Gemisch enthält dann sowohl Imidazoliumsalze, in denen R1 und R3 identisch sind, als auch Imidazoliumsalze, in denen R1 und R3 unterschiedliche Bedeutung haben. In a further embodiment, R 1 and R 3 each represent the same organic radical. In this embodiment, the imidazolium salts of the formula (I) are therefore in particular symmetrical, disubstituted imidazolium salts. In an alternative embodiment, the imidazolium salts are mixtures of imidazolium salts of the formula (I) with different radicals R 1 and R 3 . Such mixtures are obtainable by using different amines, for example primary amines with different alkyl groups. The resulting mixture then contains both imidazolium salts in which R 1 and R 3 are identical, as well as imidazolium salts in which R 1 and R 3 have different meanings.

In verschiedenen besonders bevorzugten Ausführungsformen sind die Reste R1 und R3 wie folgt ausgewählt:
R1 = R3 = Methylgruppe; R1 = R3 = Ethylgruppe; R1 = R3 = n-Propylgruppe;
R1 = R3 = n-Butylgruppe; R1 = Methylgruppe und R3 = Ethylgruppe; R1 = Methylgruppe und
R3 = n-Propylgruppe; R1 = Methylgruppe und R3 = n-Butylgruppe; R1 = Methylgruppe und
R3 = Allylgruppe; R1 = Ethylgruppe und R3 = Allylgruppe; R1 = Methylgruppe und
R3 = Benzylgruppe; R1 = Ethylgruppe und R3 = Benzylgruppe.
In various particularly preferred embodiments, the radicals R 1 and R 3 are selected as follows:
R 1 = R 3 = methyl group; R 1 = R 3 = ethyl group; R 1 = R 3 = n-propyl group;
R 1 = R 3 = n-butyl group; R 1 = methyl group and R 3 = ethyl group; R 1 = methyl group and
R 3 = n-propyl group; R 1 = methyl group and R 3 = n-butyl group; R 1 = methyl group and
R 3 = allyl group; R 1 = ethyl group and R 3 = allyl group; R 1 = methyl group and
R 3 = benzyl group; R 1 = ethyl group and R 3 = benzyl group.

Die Reste R2, R4 und R5 sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei R4 und R5 auch zusammen einen aliphatischen oder aromatischen Ring ausbilden können. Der organische Rest kann neben Kohlenstoff und Wasserstoff auch Heteroatome wie Stickstoff oder Sauerstoff enthalten; vorzugsweise kann er Sauerstoff enthalten, insbesondere in Form von Hydroxylgruppen, Estergruppen, Ethergruppen oder Carbonylgruppen. The radicals R 2 , R 4 and R 5 are independently selected from the group consisting of hydrogen, organic radical having 1 to 20 carbon atoms, wherein R 4 and R 5 may also together form an aliphatic or aromatic ring. The organic radical may contain not only carbon and hydrogen but also heteroatoms such as nitrogen or oxygen; it may preferably contain oxygen, in particular in the form of hydroxyl groups, ester groups, ether groups or carbonyl groups.

Insbesondere sind die Reste R2, R4 und R5 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Kohlenwasserstoffrest, wobei der Kohlenwasserstoffrest neben Kohlenstoff und Wasserstoff allenfalls noch Hydroxylgruppen, Ethergruppen, Estergruppen oder Carbonylgruppen enthalten kann. In particular, the radicals R 2 , R 4 and R 5 are independently selected from the group consisting of hydrogen, hydrocarbon radical, wherein the hydrocarbon radical in addition to carbon and hydrogen may at most contain hydroxyl groups, ether groups, ester groups or carbonyl groups.

Bevorzugt sind die R2, R4 und R5 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, insbesondere mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wobei der Kohlenwasserstoffrest keine sonstigen Heteroatome wie zum Beispiel Sauerstoff oder Stickstoff enthält. Preferably, the R 2 , R 4 and R 5 are independently selected from the group consisting of hydrogen, hydrocarbon radical having 1 to 20 carbon atoms, in particular having 1 to 10 carbon atoms, wherein the hydrocarbon radical contains no other heteroatoms such as oxygen or nitrogen.

