DE102019109443A1 - Cyandiazohydroxide and processes for their preparation - Google Patents

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C245/00Compounds containing chains of at least two nitrogen atoms with at least one nitrogen-to-nitrogen multiple bond
    • C07C245/02Azo compounds, i.e. compounds having the free valencies of —N=N— groups attached to different atoms, e.g. diazohydroxides

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Cyandiazohydroxide sowie Verfahren zur deren Herstellung.The present invention relates to cyandiazohydroxides and processes for their preparation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Cyandiazohydroxide sowie Verfahren zur deren Herstellung.The present invention relates to cyandiazohydroxides and processes for their preparation.

Die Nitrosierung von primären Aminen aus der aromatischen Reihe ist hinlänglich bekannt. Anilin reagiert beispielhaft mit Nitrosierungsreagentien abhängig vom pH-Wert zu verschiedenen Produkten. In sauren Reaktionsmedien (pH-Wert < 6,5) entsteht das Phenyldiazonium-Kation, welches in der Herstellung von Azofarbstoffen große Bedeutung hat. In neutralen Reaktionsmedien (pH-Wert 6,5 bis 7,5) entsteht Phenyldiazohydroxid, welches stereochemisch in syn- oder anti-Konformation (auch als Z- / E-Form bezeichnet) und / oder in deren tautomeren Form als N-Nitrosoanilin vorliegt. In alkalischen Medien (pH-Wert > 7,5) wird das Phenyldiazohydroxid zum Phenyldiazotat-Anion, das ebenfalls E- / Z-Stereoisomerie zeigt, deprotoniert (Houben-Weyl Methoden der Organischen Chemie, 4. Auflage, Band 10/3 (1965) Seite 551 ff).The nitrosation of primary amines from the aromatic series is well known. Aniline reacts, for example, with nitrosating reagents to form various products depending on the pH value. In acidic reaction media (pH value <6.5) the phenyldiazonium cation is formed, which is of great importance in the manufacture of azo dyes. In neutral reaction media (pH 6.5 to 7.5), phenyldiazohydroxide is formed, which is stereochemically in syn or anti conformation (also referred to as Z / E form) and / or in its tautomeric form as N-nitrosoaniline . In alkaline media (pH> 7.5) the phenyldiazohydroxide is deprotonated to the phenyldiazotate anion, which also shows E / Z stereoisomerism (Houben-Weyl Methods of Organic Chemistry, 4th Edition, Volume 10/3 (1965 ) Page 551 ff).

Aryldiazoniumsalze lassen sich durch Umsetzung mit Cyaniden in Aryldiazocyanide überführen. Diese treten analog in zwei stellungsisomeren Formen (als syn und anti bzw. Z- und E-Form bezeichnet) auf, die unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen und sich leicht ineinander umwandeln (Houben-Weyl Methoden der Organischen Chemie, 4. Auflage, Band 10/3 (1965) Seite 593 ff).Aryldiazonium salts can be converted into aryldiazocyanides by reaction with cyanides. These occur analogously in two positionally isomeric forms (referred to as syn and anti or Z and E form), which have different physical properties and are easily converted into one another (Houben-Weyl Methods of Organic Chemistry, 4th Edition, Volume 10 / 3 (1965) page 593 ff).

Die Produkte der Nitrosierung von primären aliphatischen Aminen sind ungleich schwerer zu fassen, da die primär gebildeten Nitrosamine unter Protonierung leicht zu aliphatischen Diazoniumsalzen dehydratisieren, die wiederum sehr leicht unter Stickstoffabspaltung zu hochreaktiven Alkyl-Kationen bzw. deren Folgeprodukten zerfallen. Aliphatische Diazoverbindungen, die sich vom schwer fassbaren Diazen HN=NH ableiten, sind ebenfalls sehr empfindlich und lassen sich üblicherweise nicht durch Nitrosierungsreaktionen herstellen (Houben-Weyl Methoden der Organischen Chemie, 4. Auflage, Band 10/2 (1967) Seite 761 ff). Elektrophil substituierte, z. B. Acylgruppen tragende aliphatische Diazoverbindungen zeigen hinsichtlich ihrer Stabilität sehr beachtliche Unterschiede und sind z. T. sogar explosiv (Houben-Weyl Methoden der Organischen Chemie, 4. Auflage, Band 10/2 (1967) Seite 807 ff). Die stabilste dieser Verbindungen, Azodicarbonamid lässt sich z. B. durch Oxidation des entsprechenden Hydrazinderivats herstellen und ist als großtechnisch eingesetzte Chemikalie im Handel.The products of the nitrosation of primary aliphatic amines are much more difficult to grasp, since the primarily formed nitrosamines easily dehydrate with protonation to aliphatic diazonium salts, which in turn decompose very easily with the elimination of nitrogen to form highly reactive alkyl cations or their secondary products. Aliphatic diazo compounds, which are derived from the elusive diazen HN = NH, are also very sensitive and usually cannot be produced by nitrosation reactions (Houben-Weyl Methods of Organic Chemistry, 4th Edition, Volume 10/2 (1967) page 761 ff) . Electrophilically substituted, e.g. B. aliphatic diazo compounds bearing acyl groups show very considerable differences in terms of their stability and are, for. Sometimes even explosive (Houben-Weyl Methods of Organic Chemistry, 4th Edition, Volume 10/2 (1967) page 807 ff). The most stable of these compounds, azodicarbonamide can be z. B. by oxidation of the corresponding hydrazine derivative and is commercially used as an industrial chemical.

Diazen-dicarbonitril hingegen lässt sich nur durch Dimerisation von Cyannitren, z. B. durch Zersetzung von Cyanazid, herstellen und bildet sehr zersetzliche orangerote Nadeln mit einem Schmelzpunkt von 35 °C (vgl. DE 12 06 911 B ).Diazene-dicarbonitrile, on the other hand, can only be obtained by dimerization of cyanitrene, e.g. B. by decomposition of cyanazide, produce and forms very decomposable orange-red needles with a melting point of 35 ° C (cf. DE 12 06 911 B ).

Die Verbindung N,N'-Dihydroxy-diazen, üblicherweise als Hyposalpetrige Säure bezeichnet, ist stabil nur in der trans-Form (auch bezeichnet als E- oder anti-Stereoisomer) isolierbar und bildet hygroskopische, sehr explosive Kristalle (A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. de Gruyter, Berlin 1995, ISBN 3-11-012641-9). Das trans-Isomer bildet relativ stabile Salze, während das cis-Isomer nur in Form von Salzen, z. B. dem Dinatriumsalz oder dem Bleisalz bekannt ist ( C. Feldmann et.al., Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie (1997), 623(11), 1803-1809 ).The compound N, N'-dihydroxydiazene, usually referred to as hypositrous acid, can only be isolated in a stable manner in the trans form (also referred to as E or anti stereoisomer) and forms hygroscopic, very explosive crystals (AF Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Textbook of Inorganic Chemistry. 101st edition. De Gruyter, Berlin 1995, ISBN 3-11-012641-9). The trans isomer forms relatively stable salts, while the cis isomer only in the form of salts, e.g. B. the disodium salt or the lead salt is known ( C. Feldmann et.al., Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie (1997), 623 (11), 1803-1809 ).

Verbindungen der Formel R-N=N-OH mit aliphatischem Rest R sind weitgehend unbekannt, da sie bevorzugt in der - ebenfalls instabilen - Nitrosamin-Form vorliegen.Compounds of the formula R-N = N-OH with an aliphatic radical R are largely unknown since they are preferably in the - likewise unstable - nitrosamine form.

Alkyldiazocyanide der Formel R-N=N-CN mit aliphatischem Rest R sind unbekannt, obwohl ihre Existenz theoretisch vorhergesagt wurde ( K. Morihashi et. al., Journal of Molecular Structure: THEOCHEM (2001), 543, 233-241 ).Alkyl diazocyanides of the formula RN = N-CN with an aliphatic radical R are unknown, although their existence has been predicted theoretically ( K. Morihashi et. al., Journal of Molecular Structure: THEOCHEM (2001), 543, 233-241 ).

Zu Verbindungen der Struktureinheiten N=C-N=N-O-R liegen aus der Literatur nur wenige, zudem widersprüchliche Hinweise vor. H. Köhler et. al. (Zeitschr. Anorg. Allg. Chem., (1970) 379,183) beschreiben die Umsetzung von Natriumhydrogencyanamid mit Nitrosylchlorid und Silbernitrat in absolutem Diethylether bei einer Temperatur von - 10 °C zu einem Silbersalz des dort sogenannten Cyanaminonitrits (heutige Nomenklatur: N'-Cyandiazotat) in 30 %-iger Ausbeute. Das Silbersalz ist nur bei tiefen Temperaturen stabil und spaltet bereits bei Raumtemperatur langsam Stickstoff (N2) ab. Als einzige Charakterisierung für das Silbersalz wird eine IR-Absorptionsbande bei 2175 cm-1 angegeben. Köhler et.al. beschreiben damit das Silbersalz des Cyandiazohydroxids, wobei kein Hinweis auf eine mögliche Existenz stereoisomerer, freier Cyandiazohydroxide vorliegt.There are only a few and contradicting references to compounds of the structural units N = CN = NOR from the literature. H. Koehler et. al. (Zeitschr. Anorg. Allg. Chem., (1970) 379,183) describe the reaction of sodium hydrogen cyanamide with nitrosyl chloride and silver nitrate in absolute diethyl ether at a temperature of -10 ° C. to form a silver salt of what is known there as cyanaminonitrite (today's nomenclature: N'-cyandiazotate ) in 30% yield. The silver salt is only stable at low temperatures and slowly splits off nitrogen (N 2 ) even at room temperature. The only characterization given for the silver salt is an IR absorption band at 2175 cm -1 . Koehler et al. thus describe the silver salt of cyandiazohydroxide, although there is no indication of the possible existence of stereoisomeric, free cyandiazohydroxides.

Des Weiteren beschreibt T. Fuchigami et.al. (Denki Kagaku oyobi Kogyo Butsuri Kagaku (1976) 44, 803) die elektrochemische Reduktion von Nitrocyanamid zu dort sogenanntem Nitrosocyanamid, welches nicht isoliert oder charakterisiert ist. Eine Umsetzung mit Kalium- oder Silbersalzen führte zu isolierbaren Kalium- oder Silbersalzen des Nitrosocyanamids. Die beiden leicht zersetzlichen Salze wurden durch ihre Elementarzusammensetzung sowie eine IR-Absorptionsbande bei 2150, 2200 cm-1 (ṽ C≡N) charakterisiert. Aus dieser Publikation ließe sich schließen, dass ein Nitrosocyanamid existiert, welches zumindest als Kalium- oder Silbersalz isolierbar ist. Fuchigami et.al. geben keinen Hinweis auf eine mögliche Existenz stereoisomerer freier Cyandiazohydroxide.Furthermore, T. Fuchigami et.al. (Denki Kagaku oyobi Kogyo Butsuri Kagaku (1976) 44, 803) the electrochemical reduction of nitrocyanamide to what is called nitrosocyanamide there, which is not isolated or characterized. A reaction with potassium or silver salts led to isolable potassium or silver salts of nitrosocyanamide. The two easily decomposable salts were characterized by their elemental composition and an IR absorption band at 2150, 2200 cm -1 (ṽ C≡N). From this publication it could be concluded that a nitrosocyanamide exists which can at least be isolated as a potassium or silver salt. Fuchigami et al. give no indication of the possible existence of stereoisomeric free cyandiazohydroxides.

