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Verfahren zur Herstellung cyclis cher Aldehyde Es wurde gefunden,
daß cyclische Aldehyde in vorteilhafter Weise hergestellt werden können, wenn man
ein Dialkylformamid mit Phosgen umsetzt, das so erhaltene Dichlor-(dialkylamino)-methan
mit cyclischen Verbindungen mit reaktionsfähigem, an ein Kohlenstoffatom gebundenem
Wasserstoffatom unter Abspaltung von 1 Mol Chlorwasserstoff kondensiert und auf
das Kondensationsprodukt verseifende Mittel einwirken läßt.
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Als Zwischenprodukte werden beim vorliegenden Verfahren Dichlor-(dialkylamino)-methane
benötigt. Diese Verbindungen sind neu. Sie entsprechen der Formel
| Alkyl Cl Alkyl \ 7Cl |
| N-CH < $N0 C (1) |
| Cl0- H |
| Alkyl7 C1 |
und sie werden hergestellt, indem man ein Dialkylformamid mit Phosgen behandelt.
Hierbei verwendet man mit Vorteil ein Dialkylformamid mit niedrigmolekularen Alkylgruppen,
wie Diäthylformamid oder insbesondere Dimethylformamid.
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Die Behandlung des Dialkylformamids mit dem Phosgen erfolgt zweckmäßig
in einem wasserfreien, inerten, organischen Lösungsmittel. Gute Ergebnisse werden
beispielsweise mit halogenierten Kohlenwasserstoffen, wie Chlorbenzol, Dichlorbenzolen,
Tetrachloräthan, Chloroform oder insbesondere mit Tetrachlorkohlenstoff, als Lösungsmittel
erzielt. Durch Einleiten von Phosgen in eine derartige Lösung des Dialkylformamids
gestaltet
sich die Umsetzung sehr einfach. Man arbeitet mit Vorteil etwa bei Raumtemperatur
oder etwas darunter, z. B. bei Temperaturen zwischen 10 und 20" C.
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Es kann angenommen werden, daß zuerst eine Anlagerung von Phosgen
an das Dialkylformamid stattfindet und aus in dieser Weise erhaltenen Anlagerungsprodukten
Kohlendioxyd abgespalten wird. Ohne Berücksichtigung der Anlagerung läßt sich die
Reaktion wie folgt formulieren:
| H C1 C1 |
| Alkyl I F Alkyl |
| N-C=O+O=C > N-CH CO2 |
| Alkyl ! Alkyl |
| C1 C1 |
Dementsprechend wird bei der Umsetzung von 1 Molekül Dialkylformamid mit 1 Molekül
Phosgen 1 Molekül Kohlendioxyd freigesetzt, was durch experimentelle Befunde bestätigt
werden konnte.
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Nach beendeter Umsetzung besteht das Reaktionsgemisch somit praktisch
nur noch aus dem Lösungsmittel und dem im allgemeinen darin suspendierten Dichlor-(dialkylamino)-methan.
Zur Gewinnung eines für die meisten Zwecke genügend reinen Dichlor-(dialkylamino)-methans
braucht man deshalb lediglich nach beendeter Umsetzung das Lösungsmittel aus dem
Gemisch abzudestillieren.
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Zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens ist es nun keineswegs
nötig, die Dichlor-(dialkylamino)-methane aus dem Reaktionsgemisch, in welchem sie
hergestellt worden sind, zu isolieren, sondern es erweist sich in der Regel als
vorteilhaft, diesem Gemisch nach
beendeter Umsetzung zwischen Dialkylformamid und
Phosgen die Verbindung, in welche eine Aldehydgruppe eingeführt werden soll, gleich
zuzusetzen.
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Diese beim vorliegenden Verfahren ebenfalls als Ausgangsstoffe dienenden
cyclischen Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen können z. B. der
aromatischen, alicyclischen oder heterocyclischen Reihe angehören. Als geeignet
haben sich beispielsweise tertiäre Aminoarylverbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen
erwiesen, z. B. die Verbindungen der Formel
worin R einen Benzolrest, der in p-Stellung zum Stickstoffatom ein Wasserstoffatom
enthält, und A1 und A2
,egebenenfalls weitersubstituierte Alkylreste
bedeuten; ferner auch solche Verbindungen der Formel (2), in welchen N, A1 und A
zusammen einen heterocyclischen Ring bilden. Als Beispiele für Substituenten in
den NlLylresten A1 und;oder A2 seien die Oxygruppe, Alkoxygruppen und die Cyangruppe
genannt. Im übrigen entwalten die Alkylreste A1 und A2 mit Vorteil nur wenige kohlenstoffatome,
wie dies bei der Äthyl- und Methylpuppe der Fall ist. Der Benzolrest R kann in o-
oder n-Stellung zur gegebenenfalls weitersubstftmerten Dial-Mylaminogruppe noch
Substituenten enthalten, z. B.
