DE1154087B

DE1154087B - Verfahren zur Herstellung von halogenierten Carbamidsaeurehalogeniden

Info

Publication number: DE1154087B
Application number: DEB63208A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl-Heinz Koenig; Dr Horst Pommer
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1961-07-11
Filing date: 1961-07-11
Publication date: 1963-09-12
Also published as: CH427775A; GB946397A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 12 ο 17/01

INTERNATIONALE KL.

C07c;d

B 63208 IVb/\%ο

11. JULI 1961

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIHT; 12. .SEPTEMBER 19fi3

Es wurde gefunden, daß man halogenierte, Carbamidsäureha.logenide erhalt, wenn man ein Carbamidsäurehalogenid der allgemeinen Formel Verfahren zur Herstellung von halogenierten Carbamidsäurehalogeniden

R₁,

;n — CO—X

in der R₁ und R₂ aliphatische, cycloaliphatische, ar* aliphatische, aromatische öder heterocyclische Reste oder gemeinsame Glieder eines heterocyclischen Ringes bedeuten und X ein Halogenatom bezeichnet, mit elementarem Halogen oder anderen Halagenierungs- ¹S mitteln, wie Sulfurylhalogeniden, umsetzt.

Überraschenderweise werden die Ausgangsstoffe bei der Umsetzung nach dem Verfahren nicht gespalten, obwohl die strukturell ähnlichen Carbamidsäureester unter entsprechenden Bedingungen eine Chlorolyse erleiden. So entsteht z. B. aus N-Äthylcarbamidsäure-* äthylester bei der Einwirkung von Chlor bei 90 bis 100⁰C Dichloracetaldehyd.

Die bevorzugten Ausgangsstoffe der allgemeinen Formel I sind diejenigen, bei denen X für Chlor oder Brom steht. Die Verbindungen können den Rest 5 N — CO — X einmal oder mehrere Male, vorteilhaft ein- oder zweimal, enthalten. Im letzteren Falle bezeichnet R₁ also einen organischen Rest, der seinerseits die Gruppe 5 N — CO — X enthält. Die Substituenten R₁ und R₈ können, von den Heteroatomen der heterocyclischen Reste abgesehen, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffstruktur besitzen oder aber zusätzlich durch Gruppen oder Atome, die unter den Bedingungen des Verfahrens inert sind, substituiert sein. Derartige Atome oder Gruppen sind insbesondere Halogenatome oder Ätherbrücken. Auch Verbindungen, die eine Thioätherbrücke, Carboxyl-, Carbon-· ester, Carbonsäurehalogenide Carbonsäuredialkylamid-, Nitril-, Nitro- und bzw. oder tertiäre Aminogruppe enthalten, können nach dem neuen Verfahren umgesetzt werden. Die Halogenierung gelingt am besten mit solchen Ausgangsstoffen, bei denen R₁ und R₂ aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische oder solche heterocyclische Reste bedeuten, die einen aus fünf bis sieben Gliedern bestehenden Ring mit einem bis zwei Heteroatomen, wie Sauerstoff, Stickstoff und bzw. oder Schwefel, enthalten. Bevorzugte Ausgangsstoffe sind ferner diejenigen Carbamidsäurehalogenide, bei denen R₁ und R₂ zusammen mit dem Stickstoffatom einen fünf- bis siebengliedrigen heterocyclischen Ring bilden, der gegebenenfalls noch ein weiteres Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