Der Kohlenwasserstoffrest kann aliphatisch (wobei auch ungesättigte aliphatische Gruppen eingeschlossen sind) oder aromatisch sein oder sowohl aus aromatischen als auch aus aliphatischen Gruppen bestehen, wobei R4 und R5 auch einen aromatischen oder aliphatischen Kohlewasserstoffring ausbilden können, der gegebenenfalls durch weitere aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen substituiert sein kann (die Anzahl der Kohlenstoffatome des gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrings einschließlich der Substituenten kann dabei vorzugsweise maximal 40, insbesondere maximal 20, besonders bevorzugt maximal 15 bzw. maximal 10 betragen). Als Kohlenwasserstoffreste genannt seien zum Beispiel die Phenylgruppe, eine Benzylgruppe, eine durch eine oder mehrere C1- bis C4-Alkylgruppen substituierte Phenylgruppe oder Benzylgruppe, Alkylgruppen, Alkenylgruppen und, im Falle dass R4 und R5 einen Ring ausbilden, ein durch R4 und R5 ausgebildeter aromatischer 5- oder 6 Ring, ein Cyclohexen- oder Cyclopenten, wobei diese Ringsysteme insbesondere durch eine oder mehrere C1- bis C10-, insbesondere C1- bis C4-Alkylgruppen substituiert sein können. Als Kohlenwasserstoffrest sind aliphatische Kohlenwasserstoffreste bevorzugt. The hydrocarbon radical may be aliphatic (including unsaturated aliphatic groups) or aromatic, or may consist of both aromatic and aliphatic groups, where R 4 and R 5 may also form an aromatic or aliphatic hydrocarbon ring, optionally substituted by further aromatic or aliphatic hydrocarbon groups may be substituted (the number of carbon atoms of the optionally substituted hydrocarbon ring including the substituents may be preferably not more than 40, in particular not more than 20, more preferably not more than 15 or not more than 10). Examples of hydrocarbon radicals which may be mentioned are the phenyl group, a benzyl group, a phenyl group or benzyl group substituted by one or more C 1 -C 4 -alkyl groups, alkyl groups, alkenyl groups and, in the case where R 4 and R 5 form a ring, by R 4 and R 5 formed aromatic 5- or 6-ring, a cyclohexene or cyclopentene, which ring systems may be substituted in particular by one or more C 1 - to C 10 -, in particular C 1 - to C 4 -alkyl groups. As the hydrocarbon radical, aliphatic hydrocarbon radicals are preferred.

Besonders bevorzugt sind die Reste R2, R4 und R5 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoffatom, C1- bis C8-Alkylgruppe, C1- bis C8-Alkenylgruppe, wobei die Allygruppe besonders bevorzugt als Alkenylgruppe eingesetzt wird.The radicals R 2 , R 4 and R 5 are particularly preferably selected independently of one another from the group consisting of hydrogen atom, C 1 - to C 8 -alkyl group, C 1 - to C 8 -alkenyl group, the allyl group being particularly preferably used as alkenyl group ,

Ganz besonders bevorzugt sind die Reste R2, R4 und R5 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoffatom, Methylgruppe, Ethylgruppe, n-Propylgruppe, Isopropylgruppe, n-Butylgruppe, sec-Butylgruppe, tert-Butylgruppe, wobei die Gruppe bestehend aus Methylgruppe, Ethylgruppe, n-Propylgruppe, n-Butylgruppe besondere Bedeutung hat. Most preferably, the radicals R 2 , R 4 and R 5 are independently selected from the group consisting of hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, where the group consisting from methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group has special meaning.

In einer besonderen Ausführungsform steht R2 unabhängig von den anderen Resten R4 und R5 und den übrigen Resten R1 und R3 für ein H-Atom. Imidazoliumsalze der Formel (I), in denen R2 für ein H Atom steht, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft.In a particular embodiment, R 2 is independently of the other radicals R 4 and R 5 and the remaining radicals R 1 and R 3 is an H atom. Imidazolium salts of the formula (I) in which R 2 is an H atom are particularly advantageous in the context of the present invention.

In einer besonderen Ausführungsform stehen R2, R4 und R5 für ein Wasserstoffatom. Alternativ ist in dieser besonderen Ausführungsform R2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoffatom, C1- bis C4-Alkylgruppe und R4, R5 sind unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoffatom, C1- bis C4-Alkylgruppe. In a particular embodiment, R 2 , R 4 and R 5 represent a hydrogen atom. Alternatively, in this particular embodiment, R 2 is selected from the group consisting of hydrogen, C 1 to C 4 alkyl, and R 4 , R 5 are independently selected from the group consisting of hydrogen, C 1 to C 4 alkyl.

Als Einzelfälle für die Kationen der Verbindungen der Formel (I) seien genannt:
1-Butyl-3-methyl-imidazolium (R1 = Butylgruppe, R3 = Methylgruppe); 1-Butyl-3-ethyl- imidazolium (R1 = Butylgruppe, R3 = Ethylgruppe); 1,3-Di-methyl-imidazolium (R1 = Methylgruppe, R3 = Methylgruppe); 1-Ethyl-3-methyl-imidazolium (R1 = Ethylgruppe, R3 = Methylgruppe); 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazolium (R1 = Ethylgruppe, R2 = Methylgruppe, R3 = Methylgruppe).
As individual cases for the cations of the compounds of the formula (I), mention may be made:
1-butyl-3-methyl-imidazolium (R 1 = butyl group, R 3 = methyl group); 1-butyl-3-ethylimidazolium (R 1 = butyl group, R 3 = ethyl group); 1,3-dimethylimidazolium (R 1 = methyl group, R 3 = methyl group); 1-ethyl-3-methyl-imidazolium (R 1 = ethyl group, R 3 = methyl group); 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium (R 1 = ethyl group, R 2 = methyl group, R 3 = methyl group).