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Alkylgruppen odeI Alkoxygruppen, oder kann von weiteren rubstituenten
frei sein und der Formel
entsprechen, worin A1 und A2 die angegebene Bedeutung haben. Als Beispiele für Aminoverbindungen
der Formel (3) seien Dimethylaminobenzol, Diäthylaminobenzol und N-)Iethyl-NT-ß-cyanäthylaminobenzol
genannt.
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Eine weitere Gruppe von Verbindungen mit reaktionsfähigem, an ein
Kohlenstoffatom gebundenem Wasserstoffatom sind diejenigen, die das Ringsystem
aufweisen, wobei die beiden Kohlenstoffatome des heterocyclischen Fünfringes durch
eine Doppelbindung (Indole)
oder eine einfache Bindung (Indoline) aneinander gebunden
sein können.
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Unter den Indolen kommen solche mit freier 3-Stellung, wie Indol,
2-Phenylindol, l-Methyl-2-phenylindol, l-Methyl-2-phenyl-6-nitroindol oder 1, 2-Dim
ethylindol, in Betracht. Bei diesen Verbindungen wird beim vorliegenden Verfahren
eine Aldehydgruppe in 3-Stellung eingeführt.
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Besonders vorteilhaft lassen sich Aldehydgruppen nach dem vorliegenden
Verfahren in die 2-Stellung befindliche H2 = Gruppe von N-substituierten 3,3-Dialkyl-2-methylenindolinen,
insbesondere 1,3, 3-Trialkyl-2-methylenindolinen einführen. Diese können am Stickstoffatom
(in 1-Stellung) z. B. durch eine Benzylgruppe oder durch eine weitere Alkylgruppe
substituiert sein.
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Als Beispiele seien hier 1 ,33-Trimethyl-2-methylenindolin, 1,3, 3-Triäthyl-2-methylenindolin,
1-Benzyl-3,3-dimethyl-2 -methylenindolin, 1,3, 3-Tributyl-2-methylenindolin, 1,3,
3-Trimethyl-5-methoxy-2-methylenindolin, 1,3, 3-Trimethyl-5-chlor-2-methylenindolin,
1,3, 3-Trimethyl-2-methylenindolin-5-carbonsäureäthylester und 4,5-Benzo-1,3, 3-trimethyl-2-methylenindolin
genannt.
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Bei der Vereinigung der cyclischen Verbindungen mit reaktionsfähigem
Wasserstoffatom mit den Dichlor-(dialkylamino)-methanen setzt die Kondensation in
der Regel von selbst ein. Im allgemeinen empfiehlt es sich sogar, zwecks Erzielung
eines möglichst reinen Endstoffes und einer hohen Ausbeute die Verbindung mit dem
reaktionsfähigen Wasserstoffatom nicht auf einmal, sondern allmählich hinzuzufügen
und dafür zu sorgen, daß die Reaktionstemperatur bis zur vollständigen Vereinigung
der Komponenten nicht zu hoch, z. B. nicht über 20° C, ansteigt. Nachher kann die
Temperatur zur Beendigung der Reaktion erhöht werden, beispielsweise auf etwa 50
bis 70" C. Bei dieser Kondensation verbinden sich je ein Molekül der beiden Reaktionskomponenten
unter Abspaltung von einem Molekül Chlopwasserstoff; z. B. nach der folgenden Gleichung:
Die in dieser Weise erhaltenen Kondensationsprodukte werden nun mit verseifenden
Mitteln behandelt. Man vereinigt zu diesem Zweck beispielsweise das Reaktionsgemisch,
welches das Kondensationsprodukt enthält, mit Eis oder Eiswasser, wobei im allgemeinen
zuerst das
Kondensationsprodukt in Wasser gelöst wird und die Spaltung zum Aldehyd
eintritt. Diese kann gegebenenfalls auch mit Zusatz von Alkalien, z. B. Alkalihydroxyd
vorgenommen werden. Die Hydrolyse kann wie folgt formuliert werden:
Aus den durch Einwirkung von Wasser erhältlichen, in der Regel im Wasser gelösten
Chlorhydraten der Aminoaldehyde können die freien Basen in üblicher Weise mit Hilfe
von Alkalien gewonnen werden.
