DE1049388B - Verfahren zur Herstellung von monoquaternären w-FIalogenalkylammoniumhalogeniden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

--KL. 12

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1049 388

ANMELDETAG:

19756 IVb/12 q

3. FEBRUAR 1955

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 2 9. J A N U A R 1959

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von monoquaternären (υ-Halogenalkylammoniumhalogeniden der allgemeinen Formel

X-C_nH_1n-N^-R'

R"

wobei X Chlor, Brom oder Jod bedeutet, R und R' niedermolekulare Alkylreste sind, welche unter Einbeziehung des N-Atoms zu einem Pyrrolidin-, Piperidin- oder Morpholinring geschlossen sein können, R" eine niedermolekulare Alkyl- oder Aralkylgruppe darstellt und η eine ganze Zahl zwischen 3 und 12 ist.

Es ist zwar bekannt, das monoquaternäre ω-Bromäthyl-trimethyl-ammoniumbromid, das also nur 2 C-Atome im Halogenalkylrest enthält, durch Umsetzen von 1,2-Dibromäthan mit Trimethylamin in wäßriger oder alkoholischer Lösung herzustellen (vgl. Comptes Rendues, Bd. 47 [1858], S. 558). Die Übertragung dieser bekannten Arbeitsweise auf α, ω-Dihalogenalkane mit mehr als 2 C-Atomen, nämlich 1,3-Dibrompropan, führt aber zu einem abweichenden Ergebnis; denn dieses Dihalogenid liefert bei der Umsetzung mit Trimethylamin das bisquaternäre N.N'-Bis-trimethyl-propylen-l ,3-diiammoniumdibromid (vgl. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, Bd. 14 [1881], S. 1351/1352). Soweit bisher die Umsetzung von Trimethylamin mit noch höhermolekularen Alkylen-a,a>-dihalogeniden, die 4 oder 5 C-Atome im Alkylenrest enthalten, wie 1,4-Dibrombutan, 1,4-Dibrornmethylbutan oder 1,5-Dibrompentan, beschrieben wurde, treten gleichfalls stets beide endständigen Halogenatome unter Bildung der entsprechenden bis-quaternären Alkvlammoniumbromide in Reaktion (vgl. Berichte..., Bd. 55 [1922], S. 3546/3547, in Verbindung mit Formel 8 auf S. 3538; Liebigs Annalen der Chemie, Bd. 383 [1911], S. 172 bis 175; Bd. 410 [1915], S. 54 bis 57).

Hier setzt nun die Erfindung ein und offenbart einen Weg, um aus den gleichen Ausgangsverbindungen, d. h. α,ω-Dihalogenalkanen mit 3 bis 12 C-Atomen und tertiären Aminen, abweichend von den bekannten Arbeitsweisen A lkylammon ium halogenide in guter Ausbeute herzustellen, die nur monoquaternär sind und als pharmazeutische Mittel oder Zwischenprodukte zur Herstellung derselben technische Verwendung finden sollen.

Zu diesem Zweck werden Alkylen-a.w-dihalogenide der allgemeinen Formel

X — C_nH_2n — X

Verfahren

zur Herstellung von monoquaternären
ω-Halogenalkylammoniumhalogeniden

Anmelder:

Irwin, Neisler and Company,
Decatur, 111. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. G. W. Lotterhos und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos,
Patentanwälte, Frankfurt/M., Lichtensteinstr. 3

Chester John Cavallito und Allan Poe Gray,

Decatur, 111. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

mit tertiären Aminen der allgemeinen Formel
R

N-R'

R"

in der Weise umgesetzt, daß das tertiäre Amin oder eine Lösung desselben in einem indifferenten, das Reaktions-

produkt nicht lösenden Lösungsmittel dem Alkylen-α,ω-dihalogenid, das auch als konzentrierte Lösung in einem praktisch wasserfreien, indifferenten Lösungsmittel vorliegen kann, in dem das Reaktionsprodukt nicht löslich ist, nach Maßgabe der Entstehung des mono-

quaternären Ammoniumhalogenids allmählich so zugesetzt wird, daß sich im Reaktionsgemisch das Alkylen-α,ω-dihalogenid stets im Überschuß über die zur Umsetzung mit dem tertiären Amin theoretisch erforderlichen Mengen befindet.