In Formel (I) steht n für 1, 2 oder 3; das Anion hat entsprechend ein, zwei oder drei negative Ladungen und entsprechend liegen im Salz ein, zwei oder drei Imidazoliumkationen vor. Bevorzugt steht n für 1 oder 2, besonders bevorzugt steht n für 1; das Anion ist daher besonders bevorzugt einwertig. In formula (I), n is 1, 2 or 3; the anion has one, two or three negative charges and accordingly there are one, two or three imidazolium cations in the salt. Preferably n is 1 or 2, more preferably n is 1; The anion is therefore particularly preferably monovalent.

In Formel (I) steht X für das Anion einer Wasserstoffsäure mit einem pKS-Wert von höchstens 2, insbesondere von höchstens 1 und in einer bevorzugten Ausführungsform im Bereich von –5 bis 1 (gemessen bei 25 °C, 1 bar in Wasser oder Dimethylsulfoxid). In formula (I), X represents the anion of a hydrochloric acid having a pK a value of at most 2, in particular of at most 1, and in a preferred embodiment in the range of -5 to 1 (measured at 25 ° C, 1 bar in water or dimethyl sulfoxide).

Der pKS-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Säurekonstanten, KS. Der pKS-Wert wird dazu bei 25 °C, 1 bar wahlweise in Wasser oder Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel gemessen; erfindungsgemäß ist es daher ausreichend, wenn ein Anion entweder in Wasser oder in Dimethylsulfoxid den entsprechenden pKS-Wert hat. Dimethylsulfoxid wird insbesondere dann verwendet, wenn das Anion in Wasser nicht gut löslich ist. Zu beiden Lösungsmitteln finden sich Literaturangaben in Standardwerken. The pK s value is the negative decadic logarithm of the acid constant, K s . The pK a value is either measured to 25 ° C, 1 bar in water or dimethyl sulfoxide as a solvent; According to the invention it is therefore sufficient if an anion, either in water or in dimethyl sulfoxide has the appropriate pK. Dimethyl sulfoxide is particularly useful when the anion is not well soluble in water. Both solvents can be found in standard works.

Als geeignete Anionen X seien insbesondere Verbindungen mit einer oder mehreren Carboxylatgruppen (kurz Carboxylate) genannt, die den vorstehenden pKS-Wert haben. Suitable anions X - may be mentioned in particular compounds having one or more carboxylate groups (short-carboxylate), which have the above pK.

Als derartige Carboxylate seien insbesondere organische Verbindungen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen genannt, die ein oder zwei, vorzugsweise eine Carboxylatgruppe enthalten. Particular examples of such carboxylates are organic compounds having 1 to 20 carbon atoms which contain one or two, preferably one carboxylate group.

Es kann sich dabei sowohl um aliphatische als auch um aromatische Verbindungen handeln, wobei unter den aromatischen Verbindungen solche verstanden werden, die aromatische Gruppen enthalten. Besonders bevorzugt sind aliphatische oder aromatische Verbindungen, die außer den Sauerstoffatomen der Carboxylatgruppe keine weiteren Heteroatome enthalten oder allenfalls noch ein oder zwei Hydroxylgruppen, Carbonylgruppen oder Ethergruppen enthalten. Ganz besonders bevorzugt sind aliphatische oder aromatische Verbindungen, die außer den Sauerstoffatomen der Carboxylatgruppe keine weiteren Heteroatome enthalten. It may be both aliphatic and aromatic compounds, wherein the aromatic compounds are understood as meaning those containing aromatic groups. Particular preference is given to aliphatic or aromatic compounds which, apart from the oxygen atoms of the carboxylate group, contain no further heteroatoms or at best also contain one or two hydroxyl groups, carbonyl groups or ether groups. Very particular preference is given to aliphatic or aromatic compounds which, apart from the oxygen atoms of the carboxylate group, contain no further heteroatoms.

Als Verbindungen mit zwei Carboxylatgruppen seien zum Beispiel die Anionen der Phthalsäure, der Isophthalsäure, der C2- bis C6-Dicarbonsäuren, zum Beispiel Oxalsäure Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, genannt. Examples of compounds having two carboxylate groups are the anions of phthalic acid, isophthalic acid, C 2 -C 6 -dicarboxylic acids, for example oxalic acid malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid.

Als Verbindungen mit einer Carboxylatgruppe seien die Anionen von aromatischen, aliphatischen, gesättigten oder ungesättigten C1- bis C20-Carbonsäuren, insbesondere Alkancarbonsäuren, Alkencarbonsäuren, Alkincarbonsäuren, Alkadiencarbonsäuren, Alkatriencarbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren oder Ketocarbonsäuren oder aromatische Carbonsäuren wir Benzoesäure oder Phenylessigsäure aufgeführt. Geeignete Alkancarbonsäuren, Alkencarbonsäuren und Alkadiencarbonsäuren sind auch als Fettsäuren bekannt. As compounds having a carboxylate group, the anions of aromatic, aliphatic, saturated or unsaturated C 1 - to C 20 -carboxylic acids, in particular alkanecarboxylic acids, alkenecarboxylic acids, alkynecarboxylic acids, alkadienecarboxylic acids, alkadienecarboxylic acids, hydroxycarboxylic acids or ketocarboxylic acids or aromatic carboxylic acids such as benzoic acid or phenylacetic acid are listed. Suitable alkanecarboxylic acids, alkene carboxylic acids and alkadiene carboxylic acids are also known as fatty acids.