G. Olah (J. Org. Chem. (1985) 50, 1338) beschreibt die Nitrosierung von Cyanamid mit Nitrosyl-Tetrafluoroborat. Als hypothetisches Zwischenprodukt benennt er das Cyandiazonium-Kation (bzw. einen Vorläufer-Komplex), welches schnell unter Stickstoffabspaltung zerfällt. Auch aus diesen Ausführungen ergeht kein Hinweis auf die Existenz von Cyandiazohydroxiden.G. Olah (J. Org. Chem. (1985) 50, 1338) describes the nitrosation of cyanamide with nitrosyl tetrafluoroborate. He mentions the cyandiazonium cation (or a precursor complex) as a hypothetical intermediate product, which quickly decomposes with the elimination of nitrogen. From these statements, too, there is no indication of the existence of cyandiazohydroxides.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, aliphatische Diazohydroxide bereitzustellen, die präparativ herstellbar und ausreichend charakterisierbar sind sowie durch ihre Eigenschaften für weitergehende chemische Reaktionen gut handhabbare Edukte darstellen. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, sicher handhabbare Verbindungen und / oder Gemische hiervon zur Verfügung zu stellen, die als Edukt in weiterführenden Synthesen eingesetzt werden können. Zudem besteht eine Aufgabe darin ein technisch anwendbares Verfahren zur Herstellung aliphatischer Diazohydroxide bereitzustellen.The present invention is therefore based on the object of providing aliphatic diazo hydroxides which can be prepared preparatively and can be adequately characterized and, due to their properties, represent starting materials which are easy to handle for further chemical reactions. A further object of the invention is to provide compounds and / or mixtures thereof which can be handled safely and which can be used as starting material in further syntheses. In addition, one object is to provide a technically applicable process for the preparation of aliphatic diazo hydroxides.

Gelöst werden die grundlegenden Aufgaben durch ein Gemisch bestehend aus E-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (I), im Folgenden auch E-1 genannt, und Z-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (II), im Folgenden auch Z-1 genannt, wobei für Formel (I) und (II) gilt

Figure DE102019109443A1_0001
The basic tasks are achieved by a mixture consisting of E-cyandiazohydroxide according to formula (I), hereinafter also referred to as E-1, and Z-cyandiazohydroxide according to formula (II), hereinafter also referred to as Z-1, where for formula (I ) and (II) apply
Figure DE102019109443A1_0001

Wie die nachfolgenden Ausführungen darlegen, liegen diese Verbindungen wegen ihrer schnellen Umwandlung untereinander als Isomerengemisch vor. Hervorzuheben ist an dieser Stelle, dass die denkbare - und entsprechend den Ausführungen zum Stand der Technik eigentlich zu erwartende Nitroso-Form (N-Nitrosocyanamid) nicht beobachtet wird, und neben dem Gemisch bestehend aus E-1 und Z-1 nicht nachweisbar ist.As the following statements show, these compounds are present as a mixture of isomers because of their rapid conversion with one another. It should be emphasized at this point that the conceivable - and according to the statements on the prior art actually to be expected - nitroso form (N-nitrosocyanamide) is not observed and is not detectable in addition to the mixture consisting of E-1 and Z-1.

Bevorzugt ist ein Gemisch bestehend aus E-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (I) und Z-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (II) in dem das molare Verhältnis von E-1 zu Z-1 einem Verhältnis im Bereich von 1:1 bis 20:1, bevorzugt 1:1 bis 15:1, besonders bevorzugt 5:1 bis 15:1, entspricht.A mixture consisting of E-cyandiazohydroxide according to formula (I) and Z-cyandiazohydroxide according to formula (II) in which the molar ratio of E-1 to Z-1 is a ratio in the range from 1: 1 to 20: 1 is preferred 1: 1 to 15: 1, particularly preferably 5: 1 to 15: 1.

Diese Cyandiazohydroxide sind überraschend einfach herzustellen, in wässriger Lösung problemlos handhabbar und können durch ihre charakteristischen Zersetzungswege unter Bildung nützlicher Produkte technische Anwendung finden.These cyandiazohydroxides are surprisingly easy to prepare, can be handled without problems in aqueous solution and, due to their characteristic decomposition pathways, can find technical application with the formation of useful products.

Somit ist gemäß einer weiterführenden Ausführung auch eine Lösung, insbesondere eine Wasser-haltige Lösung, umfassend ein Gemisch bestehend aus E-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (I) und Z-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (II) Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Besonders bevorzugt ist eine Lösung, insbesondere eine Wasser-haltige Lösung, umfassend ein Gemisch bestehend aus E-1 und Z-1, das ein molares Verhältnis von E-1 zu Z-1 im Bereich von 1:1 bis 20:1, bevorzugt 1:1 bis 15:1, besonders bevorzugt 5:1 bis 15:1, aufweist.Thus, according to a further embodiment, the present invention also relates to a solution, in particular a water-containing solution, comprising a mixture consisting of E-cyandiazohydroxide according to formula (I) and Z-cyandiazohydroxide according to formula (II). A solution, in particular a water-containing solution, comprising a mixture consisting of E-1 and Z-1, which has a molar ratio of E-1 to Z-1 in the range from 1: 1 to 20: 1, is particularly preferred 1: 1 to 15: 1, particularly preferably 5: 1 to 15: 1.

Weiterhin ist auch eine Lösung, insbesondere eine Wasser-haltige Lösung, umfassend ein Gemisch bestehend aus E-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (I) und Z-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (II) Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die das Gemisch in einer Menge von 1 bis 200 g/l, insbesondere 1 bis 150 g/l und ganz besonders bevorzugt 1 bis 120 g/l umfasst.Furthermore, a solution, in particular a water-containing solution, comprising a mixture consisting of E-cyandiazohydroxide according to formula (I) and Z-cyandiazohydroxide according to formula (II) is the subject of the present invention, which the mixture in an amount of 1 to 200 g / l, in particular 1 to 150 g / l and very particularly preferably 1 to 120 g / l.

Cyanamid (CH2N2; CAS-Nr. 420-04-2) kann als eines der einfachsten primären aliphatischen Amine betrachtet werden. Überraschenderweise wurde gefunden, dass Cyanamid mit Nitrosierungsreagentien analog zu primären aromatischen Aminen zu Cyandiazohydroxiden gemäß Formel (I) und Formel (II) reagiert. Die aus dieser Reaktion hervorgehenden Produkte sind weiterhin, insbesondere in Wasser oder Wasser-haltigen Lösungen, überraschend stabil und handhabbar, so dass diese Produkte hilfreich in technischen Anwendungen sind und als Intermediate in der chemischen Synthese eingesetzt werden können.Cyanamide (CH 2 N 2 ; CAS No. 420-04-2) can be considered one of the simplest primary aliphatic amines. Surprisingly, it has been found that cyanamide reacts with nitrosating reagents in a manner analogous to primary aromatic amines to form cyanide azohydroxides according to formula (I) and formula (II). The products resulting from this reaction are still, especially in water or water-containing products Solutions, surprisingly stable and manageable, so that these products are helpful in technical applications and can be used as intermediates in chemical synthesis.

Somit ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Gemisches bestehend aus E-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (I) und Z-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (II), oder ein Verfahren zur Herstellung einer Lösung, insbesondere eine Wasser-haltige Lösung, umfassend eine Gemisch bestehend aus E-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (I) und Z-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (II), Gegenstand der vorliegenden Erfindung, wobei für Formel (I) und (II) gilt

Figure DE102019109443A1_0002
und wobei in einem ersten Verfahrensschritt 1 eine Komponente 1 umfassend

  1. a) Cyanamid, oder
  2. b) Chlorformamidin oder ein Salz hiervon, oder
  3. c) ein Gemisch aus
    1. i) Cyanamid und eine Säure, oder
    2. ii) Cyanamid und Chlorformamidin, oder
    3. iii) Cyanamid und ein Chlorformamidin-Salz, oder
    4. iv) Cyanamid, Chlorformamidin und ein Chlorformamidin-Salz,
und separat hiervon eine Komponente 2 umfassend ein Nitrosierungsreagenz bereitgestellt werden, und in einem zweiten Verfahrensschritt 2 die bereitgestellten Komponente 1 und Komponente 2 bei einer Temperatur im Bereich von - 20 bis + 10 °C in Wasser oder in einem Wasser-haltigen Reaktionsmedium miteinander umgesetzt werden.und separat hiervon eine Komponente 2 umfassend ein Nitrosierungsreagenz bereitgestellt werden, und in einem zweiten Verfahrensschritt 2 die bereitgestellten Komponente 1 und Komponente 2 bei einer Temperatur im Bereich von - 20 bis + 10 °C in Wasser oder in einem Wasser-haltigen Reaktionsmedium miteinander umgesetzt werden.Thus, a method for producing a mixture consisting of E-cyandiazohydroxide according to formula (I) and Z-cyandiazohydroxide according to formula (II), or a method for producing a solution, in particular a water-containing solution, comprising a mixture consisting of E. -Cyandiazohydroxide according to formula (I) and Z-cyandiazohydroxide according to formula (II), the subject of the present invention, where for formula (I) and (II) applies
Figure DE102019109443A1_0002
and wherein in a first method step 1 comprising a component 1
  1. a) cyanamide, or
  2. b) chlorformamidine or a salt thereof, or
  3. c) a mixture of
    1. i) cyanamide and an acid, or
    2. ii) cyanamide and chloroformamidine, or
    3. iii) cyanamide and a chloroformamidine salt, or
    4. iv) cyanamide, chlorformamidine and a chlorformamidine salt,
and separately therefrom a component 2 comprising a nitrosation reagent is provided, and in a second process step 2 the provided component 1 and component 2 are reacted with one another at a temperature in the range from -20 to + 10 ° C in water or in a water-containing reaction medium .and separately therefrom a component 2 comprising a nitrosation reagent are provided, and in a second process step 2 the provided component 1 and component 2 are reacted with one another at a temperature in the range from -20 to + 10 ° C in water or in a water-containing reaction medium will.

Cyanamid kann als wässrige Lösung oder in kristalliner Form bezogen werden. Üblicherweise enthält es einen Stabilisator, der z. B. auf Salzen oder Estern von Phosphorsäure oder Ameisensäure basiert. Dieser Stabilisator behindert die erfindungsgemäße Herstellung der Verbindungen der Formel (I) und (II) nicht. Somit kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren Cyanamid als Feststoff oder als Lösung, insbesondere als wässrige Lösung, eingesetzt werden.Cyanamide can be obtained as an aqueous solution or in crystalline form. Usually it contains a stabilizer which z. B. based on salts or esters of phosphoric acid or formic acid. This stabilizer does not hinder the preparation according to the invention of the compounds of the formulas (I) and (II). Thus, in the process according to the invention, cyanamide can be used as a solid or as a solution, in particular as an aqueous solution.