,Aktiengesellschaft,

Ludwigshafen/Rhein

Dr. Karl-Heinz König und Dr. Horst Pommer,

'Ljudwigshafen/Rhein, sind als Erfinder genannt worden

Stickstoff-, Sauerstoff- oder Schwefelatom enthält. Van den geeigneten Ausgangsstoffen der aligemeinen Formel I seien beispielsweise erwähnt: Dimethyl-qa.rbamidsäurechlorid, Diäthyl*carbainidsäurebromid, N-Methyl-M-äthyl-Qarbamidsäurefluorid, Di-n-propylcarbr amidsäurejodid, Di-n-butylcarbamidsäurechlorid, Diisobutylcarbamidsäurechlorid, N-Äthyl-N-(n-butyl)-earbamidsäurebromid, N-Methyl-N-(n-octyl)-carbamidsäurejodid, N-DodecyJ-N-äthyl-capbamidsäurechlorid, Nr-Stearyl - N-methyl - carbamidsäureehlorid, N-Allyl-N-methyl-earbamidsäurechlorid, N-Cyelppentyl-N-methylrcarbamidsäurechlorid, N-Cyclooctyl-N - äthyl - earbamidsäurechlorid, N τ Cycladodecyl·· N-methyl-carbamidsäurechlorid, N-Benzyl-N-methyl· carbamidsäureehlorid, Dibenzylcarbamidsäurechlorid, N- Benzyl - N - cyclohexyl - carbamidsäurechlorid, N - (jS - Phenyläthyl) - N - methyl - carbamidsäurechlorid, N - Methyl - N - (p - nonylphenyläthyl) - carbamidsäureehlorid, N-Phenyl-N-methyl-carbamidsäurechlorid, Diphenyl-carbamidsäurechlorid, N-(p-Tolyl)-N-methyl-carbamidsäurechlorid, N-Biphenylyl-(4)-N-methyl-carbamidsäureehlorid, N-Biphenylyl-(4)-N-phe·* nyl-carbamidsäurechlorid, N-Pyridyl-(2)-N-methylearbamidsäurechlorid, N-Pyrirnidyl-(2)-N-äthyl-carth amidsäurechlorid, N-Thiazolyl-(2)-N-methyl-carbamidsäurechlorid, N - Oxazolyl - (2) - N - methyl - carb-N-Piperidyl-(l)-N-methyl-carb-Ν,Ν-Dimethylen-carbamidsäure-

amidsäurechlorid,
amidsäurechlorid,

309 687/323

chlorid, NjN-Tetramethylen-carbamidsäurechlorid, chlorid, Antimon(V)-chlorid oder Aluminiumchlorid. N.N-Hexamethylen-carbamidsäurechlorid, Ν,Ν-3-Oxa- Andere geeignete Halogenüberträger sind Jod und pentamethylen-carbamidsäurechlorid, 1,6-Hexame- Eisen. Man führt die nichtradikalische Halogenierung thylen-NjN'-dimethyl-di-carbamidsäurechlorid, p-Phe- vorteilhaft zwischen 80 und 200⁰C durch. nylen-NjN'-diäthyl-di-carbamidsäurechlorid.l^-Piper- 5 Bemerkenswert ist, daß man im allgemeinen einen azin-di-carbamidsäurechlorid, N-Äthyl-N-dS-chlor- Eintritt von nur einem Halogenatom beobachtet, wenn äthyl)-carbamidsäurechlorid, N-Methyl-N-(y-meth- man mit einem Sulfurylhalogenid als Halogenierungsoxypropyl)-carbamidsäurechlorid, N-(p-Bromphenyl)- mittel in Gegenwart eines Radikalbildners arbeitet und N-Cmethyiycarbamidsäurechlorid, N-(o-Nitrophenyl)- dabei eine Reaktionstemperatur zwischen etwa 50 und N-(methyl)-carbamidsäurechlorid, N-(p-Cyanophe- io 100° C wählt. Dabei ist die obere Grenze nicht kritisch, nyl)-N-(äthyl)-carbamidsäurechlorid, N-G8-Carbo - sondern durch den Siedepunkt des Gemisches gegeben, methoxymethyl) - N - (methyl) - carbamidsäurechlorid, Bei der Halogenierung mit den elementaren Halogenen N-(j3-Carboxymethyl)-N-(äthyl)-carbamidsäurecnlorid. hingegen erhält man je nach der Menge des angewand-Man erhält die Carbamidsäurehalogenide in üblicher ten Halogens mehr oder weniger hoch halogenierte Weise, z. B. durch Umsetzen des entsprechenden 15 Produkte. Dabei treten die ersten Atome verhältnissekundären Amins bzw. dessen Hydrohalogenids mit mäßig schnell ein, während der weitere Ersatz von Phosgen oder einem anderen Kohlensäurehalogenid. Wasserstoffatomen durch Halogen wesentlich lang-Die bevorzugten Halogene, die in die Ausgangsstoffe samer vor sich geht. Die Reaktion läßt sich dann durch eingeführt werden, sind Chlor und Brom. Auch Fluo- Erhöhen der Temperatur beschleunigen, so daß man rierungen lassen sich durchführen, jedoch sind diese 20 schließlich zu perhalogenierten Produkten kommt, wegen der Heftigkeit, mit der Fluor reagiert, schwierig Besonders leicht lassen sich perchlorierte und perzu beherrschen. Man kann die Umsetzung mit den fluorierte Carbamidsäurehalogenide herstellen, wähelementaren Halogenen vornehmen. Es ist aber auch rend der vollständige Ersatz von Wasserstoff durch die möglich, Verbindungen dieser Halogene, wie Sulfuryl- voluminöseren Bromatome bisweilen Schwierigkeiten chlorid, Sulfurylbromid und Sulfurylfluorid, als Halo- 25 bereitet.