Als Anionen X genannt seien insbesondere das Benzoat-Anion und die Anionen der C1- bis C20-Alkancarbonsäuren, welche gegebenenfalls durch eine oder zwei, vorzugsweise eine Hydroxygruppe substituiert sein können. Besonders bevorzugt sind das Benzoat-Anion und die Anionen der C2- bis C20-Alkancarbonsäuren; insbesondere das Acetat-Anion und Propionat-Anion; ganz besonders bevorzugt ist das Acetat-Anion. Bevorzugte Imidazoliumsalze der Formel (I) sind in Wasser löslich bzw. mit Wasser mischbar. Insbesondere beträgt die Löslichkeit in Wasser bzw. Mischbarkeit in Wasser mindestens 50 Gramm Imidazoliumsalz, besonders bevorzugt mindestens 100 Gramm Imidazoliumsalz ganz besonders bevorzugt mindestens 200 Gramm Imidazoliumsalz und insbesondere mindestens 300 Gramm Imidazoliumsalz in 1 Liter Wasser (bei 1 bar, 21 °C). As anions X - may be mentioned in particular the benzoate anion and the anions of C 1 - to C 20 -alkanecarboxylic acids, which may optionally be substituted by one or two, preferably a hydroxy group. Particularly preferred are the benzoate anion and the anions of C 2 to C 20 alkanecarboxylic acids; in particular the acetate anion and propionate anion; most preferred is the acetate anion. Preferred imidazolium salts of the formula (I) are soluble in water or miscible with water. In particular, the solubility in water or miscibility in water is at least 50 grams of imidazolium salt, more preferably at least 100 grams of imidazolium salt most preferably at least 200 grams of imidazolium salt and especially at least 300 grams of imidazolium salt in 1 liter of water (at 1 bar, 21 ° C).

Als Imidazoliumsalze genannt seien insbesondere 1,3-disubstituierte Imidazoliumsalze der Formel (I), wobei R1 und R3 identisch sind und X für eine Verbindung mit einer Carboxylatgruppe steht. Particular examples of imidazolium salts which may be mentioned are 1,3-disubstituted imidazolium salts of the formula (I) where R 1 and R 3 are identical and X - is a compound having a carboxylate group.

Als Imidazoliumsalze besonders bevorzugt sind 1,3-disubstituierte Imidazoliumsalze der Formel (I), wobei R1 und R3 identisch sind und für eine C2- bis C4-Alkylgruppe, insbesondere eine Ethylgruppe stehen, und wobei R2, R4 und R5 für ein Wasserstoffatom stehen und X für ein Acetat-Anion oder ein Propionat-Anion steht. Particularly preferred imidazolium salts are 1,3-disubstituted imidazolium salts of the formula (I) in which R 1 and R 3 are identical and represent a C 2 - to C 4 -alkyl group, in particular an ethyl group, and where R 2 , R 4 and R 5 is a hydrogen atom and X - is an acetate anion or a propionate anion.

Zu den Ausgangsverbindungen der Herstellung To the starting compounds of the preparation

Erfindungsgemäß werden eine α-Dicarbonylverbindung, ein Aldehyd, ein Amin und die Wasserstoffsäure des Anions X miteinander umgesetzt. According to the invention, an α-dicarbonyl compound, an aldehyde, an amine and the hydrazoic acid of the anion X - are reacted with each other.

Die vorstehenden Ausgangsverbindungen werden entsprechend den gewünschten Resten R1 bis R5 in Formel (I) gewählt. The above starting compounds are selected according to the desired radicals R 1 to R 5 in formula (I).

Bei der α-Dicarbonylverbindung handelt es sich vorzugsweise um eine Verbindung der Formel (II) mit

Figure DE102014214674A1_0003
wobei R4 und R5 die oben genannte Bedeutung haben. The α-dicarbonyl compound is preferably a compound of the formula (II)
Figure DE102014214674A1_0003
wherein R 4 and R 5 have the abovementioned meaning.

Besonders bevorzugt handelt es bei der Verbindung der Formel (II) um Glyoxal. The compound of the formula (II) is particularly preferably glyoxal.

Bei dem Aldehyd handelt es sich insbesondere um einen Aldehyd der Formel R2-CHO, wobei R2 die oben genannte Bedeutung hat. Besonders bevorzugt ist Formaldehyd; der Formaldehyd kann auch in Form von Formaldehyd freisetzenden Verbindungen wie Paraformaldehyd oder Trioxan eingesetzt werden. The aldehyde is, in particular, an aldehyde of the formula R 2 -CHO, where R 2 has the abovementioned meaning. Particularly preferred is formaldehyde; The formaldehyde can also be used in the form of formaldehyde-releasing compounds such as paraformaldehyde or trioxane.