Chlorformamidin (CH3N2Cl; CAS-6869-14-3) kann nach bekannten Verfahren hergestellt werden. So kann beispielsweise das Hydrochlorid des Chlorformamidins (CH4N2Cl; CAS 29671-92-9) gemäß DE 19 15 668 aus wasserfreiem Cyanamid und wasserfreiem Chlorwasserstoff hergestellt werden. Die freie Base des Chlorformamidins zerfällt in Umkehrung des Synthesewegs wieder zu Cyanamid und HCl und dient somit als Synthon für Cyanamid und als Säurelieferant.Chlorformamidine (CH 3 N 2 Cl; CAS-6869-14-3) can be produced by known methods. For example, the hydrochloride of chlorformamidine (CH 4 N 2 Cl; CAS 29671-92-9) can be used according to DE 19 15 668 from anhydrous cyanamide and anhydrous hydrogen chloride. The free base of chlorformamidine decomposes in the reverse of the synthetic route to cyanamide and HCl and thus serves as a synthon for cyanamide and as an acid supplier.

Als Chlorformamidinsalz können gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere Chlorformamidin-Hydrochlorid, Chlorformamidin-Hydrobromid, Chlorformamidin-Nitrat, Chlorformamidin-Sulfat und Chlorformamidin-Hydrogensulfat eingesetzt werden. Chlorformamidin-Hydrochlorid wird bevorzugt eingesetzt.According to the present invention, chlorformamidine hydrochloride, chlorformamidine hydrobromide, chlorformamidine nitrate, chlorformamidine sulfate and chlorformamidine hydrogen sulfate can be used as the chlorformamidine salt. Chlorformamidine hydrochloride is preferred.

Als Nitrosierungsreagenzien sind für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen insbesondere Reagenzien aus der Gruppe salpetrige Säure, die auch als wässrige oder nichtwässrige Lösung eingesetzt werden kann, Distickstofftrioxid, ein Gemisch aus Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, Nitrosylchlorid, Nitrosylschwefelsäure, Alkalimetall-Nitrite, insbesondere Natriumnitrit und Kaliumnitrit, gegebenenfalls in Gegenwart einer Säure, und Ester der salpetrigen Säure mit aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere Butylnitrit, Pentylnitrit und Isopentylnitrit geeignet. Besonders bevorzugte Nitrosierungsreagenzien sind Natriumnitrit, Kaliumnitrit, Butylnitrit, Pentylnitrit und Isopentylnitrit.Nitrosation reagents for the preparation of the compounds according to the invention are in particular reagents from the group of nitrous acid, which can also be used as an aqueous or non-aqueous solution, dinitrogen trioxide, a mixture of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide, nitrosyl chloride, nitrosyl sulfuric acid, alkali metal nitrites, in particular sodium nitrite and potassium nitrite, optionally in the presence of an acid, and esters of nitrous acid with aliphatic alcohols with 1 to 6 Carbon atoms, especially butyl nitrite, pentyl nitrite and isopentyl nitrite are suitable. Particularly preferred nitrosation reagents are sodium nitrite, potassium nitrite, butyl nitrite, pentyl nitrite and isopentyl nitrite.

Der Einsatz von Nitrosyl-Tetrafluoroborat, insbesondere in der Verwendung als Nitrosierungsreagenz, wird von der vorliegenden Erfindung nicht umfasst, da dessen Giftigkeit sowie seine durch Fluorid verursachte Korrosion u.a. von Glas, bei der Synthese sehr nachteilig ist.The use of nitrosyl tetrafluoroborate, in particular when used as a nitrosating reagent, is not covered by the present invention, since its toxicity and its corrosion caused by fluoride, inter alia. of glass, in which synthesis is very disadvantageous.

Die Umsetzung der Komponete 1 mit einem oder mehreren der genannten Nitrosierungsreagenzien erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung in Wasser oder in einem Wasser-haltigen Reaktionsmedium, insbesondere einem Wasser-haltigen polaren Lösemittel. In den dieser Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen haben sich insbesondere Lösemittel, insbesondere polaren Lösemittel, aus der Gruppe Wasser, aliphatische Alkohole mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methanol, Ethanol, n-Propanol, Iso-Propanol, n-Butanol, 2-Butanol, n-Pentanol oder n-Hexanol, aliphatische Ether mit insgesamt 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere Diethylether, Metyl-Ethyl-Ether, aliphatische Nitrile mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, insbesondere Acetonitril, chlorierte Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und 2 bis 6 Chloratomen, insbesondere Dichlormethan, als geeignet gezeigt. Besonders bevorzugt sind von diesen Lösemitteln Wasser, Diethylether, Dichlormethan und Acetonitril.According to the present invention, component 1 is reacted with one or more of the nitrosation reagents mentioned in water or in a water-containing reaction medium, in particular a water-containing polar solvent. In the investigations on which this invention is based, in particular solvents, in particular polar solvents, from the group of water, aliphatic alcohols with 1 to 6 carbon atoms, in particular methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, 2-butanol, n Pentanol or n-hexanol, aliphatic ethers with a total of 2 to 8 carbon atoms, in particular diethyl ether, methyl ethyl ether, aliphatic nitriles with 2 to 5 carbon atoms, especially acetonitrile, chlorinated hydrocarbons with 1 to 4 carbon atoms and 2 to 6 chlorine atoms, in particular Dichloromethane, shown to be suitable. Of these solvents, water, diethyl ether, dichloromethane and acetonitrile are particularly preferred.

Bei der Umsetzung von Cyanamid mit dem Nitrosierungsreagenz, insbesondere wenn dieses als Alkalisalz vorliegt, kann eine zusätzliche Säure eingesetzt werden. Der pKs-Wert der eingesetzten Säure liegt vorzugsweise kleiner 6,0, besonders bevorzugt kleiner 5,0. Als Säuren geeignet sind Mineralsäuren und Carbonsäuren. Besonders bevorzugt sind gemäß der vorliegenden Erfindung Schwefelsäure, Alkansulfonsäuren, Salzsäure, wasserfreier Chlorwasserstoff und Alkancarbonsäuren, insbesondere Essigsäure oder Ameisensäure. An additional acid can be used when reacting cyanamide with the nitrosation reagent, especially if this is present as an alkali salt. The pKa value of the acid used is preferably less than 6.0, particularly preferably less than 5.0. Mineral acids and carboxylic acids are suitable as acids. According to the present invention, sulfuric acid, alkanesulfonic acids, hydrochloric acid, anhydrous hydrogen chloride and alkanecarboxylic acids, in particular acetic acid or formic acid, are particularly preferred.

Für die Umsetzung von Cyanamid und gegebenenfalls Säure mit dem Nitrosierungsreagens wird bevorzugt mindestens eine Komponente dosiert zugegeben. Dies können entweder das Cyanamid und gegebenenfalls die Säure oder das Nitrosierungsreagens sein. Es ist aber auch möglich, zwei Komponenten parallel zu dosieren. Die vorgelegten Komponenten werden vorzugsweise im gewählten Lösemittel gelöst, die zu dosierenden Komponenten in reiner, gasförmiger oder flüssiger Form, im Lösemittel gelöst oder portionsweise in fester Form zugegeben. Nicht bevorzugt ist, das Nitrosierungsreagens mit der Säure zu mischen, ohne dass Cyanamid als Reaktionspartner anwesend ist, da dann nitrose Gase entstehen würden.For the reaction of cyanamide and optionally acid with the nitrosating reagent, at least one component is preferably added in a metered manner. This can be either the cyanamide and optionally the acid or the nitrosating reagent. But it is also possible to dose two components in parallel. The submitted components are preferably dissolved in the selected solvent, the components to be metered in pure, gaseous or liquid form, dissolved in the solvent or added in portions in solid form. It is not preferred to mix the nitrosating reagent with the acid without the presence of cyanamide as a reactant, since nitrous gases would then be formed.

Das stöchiometrische Verhältnis zwischen Cyanamid und Nitrosierungsreagens beträgt vorzugsweise 1:2 bis 2:1, besonders bevorzugt 1:1,2 bis 1,2:1. Das stöchiometrische Verhältnis Säure zu Nitrosierungsreagens beträgt vorzugsweise 0:1 bis 2:1, besonders bevorzugt 0:1 bis 1,2:1.The stoichiometric ratio between cyanamide and nitrosating reagent is preferably 1: 2 to 2: 1, particularly preferably 1: 1.2 to 1.2: 1. The stoichiometric ratio of acid to nitrosating reagent is preferably 0: 1 to 2: 1, particularly preferably 0: 1 to 1.2: 1.

Bevorzugt wird ein Gemisch der Verbindungen der Formel (I) und (II) in wässriger Lösung hergestellt durch Umsetzung von Cyanamid mit einer Säure, insbesondere Salzsäure oder Essigsäure, und einem Alkalinitrit, insbesondere Natriumnitrit (NaNO2) oder Kaliumnitrit (KNO2), bei Temperaturen im Temperaturbereich von -20 bis +10 °C.A mixture of the compounds of formula (I) and (II) is preferably prepared in aqueous solution by reacting cyanamide with an acid, in particular hydrochloric acid or acetic acid, and an alkali nitrite, in particular sodium nitrite (NaNO 2 ) or potassium nitrite (KNO 2 ) Temperatures in the temperature range from -20 to +10 ° C.

Sollen die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel (I) bzw. (II) oder deren Gemisch nach Herstellung gelagert werden, so sollte dies bei Temperaturen von -50 bis +20 °C erfolgen.If the compounds of the formula (I) or (II) according to the invention or a mixture thereof are to be stored after preparation, this should take place at temperatures from -50 to +20.degree.

Die Verbindungen der Formel (I) und (II) lassen sich wie folgt charakterisieren:

  1. 1) durch eine gelblichgrüne Färbung der wässrigen oder nichtwässrigen Lösung;
  2. 2) durch ein charakteristisches, pH-abhängiges UV-Spektrum mit einer starken Absorption bei λmax = 260 nm mit ε260 im Bereich von 500 bis 800 m2/mol bei pH-Werten von 3 bis 10 und einer schwächeren UV-Absorption bei λmax = 370 nm mit ε370 im Bereich von 2 bis 4 m2/mol;
  3. 3) durch ein charakteristisches chromatographisches Verhalten mit UV-Detektion bei 260 nm. In schwach saurer, neutraler oder schwach alkalischer Lösung (pH > 2,0) zeigt das chromatographische Signal auf einer polaren reversed-phase-Säule zwei isomere, elektrisch neutrale Moleküle identischer UV-Absorption an. In stark saurer Lösung (pH < 2,0) werden die Verbindungen der Formel (I) und (II) protoniert und ergeben ein Kation, welches mit der Totzeit eluiert;
  4. 4) durch ihr Massenspektrum gemessen mittels LC/ESI-MS mit einem charakteristischen M+1-Peak von 72 Masseneinheiten im Positiv-Modus und einem M-1-Peak von 70 Masseneinheiten im Negativ-Modus;
  5. 5) durch ihre charakteristischen Raman-Absorptionsbanden in wässriger Lösung bei 2180 bis 2250 cm-1 (C≡N-Bande), bei 1360 bis 1390 cm-1 (N=N-Bande) und bei 1180 bis 1220 cm-1 (N-O-Bande);
  6. 6) durch Fällung eines hellgelben Silbersalzes aus saurer, wässriger Lösung. Dieses Silbersalz ist leicht zersetzlich und zeigt im IR eine charakteristische Bande bei 2170 bis 2180 cm-1 (C≡N-Bande);
  7. 7) durch ihre charakteristischen 13C-NMR-Sinale bei 114 ppm (E-Cyandiazohydroxid) und 122 ppm (Z-Cyandiazohydroxid) in D2O-Lösung;
  8. 8) durch ihre charakteristischen 14N- oder 15N-NMR-Signale bei -172, -68 und +236 ppm (E-Cyandiazohydroxid) bzw. bei -160, -102 und +184 ppm (Z-Cyandiazohydroxid), gemessen in D2O gegen Nitromethan als interner Standard bei 0 ppm;
  9. 9) durch die Abwesenheit von charakteristischen Signalen, die für Nitrosoverbindungen typisch sind. Dies sind im IR und Raman z. B. die N=O-Streckschwingungsbanden bei ca. 1430 bis 1480 cm-1, im Stickstoff-NMR Signale im Bereich von ca. +300 bis +500 ppm, bezogen auf Nitromethan als Standard; sowie
  10. 10) durch ihre charakteristischen Zersetzungsprodukte. Bei pH-Werten oberhalb 2,0 entsteht bei der thermischen Zersetzung der Cyandiazohydroxide der Formel (I) bzw. (II) vorzugsweise Distickstoffmonoxid zusammen mit Blausäure bzw. Cyaniden. Im stark sauren Bereich, unterhalb pH 2,0 werden die Cyandiazohydroxide hingegen protoniert und nach Wasserabspaltung zum Cyandiazonium-Kation umgewandelt, welches thermisch unter Bildung von Elementarstickstoff zerfällt. Dieses pH-abhängige Zersetzungsverhalten ist einzigartig und charakterisiert so die erfindungsgemäßen Verbindungen.
The compounds of the formula (I) and (II) can be characterized as follows:
  1. 1) by a yellowish-green coloration of the aqueous or non-aqueous solution;
  2. 2) by a characteristic, pH-dependent UV spectrum with a strong absorption at λ max = 260 nm with ε 260 in the range from 500 to 800 m 2 / mol at pH values from 3 to 10 and a weaker UV absorption λ max = 370 nm with ε 370 in the range from 2 to 4 m 2 / mol;
  3. 3) by a characteristic chromatographic behavior with UV detection at 260 nm. In a weakly acidic, neutral or weakly alkaline solution (pH> 2.0) the chromatographic signal on a polar reversed-phase column shows two isomeric, electrically neutral molecules that are identical UV absorption on. In a strongly acidic solution (pH <2.0), the compounds of the formula (I) and (II) are protonated and give a cation which elutes with the dead time;
  4. 4) by its mass spectrum measured by LC / ESI-MS with a characteristic M + 1 peak of 72 mass units in positive mode and an M-1 peak of 70 mass units in negative mode;
  5. 5) by their characteristic Raman absorption bands in aqueous solution at 2180 to 2250 cm -1 (C≡N band), at 1360 to 1390 cm -1 (N = N band) and at 1180 to 1220 cm -1 (NO -Band);
  6. 6) by precipitation of a light yellow silver salt from acidic, aqueous solution. This silver salt is easily decomposable and shows a characteristic band in the IR at 2170 to 2180 cm -1 (C≡N band);
  7. 7) by their characteristic 13 C-NMR sinals at 114 ppm (E-cyandiazohydroxide) and 122 ppm (Z-cyandiazohydroxide) in D 2 O solution;
  8. 8) by their characteristic 14 N or 15 N NMR signals at -172, -68 and +236 ppm (E-cyandiazohydroxide) and at -160, -102 and +184 ppm (Z-cyandiazohydroxide), measured in D 2 O against nitromethane as internal standard at 0 ppm;
  9. 9) by the absence of characteristic signals typical of nitroso compounds. These are in IR and Raman z. B. the N = O stretching vibration bands at approx. 1430 to 1480 cm -1 , in the nitrogen NMR signals in the range from approx. +300 to +500 ppm, based on nitromethane as standard; as
  10. 10) by their characteristic decomposition products. At pH values above 2.0, the thermal decomposition of the cyandiazohydroxides of the formula (I) or (II) preferably forms nitrous oxide together with hydrocyanic acid or cyanides. In the strongly acidic range, below pH 2.0, on the other hand, the cyandiazohydroxides are protonated and, after splitting off water, converted to the cyandiazonium cation, which thermally decomposes with the formation of elementary nitrogen. This pH-dependent decomposition behavior is unique and thus characterizes the compounds according to the invention.

Die somit hergestellten Gemische aus E-1 und Z-1 sind besonders geeignet als Edukt in der Synthese von organischen Verbindungen eingesetzt zu werden. So können diese Gemische insbesondere als Reagenzien in der organischen Synthese, insbesondere bei der Cyanierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen, eingesetzt werden.The mixtures of E-1 and Z-1 produced in this way are particularly suitable for use as a starting material in the synthesis of organic compounds. Thus, these mixtures can be used in particular as reagents in organic synthesis, in particular in the cyanation of aromatic hydrocarbons.

Somit ist ein weiterer Bestandteil der Erfindung die technische Verwendung der Gemische aus E-1 und Z-1 zur einfachen und sicheren Herstellung anderweitig schwer erzeugbarer Stoffe, wie z. B. Distickstoffmonoxid und / oder Blausäure oder Cyanide.Thus, another component of the invention is the technical use of the mixtures of E-1 and Z-1 for the simple and safe production of substances that are otherwise difficult to produce, such as. B. nitrous oxide and / or hydrocyanic acid or cyanide.

Die neu gefundenen, erfindungsgemäßen Cyandiazohydroxide sind für vielfältige technische und synthetische Anwendungen geeignet. Beispielsweise ermöglicht die thermische Zersetzung bei pH > 2 die einfache Herstellung von Distickstoffmonoxid aus Wasser-haltiger Lösung bei niedrigen Temperaturen. Bei pH < 2 kann gezielt und dosierkontrolliert Stickstoff erzeugt werden. Beide Gase können als Treibmittel oder Aufschäummittel dienen, oder zur weiteren chemischen Umsetzung bereitgestellt werden.The newly found cyandiazohydroxides according to the invention are suitable for a wide variety of technical and synthetic applications. For example, the thermal decomposition at pH> 2 enables the simple production of nitrous oxide from a water-containing solution at low temperatures. At pH <2, nitrogen can be generated in a targeted and metered manner. Both gases can serve as blowing agents or foaming agents, or they can be provided for further chemical conversion.

Die thermische Zersetzung bei pH > 2 liefert Cyanide bzw. Blausäure in guter Ausbeute. Cyanide sind wegen ihrer Giftigkeit schlecht zu handhaben. Die erfindungsgemäßen neuen Stoffe ermöglichen, gezielt Cyanide örtlich und zeitlich definiert herzustellen, wobei nur relativ ungiftige Rohstoffe unter milden Bedingungen miteinander umgesetzt werden müssen. Cyanide oder Blausäure sind z. B. als Pestizide oder Desinfektionsmittel gebräuchlich und als solche nur schwierig handhabbar.Thermal decomposition at pH> 2 gives cyanide or hydrocyanic acid in good yield. Cyanides are difficult to handle because of their toxicity. The new substances according to the invention make it possible to produce cyanides in a targeted manner in a spatially and temporally defined manner, only relatively non-toxic raw materials having to be reacted with one another under mild conditions. Cyanide or hydrogen cyanide are z. B. commonly used as pesticides or disinfectants and as such difficult to handle.

Bei pH-Werten < 2 ermöglicht die thermische Zersetzung der erfindungsgemäßen Stoffe die Bereitstellung eines reaktiven C≡N-Synthons, welches zur elektrophilen Cyanierung befähigt ist. Beispielsweise kann es aromatische Kohlenwasserstoffe zu aromatischen Nitrilen cyanieren, Cyanamid zu Dicyanamid umsetzen oder eine einfache Synthese von Dicyan-Gas ausgehend von Cyaniden bereitstellen. Somit können Cyandiazohydroxide der Formel (I) und (II) in der organischen Synthese vielfältige Anwendung finden, sowohl in isolierter Form, z. B. in Lösung, als auch als Reagans, welches nur in-situ hergestellt wird.At pH values <2, the thermal decomposition of the substances according to the invention enables a reactive C≡N synthon to be provided, which is capable of electrophilic cyanation. For example, it can cyanate aromatic hydrocarbons to aromatic nitriles, convert cyanamide to dicyanamide or provide a simple synthesis of dicyan gas starting from cyanides. Thus, cyandiazohydroxides of the formula (I) and (II) can be used in many different ways in organic synthesis, both in isolated form, e.g. B. in solution, as well as a reagent, which is only produced in-situ.

Sollen die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel (I) bzw. (II) oder deren Gemisch dabei ohne Isolierung in situ, ohne oder in Gegenwart eines zusätzlichen Substratmoleküls, weiter umgesetzt werden, so erfolgt die Synthese der neuen Verbindung vorzugsweise bei Temperaturen von 0 bis 140 °C, besonders bevorzugt bei 40 bis 100 °C. Die höheren Temperaturen gegenüber der ersten Vorgehensweise sind sinnvoll, um eine Akkumulation der leicht zersetzlichen, Gas entwickelnden Verbindungen (I) bzw. (II) zu vermeiden.If the compounds of the formula (I) or (II) according to the invention or their mixture are to be reacted further without isolation in situ, without or in the presence of an additional substrate molecule, the synthesis of the new compound is preferably carried out at temperatures from 0 to 140 ° C, particularly preferably at 40 to 100 ° C. The higher temperatures compared to the first procedure are useful in order to avoid an accumulation of the easily decomposable, gas-evolving compounds (I) or (II).

Werden die Verbindungen der Formel (I) bzw. (II) oder deren Gemisch in einem zweistufigen Verfahren zuerst hergestellt und dann in einem zweiten Schritt weiter umgesetzt, so erfolgt der zweite Schritt bei 0 bis 140 °C bevorzugt bei 40 bis 100 °C.If the compounds of the formula (I) or (II) or a mixture thereof are first prepared in a two-stage process and then reacted further in a second step, the second step is carried out at 0 to 140 ° C, preferably at 40 to 100 ° C.

Somit wird von der vorliegenden Erfindung auch die Verwendung eines Gemisches enthaltend E-1 und Z-1 oder eine Lösung, insbesondere einer wässrigen Lösung, umfassend ein Gemisch enthaltend E-1 und Z-1 zur Cyanierung von aromatischen Carbocyclen umfasst.The present invention thus also encompasses the use of a mixture containing E-1 and Z-1 or a solution, in particular an aqueous solution, comprising a mixture containing E-1 and Z-1 for the cyanation of aromatic carbocycles.

Die nachfolgenden Beispiele sollen das Wesen der Erfindung näher erläutern.The following examples are intended to explain the essence of the invention in more detail.

