DE1157210B - Verfahren zur Herstellung N-substituierter Carbamylchloride - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von N-substituierten Carbamylchloriden.

Es wurde gefunden, daß man N-substituierte Carbamylchloride mit der Gruppe

C = C-N-C-Cl

Cl R O

in der R eine gegebenenfalls auch substituierte Alkyl-, Aryl-, Aralkyl- oder Alkarylgruppe darstellt, herstellen kann, indem man Säureamide, in denen an das Stickstoffatom nur ein und an das an die Carbonylgruppe gebundene Kohlenstoffatom mindestens ein Wasserstoffatom gebunden ist, mit Phosgen am Carbonyl- ¹S kohlenstoffatom chloriert und das Chlorierungsprodukt durch weitere Reaktion mit Phosgen am Stickstoffatom chlorcarbonyliert, wobei diese Reaktionen in der Weise ausgeführt werden, daß das Säureamid und das Phosgen in der Flüssigkeitsphase miteinander in Berührung gebracht werden, während man dafür Sorge trägt, daß durch die Anwesenheit von Phosgen kein freies Säureamid im Reaktionsgemisch vorkommen kann.

Die in dieser Weise erhaltenen Carbamylchloride sind unter anderem wichtig als Zwischenprodukte, aus denen sich durch Reaktion mit Alkoholen Urethane herstellen lassen.

Durch Reaktion eines erfindungsgemäß anfallenden acyclischen Carbamylchlorids mit einer Hypohalogen-Verbindung mit anschließender Hydrolyse des gebildeten Additionsproduktes entsteht in hier nicht beanspruchter Weise ein Gemisch eines Primäramins und einer «-Halogencarbonsäure. Diese Reaktion kann ausgeführt werden, indem man das Carbamylchlorid mit einer Hypohalogenverbindung, z. B. unterchloriger oder unterbromiger Säure, Natriumoder Calciumhypochlorit, in wäßriger Umgebung mischt, vorzugsweise bei einer Temperatur von 0 bis 20⁰C, und das Reaktionsgemisch anschließend mit einer Mineralsäure, wie Salzsäure, kocht. Die a-Halogencarbonsäure läßt sich z. B. durch Extraktion aus dem Hydrolysat gewinnen und durch Reaktion mit Ammoniak in eine a-Aminocarbonsäure umsetzen.

Ebenso können die cyclischen N-substituierten Carbamylchloride in hier nicht beanspruchter Weise entsprechend in α-Halogen, ω-aminocarbonsäuren umgesetzt werden, aus denen durch Reaktion mit Ammoniak Ä,eü-Diaminocarbonsäuren hergestellt werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht man von Säureamiden aus, in denen ein einziges an das Stick-Verf ahren zur Herstellung
N-substituierter Carbamylchloride

Anmelder:
Stamicarbon N. V., Heerlen (Niederlande)

Vertreter: Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann

und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,

Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 25. Januar 1960 (Nr. 247 720)

Johannes Hubertus Ottenheym, Sittard,

und Johan Willem Garritsen, Geleen (Niederlande),

sind als Erfinder genannt worden

stoffatom gebundenes Wasserstoffatom vorliegt und an das an die Carbonylgruppe gebundene Kohlenstoffatom mindestens ein Wasserstoffatom gebunden ist. Jedes dieser Begriffsbestimmung entsprechendes cyclisches oder acyclisches Säureamid läßt sich hierfür verwenden. Für die Durchführung des Verfahrens sind ebenfalls Säureamide verwendbar, die zwei oder mehrere derartige Gruppen enthalten. Es bilden sich in diesem Falle substituierte Carbamylchloride, die zwei Gruppen

C = C-N-C-Cl

Cl R O

oder mehrere dieser enthalten.

Es ist von Bedeutung, dafür zu sorgen, daß im Reaktionsgemisch kein freies Säureamid vorkommen kann, da dieses Amid zusammen mit dem Chlorierungsprodukt unter Bildung unerwünschter Nebenprodukte reagieren kann.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Säureamid in Form des salzsauren Salzes als Ausgangsstoff verwendet werden. In diesem Falle kann entweder das Salz dem Phosgen oder aber das Phosgen dem Salz zugesetzt werden. Das noch nicht umgesetzte Säureamid bleibt dabei an die SaIz-

309 748/353

säure gebunden und kann so nicht zu der Bildung von dieses Stoffes, beispielsweise pro Mol Säureamid

Nebenprodukten Anlaß geben. 8 bis 15 Mol Phosgen. Die Verwendung einer stark

Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das überschüssigen Menge Phosgen bietet außerdem den

Säureamid als solches dem Phosgen beigegeben. Hier- Vorteil, daß das Reaktionsgemisch — als Lösung in bei zeigt sich, daß das Säureamid eher mit Phosgen 5 Phosgen — leicht gerührt werden kann, was sich

reagiert als mit den anfallenden Zwischenprodukten, günstig auf den Reaktionsverlauf auswirkt,

so daß auf diese Weise, wobei man also stets das freie Bei Verwendung eines Lösungsmittels wird meistens

Säureamid mit Phosgen in Berührung bringt, die so gearbeitet, daß pro Mol Säureamid 3 bis 8 Mol

Bildung von Nebenprodukten verhindert wird. Phosgen vorhanden sind.