Bei den Aminen handelt es sich insbesondere um primäre Amine des Typs R-NH2. Der Rest R entspricht den Resten R1 und R3 der erhaltenen Imidazoliumsalze. Wenn ein definiertes primäres Amin eingesetzt wird, erhält man ein Imidazoliumsalz, in dem die Reste R1 und R3 identisch sind. Verwendet man ein Gemisch von Aminen (zum Beispiel Gemisch aus R'-NH2 und R"-NH2) so erhält man ein Gemisch von Imidazoliumsalzen (Gemisch von Salzen mit R1 und R3 = R', R1 und R3 = R" und Salzen mit R1 = R' und R3 = R"). The amines are, in particular, primary amines of the R-NH 2 type . The radical R corresponds to the radicals R 1 and R 3 of the imidazolium salts obtained. If a defined primary amine is used, an imidazolium salt is obtained in which the radicals R 1 and R 3 are identical. If a mixture of amines (for example mixture of R'-NH 2 and R "-NH 2 ) is used, a mixture of imidazolium salts (mixture of salts with R 1 and R 3 = R ', R 1 and R 3 = R "and salts with R 1 = R 'and R 3 = R").

Bei der Wasserstoffsäure handelt es sich um die gewünschte Wasserstoffsäure des Anions X, vorzugsweise ist diese Wasserstoffsäure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus F3C-SO3H, HClO4, HCl, H2SO4, H3C-SO3H, HNO3, HBF4, Cl3C-CO2H, HO2C-CO2H, HCl2C-CO2H, H2SO3, HSO4 , das zugehörige Anion ist jeweils F3C-SO3 , ClO4 , Cl, HSO4 , H3C-SO3 , NO3 , BF4 , Cl3C-CO2 , HO2C-CO2 , HCl2C-CO2 , HSO3 , SO4 2–. Besonders bevorzugt sind HCl, H3C-SO3H, HBF4, H2SO4.The hydrazoic acid is the desired hydrazoic acid of the anion X - , preferably this hydrazoic acid is selected from the group consisting of F 3 C-SO 3 H, HClO 4 , HCl, H 2 SO 4 , H 3 C-SO 3 H , HNO 3 , HBF 4 , Cl 3 C-CO 2 H, HO 2 C-CO 2 H, HCl 2 C-CO 2 H, H 2 SO 3 , HSO 4 - , the corresponding anion is in each case F 3 C-SO 3 - , ClO 4 - , Cl - , HSO 4 - , H 3 C-SO 3 - , NO 3 - , BF 4 - , Cl 3 C-CO 2 - , HO 2 C-CO 2 - , HCl 2 C- CO 2 - , HSO 3 - , SO 4 2- . Particularly preferred are HCl, H 3 C-SO 3 H, HBF 4 , H 2 SO 4 .

Durchführung des Verfahrens Implementation of the procedure

Die Umsetzung der Ausgangsverbindungen erfolgt erfindungsgemäß in Wasser, einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel oder deren Gemische. The reaction of the starting compounds is carried out according to the invention in water, a water-miscible solvent or mixtures thereof.

Als mit Wasser mischbare Lösungsmittel seien insbesondere protische Lösungsmittel, vorzugsweise aliphatische Alkohole oder Ether mit maximal 4 Kohlenstoffatomen, zum Beispiel Methanol, Ethanol, Methylethylether, Tetrahydrofuran genannt. Geeignete protische Lösungsmittel sind mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar (bei 1 bar, 21 °C). Particularly suitable water-miscible solvents are protic solvents, preferably aliphatic alcohols or ethers having a maximum of 4 carbon atoms, for example methanol, ethanol, methyl ethyl ether, tetrahydrofuran. Suitable protic solvents are miscible with water in any ratio (at 1 bar, 21 ° C).

Vorzugsweise erfolgt die Umsetzung in Wasser oder Gemischen von Wasser mit den vorstehenden protischen Lösungsmitteln. Besonders bevorzugt erfolgt die Umsetzung in Wasser, ohne Zusatz eines organischen Lösungsmittels bzw. in Abwesenheit eines organischen Lösungsmittels.Preferably, the reaction is carried out in water or mixtures of water with the protic solvents above. The reaction is particularly preferably carried out in water, without addition of an organic solvent or in the absence of an organic solvent.

Vorzugsweise werden zur Entfernung des Wassers oder Lösungsmittels nach der Umsetzung keine hydrophoben, mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel (Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Toluol) als Schleppmittel verwendet. Das Reaktionsgemisch enthält besonders bevorzugt weder während noch nach der Umsetzung hydrophobe, mit Wasser nicht mischbare organische Lösungsmittel, wie Kohlenwasserstoffe; insbesondere enthält das Reaktionsgemisch keine anderen Lösungsmittel als Wasser oder die genannten protischen Lösungsmittel (weder während noch nach der Umsetzung). Preferably, no hydrophobic, water-immiscible organic solvents (hydrocarbons, for example toluene) are used as entrainer to remove the water or solvent after the reaction. The reaction mixture particularly preferably contains neither during nor after the reaction hydrophobic, water-immiscible organic solvents such as hydrocarbons; In particular, the reaction mixture contains no solvents other than water or said protic solvents (neither during nor after the reaction).

Die Umsetzung der Ausgangskomponenten kann bei Normaldruck und zum Beispiel bei Temperaturen von 5 bis 100 °C, insbesondere 5 bis 50 °C, besonders bevorzugt 10 bis 40 °C erfolgen. The reaction of the starting components can be carried out at atmospheric pressure and for example at temperatures of 5 to 100 ° C, in particular 5 to 50 ° C, more preferably 10 to 40 ° C.