BeispieleExamples

Beispiel 1:Example 1:

Herstellung einer wässrigen Lösung von E-Cvandiazohydroxid gemäß Formel (I) (im Folgenden E-1) und Z-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (II) (im Folgenden Z-1) in Gegenwart von Essigsäure (mit Paralleldosierung)Preparation of an aqueous solution of E-cyan diazohydroxide according to formula (I) (hereinafter E-1) and Z-cyan diazohydroxide according to formula (II) (hereinafter Z-1) in the presence of acetic acid (with parallel dosing)

Figure DE102019109443A1_0003
6,9 g (0,1 mol) Natriumnitrit wurden in 50 g Wasser gelöst. Bei 0 °C wurde zu dieser Lösung während 1 Stunde 4,2 g (0,1 mol) festes Cyanamid, gelöst in 20 g Wasser und 6,0 g (0,1 mol) Essigsäure, gelöst in 20 g Wasser parallel aus zwei Tropftrichtern zugetropft. Nach einer Stunde Nachreaktion bei 0 °C wurden 107 g einer 0,93-molaren Lösung erhalten. Die Lösung war klar, hatte einen pH-Wert von 3,1, eine gelbgrüne Farbe und blieb bei 0 °C über 48 Stunden stabil. Bei 20 °C zeigten sich nach 15 Minuten erste Gasblasen, die auf eine beginnende Zersetzung hindeuten.
Figure DE102019109443A1_0003
6.9 g (0.1 mol) of sodium nitrite were dissolved in 50 g of water. At 0 ° C., 4.2 g (0.1 mol) of solid cyanamide, dissolved in 20 g of water and 6.0 g (0.1 mol) of acetic acid, dissolved in 20 g of water, were added to this solution in parallel over 1 hour Dropped dropping funnels. After one hour of post-reaction at 0 ° C., 107 g of a 0.93 molar solution were obtained. The solution was clear, had a pH of 3.1, a yellow-green color and remained stable at 0 ° C. for 48 hours. At 20 ° C, the first gas bubbles appeared after 15 minutes, indicating the beginning of decomposition.

UV-Spektroskopie von E-1 und Z-1UV spectroscopy of E-1 and Z-1

Eine gemäß 1.1 hergestellte Lösung wurde durch Zugabe einer geringen Menge Natronlauge auf pH 5,0 eingestellt und mit Wasser auf das 50-fache Ausgangsvolumen verdünnt (Probe 1:50). Ein Teil dieser Probe wurde mit weiterem Wasser auf das 100-fache verdünnt (Probe 1:5000). Von beiden Lösungen wurde jeweils das UV-Spektrum in einer 1 cm-Küvette gemessen (siehe 1). Es zeigt sich eine starke UV-Absorption bei 260 nm mit einem Extinktionskoeffizienten von ε260 = 726 m2/mol und eine schwache Absorption bei 370 nm mit einem Extinktionskoeffizienten ε370 von 2,96 m2/mol, die nur bei der Verdünnung 1:50 gut erkennbar war.A solution prepared according to 1.1 was adjusted to pH 5.0 by adding a small amount of sodium hydroxide solution and diluted with water to 50 times the initial volume (sample 1 : 50). A portion of this sample was diluted 100-fold with more water (sample 1 : 5000). The UV spectrum of both solutions was measured in a 1 cm cuvette (see 1 ). There is a strong UV absorption at 260 nm with an extinction coefficient of ε 260 = 726 m 2 / mol and a weak absorption at 370 nm with an extinction coefficient ε 370 of 2.96 m 2 / mol, which is only when diluted 1 : 50 was clearly visible.

In einem zweiten Versuch wurde eine Lösung hergestellt nach 1.1 um den Faktor 1:5000 verdünnt und durch Zugabe von geringen Mengen Schwefelsäure bzw. Natronlauge auf den jeweils gewünschten pH-Wert eingestellt. Von diesen Lösungen wurde in einer 1 cm-Küvette jeweils das UV-Spektrum vermessen und die Extinktion bei 260 nm gegen den gemessenen pH-Wert aufgetragen (siehe 2). Es ergab sich eine pH-abhängige Extinktionskurve, die für E-1 bzw. Z-1 eine Säurekonstante (pKs) von ca. 1,8 ergibt.In a second experiment, a solution prepared according to 1.1 was diluted by a factor of 1: 5000 and adjusted to the desired pH value by adding small amounts of sulfuric acid or sodium hydroxide solution. The UV spectrum of each of these solutions was measured in a 1 cm cuvette and the extinction at 260 nm plotted against the measured pH value (see 2 ). The result was a pH-dependent extinction curve which gives an acid constant (pKa) of approx. 1.8 for E-1 and Z-1.

HPLC-Gehaltsbestimmung von E-1 und Z-1HPLC content determination of E-1 and Z-1

Eine gemäß 1.1 hergestellte Lösung wurde mit Wasser auf das 100-fache verdünnt. Unter Verwendung eines 50 millimolaren Ammoniumacetatpuffers mit pH 4,0 als Laufmittel, einem Injektionsvolumen von 10 µl, einer HPLC-Säule Hydrosphere C18 und UV-Detektion bei 260 nm wurde ein Chromatogramm gemäß 3 erhalten. Das Chromatogramm zeigt einen Doppelpeak im Flächenverhältnis 92:8. Die mit einem Diodenarraydetektor erhaltenen UV-Spektren beider Teilpeaks waren identisch und entsprachen dem UV-Spektrum aus 1.2. Wurde der pH des Laufmittels verringert, so verschob sich die Retentionszeit nach vorne, bei pH < 2 wurde der Peak mit der Totzeit eluiert.A solution prepared according to 1.1 was diluted 100-fold with water. Using a 50 millimolar ammonium acetate buffer with pH 4.0 as the mobile phase, an injection volume of 10 μl, an HPLC column Hydrosphere C18 and UV detection at 260 nm, a chromatogram was performed according to 3 receive. The chromatogram shows a double peak with an area ratio of 92: 8. The UV spectra of both partial peaks obtained with a diode array detector were identical and corresponded to the UV spectrum from 1.2. If the pH of the mobile phase was reduced, the retention time was shifted forward, at pH <2 the peak was eluted with the dead time.

Das Ergebnis zeigt, dass sich die Lösung hergestellt nach 1.1 aus zwei chemisch ähnlichen Spezies, nämlich E-1 und Z-1, zusammensetzt. Das pH-abhängige Retentionsverhalten stimmt mit dem in 1.2 ermittelten pKs-Wert überein.The result shows that the solution prepared according to 1.1 is composed of two chemically similar species, namely E-1 and Z-1. The pH-dependent retention behavior agrees with the pKa value determined in 1.2.

LC-MS-Daten zu E-1 und Z-1LC-MS data for E-1 and Z-1

Eine gemäß 1.1 frisch hergestellte Lösung wurde in einem HPLC-MS-UV-System analysiert. Als Laufmittel diente eine 50 millimolare Ameisensäure, als Trennsäule wurde eine Hydrosphere C18 eingesetzt. Im Positivmode wurde eine Masse m/Z = 72 detektiert, im Negativmode eine Masse m/Z = 70. Dies stimmt mit den Massen von E-1 und Z-1 von 71 g/mol überein. Ein paralleler Lauf von Positiv- und Negativ-Mode zusammen mit einer UV-Spur bei 260 nm (siehe 4) zeigt eine perfekte Übereinstimmung der Retentionszeiten und der Peakform.A solution freshly prepared according to 1.1 was analyzed in an HPLC-MS-UV system. A 50 millimolar formic acid was used as the mobile phase, and a Hydrosphere C18 was used as the separation column. In the positive mode a mass m / Z = 72 was detected, in the negative mode a mass m / Z = 70. This agrees with the masses of E-1 and Z-1 of 71 g / mol. A parallel run of positive and negative mode together with a UV track at 260 nm (see 4th ) shows a perfect match between retention times and peak shape.

Herstellung und Charakterisierung des SilbersalzesProduction and characterization of the silver salt

10,7 g (0,01 mol) einer gemäß 1.1 hergestellten Lösung mit einem pH-Wert von 3,1 wurden bei 0° C mit 5 ml einer 1-molaren Silbernitratlösung versetzt. Es bildete sich ein hellgelber, kristalliner Niederschlag. Dieser wurde vorsichtig abfiltriert, mit Ethanol und Diethylether gewaschen und vorsichtig an der Luft getrocknet. Er erwies sich als sehr schlagempfindlich, mit Rauchentwicklung und Verfärbung von gelb nach grau, aber ohne hörbaren Knall.10.7 g (0.01 mol) of a solution prepared according to 1.1 with a pH of 3.1 were mixed with 5 ml of a 1 molar silver nitrate solution at 0 ° C. A light yellow, crystalline precipitate formed. This was carefully filtered off, washed with ethanol and diethyl ether and carefully air-dried. It proved to be very sensitive to impact, with smoke development and discoloration from yellow to gray, but without an audible bang.

Das Infrarotspektrum des Silbersalzes wurde in einer ATR-Meßzelle vermessen (siehe 5). Charakteristisch für die Struktur einer Cyandiazo-Verbindung sind die Cyano-Bande bei 2177 cm-1 und die N=N-Bande bei 1441 cm-1.The infrared spectrum of the silver salt was measured in an ATR measuring cell (see 5 ). The cyano band at 2177 cm -1 and the N = N band at 1441 cm -1 are characteristic of the structure of a cyandiazo compound.

Beispiel 2:Example 2:

Herstellung einer wässrigen Lösung von E-1 und Z-1 in Gegenwart von Essigsäure (sukzessive Dosierung)Preparation of an aqueous solution of E-1 and Z-1 in the presence of acetic acid (successive dosing)

6,9 g (0,1 mol) Natriumnitrit und 4,2 g (0,1 mol) festes Cyanamid wurden in 70 g Wasser gelöst. Bei 0 °C wurde zu dieser Lösung während 1 Stunde 6,0 g (0,1 mol) Essigsäure, gelöst in 20 g Wasser zugetropft. Nach einer Stunde Nachreaktion bei 0 °C wurden 107 g einer 0,93-molaren Lösung erhalten. Die Lösung war optisch und analytisch ununterscheidbar von der Lösung aus Beispiel 1.6.9 g (0.1 mol) of sodium nitrite and 4.2 g (0.1 mol) of solid cyanamide were dissolved in 70 g of water. At 0 ° C., 6.0 g (0.1 mol) of acetic acid, dissolved in 20 g of water, were added dropwise to this solution over 1 hour. After one hour of post-reaction at 0 ° C., 107 g of a 0.93 molar solution were obtained. The solution was visually and analytically indistinguishable from the solution from Example 1.

2.2 13C-NMR-Spektrum von E-1 und Z-12.2 13 C-NMR spectrum of E-1 and Z-1

Eine Lösung gemäß Beispiel 2.1 wurde frisch hergestellt, wobei D2O anstatt normalem Wasser verwendet wurde. Das 13C-NMR-Spektrum findet sich in 6. Neben den erwarteten Signalen für Acetat zeigen sich zwei Cyano-C-Signale bei 114,4 und 122,0 ppm, die mit den Erwartungswerten für E-1 und Z-1 übereinstimmen. Das Peakflächenverhältnis von ca. 2:1 weicht von demjenigen der HPLC-Experimente aus Beispiel 1.3 ab, was auf eine gegenseitige Umwandlung und ein Lösemittel-abhängiges Gleichgewicht zwischen E-1 und Z-1 hindeutet.A solution according to Example 2.1 was freshly prepared using D 2 O instead of normal water. The 13 C-NMR spectrum can be found in 6th . In addition to the expected signals for acetate, there are two cyano-C signals at 114.4 and 122.0 ppm, which agree with the expected values for E-1 and Z-1. The peak area ratio of about 2: 1 deviates from that of the HPLC experiments from Example 1.3, which indicates a mutual conversion and a solvent-dependent equilibrium between E-1 and Z-1.

