DE1171923B

DE1171923B - Verfahren zur Herstellung von heterocyclischen N-Aminoverbindungen

Info

Publication number: DE1171923B
Application number: DEF33025A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans-Joachim Abendroth; Dr Heinz Jonas; Dr Heinz Herlinger
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1961-01-20
Filing date: 1961-01-20
Publication date: 1964-06-11
Also published as: GB957635A; BE612838R

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 07 d

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 12 ρ - 6

F 33025 IVd/12 ρ
20. Januar 1961
11.Juni 1964

Es ist bekannt, heterocyclische N-Aminoverbindungen durch Umsetzung von Stickstoff-Heterocyclen mit Monochloramin herzustellen. Wegen der von der Raschig-Synthese des Hydrazins her bekannten Unbeständigkeit des Chloramins ist die Durchführung dieses Verfahrens mit beträchtlichen Schwierigkeiten verbunden, die sich unter anderem in den durchweg geringen Ausbeuten zu erkennen geben. Eine weitere Erschwerung liegt in der Abtrennung der gebildeten N-Aminoverbindung von der unsubstituierten Base, die bei der Reaktion im Verhältnis zum Chloramin in großem Überschuß vorliegen muß.

In einer Reihe von Fällen gelingt die Synthese einer speziellen heterocyclischen N-Aminoverbindung durch eine Kondensationsreaktion (beispielsweise einer Dihalogenverbindung) mit Hydrazin, wobei dieses wegen seines im Hinblick auf die beabsichtigte Reaktion bifunktionellen Charakters im Überschuß eingesetzt werden muß, um die Bildung eines bicyclischen Nebenproduktes zu unterdrücken. Die Abtrennung des gewünschten Produktes [von dem überschüssigen Hydrazin und dem zwangläufig anfallenden zweiten Kondensationsprodukt (beispielsweise einem halogenwasserstoffsauren Salz) ist mit beträchtlichen technischen Schwierigkeiten verbunden.

Eine allgemeine anwendbare Methode zur Gewinnung von N-Aminoverbindungen besteht in der Reduktion von N-Nitrosoverbindungen. Im Falle heterocyclischer N-Nitrosoverbindungen ist es bekannt, die Reduktion mit Zink und Essigsäure durchzuführen. Das Verfahren verbraucht wertvolle Rohstoffe und benötigt weitere Hilfsstoffe, wenn das Reduktionsprodukt aus der sauren Lösung isoliert und das eingesetzte Metall zurückgewonnen werden soll.

Als weitere Reduktionsmethode ist die Verwendung von Lithiumaluminiumhydrid in wasserfreiem Äther beschrieben worden, die aber mit einer Vielzahl technischer Nachteile belastet ist, nämlich

a) dem Zwang, wasserfreie Ausgangsstoffe zu verwenden (Nitrosamine werden in wäßriger Lösung hergestellt),

b) dem großen Zeitbedarf der Synthese wegen der bekannten geringen Lösungsgeschwindigkeit des Hydrids in Äther,

c) der Notwendigkeit, nach der Reaktion die Undefinierten Umsetzungsprodukte des Lithiumaluminiumhydrids und überschüssiges Hydrid selbst durch Zugabe von Wasser zu zersetzen (Explosionsgefahr),

d) der Schwierigkeit, das oft in schleimiger Form anfallende Aluminiumhydroxyd von der die Verfahren zur Herstellung von
heterocyclischen N-Aminoverbindungen

Zusatz zum Patent: 1 130 821

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,

Leverkusen

Als Erfinder benannt:

Dr. Hans-Joachim Abendroth,

Dr. Heinz Jonas, Leverkusen,

Dr. Heinz Herlinger, Pleidelsheim (Württ.)

N-Aminoverbindung enthaltenden Lösung abzutrennen.

Gegenstand des Patents 1 130 821 ist ein Verfahren zur Herstellung von unsymmetrischen Dialkylhydrazinen durch Reduktion der entsprechenden N-Nitrosodialkylamine bei dem man die Reduktion mit Natriumamalgam in Gegenwart eines Wasserstoffdonators durchführt.

Es wurde nun in Abänderung dieses Verfahrens gefunden, daß man heterocyclische N-Aminoverbindüngen erhält, wenn man heterocyclische N-Nitrosoamine, die außer dem die Nitrosogruppe tragenden Stickstoffatom noch ein Sauerstoffatom oder ein Stickstoffatom oder ein Schwefelatom im Ring enthalten, reduziert. So lassen sich z. B. N-Aminomorpholin, N-Aminopiperazin und N-Aminothiomorpholin auf diesem Wege bequem herstellen. Heterocyclische N-Aminoverbindungen, die ein weiteres Stickstoffatom aufweisen, können auch an diesem Stickstoffatom Substituenten tragen. So konnte beispielsweise N-(|ß-Hydroxyäthyi)-N'-aminopiperazin mit guter Ausbeute erhalten werden.