Die Ausgangskomponenten können in beliebiger Reihenfolge zusammengegeben werden. The output components can be combined in any order.

Die Umsetzung kann diskontinuierlich, semi-kontinuierlich oder kontinuierlich erfolgen. Bei der semi-kontinuierlichen Fahrweise kann zum Beispiel mindestens eine Ausgangsverbindung vorgelegt werden und die übrigen Ausgangskomponenten hinzudosiert werden. The reaction can be carried out batchwise, semi-continuously or continuously. In the semi-continuous procedure, for example, at least one starting compound can be submitted and the remaining starting components are added.

Bei der kontinuierlichen Fahrweise werden die Ausgangskomponenten kontinuierlich zusammengeführt und das Produktgemisch kontinuierlich abgeführt. Die Ausgangskomponenten können einzeln oder als Gemisch aller oder eines Teils der Ausgangskomponenten zugeführt werden. In einer besonderen Ausführungsform werden das Amin und die Säure vorab gemischt und als ein Stoffstrom zugeführt, die übrigen Komponenten können einzeln oder ebenfalls als Mischung (2. Stoffstrom) zugeführt werden. In einer weiteren besonderen Ausführungsform werden alle Ausgangskomponenten, die Carbonylgruppen enthalten (d.h. die α-Dicarbonylverbindung, das Aldehyd und die Wasserstoffsäure des Anions X, falls es sich um ein Carboxylat handelt) vorab gemischt und gemeinsam als Stoffstrom zugeführt; das verbleibende Amin wird dann separat zugeführt. In the continuous mode of operation, the starting components are continuously brought together and the product mixture is continuously removed. The starting components may be supplied singly or as a mixture of all or part of the starting components. In a particular embodiment, the amine and the acid are mixed in advance and fed as a stream, the remaining components can be supplied individually or as a mixture (2nd stream). In a further particular embodiment, all starting components containing carbonyl groups (ie the α-dicarbonyl compound, the aldehyde and the hydrazoic acid of the anion X - , if it is a carboxylate) are pre-mixed and fed together as a stream; the remaining amine is then fed separately.

Die kontinuierliche Herstellung kann in beliebigen Reaktionsgefäßen, zum Beispiel einem Rührkessel durchgeführt werde. Bevorzugt wird sie in einer Rührkesselkaskade, zum Beispiel aus 2 bis 4 Rührkesseln, oder in einem Rohrreaktor durchgeführt. The continuous production can be carried out in any reaction vessels, for example a stirred tank. It is preferably carried out in a stirred tank cascade, for example from 2 to 4 stirred tanks, or in a tubular reactor.

Das erhaltene Reaktionsgemisch ist aufgrund von Nebenprodukten im Allgemeinen dunkel gefärbt. Eine Aufhellung des Reaktionsgemisches kann im vorliegenden Fall überraschenderweise durch eine Oxidation erreicht werden. The resulting reaction mixture is generally dark colored due to by-products. A lightening of the reaction mixture can be achieved in the present case, surprisingly by oxidation.

Dazu kann das erhaltene Reaktionsgemisch mit einem Oxidationsmittel behandelt werden. Das Oxidationsmittel kann zum Beispiel gasförmig oder flüssig sein. In Betracht kommt insbesondere gasförmiger Sauerstoff, der in geeigneter Weise, zum Beispiel durch Druck und/oder Einleiten unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche, mit dem Reaktionsgemisch in Kontakt gebracht wird. For this purpose, the resulting reaction mixture can be treated with an oxidizing agent. The oxidizing agent may be, for example, gaseous or liquid. Particularly suitable is gaseous oxygen, which is brought into contact with the reaction mixture in a suitable manner, for example by pressure and / or introduction below the liquid surface.

In Betracht kommen insbesondere auch flüssige Oxidationsmittel, insbesondere Oxidationsmittel, welche in geeigneten, mit dem Reaktionsgemisch mischbaren Lösungsmitteln gelöst sind. Als Lösungsmittel kommt insbesondere Wasser, ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel oder deren Gemische in Betracht. In particular, liquid oxidizing agents, in particular oxidizing agents, which are dissolved in suitable, miscible with the reaction mixture solvents. Particularly suitable solvents are water, a water-miscible solvent or mixtures thereof.

Als mit Wasser mischbare Lösungsmittel seien insbesondere protische Lösungsmittel, vorzugsweise aliphatische Alkohole oder Ether mit maximal 4 Kohlenstoffatomen, zum Beispiel Methanol, Ethanol, Methylethylether, Tetrahydrofuran genannt. Geeignete protische Lösungsmittel sind mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar (bei 1 bar, 21 °C). Particularly suitable water-miscible solvents are protic solvents, preferably aliphatic alcohols or ethers having a maximum of 4 carbon atoms, for example methanol, ethanol, methyl ethyl ether, tetrahydrofuran. Suitable protic solvents are miscible with water in any ratio (at 1 bar, 21 ° C).