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Wie bereits angedeutet, lassen sich nach dem vorliegenden Verfahren
Aldehyde mit guter bis sehr guter Ausbeute und in einer praktisch sehr vorteilhaften
Arbeitsmethode
gewinnen. In dieser Beziehung ist das vorliegende Verfahren dem bekannten Verfahren
der deutschen Patentsehrift 677 207 überlegen, bei welchem man in 2-Stellung arylierte
oder alkylierte Indole mit freier 3-Stellung oder N-substituierte Indoline, die
in 2-Stellung eine reaktionsfähige Methylengruppe und in 3-Stellung zwei Alkylgruppen
enthalten, mit den Kondensationsprodukten
aus Phosgen und N-Formylverbindungen
sekundärer aromatischer Amine umsetzt.
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In den nachfolgenden Beispielen bedeuten die Teile, sofern nichts
anderes bemerkt wird, Gewichtsteile, die Prozente Gewichtsprozente, und die Temperaturen
sind, wie in der vorangehenden Beschreibung, in Celsiusgraden angegeben. Beispiel
1 In eine Lösung von 40 Teilen Dimethylformamid in 400 Raumteilen Tetrachlorkohlenstoff
werden bei 10 bis 20° unter leichter Kühlung 50 Teile Phosgen eingeleitet. Unter
Freiwerden von Kohlendioxyd bildet sich Dimethylaminodichlormethan, und dieses fällt,
da es in Tetrachlorkohlenstoff praktisch unlöslich ist, als weiße kristalline Masse
aus. Nachdem alles Phosgen eingeleitet ist, rührt man so lange nach, bis kein Phosgen
mehr nachweisbar ist, was nach etwa 30 Minuten der Fall ist.
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Nun kühlt man den Kristallbrei auf 10° ab und tropft 80 Teile N-Methyl-N4-cyanäthylaminobenzol
dazu. Es bildet sich nach und nach eine hellgelbe Verbindung von wahrscheinlich
folgender Formel
Nach %stündigem Rühren bei 10 bis 20° wärmt man
langsam auf 50 bis 55" auf, um die
Reaktion zu Ende zu führen. Die gelb ausgeschiedene, im Tetrachlorkohlenstoff unlösliche
Verbindung schmilzt dabei zu einer gelbbraunen, öligen Masse zusammen, die nach
einiger Zeit zu hellgelben Krümeln erstarrt. Man hält 3 bis 4 Stunden bei einer
Temperatur von 50 bis 55" und gießt dann das Ganze auf 800 Teile Eis und 200 Teile
Wasser, wobei die gelbe Aldehydverbindung im Wasser in Lösung geht und der Tetrachlorkohlenstoff
sich unten klar abscheidet und quantitativ abgetrennt wird. Die wäßrige, kongosauer
reagierende Lösung wird unter gutem Rühren durch langsames Einlaufenlassen von 90
bis 130 Teilen 300/0iger Natriumhydroxydlösung neutralisiert, bis auf weiteren Zusatz
von Natriumhydroxyd keine weißliche Fällung mehr entsteht. Die Temperatur soll etwa
15° und der pE-Wert 8 bis 9 betragen. Der anfänglich ölig ausgeschiedene Aldehyd
erstarrt rasch zu gelben Krümeln.
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Man rührt bis zur vollständigen Ausscheidung (klare, hellgelbe überstehende
Lösung), filtriert ab, wäscht mit wenig kaltem Wasser nach und trocknet im Vakuum
bei 40 bis 50". Der 4-(N-Methyl-N4-cyanäthylamino)-benzaldehyd-(l) wird so in einer
Ausbeute von etwa 85 Teilen, entsprechend etwa 900/o der Theorie, erhalten und zeigt
einen Schmelzpunkt von 68 bis 710.