Die Reaktion des Säureamids mit dem Phosgen io Eine überschüssige Menge Phosgen, die ausreicht, rindet im allgemeinen bei Temperaturen zwischen ist meistens dann vorhanden, wenn man flüssigem —5 und +150⁰C statt. Bei —6°C unterschreitenden Phosgen bzw. einem phosgengesättigten Lösungsmittel Temperaturen ist die Reaktionsgeschwindigkeit sehr das Säureamid in flüssiger Form, d. h. in einem Lösungsgering; bei Temperaturen über 15O⁰C treten Zer- mittel gelöst oder in geschmolzenem Zustand zusetzt. Setzungsreaktionen ein. In den meisten Fällen erzielt 15 Bei dem Aufarbeiten des Reaktionsprodukts kann man bei einer Reaktionstemperatur von 60 bis 100⁰C das überschüssige Phosgen zurückgewonnen werden; in angemessener Zeit eine annähernd völlige Um- dieses kann aufs neue verwendet werden, setzung des Säureamids. Die Reinigung des anfallenden rohen Reaktions-Vorzugsweise wird die Temperatur anfangs niedrig produkts kann in einfacher Weise durch Destillation gehalten, z. B. unterhalb 45 ⁰C, wodurch im wesent- 20 erfolgen.

liehen die Chlorierung des Säureamids an dem Carb- An Hand einiger Beispiele, auf die sich die Erfindung

onylkohlenstoffatom gefördert wird, während an- aber nicht beschränkt, soll die Erfindung nachstehend

schließend bei höherer Temperatur im wesentlichen näher erläutert werden, die Chlorcarbonylierung am Stickstoffatom erfolgt.

Zum Durchführen der Reaktion kann man sich 25 Beispiel 1

flüssigen Phosgens bedienen. Man muß dann mit Man bringt 250 ml Benzol in ein kugelförmiges

Drücken arbeiten, die höher sind als der atmosphä- Reaktionsgefäß mit einem Fassungsvermögen von 11

rische, damit der flüssige Zustand des Phosgens auf- hinein, das mit einem Rührer versehen ist sowie mit

rechterhalten bleibt. Extrem hohe Drücke braucht man einem Rückflußkühler, durch den man während der

hierzu nicht anzuwenden; ein Druck von 10 bis 30 Dauer des Versuches Eiswasser hindurchbefördert. In

50 Atm reicht aus. dem Benzol löst man 150 g (1,5 Mol) Phosgen auf.

Vorzugsweise arbeitet man aber mit einer Lösung Dieser Lösung setzt man langsam in einer Stunde eine

von Phosgen in einem unter den Reaktionsverhältnissen Lösung zu, die in 300 ml Benzol 37 g (0,25 Mol)

nicht mit Phosgen reagierenden Lösungsmittel. Der- a-Chlor-e-caprolactam enthält; hierbei wird die Tem-

artige Lösungsmittel sind beispielsweise Kohlen- 35 peratur in dem Reaktionsgefäß auf 25 bis 30⁰C

Wasserstoffe, wie Benzol und Toluol, und halogenierte gebracht. Die Temperatur des Reaktionsgemisches

Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Chloroform, Tetrachlor- wird anschließend im Verlauf von 90 Minuten all-

kohlenstoff, Chlorbenzol und Dichlorbenzol. mählich bis zu 65 ⁰C gesteigert und hernach noch

Verwendet man eine Phosgenlösung, so kann die 4 Stunden hierbei gehalten.

Reaktion unter atmosphärischem Druck durchgeführt 40 Nach Ablauf der Reaktion entfernt man das überwerden. Es empfiehlt sich hierbei, zunächst, nämlich schüssige Phosgen und das Benzol durch Destillation für die Zeit, während der man die für die Reaktion bei normalem Druck. Das Reaktionsprodukt wird im vorgesehenen Stoffe zusammenbringt, eine niedrige Vakuum unter einem Druck von 2 mm Hg destilliert. Temperatur von —5 bis 35°C aufrechtzuerhalten, Es geht bei 110 bis 112°C ein strohfarbenes Öl über, nachher die Temperatur bis zu 45 bis 100⁰C zu 45 das bei weiterem Stehen fest wird und dann einen steigern und die Reaktion bei der betreffenden Tem- Schmelzpunkt von 39 ⁰C zeigt. Dieser Stoff, 2,3-Dichlorperatur noch einige Stunden andauern zu lassen. azacyclo^-hepten-l-carbochlorid, läßt sich durch Hierdurch wird die Bildung unerwünschter Neben- Rekristallisation aus Cyclohexan reinigen. Man erhält produkte verringert. dann einen weißen kristallinen Stoff, dessen Schmelz-Es bietet aber Vorteile, höhere Drücke anzuwenden 50 punkt 42° C ist. Man erhält 41 g, was einer Ausbeute als den atmosphärischen, vorzugsweise Drücke von von 71,8 % entspricht. 10 bis 25 Atm, auch wenn eine Lösung von Phosgen ^, . -19 verwendet wird. Man kann dann das Säureamid und ei spie