Vorzugsweise ist das Oxidationsmittel in Wasser oder Gemischen von Wasser mit den vorstehenden protischen Lösungsmitteln gelöst, besonders bevorzugt ist es in Wasser gelöst. Preferably, the oxidizing agent is dissolved in water or mixtures of water with the protic solvents above, more preferably it is dissolved in water.

Geeignete Oxidationsmittel sind dem Fachmann bekannt. Oxidationsmittel sind Verbindungen mit hoher Elektronenaffinität (Elektrophilie). Stark elektrophile und damit als Oxidationsmittel geeignet Verbindungen sind zum Beispiel Sauerstoff und Sauerstoff enthaltende Per-Verbindungen, insbesondere Wasserstoffperoxid, Metallperoxide oder organische Peroxide wie Natriumpersulfat oder tert-Butylhydroperoxid, anorganische und organische Persäuren, zum Beispiel Perjodsäure oder Percarbonsäuren, aber auch andere Verbindungen wie Schwefel oder Metallverbindungen hoher Wertigkeitsstufen [zum Beispiel Eisen(III)-Verbindungen, Mangandioxid, Kaliumpermanganat, Chromsäure, Chromanhydrid, Bleidioxid oder Bleitetraacetat]. Suitable oxidizing agents are known to the person skilled in the art. Oxidizing agents are compounds with high electron affinity (electrophilicity). Highly electrophilic and therefore suitable as oxidizing compounds are, for example, oxygen and oxygen-containing per-compounds, in particular hydrogen peroxide, metal peroxides or organic peroxides such as sodium persulfate or tert-butyl hydroperoxide, inorganic and organic peracids, for example periodic acid or percarboxylic acids, but also other compounds such as sulfur or metal compounds of high valence states [for example, iron (III) compounds, manganese dioxide, potassium permanganate, chromic acid, chromanhydride, lead dioxide or lead tetraacetate].

Bevorzugt sind gasförmiger Sauerstoff und insbesondere Wasserstoffperoxid, vorzugsweise in Form obiger Lösungen, insbesondere als 10 bis 40 Gew.-%ige Lösung. Preference is given to gaseous oxygen and in particular hydrogen peroxide, preferably in the form of the above solutions, in particular as a 10 to 40% strength by weight solution.

Die Menge des Oxidationsmittels wird nach Bedarf gewählt, auf 1 Mol Imidazoliumsalz (wobei die theoretisch aus dem Reaktionsansatz erhaltenen Menge zugrunde gelegt wird) können zum Beispiel 0.1 bis 20 Mol, vorzugsweise 0.5 bis 10 Mol Oxidationsmittel eingesetzt werden. The amount of the oxidizing agent is selected as required, for example, 0.1 to 20 mol, preferably 0.5 to 10 mol of oxidizing agent can be used per 1 mol of imidazolium salt (based on the amount theoretically obtained from the reaction mixture).

Die Oxidation kann zum Beispiel bei Temperaturen von 20 bis 100 °C, insbesondere 50 bis 90 °C bei Normaldruck durchgeführt werden bis eine Aufhellung des Ansatzes eintritt. The oxidation can be carried out for example at temperatures of 20 to 100 ° C, in particular 50 to 90 ° C at atmospheric pressure until a lightening of the approach occurs.

Wasser und/oder sonstiges Lösungsmittel (siehe oben), vorzugsweise Wasser, wird aus dem Reaktionsgemisch vorzugsweise direkt abdestilliert, das heißt es wird kein Schleppmittel, zum Beispiel ein organisches, mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel, verwendet. Das Wasser und/oder sonstiges Lösungsmittel kann vor oder nach der vorstehend beschriebenen Oxidation abgetrennt werden. Soweit eine Oxidation durchgeführt wird, erfolgt die Abtrennung des Wassers vorzugsweise danach. Überschüssige Säure (HX) wird vorzugsweise neutralisiert, zum Beispiel mit Alkalihydroxid, insbesondere Natriumhydroxid. Das dabei entstehende Salz (NaX) kann vorzugsweise durch Zugabe eines geeigneten Lösungsmittels wie Acetonitril oder Methanol ausgefällt und aus der Mischung entfernt werden. Das verwendete Lösungsmittel kann danach zum Beispiel durch Destillation wieder abgetrennt werden. Water and / or other solvent (see above), preferably water, is preferably distilled off directly from the reaction mixture, that is to say no entrainer, for example an organic, water-immiscible solvent, is used. The water and / or other solvent may be separated before or after the oxidation described above. If an oxidation is carried out, the separation of the water is preferably carried out thereafter. Excess acid (HX) is preferably neutralized, for example with alkali hydroxide, especially sodium hydroxide. The resulting salt (NaX) may preferably be precipitated by addition of a suitable solvent such as acetonitrile or methanol and removed from the mixture. The solvent used can then be separated off again, for example by distillation.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Imidazoliumsalze durch eine nur einstufige Umsetzung in hoher Reinheit und Ausbeute erhalten. Die Maßnahmen zur Umsetzung und Aufarbeitung sind einfach durchzuführen. Unerwünschte Salze wie Ammoniumsalze, welche nur schwer entfernt werden können, werden beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht erhalten. Überschüssige Säure kann leicht entfernt werden. Insbesondere kann das Verfahren auch kontinuierlich durchgeführt werden.According to the process of the invention, imidazolium salts are obtained by a single-stage reaction in high purity and yield. The measures for implementation and processing are easy to perform. Unwanted salts, such as ammonium salts, which are difficult to remove, are not obtained in the process of the invention. Excess acid can be easily removed. In particular, the method can also be carried out continuously.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der Illustrierung der Erfindung ohne diese in irgendeiner Form zu beschränken.The following examples serve to illustrate the invention without limiting it in any way.