2.3 14N-NMR-Spektrum von E-1 und Z-12.3 14 N-NMR spectrum of E-1 and Z-1

Eine Lösung gemäß 2.1 wurde frisch hergestellt, wobei D2O anstatt normalem Wasser verwendet wurde. Das 14N-NMR-Spektrum findet sich in 7. Als Referenz wurde Nitromethan mit 0 ppm eingesetzt. Das Spektrum zeigt 3 Signalpaare bei -171,0 und -159,7 ppm, bei -68,2 und -101,7 ppm und bei +236,8 und +184,5 ppm, wobei jeweils ein Peakflächenverhältnis von ca. 2:1 beobachtet wurde. Die Signallagen stimmen mit den Erwartungswerten für E-1 und Z-1 im Verhältnis 2:1 überein. Insbesondere wurde kein Signal im Bereich 300 bis 500 ppm, was auf Nitrosogruppen hindeuten würde, gefunden.A solution according to 2.1 was freshly prepared using D 2 O instead of normal water. The 14 N-NMR spectrum can be found in 7th . Nitromethane with 0 ppm was used as a reference. The spectrum shows 3 signal pairs at -171.0 and -159.7 ppm, at -68.2 and -101.7 ppm and at +236.8 and +184.5 ppm, each with a peak area ratio of approx. 2: 1 was observed. The signal positions agree with the expected values for E-1 and Z-1 in a ratio of 2: 1. In particular, no signal was found in the 300 to 500 ppm range, which would indicate nitroso groups.

Beispiel 3:Example 3:

Herstellung einer wässrigen Lösung von E-1 und Z-1 in Gegenwart von SchwefelsäurePreparation of an aqueous solution of E-1 and Z-1 in the presence of sulfuric acid

6,9 g (0,1 mol) Natriumnitrit und 4,2 g (0,1 mol) festes Cyanamid wurden in 70 g Wasser gelöst. Bei 0 °C wurden zu dieser Lösung während 1 Stunde 24,5 g (0,05 mol) 20 %ige Schwefelsäure zugetropft. Nach einer Stunde Nachreaktion bei 0 °C wurden 105,6 g einer 0,95-molaren Lösung erhalten.6.9 g (0.1 mol) of sodium nitrite and 4.2 g (0.1 mol) of solid cyanamide were dissolved in 70 g of water. At 0 ° C., 24.5 g (0.05 mol) of 20% strength sulfuric acid were added dropwise to this solution over the course of 1 hour. After one hour of post-reaction at 0 ° C., 105.6 g of a 0.95 molar solution were obtained.

Die Lösung hatte einen pH von 1,50 und dieselbe gelbgrüne Farbe wie diejenige aus Beispiel 1.1, begann jedoch schneller und bei tieferen Temperaturen, sich unter Gasentwicklung zu zersetzen.The solution had a pH of 1.50 and the same yellow-green color as that from Example 1.1, but began to decompose more quickly and at lower temperatures with evolution of gas.

Eine HPLC-Gehaltsbestimmung ergab denselben Doppelpeak wie in 1.3. Die Konzentration von E-1 und Z-1 wurde relativ zu einer frisch hergestellten Lösung aus Beispiel 1.1 als Referenzstandard ausgewertet und betrug 83 %.An HPLC content determination gave the same double peak as in 1.3. The concentration of E-1 and Z-1 was evaluated relative to a freshly prepared solution from Example 1.1 as a reference standard and was 83%.

Beispiel 4:Example 4:

Herstellung einer wässrigen Lösung von E-1 und Z-1 in Gegenwart von Salzsäure (unter Verwendung von Chlorformamidinhydrochlorid)Preparation of an aqueous solution of E-1 and Z-1 in the presence of hydrochloric acid (using chlorformamidine hydrochloride)

5,75 g (0,05 mol) Chlorformamidinhydrochlorid und 2,1 g (0,05 mol) festes Cyanamid wurden in 50 g Wasser gelöst. Chlorformamidinhydrochlorid diente hierbei als Quelle für Cyanamid und HCl im Molverhältnis 1:2. Zu dieser Lösung wurden bei 0 °C 6,9 g (0,1 mol) Natriumnitrit gelöst in 20 g Wasser getropft. Nach einer Stunde Nachreaktion bei 0 °C wurden 84,5 g einer 1,18-molaren Lösung erhalten. Die Lösung hatte einen pH von 1,53, dieselbe gelbgrüne Farbe wie diejenige aus Beispiel 1.1, begann jedoch schneller und bei tieferen Temperaturen, sich unter Gasentwicklung zu zersetzen.5.75 g (0.05 mol) of chlorformamidine hydrochloride and 2.1 g (0.05 mol) of solid cyanamide were dissolved in 50 g of water. Chlorformamidine hydrochloride served as a source for cyanamide and HCl in a molar ratio of 1: 2. 6.9 g (0.1 mol) of sodium nitrite dissolved in 20 g of water were added dropwise to this solution at 0 ° C. After one hour of post-reaction at 0 ° C., 84.5 g of a 1.18 molar solution were obtained. The solution had a pH of 1.53, the same yellow-green color as that from Example 1.1, but began to decompose more quickly and at lower temperatures with evolution of gas.

Eine HPLC-Gehaltsbestimmung ergab denselben Doppelpeak wie in 1.3. Die Konzentration von E-1 und Z-1 wurde relativ zu einer frisch hergestellten Lösung aus Beispiel 1.1 als Referenzstandard ausgewertet und betrug 93 %.An HPLC content determination gave the same double peak as in 1.3. The concentration of E-1 and Z-1 was evaluated relative to a freshly prepared solution from Example 1.1 as a reference standard and was 93%.

Raman-Spektren von E-1 und Z-1Raman spectra of E-1 and Z-1

Von frisch hergestellten wässrigen Lösungen gemäß Beispiel 1.1 bzw. Beispiel 4.1 wurden mit roter Laseranregung die Raman-Spektren vermessen (siehe 8 - Lösung aus 1.1 und 9 - Lösung aus 4.1). Es zeigt sich eine charakteristische Cyano-Bande bei ca. 2185 cm-1, wobei das Spektrum der Lösung aus Beispiel 4.1 wegen beginnender Zersetzung schlechter aufgelöst war. Erhitzen der Lösungen aus Beispiel 1.1 bzw. 4.1 für jeweils 1 Stunde auf 80 °C ließ die genannten Cyano-Banden vollständig verschwinden.The Raman spectra of freshly prepared aqueous solutions according to Example 1.1 or Example 4.1 were measured with red laser excitation (see 8th - Solution from 1.1 and 9 - Solution from 4.1). A characteristic cyano band can be seen at approx. 2185 cm -1 , the spectrum of the solution from Example 4.1 being poorly resolved because of the onset of decomposition. Heating the solutions from Example 1.1 and 4.1 for 1 hour each time at 80 ° C. caused the cyano bands mentioned to disappear completely.

Beispiel 5:Example 5:

Zersetzung von E-1 und Z-1 zu gasförmigen Produkten mit HPLC-VerfolgungDecomposition of E-1 and Z-1 to gaseous products with HPLC tracking

Eine Lösung hergestellt nach Beispiel 1.1 wurde schrittweise auf 60 °C erhitzt. Dabei kam ab 40 °C eine gleichmäßige, gut zu kontrollierende Gasentwicklung in Gang. Aus 0,1 mol Lösung wurden insgesamt 2200 ml Gasvolumen bei 980 mbar und 21 °C erhalten, wobei die Gasentwicklung nach 145 Minuten endete. Das entwickelte Gas wurde in gleichmäßigen Abständen beprobt und auf Distickstoffoxid analysiert. In der ersten Gasprobe wurden 4,0 Vol% N2O gefunden, in der letzten Gasprobe 77 Vol% N2O. Parallel wurden Proben aus der verbleibenden Lösung gezogen. Der pH stieg von anfangs 3,0 gleichmäßig bis auf 6,3 an. Der per HPLC gemessene Restgehalt an E-1 und Z-1 fiel proportional zur entwickelten Gasmenge (siehe 10). Das Flächenverhältnis des HPLC-Doppelpeaks blieb während der gesamten Zersetzungsreaktion bei 92:8. Das beweist, dass die per HPLC detektierte Spezies mit der gasentwickelnden Spezies identisch ist, und deutet darauf hin, dass die stereoisomeren E-1 und Z-1 sich schnell ineinander umwandeln.A solution prepared according to Example 1.1 was gradually heated to 60 ° C. From 40 ° C, a uniform, easily controllable evolution of gas started. A total of 2200 ml of gas volume at 980 mbar and 21 ° C. was obtained from 0.1 mol of solution, the evolution of gas ceasing after 145 minutes. The evolved gas was sampled at regular intervals and analyzed for nitrous oxide. In the first gas sample 4.0 vol% N 2 O 77 vol% N found, in the final gas sample 2 O. Parallel samples were drawn from the remaining solution. The pH rose steadily from 3.0 initially to 6.3. The residual content of E-1 and Z-1 measured by HPLC fell proportionally to the amount of gas evolved (see 10 ). The area ratio of the HPLC double peak remained at 92: 8 throughout the decomposition reaction. This proves that the species detected by HPLC is identical to the gas-evolving species and suggests that the stereoisomeric E-1 and Z-1 rapidly convert into one another.

Die am Ende verbleibende Mutterlauge wurde auf Cyanid analysiert. Es wurden insgesamt 0,042 mol Cyanid gefunden, was einer Ausbeute von 42 % bezogen auf eingesetztes Cyanamid entspricht. Weiterer Cyanwasserstoff wurde in der Absperrflüssigkeit des verwendeten Gasometers sowie im aufgefangenen, N2O-haltigen Gas gefunden.The mother liquor remaining at the end was analyzed for cyanide. A total of 0.042 mol of cyanide was found, which corresponds to a yield of 42% based on the cyanamide used. Further hydrogen cyanide was found in the shut-off liquid of the gasometer used as well as in the collected gas containing N 2 O.

In der Lösung wurden geringe Mengen von Dicyanamid gefunden, die durch elektrophile Cyanierung von restlichem Cyanamid gebildet wurden. In der aufgefangenen Gasprobe wurden geringe Mengen von Dicyan (Oxalsäure-Dinitril) gefunden, die durch elektrophile Cyanierung von gleichzeitig gebildetem Cyanwasserstoff (bzw. Cyanid) gebildet wurden.Small amounts of dicyanamide, which were formed by electrophilic cyanation of residual cyanamide, were found in the solution. In the gas sample collected, small amounts of dicyan (oxalic acid dinitrile) were found, which were formed by electrophilic cyanation of hydrogen cyanide (or cyanide) which was formed at the same time.

Zersetzung von E-1 und Z-1 bei konstant pH 5Decomposition of E-1 and Z-1 at constant pH 5

100 g eines 1-molaren Natriumphosphatpuffers von pH 5,0 wurden bei 80 °C vorgelegt. Hierzu wurden 26,8 (0,025 mol) einer Lösung gemäß Beispiel 1.1 über 1 Stunde zugetropft. Es ergab sich eine spontane, heftige Gasentwicklung. Das Gas wurde durch einen Rückflußkühler in einen Gasometer geleitet und anschließend per GC analysiert. Es wurden 583 ml Gas mit einer Zusammensetzung von 89 % N2O, 2% CO2 und 9% N2 erhalten.100 g of a 1 molar sodium phosphate buffer of pH 5.0 were initially charged at 80.degree. To this, 26.8 (0.025 mol) of a solution according to Example 1.1 were added dropwise over 1 hour. There was a spontaneous, violent evolution of gas. The gas was passed through a reflux condenser into a gasometer and then analyzed by GC. 583 ml of gas with a composition of 89% N 2 O, 2% CO 2 and 9% N 2 were obtained.