genierungsmittel zu benutzen. Man führt das Verfahren vorzugsweise unter Atmo-

Das Verfahren nach der Erfindung wird in flüssiger Sphärendruck durch. Verminderter Druck ist vor allem Phase oder in der Gasphase durchgeführt. Die Reak- empfehlenswert, wenn hochsiedende Ausgangsstoffe tionstemperatur kann innerhalb weiter Grenzen umgesetzt werden sollen oder die Umsetzung in der schwanken. Vorteilhaft arbeitet man, je nach demAus- 30 Gasphase vorgenommen wird, gangsstoff und den besonderen Bedingungen der Um- Das neue Verfahren kann ohne Verdünnung oder

setzung, zwischen —20 und +200° C. Lösungsmittel durchgeführt werden. Es ist jedoch auch

Die Halogenierung kann unter radikalischen Bedin- möglich, Lösungsmittel, wie Tetrachlorkohlenstoff, gungen vorgenommen werden. Dazu bestrahlt man Hexachloräthan, Methylenchlorid, Acetylentetrachlodas Reaktionsgemisch mit ultraviolettem Licht oder 35 rid oder Chlorbenzol, mitzuverwenden. Bei der Halogeführt die Umsetzung in Gegenwart von Radikalbild- nierung in der Gasphase verdünnt man das Halogen nern durch. Als solche seien beispielsweise Ascaridol, oder das Halogenierungsmittel zweckmäßig mit Benzoylperoxyd, Di-tert.-butylperoxyd, Acetylperoxyd einem inerten Gas, vorzugsweise mit trockenem und Lauroylperoxyd erwähnt. Man wendet diese Stickstoff.

Radikalbildner zweckmäßig in einer Menge von 0,0001 40 Die Halogenierung kann bei dem gewünschten bis 0,25 Gewichtsprozent, bezogen auf den Ausgangs- Halogenierungsgrad abgebrochen werden. Ein Maß stoff, an. Die Halogenierung unter radikalischen Be- für den Fortschritt der Reaktion ist z. B. der abgespaldingungen gelingt am besten bei Verwendung von tene Halogenwasserstoff, die Gewichtszunahme, die elementarem, zweckmäßig vorher getrocknetem Chlor stark ansteigenden Brechungsindizes oder der Siedeunter Bestrahlung mit ultraviolettem Licht oder mit 45 punkt des Gemisches. Die Umsetzungsprodukte wer-Sulfurylchlorid in Gegenwart von radikalbildenden den dann durch Destillation aufgearbeitet. Bei den Stoffen. Wenn man mit ultraviolettem Licht bestrahlt, niederhalogenierten Produkten gelingt die Trennung liegt die Reaktionstemperatur zweckmäßig zwischen der in unterschiedlichem Maße halogenierten Carb-—20 und 100⁰C. Man kann die Halogenierung aber amidsäurehalogenide im allgemeinen ohne Schwierigauch oberhalb von 100⁰C unter Bestrahlung mit ultra- 5° keiten. Bei höherhalogenierten Stoffen wird der Trennviolettem Licht durchführen, obwohl die Reaktion bei aufwand wegen der geringeren Unterschiede in der derartigen Temperaturen auch ohne zusätzliche Maß- Flüchtigkeit größer.