BeispieleExamples

Es wurden 13 Versuche durchgeführt. Das im jeweiligen Versuch genutzte Amin und die im jeweiligen Versuch genutzte Säure ergibt sich aus der Tabelle.Thirteen experiments were carried out. The amine used in each experiment and the acid used in each experiment are shown in the table.

Allgemeine VersuchsvorschriftGeneral test procedure

Ein Kryostat wurde auf –5 °C heruntergekühlt, dann wurde das Amin (4.8 mol) eingefüllt. Anschließend wurden Formaldehyd (2.4 mol) und dann die Säure (2.4 mol) zudosiert. Hierbei wurden die Dosierraten so gewählt, dass die Reaktortemperatur nicht über 5 °C anstieg. Nach den beiden Dosierungen wurde mit der Dosierung von Glyoxal (2.4 mol) gestartet. Die Reaktionstemperatur wurde hierbei auf 10 °C erhöht. Eine Temperatur von > 10 °C wurde vermieden. Im Anschluss wurden die volatilen Bestandteile unter vermindertem Druck am Rotationsverdampfer entfernt, wobei darauf geachtet wurde, dass die Badtemperatur 80 °C nicht überstieg. Der so erhaltene Reinstoff stellte das Endprodukt dar. A cryostat was cooled to -5 ° C, then the amine (4.8 mol) was charged. Subsequently, formaldehyde (2.4 mol) and then the acid (2.4 mol) were added. The dosing rates were chosen so that the reactor temperature did not rise above 5 ° C. After the two doses, the dosage of glyoxal (2.4 mol) was started. The reaction temperature was raised to 10 ° C. A temperature of> 10 ° C was avoided. The volatile constituents were then removed under reduced pressure on a rotary evaporator, taking care that the bath temperature did not exceed 80 ° C. The pure substance thus obtained represented the final product.

Die nachfolgende Tabelle gibt eine Übersicht über die jeweiligen erreichten eingesetzten Edukte und erzielten Ausbeuten. Tabelle

Figure DE102014214674A1_0004
Figure DE102014214674A1_0005
The following table gives an overview of the particular starting materials used and the yields achieved. table
Figure DE102014214674A1_0004
Figure DE102014214674A1_0005

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • WO 2009/074535 A2 [0009] WO 2009/074535 A2 [0009]

Claims (5)

Verfahren zur Herstellung von 1,3-disubstituierten Imidazoliumsalzen der Formel (I)
Figure DE102014214674A1_0006
R1 ein organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist; R3 ein organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist; die Reste R2, R4 und R5 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen; X für das Anion einer Wasserstoffsäure mit einem pKS-Wert von höchstens 2 (jeweils gemessen bei 25 °C, 1 bar in Wasser oder Dimethylsulfoxid) steht, und n für 1, 2 oder 3 steht, und das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass (a) eine α-Dicarbonylverbindung, ein Aldehyd, ein Amin und die Wasserstoffsäure des Anions Xn– miteinander umgesetzt werden und (b) die Umsetzung in Wasser, einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel oder deren Gemische erfolgt.
Process for the preparation of 1,3-disubstituted imidazolium salts of the formula (I)
Figure DE102014214674A1_0006
R 1 is an organic radical having from 1 to 20 carbon atoms; R 3 is an organic radical having 1 to 20 carbon atoms; the radicals R 2 , R 4 and R 5 are independently selected from the group consisting of hydrogen, organic radical having 1 to 20 carbon atoms; X is the anion of a hydrochloric acid having a pK a value of at most 2 (in each case measured at 25 ° C, 1 bar in water or dimethyl sulfoxide), and n is 1, 2 or 3, and the method is characterized in that (A) an α-dicarbonyl compound, an aldehyde, an amine and the hydrazoic acid of the anion X n- are reacted together and (b) the reaction is carried out in water, a water-miscible solvent or mixtures thereof.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R1 = R3.Process according to claim 1, characterized in that R 1 = R 3 . Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass R2, R4 und R5 unabhängig voneinander für ein H-Atom oder eine C1- bis C10-Alkylgruppe stehen.A method according to claim 1 or 2, characterized in that R 2 , R 4 and R 5 independently represent an H atom or a C 1 - to C 10 alkyl group. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass X ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cl, H3C-SO3 , BF4 , HSO4 .Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that X is selected from the group consisting of Cl - , H 3 C-SO 3 - , BF 4 - , HSO 4 - . Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Wasser erfolgt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reaction is carried out in water.
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