Die zurückbleibende Mutterlauge incl. Kondensat wurde auf Cyanid analysiert. Es fanden sich 3,4 g/Liter Cyanid, was 0,021 mol Cyanwasserstoff entspricht. Die Cyanid-Ausbeute betrug somit 84 %.The remaining mother liquor including condensate was analyzed for cyanide. 3.4 g / liter of cyanide were found, which corresponds to 0.021 mol of hydrogen cyanide. The cyanide yield was thus 84%.

Die Zersetzung von E-1 und Z-1 bei pH 5 liefert demnach Distickstoffmonoxid und Cyanwasserstoff in jeweils guter Ausbeute. Diese können aufgrund der einfachen Herstellweise aus problemlos handhabbaren Rohstoffen technische Verwendung finden.The decomposition of E-1 and Z-1 at pH 5 accordingly provides dinitrogen monoxide and hydrogen cyanide in good yields. Due to the simple way of producing them from raw materials that are easy to handle, these can be used industrially.

Zersetzung von E-1 und Z-1 bei pH 0Decomposition of E-1 and Z-1 at pH 0

100 g 1-molare Schwefelsäure wurden bei 80 °C vorgelegt. Hierzu wurden 26,8 (0,025 mol) einer Lösung gemäß Beispiel 1.1 zugetropft. Bei einem pH von 0 ± 0,1 ergab sich eine spontane, heftige Gasentwicklung. Das Gas wurde durch einen Rückflußkühler in einen Gasometer geleitet und anschließend per GC analysiert. Es wurden 793 ml Gas mit einer Zusammensetzung von 0,1 % N2O, 29 % CO2 und 71 % N2 erhalten. In der Mutterlauge incl. Kondensat fanden sich nur 6,4 mg/Liter Cyanid.100 g of 1 molar sulfuric acid were initially introduced at 80.degree. To this, 26.8 (0.025 mol) of a solution according to Example 1.1 were added dropwise. At a pH of 0 ± 0.1 there was a spontaneous, violent evolution of gas. The gas was passed through a reflux condenser into a gasometer and then analyzed by GC. 793 ml of gas with a composition of 0.1% N 2 O, 29% CO 2 and 71% N 2 were obtained. Only 6.4 mg / liter of cyanide were found in the mother liquor including condensate.

Bei pH 0 liegt somit kein E-1 bzw. Z-1 mehr vor, sondern diese werden protoniert und zum Cyandiazonium-Kation dehydratisiert, so dass die Zusammensetzung der gasförmigen Zersetzungsprodukte stark von 5.2 abweicht.At pH 0, there is no longer any E-1 or Z-1, but rather these are protonated and dehydrated to the cyandiazonium cation, so that the composition of the gaseous decomposition products deviates significantly from 5.2.

Kinetik-Daten der Zersetzung von E-1 und Z-1 bei pH 5Kinetic data for the decomposition of E-1 and Z-1 at pH 5

Untersuchung 5.2 wurde mit einem Phosphatpuffer von pH 5,0 analog wiederholt. Dabei wurde die Lösung aus Beispiel 1.1 in verschiedenen Ansätzen bei unterschiedlichen Temperaturen im Bereich von 60 bis 90 °C schnell zugegeben. Gemessen wurde das daraufhin zeitabhängig entwickelte Gasvolumen. Bezogen auf das nach Ende der Gasentwicklung erhaltenen Gesamtvolumen wurde eine Geschwindigkeitskonstante k für die Zersetzung von E-1 und Z-1 zu gasförmigen Komponenten (im Wesentlichen N2O) bestimmt. Test 5.2 was repeated analogously with a phosphate buffer of pH 5.0. The solution from Example 1.1 was added quickly in different batches at different temperatures in the range from 60 to 90.degree. The gas volume then developed as a function of time was measured. A rate constant k for the decomposition of E-1 and Z-1 to form gaseous components (essentially N 2 O) was determined based on the total volume obtained after the evolution of gas had ceased.

Eine Auftragung von ln(k) gegen die reziproke absolute Temperatur gemäß Arrhenius (siehe Tabelle 1 und 11) ergab eine Steigung von 13,2 K-1, was einer Aktivierungsenergie von 110 kJ/mol entspricht. Die Zersetzung von E-1 bzw. Z-1 zu N2O und HCN hat somit eine niedrige Aktivierungsenergie.A plot of ln (k) against the reciprocal absolute temperature according to Arrhenius (see Table 1 and 11 ) resulted in a slope of 13.2 K -1 , which corresponds to an activation energy of 110 kJ / mol. The decomposition of E-1 or Z-1 to N 2 O and HCN thus has a low activation energy.

Kinetik-Daten der Zersetzung von E-1 und Z-1 bei pH 0Kinetic data of the decomposition of E-1 and Z-1 at pH 0

Untersuchung 5.3 wurde mit 1-molarer Schwefelsäure analog wiederholt. Die Lösung aus Beispiel 1.1 wurde bei unterschiedlichen Temperaturen im Bereich von 40 bis 80 °C schnell zugegeben. Die Auswertung erfolgte analog zur Untersuchung 5.4, wobei die gasförmigen Produkte sich im Wesentlichen aus N2 und CO2 zusammensetzten. Eine Auftragung von ln(k) gegen die reziproke absolute Temperatur gemäß Arrhenius (siehe Tabelle 1 und 11) ergab eine Steigung von 6,5 K-1, was einer Aktivierungsenergie von 54 kJ/mol entspricht. Die Zersetzung des aus E-1 bzw. Z-1 in stark sauren Lösungen entstehenden Cyandiazonium-Kations zu N2 und CN+ (bzw. Folgeprodukten daraus, wie z. B. CO2) hat somit eine extrem niedrige Aktivierungsenergie. Tabelle 1: Kinetik-Daten und Arrhenius-Plot der Zersetzung der Lösung aus Beispiel 1.1 bei pH 0 bzw. pH 5 im Temperaturbereich 40 bis 90 °C pH-Wert Temperatur (°C) GeschwindigkeitsKonstante aus Gasentwicklungsrate (k) Halbwertszeit für das Edukt Cyandiazohydroxid (Minuten) reziproke Temperatur multipliziert mit 1000 (1/Kelvin) negativer natürlicher Logarithmus der Geschwindigkeitskonstante (- In(k)) 0 40 0,0661 10,49 3,1949 2,7166 0 50 0,1059 6,55 3,0960 2,2455 0 60 0,2190 3,17 3,0030 1,5187 0 70 0,3569 1,94 2,9155 1,0303 0 80 0,6846 1,01 2,8329 0,3789 5 60 0,0048 144,14 3,0030 5,3373 5 70 0,0178 39,05 2,9155 4,0314 5 80 0,0518 13,38 2,8329 2,9604 5 90 0,1277 5,43 2,7548 2,0584 Investigation 5.3 was repeated analogously with 1 molar sulfuric acid. The solution from Example 1.1 was added quickly at different temperatures in the range from 40 to 80 ° C. The evaluation was carried out analogously to investigation 5.4, with the gaseous products being composed essentially of N 2 and CO 2 . A plot of ln (k) against the reciprocal absolute temperature according to Arrhenius (see Table 1 and 11 ) resulted in a slope of 6.5 K -1 , which corresponds to an activation energy of 54 kJ / mol. The decomposition of the cyandiazonium cation formed from E-1 or Z-1 in strongly acidic solutions to form N 2 and CN + (or their secondary products, such as CO 2 ) therefore has an extremely low activation energy. Table 1: Kinetic data and Arrhenius plot of the decomposition of the solution from Example 1.1 at pH 0 or pH 5 in the temperature range 40 to 90 ° C PH value Temperature (° C) Velocity constant from gas evolution rate (k) Half-life for the educt cyandiazohydroxide (minutes) reciprocal temperature multiplied by 1000 (1 / Kelvin) negative natural logarithm of the rate constant (- In (k)) 0 40 0.0661 10.49 3.1949 2.7166 0 50 0.1059 6.55 3.0960 2.2455 0 60 0.2190 3.17 3.0030 1.5187 0 70 0.3569 1.94 2.9155 1.0303 0 80 0.6846 1.01 2.8329 0.3789 5 60 0.0048 144.14 3.0030 5.3373 5 70 0.0178 39.05 2.9155 4.0314 5 80 0.0518 13.38 2.8329 2.9604 5 90 0.1277 5.43 2.7548 2.0584

Beispiel 6:Example 6:

Herstellung von E-1 und Z-1 in Diethylether-Lösung unter Verwendung von NitrosylchloridPreparation of E-1 and Z-1 in diethyl ether solution using nitrosyl chloride

31,9 g einer Lösung aus 1,94 g (0,03 mol) Nitrosylchlorid und 32 g Diethylether wurden bei -10 °C mit 5,0 g einer Lösung aus 1,92 g (0,03 mol) festem Cyanamid und 3,1 g Diethylether versetzt. Es bildete sich eine gelbgrüne Lösung, die im Infrarot eine intensive C≡N-Absorptionsbande bei 2226 cm-1 zeigte. Vorsichtiges Eindampfen dieser Lösung bei 0 bis 20 °C führte zu vollständiger Zersetzung unter Gasbildung, wobei die genannte IR-Bande verschwand.31.9 g of a solution of 1.94 g (0.03 mol) of nitrosyl chloride and 32 g of diethyl ether were mixed with 5.0 g of a solution of 1.92 g (0.03 mol) of solid cyanamide and 3 at -10 ° C , 1 g of diethyl ether added. A yellow-green solution was formed which showed an intense C≡N absorption band at 2226 cm −1 in the infrared. Careful evaporation of this solution at 0 to 20 ° C. led to complete decomposition with formation of gas, the mentioned IR band disappearing.

Wurde ein Aliquot der etherischen Lösung mit Wasser ausgeschüttelt und das wässrige Extrakt anschließend einer HPLC entsprechend Beispiel 1.3 unterzogen, so konnte anhand der Retentionszeit und des charakteristischen UV-Spektrums die Anwesenheit von E-1 und Z-1 im Verhältnis ca. 9:1 nachgewiesen werden. Die Ausbeute an E-1 und Z-1 betrug ca. 85 %.If an aliquot of the ethereal solution was shaken out with water and the aqueous extract was then subjected to HPLC according to Example 1.3, the presence of E-1 and Z-1 in a ratio of approx. 9: 1 could be detected using the retention time and the characteristic UV spectrum will. The yield of E-1 and Z-1 was approx. 85%.