nahmen eintritt. Die besten Bedingungen sind für einen Die nach dem Verfahren erhältlichen halogenierten gegebenen Fall durch einen Vorversuch leicht zu er- Carbamidsäurehalogenide sind vielseitig verwendbare mitteln. 55 Zwischenprodukte, z. B. für die Herstellung von

Die Halogenierung unter Zusatz von Radikalbildnern Schädlingsbekämpfungsmitteln. Für diesen Zweck eignet sich besonders bei Verwendung von Sulfuryl- brauchen die Reaktionsgemische häufig nicht in ihre halogeniden als Halogenierungsmittel. Man wendet in Bestandteile getrennt zu werden, sondern können undiesem Falle zweckmäßig Temperaturen etwa zwischen mittelbar weiter Verwendung finden. und 100° C an. 60 Die in den folgenden Beispielen genannten Teile sind

Es ist auch möglich, die Carbamidsäurehalogenide Gewichtsteile, unter Bedingungen zu halogenieren, unter denen ein

Verlauf über Radikale nicht anzunehmen ist. Man kann Beispiel 1

in der Gasphase oder in flüssiger Phase, gegebenenfalls

in Gegenwart von Lösungsmitteln sowie in Gegenwart 65 In 232 Teile Dimethylcarbamidsäurechlorid leitet von Halogenüberträgern arbeiten. Als solche eignen man bei 135 bis 145° C so lange trockenes Chlorgas ein, sich z. B. Aktivkohle und wasserfreie Metallhalogenide, bis die Gewichtszunahme 91 Teile beträgt. Die Reakwie Nickel(II)-chlorid, Kupfer(II)-chlorid, Eisen(III)- tion ist besonders zu Anfang ziemlich exotherm, so daß

man ohne zusätzliche Heizung auskommt. Das Reaktionsgemisch wird über eine Füllkörperkolonne fraktioniert destilliert. Man erhält

69 Teile Dimethylcarbamidsäurechlorid
(Ausgangsprodukt),

136 Teile Methyl-chlormethyl-carbamidsäurechlorid
(Kp.₁₈88,5°C; »2 = 1,485),

71 Teile Bis-(chlormethyl)-carbamidsäurechlorid
(Kp.₁₈99 bis 100,5°C; rig = 1,497),

22 Teile Dichlormethyl-chlormethyl-carbamidsäurechlorid
(Kp.₂₀108 bis 109°C; rig = 1,516) und

24 Teile höherchlorierte Carbamidsäurechloride (Kp._2O 110 bis 136° C; rig = 1,528).

Beispiel 2

Zu 174 Teilen Dimethylcarbamidsäurechlorid und 0,5 Teilen Benzoylperoxyd werden bei 75 bis 85⁰C nach und nach 520 Teile Sulfurylchlorid gegeben. Der entweichende Chlorwasserstoff wird intensiv gekühlt, damit nicht unnötig viel Sulfurylchlorid mitgeführt wird. Nach der Zugabe des Sulfurylchlorids erhitzt man das Gemisch noch 5 Stunden am Rückfluß und destilliert es anschließend fraktioniert über eine Füllkörperkolonne. Man erhält 53 Teile nicht umgesetzten Ausgangsstoff und 125 Teile Methyl-chlormethyl-carbamidsäurechlorid (Kp._2O 89 bis 9O⁰C; rig = 1,483) und eine geringe Menge eines schwefelhaltigen Rückstandes.

Beispiel 3

In 98 Teile Bis-iß-chloräthyty-carbamidsäurechlorid wird so lange trockenes Chlor eingeleitet, bis 163 Teile aufgenommen sind. Man hält die Reaktionstemperatur anfangs auf 90 bis 100⁰C und steigert sie nach und nach bis auf 18O⁰C. Durch Destillation des Reaktionsgemisches erhält man 249 Teile eines hochviskosen Öls vom Kp-o 35 129 bis 133⁰C mit dem Brechungsindex rig = 1,562. Der Chlorgehalt beträgt 80,02%, was einer Perchlorierung entspricht. Die Ausbeute an Bispentachloräthyl-carbamidsäurechlorid, bezogen auf den Ausgangsstoff, beträgt 96% der Theorie.