Praktisch wasserfreie Lösungsmittel, die beim Verfahren nach der Erfindung angewendet werden können, sind z.B. wasserfreie Äther, Benzol, Dioxan, Tetrahydrofuran, Kohlenstofftetrachlorid Toluol, Xylol, Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Pentan, Hexan, Heptan oder Mi-

schungen solcher Lösungsmittel. Die Reaktion wird bei Temperaturen zwischen etwa 0 und 150° C, vorzugsweise zwischen Raumtemperatur und 90° C, ausgeführt. Das Volumen des Lösungsmittels soll etwa das Ein- bis Fünffache des Volumens des Alkylen-a,co-dihalogenids

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betragen. Bei dieser Lösungsmittelmenge trennt sich das gebildete monoquaternäre Ammoniumhalogenid von der Reaktionsmischung in Form eines Niederschlages oder einer öligen Schicht ab, so daß es von weiterem der Reaktionsmischung zugegebenem tertiärem Amin nicht mehr angegriffen wird. Eine weitere kritische Bedingung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist, daß das tertiäre Amin und das Alkylendihalogenid innerhalb eines verhältnismäßig großen Zeitraumes langsam zusammengebracht werden, und zwar darf nur so viel tertiäres Amin dem Dihalogenid jeweils zugesetzt werden, daß in fortlaufender Ausscheidung eine praktisch äquivalente Menge monoquaternäres Ammoniumhalogenid abgeschieden wird. Dieser Vorgang kann in an sich bekannter Weise überwacht werden. Die Reaktion wird bei völliger oder nahezu völliger Abwesenheit von Wasser durchgeführt.

Für das Verfahren gemäß der Erfindung können als Ausgangsmaterialien Alkylen-a,cu-dihalogenide verwendet werden, deren 3 bis 12 C-Atome enthaltende Alkylengruppe eine gerade oder verzweigte Kette bildet, z. B. Propylen, Isobutylen, Butylen, Pentylen, Isopentylen, Neopentylen, Äthylen, Heptylen, Octylen, Nonylen, Decylen, Undecylen, Dodecylen, Isododecylen, Neododecylen, tertiäres Dodecylen usw. Selbstverständlich sind als Halogene im Alkylen-a,ct>-dihalogenid nur Chlor, Brom und Jod geeignet. Für die Herstellung monoquaternärer Ammoniumhalogenide aus den Alkylen-α,ω-dihalogeniden sind unter anderem folgende tertiäre Amine geeignet: Trimethylamin, Methyl-diäthylamin, Dimethylbenzylamin, Diäthyl-phenylpropylamin, Triäthylamin, Propyl-dimethylamin, Butyl-dimethylamin, 1-Methylpyrrolidin, 1-Hexylpyrrolidin, 1-Pentylpiperidin, 1-Nonylpiperidin, 1-Methylmorpholin usw., das sind tertiäre Amine, die 3 bis 14 Kohlenstoff atome enthalten.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung können z. B. folgende Verbindungen hergestellt werden: 3-Brompropyl - diäthylmethyl - ammoniumbromid, N - 7 - Chlorheptyl-N-propyl-pyrrolidiniumchlorid, N-12-Joddodecyl-N - benzyl - piperidiniumj odid, 10 - Joddodecyl - trimethylammoniumjodid. ■

Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung des Verfahrens gemäß dei Erfindung.

Beispiel 1

Zu 50,5 g (0,25 Mol) 1,3-Dibrompropan, das auf dem Dampfbad erwärmt wurde, wird tropfenweise unter Rühren eine Lösung von 14,3 g (0,164 Mol) Methyldiäthylamin in 50 cm³ wasserfreiem Benzol gegeben. Der Zusatz der gesamten Menge erfordert 1 ¹J₂ Stunden. Mit diesem Zusatztempo läßt sich eine Salzausfällung ungefähr in dem Maße erreichen, in dem tertiäres Amin zugesetzt wird. Die Reaktionsmischung bleibt über Nacht bei

ίο Raumtemperatur stehen, worauf die überstehende Flüssigkeit vom öligen Reaktionsprodukt getrennt wird. Das ölige Produkt wird mit frischem Benzol gewaschen und zweimal im Vakuum unter Zusatz von Benzol getrocknet, um eventuelles Wasser durch Bildung eines azeotropen Gemisches abzutreiben. Schließlich wird über Phosphorpentoxyd in einem Vakuumtrockenschrank getrocknet. Auf diese Weise werden 27,9 g (59 % der Theorie) 3-Brompropyl-diäthylmethyl-ammoniumbromid als weiße, hygroskopische, feste Substanz mit einem Schmelzpunkt von 120 bis 13O⁰C erhalten.