das Phosgen bei einer höheren Temperatur, von 20 bis «,a-Dichlor-e-caprolactam wird in dem Reaktions-

45°C, zusammenbringen. Nachher kann man die 55 gefäß nach Beispiel 1 in gleicher Weise mit Phosgen

Temperatur ziemlich schnell steigern, vorzugsweise behandelt. Nach Ablauf des Versuchs erweist sich

bis zu 90 bis 120⁰C. Diese Verfahrungsart hat den das «,«-Dichlor-e-caprolactam als unverändert, indem

Vorteil, daß die Reaktion bereits innerhalb von keine Reaktion stattgefunden hat. Minuten bis zu 2 Stunden abläuft und die Ausbeute

höher ist. 60 Beispiel 3

Theoretisch sind für die Reaktion 2 Mol Phosgen 500 g (5 Mol) Phosgen werden in einem kugel-

pro Mol Säureamid benötigt. Ist die vorhandene Menge f örmigen Reaktionsgefäß mit einem Fassungsvermögen

des Phosgens geringer, so ist die Bildung unerwünschter von 21, das mit einem Rührer versehen ist sowie mit

Nebenprodukte stärker. Oberhalb der vorerwähnten einem Rückflußkühler, durch den während der Dauer Grenze kann die Menge Phosgen bedeutend variiert 65 des Versuchs Eiswasser hindurchfließt, in 600 ml

werden. Benzol gelöst. Man setzt dieser Lösung langsam in

Meistens verwendet man, wenn man sich flüssigen einer Stunde eine Lösung von 115 g (1 Mol) N-Propyl-

Phosgens bedient, eine stark überschüssige Menge propionsäureamid in 250 ml Benzol zu; hierbei hält

man die Temperatur in dem Reaktionsgefäß auf 25 bis 30⁰C. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wird anschließend im Verlauf von 90 Minuten langsam bis zu 65 bis 7O⁰C gesteigert und hernach noch 4 Stunden hierbei gehalten.

Nach Ablauf der Reaktion entfernt man das Phosgen und das Benzol durch Destillation unter normalem Druck. Es bleibt eine hellgelbe Flüssigkeit zurück, die bei einem Druck von 2 mm Hg und einer Temperatur von 78⁰C destilliert wird. Man erhält hierdurch eine gemäß der Analyse aus N-Propyl-N-(l-chlor-l-propenyl)-carbamylchlorid bestehende Flüssigkeit mit Brechungsindex rig = 1,4805. Man erhält 162,5 g, was einer Ausbeute von 83 % entspricht.

Beispiel 4

500 g Phosgen löst man in dem Reaktionsgefäß nach Beispiel 3 in 500 ml Chloroform. Dieser Phosgenlösung setzt man während 1 ¹I₂ Stunden eine Lösung von 325 g (1 Mol) N-Propylstearinsäureamid in 500 ml Chloroform zu; hierbei hält man die Temperatur in dem Reaktionsgefäß auf 25 bis 30°C. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wird anschließend langsam in weiteren l^a/₂ Stunden bis zu 58 bis 6O⁰C gesteigert und hernach weitere 4 Stunden hierbei gehalten.

Die Flüssigkeit, welche nach der Entfernung des Phosgens und Chloroforms durch Destillation verbleibt, wird bei einem Druck von 3 mm Hg destilliert. Man erhält hierdurch 251,5 g einer unter diesem Druck bei 205 bis 210° C siedenden Flüssigkeit mit dem Brechungsindex n^sS — 1,4682. Diese Flüssigkeit besteht aus N-Propyl-N-( 1 -chlor- l-oktadecenylj-carbamylchlorid. Bei dieser Umsetzung beträgt die Ausbeute 62 %·

Beispiel 5

Einer Lösung von 800 g (8 Mol) Phosgen in 300 ml Chloroform setzt man in der gleichen Weise wie in den vorigen Beispielen während 2 Stunden bei 20° C eine Lösung von 150 g (0,75 Mol) Ν,Ν'-Diacetylhexamethylendiamin in 1,5 1 Chloroform zu. Anschließend erwärmt man das Reaktionsgemisch in IV₂ Stunden bis zu 58⁰C und läßt es noch 4 Stunden bei dieser Temperatur reagieren.