Beispiel 4

Man arbeitet wie im Beispiel 3, geht aber von Diäthylcarbamidsäurechlorid aus. Die Umsetzung verläuft ähnlich, jedoch anfangs unter wesentlich stärkerer Wärmeentwicklung. Man erhält Bis-pentachloräthylcarbamidsäurechlorid (Kp._O5 134 bis 137°C;

Leitet man bei der gleichen Temperatur höhere Chlormengen ein, so erhält man in nahezu quantitativer Ausbeute die folgenden Produkte:

5 Chlor auf nahme	10	54	Siedebereich	(⁰C)	150	Brechungs index	Gefun dener Chlor gehalt
(Teile)	69			155	rig	(°/o)
128		122 bis	163
15 166	Kp.₁₂	126 bis	138	1,5225	42,9
188	Kp-I₂	135 bis	142	1,5362	49,3
Kp._M	117 bis	1,5479	55,0
Kp-0,5	120 bis	1,5630	64,6
Kp._1>6		1,5712	66,0

— 1,561) in einer Ausbeute von 94% der Theorie.

Beispiel 5

Man leitet zwischen 90 und 100° C in 148 Teile Piperidylcarbamidsäurechlorid so lange Chlor ein, bis die Gewichtszunahme 25 Teile beträgt. Durch Destillation des Reaktionsgemisches erhält man ein chloriertes Piperidylcarbamidsäurechlorid vom Kp._u 108 bis 48 ⁰C in Form einer farblosen Flüssigkeit vom Bre-

Beispiel 6

In 250 Teile Dimethylcarbamidsäurechlorid leitet man bei 110 bis 125°C so lange Chlor ein, bis die Gewichtszunahme 125 Teile beträgt. Durch Destillation des Reaktionsgemisches über eine gut wirksame Fraktionierkolonne erhält man neben einem Vorlauf von 40 Gewichtsteilen Methyl-chlormethyl-carbamidsäurechlorid 268 Teile Bis-(chlormethyl)-carbamidsäurechlorid vom Κρ._2β 104 bis 105⁰C in Form einer farblosen Flüssigkeit vom Brechungsindex rig = 1,5080. Das Methyl-chlormethyl-carbamidsäurechlorid kann zur weiteren Chlorierung einem neuen Ansatz zugegeben werden.

Beispiel 7

Man leitet in 300 Teile Morpholylcarbamidsäurechlorid bei 135 bis 145°C so lange Chlor ein, bis die Gewichtszunahme 36 Teile beträgt. Durch Destillation des Reaktionsgemisches erhält man ein chloriertes Morpholylcarbamidsäurechlorid vom Kp.₁₂ 112 bis 134⁰C, dem Brechungsindex rig = 1,5046 und einem Chlorgehalt von 28,4%.

Leitet man größere Mengen an Chlor ein, so erhält man die folgenden Ergebnisse:

Chlor auf nahme	Siedebereich	(⁰C)	138	Brechungs index	Gefun dener Chlor gehalt
(Teile)		121 bis	97	rig	(⁰Io)
109	Kp.₁₂	80 bis	108	1,5251	43,9
145	Kp-o, a	88 bis	1,5342	50,9
182	Kp-o, 3		1,5486	61,3

chungsindex
34,0%.

rig = 1,5116. Der Chlorgehalt beträgt Die chlorierten Carbamidsäurechloride sind farblose Öle. Eine noch stärkere Chloraufnahme findet erst bei Temperaturen oberhalb von 100⁰C statt. Dabei sinkt die Chlorierungsgeschwindigkeit bis zur Perchlorierung mit steigendem Chlorierungsgrad merklich ab.