Analyse: Brom (Ion)

Berechnet 27,64%;

gefunden 27,71 %.

²ⁱ> Beispiel 2

In eine Lösung von 24,4 g (0,1 Mol) 1,6-Dibromhexan in 100 cm³ Benzol werden bei Raumtemperatur 5,9 g (0,1 Mol) wasserfreies Trimethylamin langsam eingeführt.

Da sich im Verlauf dieses Vorganges rasch bildende Niederschlag wird gesammelt, mit Benzol gewaschen und getrocknet. Es werden 25,0 g (82% der Theorie) rohes (Reinheitsgrad von 90% auf Grund der Analyse berechnet) 6-Bromhexyl-trimethyl-ammoniumbromid erhalten, dessen Schmelzpunkt bei 98 bis 100⁰C liegt.

Analyse: Brom (Ion)

Berechnet 26,36%;

gefunden 27,79%.

Nach den angeführten Beispielen können unter anderem folgende quaternäre ω-Halogenalkylammoniumsalze hergestellt werden.

Nr.	Verfahren nach Beispiel	Bezeichnung	Schmelzpunkt 0C	Analyse Brom (Ion) in °/0 gefunden I berechnet	28,10 24,52 28,15 24,09	Berechneter Reinheitsgrad in «/0
3 4 5 6	2 2 1 1	5-Brompentyl-trimethyl-ammoniumbromid 10-Bromdecyl-trimethyl-ammoniumbromid N-3-Brompropyl-N-methyl-pyrrolidiniumbromid 3-Brompropyl-benzyl-dimethyl-ammoniumbromid	133 bis 136 100 bis 103 172 bis 174 156 bis 158	27,64 22,25 27,84 23,70	rein 85 rein rein

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Herstellung von monoquaternären cu-Halogenalkylammoniumhalogeniden der allgemeinen Formel

   X -

   — N- R'

   R'

   60

   wobei X Chlor, Brom oder Jod bedeutet, R und R' niedermolekulare Alkylreste sind, welche unter Einbeziehung des N-Atoms zu einem Pyrrolidin-, Piperidin- oder Morpholinring geschlossen sein können, R" eine niedermolekulare Alkyl- oder Aralkylgruppe darstellt und η eine ganze Zahl zwischen 3 und 12 ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein tertiäres Amin der allgemeinen Formel

   N —R'

   R"

   in der R, R' und R" die oben angegebene Bedeutung haben, oder eine Lösung desselben in einem indifferenten, das Reaktionsprodukt nicht lösenden Lösungsmittel bei einer zwischen etwa 0 und 15O⁰C liegenden Temperatur in ein Alkylen-ct,a>-dihalogenid der allgemeinen Formel

   X — C_nH_2n — X,
   worin η und X die angegebene Bedeutung haben, das

   auch als konzentrierte Lösung in einem praktisch wasserfreien, indifferenten Lösungsmittel vorliegen kann, in dem das Reaktionsprodukt praktisch unlöslich ist, nach Maßgabe der Bildung des erwünschten monoquaternären Endstoffes nach und nach so eingeführt wird, daß sich in der Reaktionszone Alkylol,ω-dihalogenid stets im Überschuß über die zur Umsetzung mit dem tertiären Amin theoretisch erforderliche Menge befindet.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkylen-ot,a>-dihalogenid ein Dichlorid oder Dibromid verwendet wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als tertiäres Amin ein solches verwendet wird, das durch einen niedermolekularen Alkylrest oder eine Aralkylgruppe substituiert ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Comptes Rendus, Bd. 47 [1858], S. 558;
   Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, Bd. 14

   [1881], S. 1351/1352; Bd.55 [1922],S.3546/3547und3538; Liebigs Annalen der Chemie, Bd. 383 [1911], S. 172 bis

   175; Bd. 410 [1915], S. 54 bis 57.

   © 809 747/456 1.59