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In Spalte II der nachstehenden Tabelle sind weitere Aldehyde aufgeführt,
welche nach den obigen Angaben aus dem Umsetzungsprodukt aus Phosgen und Dimethylformamid
und den in Spalte I angegebenen Aminen hergestellt werden können.
| 1 II III |
| Tertiäres Amin (Ausgangsstoff) Aldehyd (Endstoff) Schmelzpunkt
\ Ausbeute |
| von II |
| H3C H3C |
| 1 ¼) CHO H C / <> 72 bis 73 | 90 bis 95 °/0 |
| H2C H2C7 |
| hellgelb |
| 2 C, N zuH5C2$N yy H5Q;o flüssig 95 O/o |
| H6C2 H6C2 |
| gelbbraun |
| H3C H3C |
| 3 ;N ¼; CHO 75 bis 800 900!o |
| H3C - ; H C / <=> 75 H3C |
| Cl Cl |
| gelbbraun |
| 4 H5Q |
| 4 N- N--CHO 73 bis 760 |
| ,/ H;Cz ß ,/ C> 73 bis 76° 95ovo |
| H5C2 1 H5C2 |
| O-C2H5 O-C2H5 |
| dunkelbraun |
| s HSC2YN / HSQYN MM CHO flüssig 9o o/o |
| H3C-O-QH47 H,C-O-C,H, |
| bräunlich |
| 1 II III |
| Tertiäres Amin (Ausgangsstoff) Aldehyd (Endstoff) Schmelzpunkt
Ausbeute |
| von II |
| HOC2H4 HOC2H4\ HO- C,H, |
| 6 flüssig 75 H 01,75 |
| 6N- NC-C5H4 |
| rotbraun |
| H5C2\ -, H5C2y |
| 7 H C / CHO H 95 {> CHO flüssig 95olo01, |
| H5Q7 H5C2 flüssig 9501o |
| CH3 CH2 |
| gelbbraun |
| H5Qy H5C2 |
| 8 H C,\ <" X N 600Jo |
| H5C2 :N H5C2 N CHO |
| OH OH |
| dunkelbraun |
| H3C H,C \ N- CHO H3C\ |
| 9 CS HC / vC\/ X iiüssig 81 °/o |
| HC' HC |
| 0 0 |
| gelbbraun |
| o 0 |
| Ii HHIJ |
| C N-.C-N-/ |
| 10 H2C; c I C; , 8601<> |
| \ CN ll C-N |
| 0 |
| CH3 gelb |
| gelb |
| 11 - HC H2C ¼ -, H2CYN \ ECHO - 95ol9 |
| ½ y |
| --H2C ' 2H2C |
| gelb |
| 12 -N \ ~-N =>CHO flüssig 95ovo |
| CH3 CH3 |
| gelbbraun |
| -H3C ~~ H2C |
| 13 N- N-- \ECHO flüssig 86°lo |
| H,C H2C |
| gelbbraun |
| CH H |
| 14 HN CH HN C-CHO - 81 °/o |
| < |
| gelb |
Beispiel 2 In eine Mischung von 400 Raumteilen Tetrachlorkohlenstoff
und 41 Teilen Dimethylformamid werden bei 10 bis 15° 50 Teile Phosgen eingeleitet.
Nach dem Verschwinden der Phosgenreaktion werden 86,5 Teile 1,3,3-Trimethyl-2-methylenindolin
von 5 bis 15° langsam zugegeben. Man rührt etwa 2 Stunden nach und erhöht dann langsam
die Temperatur auf etwa 40 bis 50". Wärmt man zu rasch auf, so kann die Reaktion
schnell mit Temperatursteigerung bis 60° und Klumpenbildung vor sich gehen. Nach
3 Stunden gießt man die Reaktionsmasse unter gutem Rühren auf 100 Teile Eis und
Wasser, läßt die Tetrachlorkohlenstoffschicht sich absetzen und trennt ab. Die wäßrige
Schicht wird mit 130 Teilen 300i0iger Natriumhydroxydlösung alkalisch gestellt,
wobei Hydrolyse zum Aldehyd eintritt unter Abspaltung von Dimethylamin, welches
durch kurze Wasserdampfdestillation entfernt wird. Der Aldehyd der Formel
scheidet sich beim Erkalten in hellgelbbraunen Krümel ab. Die Ausbeute an Aldehyd
vom Schmelzpunkt 11 bis 115° beträgt etwa 95 Teile, was 950/o der Theori entspricht.
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PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Herstellung cyclischer Aldehyde
dadurch gekennzeichnet, daß man ein Dialkyl formamid mit Phosgen umsetzt, das so
erhaltene Dichlor-(dialkylamino)-methan mit cyclischen Verbindungen, die ein reaktionsfähiges,
an ein Kohlenstoffatom gebundenes Wasserstoffatom enthalten unter Abspaltung von
1 Molekül Chlorwasserstofl kondensiert und auf das Kondensationsprodukt verseifende
Mittel einwirken läßt.