Beispiel 8

In 270 Teile Pyrrolidylcarbamidsäurechlorid leitet man bei 85 bis 95°C Chlor bis zu einer Gewichtszunähme von 65 Gewichtsteilen ein. Man erhält durch Destillation ein chloriertes Pyrrolidylcarbamidsäurechlorid vom Kp.₁₄ 101 bis 118⁰C, dem Brechungsindex rig = 1,5240 und einem Chlorgehalt von 41,2%.

Durch stärkere Chlorierung bei 100 bis 105 ⁰C erhält man die folgenden Ergebnisse:

Chlor- auf- nahme (Teile)	Siedebereich (⁰C)	Brechungs index JIf	Gefun dener Chlor gehalt (°/o)
142 288	Kp.₁₄ 129 bis 141 Kp._M106bis 111	1,5405 1,5630	51,2 64,9

Auch hier erfolgt die weitere Chloraufnahme erst bei Temperaturen oberhalb von 100° C, in beträchtlichem Maß erst ab 135°C.

Beispiel 9

Man leitet bei 95 bis 100° C in 136 Teile N-Isopropyl-N-benzyl-carbamidsäurechlorid (Kp.₂₈ 178^qC; n%⁵ = 1,5298) so lange Chlor, bis 46 Teile aufgenommen worden sind. Man erhält chloriertes N-Isopropyl-N-benzyl-carbamidsäurechlorid vom Kp._0j5 118 bis 16O⁰C und dem Brechungsindex nf? = 1*5498 und einem Chlorgehalt von 38,2%·

Beispiel 10

In 134 Teile N-Methyl-N-cyclohexyl-earbamidsäurechlorid (Kp._1>5 112°C; »f = 1,4923) leitet man bei 75 bis 95°C so lange Chlor ein, daß 174 Teile aufgenommen sind. Man erhält chloriertes N-Methyl-N-cyclohexyl-carbamidsäurechlorid vom Kp._{o 4} 161 bis 196⁰C; «f = 1,5470.

Beispiel 11 ^3S

Man leitet in 210 Teile Piperazyldicarbamidsäurechlorid (Fp. 157 bis 8^QC) bei 160⁰C Chlor ein. Die Reaktionstemperatur wird nach und nach auf 90 bis 100⁰C gesenkt, so daß das Reaktionsgemisch gerade immer flüssig bleibt. Nach einer Gewichtszunahme von 52 Teilen wird unter vermindertem Druck destilliert. Man erhält chloriertes Piperazyldicarbamidsäureehlorid vom Kp.₀₎₃ 92 bis 108° C und einem Chlorgehalt von 47,6%.'

Beispiel 12

In 577 Teile Diäthylcerbamidsäurechlorid leitet man bei 90° C so lange Chlor ein, bis 150 Teile aufgenommen sind. Bei der fraktionierten Destillation erhält man 280 Teile nicht umgesetztes Diäthylcarbamidsäurechlorid vom Kp. ₂₀ 88 bis 89 ⁰C, 52 Teile N-Äthyl-N-(«-chloräthyl)-carbamidsäureehlorid vom Kp._2O 106 bis 107°C und 145Teile N,N-Bis-(«-ehloräthyl)-carbamidsäurechlorid vom Kp._2O 127 bis 128⁰C.

Beispiel 13

Man setzt auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise Dimethylcarbamidsäurechlorid bei 35 bis 45° C unter Kühlung mit Fluor um, bis 1,5 Mol Fluor je Mol Dimethylcarbamidsäurechlorid aufgenommen worden sind. Man erhält bei der fraktionierten Destillation fluoriertes N,N-Dimethylcarbamidsäurechlorid vom Kp._2s74bis96°CunddemBrechungsindexrcif = 1,4850.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Verfahren zur Herstellung von halogenierten Carbamidsäurehalogeniden, dadurch gekennzeich net, daß man ein Carbamidsäurehalogenid der allgemeinen Formel

Ri

;n—co—x

R,

in der R₁ und R₂ aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische oder heterocyclische Reste oder gemeinsame Glieder eines heterocyclischen Ringes bedeuten und X ein Halogenatom bezeichnet, mit elementarem Halogen oder anderen Halogenierungsmitteln, wie Sulfurylhalogeniden, umsetzt.