Nach beendeter Reaktion destilliert man das Chloroform ab. Es verbleibt als Rückstand ein nichtdestillierbares harzartiges Produkt. Durch Kristallisation dieses Harzes aus einem Gemisch aus Äthylalkohol und Benzol (15 : 85) erhält man einen als N,N'-Bis-(1-Chloräthenyl)-hexamethylen-l,6-dicarbamylchlorid identifizierten weißen Feststoff, dessen Schmelzpunkt 45⁰C ist. Man erhält 141 g, was einer Ausbeute von 52% entspricht.

Beispiel 6

Einer Lösung von 300 g (3 Mol) Phosgen in 400 ml Chloroform wird während einer Stunde bei 25 bis 3O⁰C eine Lösung von 75 g (0,5 Mol) Phenylacetyl-N-methylamid in 250 ml Chloroform zugesetzt. Anschließend erwärmt man das Reaktionsgemisch im Laufe einer Stunde bis zu 57° C und hält diese Temperatur noch weitere 4 Stunden aufrecht.

Sodann wird das Chloroform abdestilliert; der Rest wird unter Anwendung eines Druckes von 1 mm Hg und einer Temperatur von 135 bis 137⁰C destilliert. Auf diese Weise erhält man 79 g N-Methyl-N-(l-chlorphenyläthenyty-carbamylchlorid, eine Flüssigkeit mit Brechungsindex η™ — 1,5810. Die Ausbeute beträgt 68,7 %.

Beispiel 7

Einer Lösung von 500 g (5 Mol) Phosgen in 300 ml Toluol wird in 2 Stunden bei 25 bis 30⁰C eine Lösung von 149 g (1 Mol) N-Phenylpropionsäureamid in 11 Toluol zugesetzt. Anschließend wird die Temperatur in 2 Stunden bis zu 80° C gesteigert und hernach noch Stunden hierbei gehalten.

Das Toluol wird sodann größtenteils bei normalem Druck abdestilliert. Den Rest destilliert man unter Anwendung eines Druckes von 2 mm Hg. Bei 128 ⁰C gehen bei diesem Druck 133,5 g einer Flüssigkeit über, die aus N-Phenyl-N-il-chlor-l-propeny^-carbamylchlorid besteht. Der Brechungsindex dieser Flüssigkeit ist n%° = 1,5568. Die Ausbeute beträgt 58%.

Beispiel 8

Einer Lösung von 80 g (0,8 Mol) Phosgen in ml Chloroform wird in einem Kolben mit rundem Boden (Fassungsvermögen 0,51) in 15 Minuten bei einer Temperatur von 24° C eine Lösung von 12,9 g (0,1 Mol) N-Propylisobuttersäureamid in 50 ml Chloroform zugesetzt. Anschließend wird die Temperatur in einer Stunde bis zu 6O⁰C gesteigert und hernach noch 4 Stunden hierbei gehalten.

Anschließend wird das Chloroform durch Destillation bei normalem Druck abgetrennt. Die restliche Flüssigkeit wird bei einem Druck von 3 mm Hg destilliert. Es geht bei Anwendung dieses Druckes bei 73°C eine Flüssigkeit über, deren Brechungsindex nl⁰ = 1,4800 ist; sie besteht aus N-Propyl-N-(l-chlorl-isobutenyl)-carbamylchlorid. Man erhält 16,5 g dieses Stoffes, was einer Ausbeute von 78 % entspricht.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von N-substituierten Carbamylchloriden, die die Gruppierung

C = C-N-C-Cl

Cl R O

enthalten, in der R eine gegebenenfalls auch substituierte Alkyl-, Aryl-, Aralkyl- oder AIkarylgruppe darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß man Säureamide, in denen an das Stickstoffatom nur ein und an das an die Carbonylgruppe gebundene Kohlenstoffatom mindestens ein Wasserstoffatom gebunden ist, mit Phosgen am Carbonylkohlenstoffatom chloriert und das Chlorierungsprodukt durch weitere Reaktion mit Phosgen am Stickstoffatom chlorcarbonyliert, wobei diese Reaktionen in der Weise ausgeführt werden, daß das Säureamid und das Phosgen in der Flüssigkeitsphase miteinander in Berührung gebracht werden, während man dafür Sorge trägt, daß durch die Anwesenheit von Phosgen kein freies Säureamid im Reaktionsgemisch vorhanden bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in Anwesenheit eines Lösungsmittels durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion unter Anwendung eines Druckes von 10 bis 25 Atm durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst das Phosgen mit dem Säureamid bei 20 bis 45 ⁰C und anschließend bei 90 bis 12O⁰C reagieren läßt.

309 748/353 11.63