Herstellung von E-1 und Z-1 in Dichlormethan-Lösung unter Verwendung eines SalpetrigsäureestersPreparation of E-1 and Z-1 in dichloromethane solution using a nitrous acid ester

2,52 g (0,06 mol) festes Cyanamid wurden in 50 g Dichlormethan gelöst. Bei 0 °C wurden hierzu 5,86 g (0,05 mol) Isopentylnitrit getropft und 1 Stunde bis zur Vervollständigung der Reaktion gerührt. Die gelbgrüne Lösung zeigte eine geringe Gasentwicklung. Im Infrarotspektrum wies die frisch hergestellte Lösung eine intensive Bande bei 2219 cm-1. Diese Bande verschwand mit zunehmender Gasentwicklung bei 20 °C.2.52 g (0.06 mol) of solid cyanamide were dissolved in 50 g of dichloromethane. At 0 ° C., 5.86 g (0.05 mol) of isopentyl nitrite were added dropwise to this and the mixture was stirred for 1 hour until the reaction was complete. The yellow-green solution showed little gas evolution. In the infrared spectrum, the freshly prepared solution showed an intense band at 2219 cm -1 . This band disappeared with increasing gas evolution at 20 ° C.

Ein Aliquot der frisch hergestellten Lösung wurde mit Wasser ausgeschüttelt und das wässrige Extrakt mittels HPLC analog Beispiel 1.3 untersucht. Anhand der Retentionszeit und des charakteristischen UV-Spektrums wurde die Anwesenheit von E-1 und Z-1 im Verhältnis ca. 9:1 nachgewiesen werden. Die Ausbeute betrug > 80 %.An aliquot of the freshly prepared solution was shaken out with water and the aqueous extract was examined by means of HPLC as in Example 1.3. Based on the retention time and the characteristic UV spectrum, the presence of E-1 and Z-1 in a ratio of approx. 9: 1 was detected. The yield was> 80%.

Umsetzung einer nichtwässrigen Lösung von E-1 und Z-1 mit einem aromatischen Kohlenwasserstoff unter Bildung eines aromatischen NitrilsReaction of a non-aqueous solution of E-1 and Z-1 with an aromatic hydrocarbon to form an aromatic nitrile

Eine frisch hergestellte Lösung gemäß Beispiel 6.2 wurde mit 12,0 g (0,1 mol) 1,3,5-Trimethylbenzol versetzt. Dann wurde für 3 Stunden auf 42 °C erhitzt, wobei eine starke Gasentwicklung auftrat und die gelbgrüne Farbe der Lösung verschwand. Die erhaltene Reaktionsmischung wurde zur Entfernung von gebildetem Isoamylalkohol mehrfach mit Wasser ausgeschüttelt. Die verbleibende Dichlormethan-Lösung enthielt im Wesentlichen nur nicht-umgesetztes 1,3,5-Trimethylbenzol und gebildetes 2,4,6-Trimethylbenzonitril im Verhältnis 65:35. Die Ausbeute der Cyanierung betrug somit ca. 70 %.A freshly prepared solution according to Example 6.2 was admixed with 12.0 g (0.1 mol) of 1,3,5-trimethylbenzene. The mixture was then heated to 42 ° C. for 3 hours, during which time vigorous evolution of gas occurred and the yellow-green color of the solution disappeared. The reaction mixture obtained was extracted several times with water to remove isoamyl alcohol formed. The remaining dichloromethane solution contained essentially only unreacted 1,3,5-trimethylbenzene and 2,4,6-trimethylbenzonitrile formed in a ratio of 65:35. The cyanation yield was thus approx. 70%.

Cyanierung eines aromatischen Kohlenwasserstoffs, hier p-Xylol durch in-situ gebildetes E-1 und Z-1Cyanation of an aromatic hydrocarbon, here p-xylene, by E-1 and Z-1 formed in situ

1,26 g (0,03 mol) festes Cyanamid und 3,45 g (0,03 mol) festes Chlorformamidinhydrochlorid wurden in 50 g Dichlormethan gelöst bzw. suspendiert. Hierzu wurden 5,30 g (0,05 mol) p-Xylol gegeben. Bei 0 °C wurden dann 3,45 g (0,05 mol) festes Natriumnitrit in 10 Portionen über 1 Stunde verteilt zugegeben. Die Suspension färbte sich gelbgrün und zeigte eine geringe Gasentwicklung. Dann wurde auf 42 °C erwärmt und unter heftiger, langsam abflauender Gasentwicklung nachreagiert, wobei die gelbgrüne Farbe verschwand. Die erhaltene Suspension wurde von ausgefallenem Natriumchlorid filtriert und das Lösemittel abdestilliert. Es wurden 4,8 g eines braunen Rohprodukts mit einem Gehalt von 71 % 2,5-Dimethylbenzonitril erhalten.1.26 g (0.03 mol) of solid cyanamide and 3.45 g (0.03 mol) of solid chlorformamidine hydrochloride were dissolved or suspended in 50 g of dichloromethane. 5.30 g (0.05 mol) of p-xylene were added to this. At 0 ° C., 3.45 g (0.05 mol) of solid sodium nitrite were then added in 10 portions, distributed over 1 hour. The suspension turned yellow-green in color and showed little gas evolution. The mixture was then heated to 42 ° C. and further reacted with vigorous, slowly subsiding evolution of gas, the yellow-green color disappearing. The suspension obtained was filtered to remove precipitated sodium chloride and the solvent was distilled off. 4.8 g of a brown crude product with a content of 71% 2,5-dimethylbenzonitrile were obtained.

Cyanierung eines aromatischen Kohlenwasserstoffs (hier Polystyrol) durch in-situgebildetes E-1 und Z-1Cyanation of an aromatic hydrocarbon (here polystyrene) by in-situ formed E-1 and Z-1

5,2 g lineares Polystyrol wurden in 55 g Dichlormethan gelöst. Zu der Lösung wurden 2,52 g (0,06 mol) festes Cyanamid gegeben. Bei 0 °C wurden 5,86 g (0,05 mol) Isopentylnitrit dosiert, die Lösung färbte sich gelbgrün. Dann wurde auf 42 °C erwärmt, wobei eine heftige Gasentwicklung auftrat und die gelbgrüne Farbe verschwand. Nach einer Stunde wurden 30 g Ethanol als Fällungsmittel zugegeben, wobei ein polymerer, klebriger Feststoff ausfiel. Dieser wurde abfiltriert, mit Ethanol gewaschen und anschließend mehrfach mit heißem Wasser gewaschen. Nach Trocknung bei 78 °C im Vakuum (27 mbar) wurden 5,5 g eines festen Polymers erhalten.5.2 g linear polystyrene was dissolved in 55 g dichloromethane. 2.52 g (0.06 mol) of solid cyanamide were added to the solution. 5.86 g (0.05 mol) of isopentyl nitrite were metered in at 0 ° C., and the solution turned yellow-green. The mixture was then heated to 42 ° C., during which there was vigorous evolution of gas and the yellow-green color disappeared. After one hour, 30 g of ethanol were added as a precipitant, a polymeric, sticky solid precipitating out. This was filtered off, washed with ethanol and then washed several times with hot water. After drying at 78 ° C. in vacuo (27 mbar), 5.5 g of a solid polymer were obtained.

Im ATR-Infrarot-Spektrum zeigte das Produkt neben den für Polystyrol charakteristischen Banden eine intensive C=N-Bande bei 2223 cm-1. Nach Pyrolyse bei 600 °C wurde das Pyrolysat mittels GC/MS untersucht. Neben Styrol fanden sich die 3 isomeren ortho-, meta- und para-Cyanstyrole in signifikanter Menge. Das hergestellte Produkt ist somit als Polystyrol-co-cyanostyrol zu bezeichnen.In the ATR infrared spectrum, the product showed, in addition to the bands characteristic of polystyrene, an intense C = N band at 2223 cm −1 . After pyrolysis at 600 ° C., the pyrolysate was examined by means of GC / MS. In addition to styrene, the 3 isomeric ortho-, meta- and para-cyanstyrenes were found in significant quantities. The product produced can therefore be described as polystyrene-co-cyanostyrene.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 1206911 B [0005]DE 1206911 B [0005]
  • DE 1915668 [0022]DE 1915668 [0022]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • C. Feldmann et.al., Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie (1997), 623(11), 1803-1809 [0006]C. Feldmann et.al., Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie (1997), 623 (11), 1803-1809 [0006]
  • K. Morihashi et. al., Journal of Molecular Structure: THEOCHEM (2001), 543, 233-241 [0008]K. Morihashi et. al., Journal of Molecular Structure: THEOCHEM (2001), 543, 233-241 [0008]

Claims (6)

Gemisch bestehend aus E-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (I) und Z-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (II), wobei für Formel (I) und (II) gilt
Figure DE102019109443A1_0004
Mixture consisting of E-cyandiazohydroxide according to formula (I) and Z-cyandiazohydroxide according to formula (II), where formula (I) and (II) apply
Figure DE102019109443A1_0004
Wasser-haltige Lösung umfassend ein Gemisch gemäß Anspruch 1.A water-containing solution comprising a mixture according to Claim 1 . Verfahren zur Herstellung eines Gemisches bestehend aus E-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (I) und Z-Cyandiazohydroxid gemäß Formel (II), wobei für Formel (I) und (II) gilt
Figure DE102019109443A1_0005
und wobei in einem ersten Verfahrensschritt 1 eine Komponente 1 umfassend a) Cyanamid, oder b) Chlorformamidin oder ein Salz hiervon, oder c) ein Gemisch aus i) Cyanamid und eine Säure, oder ii) Cyanamid und Chlorformamidin, oder iii) Cyanamid und ein Chlorformamidin-Salz, oder iv) Cyanamid, Chlorformamidin und ein Chlorformamidin-Salz, und separat hiervon eine Komponente 2 umfassend ein Nitrosierungsreagens bereitgestellt werden, und in einem zweiten Verfahrensschritt 2 die bereitgestellten Komponente 1 und Komponente 2 bei einer Temperatur im Bereich von - 20 bis + 10 °C in Wasser oder in einem Wasser-haltigen Reaktionsmedium miteinander umgesetzt werden.
Process for the preparation of a mixture consisting of E-cyandiazohydroxide according to formula (I) and Z-cyandiazohydroxide according to formula (II), where for formula (I) and (II) applies
Figure DE102019109443A1_0005
and wherein in a first process step 1 a component 1 comprising a) cyanamide, or b) chloroformamidine or a salt thereof, or c) a mixture of i) cyanamide and an acid, or ii) cyanamide and chloroformamidine, or iii) cyanamide and a Chlorformamidine salt, or iv) cyanamide, chlorformamidine and a chlorformamidine salt, and separately therefrom a component 2 comprising a nitrosating reagent are provided, and in a second process step 2 the provided component 1 and component 2 at a temperature in the range from -20 to + 10 ° C in water or in a water-containing reaction medium.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt 1 als Säure Schwefelsäure, Salzsäure, Ameisensäure oder Essigsäure eingesetzt wird.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the acid used in process step 1 is sulfuric acid, hydrochloric acid, formic acid or acetic acid. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Nitrosierungsreagenz ein Reagenz ausgewählt aus der Gruppe Natriumnitrit, Kaliumnitrit, Butylnitrit, Pentylnitrit und Isopentylnitrit eingesetzt wird.Method according to one of the aforementioned Claims 3 or 4th , characterized in that a reagent selected from the group consisting of sodium nitrite, potassium nitrite, butyl nitrite, pentyl nitrite and isopentyl nitrite is used as the nitrosation reagent. Verwendung eines Gemisches gemäß Anspruch 1 oder einer Lösung hiervon zur Cyanierung von aromatischen Carbocyclen.Use of a mixture according to Claim 1 or a solution thereof for the cyanation of aromatic carbocycles.
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