Das Natriumamalgam soll im Verhältnis zur Nitrosoverbindung stets im Überschuß vorliegen. Man gibt dazu die Lösung der Nitrosoverbindung zu vorgelegtem Amalgam, wobei nur mäßiges Rühren angebracht ist. Maßnahmen zur Erzeugung einer großen Amalgamoberfiäche haben sich als schädlich erwiesen. Bei Einhaltung dieser Reaktionsbedingungen werden auf die eingesetzte Nitrosoverbindung bezogene Ausbeuten bis zu 90 °/₀ erhalten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die gebildeten heterocyclischen N-Aminoverbindungen

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in leicht aufzuarbeitender Form anfallen. Bei der Verwendung von Wasser als Reduktionsmedium gelingt im allgemeinen ihre Isolierung aus der wäßrig-alkalischen Lösung durch Erhöhung des Ätzalkaligehaltes der Lösung bis zur Entmischung. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Reduktionsprodukt aus der wäßrigen Lösung durch ein mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel zu extrahieren und aus dem Extrakt die reine N-Aminoverbindung durch Destillation zu gewinnen. Die letztgenannte Verfahrensausführung kann gemäß Patent 1 130 821 mit dem Reduktionsprozeß kombiniert werden.

Die verwendeten heterocyclischen N-Nitrosoamine können in bekannter Weise aus den entsprechenden Stickstoff-Heterocyclen, Natriumnitrit und Mineralsäure hergestellt werden.

Die durch Reduktion aus ihnen entstehenden heterocyclischen N-Aminoverbindungen finden als Zwischenprodukte bei organischen Synthesen, z. B. in der Heilmittelchemie, Verwendung.

Beispiel 1

In einem Rührgefäß tropft man zu 2,25 kg Amalgam mit 0,5 Gewichtsprozent Natrium im Laufe von 30 Minuten eine Lösung von 11,6g N-Nitrosomorpholin in 125 ml Wasser. Durch Kühlen des Gefäßes hält man die Reduktionstemperatur bei +2O⁰C. Nach beendetem Zulauf ist der Gehalt des Amalgams auf 0,05 Gewichtsprozent Natrium abgesunken. Die wäßrige natronalkalische Lösung enthält auf Grund einer jodometrischen Titration 8,9 g N-Aminomorpholin in einer Konzentration von etwa 6 Gewichtsprozent. Die Ausbeute der Reduktion beträgt, auf die eingesetzte Nitrosoverbindung bezogen, 87,2%, auf das verbrauchte Natrium bezogen 79,0%. Zur Isolierung des Reduktionsproduktes wird der Ätznatrongehalt der wäßrigen Lösung durch Zusatz von 30 g Ätznatron auf etwa 30 Gewichtsprozent erhöht. Aus dieser Lösung extrahiert man das N-Aminomorpholin mit Benzol, entwässert den Extrakt durch azeotrope Destillation und destilliert den nach dem Abtreiben des Benzols verbleibenden Rückstand im Vakuum. Man erhält 7,5 g N-Aminomorpholin entsprechend einer auf die eingesetzte Nitrosoverbindung bezogenen Ausbeute von 73,5%. Kp._u56 bis 59^oC;ii? = 1,4789; F. 14,5⁰C.

Beispiel 2

Durch ein Rührgefäß fließen in etwa 30 Minuten 18,5 kg Amalgam in der Weise, daß ein vorgeschriebenes Niveau aufrechterhalten bleibt. Dazu wird in der gleichen Zeit eine Lösung von 11,5g N-Nitrosomorpholin in 125 ml Wasser getropft. Die Reaktionstemperatur beträgt +2O⁰C. Das eintretende Amalgam hat einen Gehalt von 0,5, das ausfließende von 0,45 Gewichtsprozent Natrium. Nach beendetem Zulauf enthält die wäßrige Lösung 9,1 g N-Aminomorpholin. Die Ausbeute der Reduktion beträgt, auf die eingesetzte Nitrosoverbindung bezogen, 90,3 %> auf das verbrauchte Natrium bezogen, 85,7%. Die Isolierung des Reduktionsproduktes wird in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise vorgenommen. Man erhält 7,7 g N-Aminomorpholin, entsprechend einer Ausbeute von 76.5%.

Beispiel 3

In einem Rührgefäß tropft man zu 2,25 kg Amalgam mit 0,53 Gewichtsprozent Natrium in etwa 30 Minuten eine Lösung von 10,1 g N-Nitrosopiperazin in 90 ml Wasser. Die Reaktionstemperatur beträgt +1O⁰C. Nach beendetem Zulauf enthält das Amalgam noch 0,14 Gewichtsprozent Natrium. In der wäßrigen Lösung sind 8,35 g N-Aminopiperazin enthalten. Die Ausbeute der Reduktion beträgt, auf das eingesetzte Nitrosopiperazin bezogen, 94,3 %, auf das verbrauchte Natrium bezogen, 91,0%· Die Isolierung des Reduktionsproduktes wird nach Zugabe von 20 g Ätznatron zu der wäßrigen Lösung in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise vorgenommen. Man erhält 7,0 g N-Aminopiperazin, entsprechend einer Ausbeute von 79,0%. Kp.₁₂90bis95°C.

Beispiel 4

In einem Rührgefäß tropft man zu 2,25 kg Amalgam mit 0,49 Gewichtsprozent Natrium in etwa 30 Minuten eine Lösung von 13,2 g N-Nitrosothiomorpholin in 150 ml Äthylalkohol. Dabei hält man eine Reaktionstemperatur von +10⁰C ein. Nach beendetem Zulauf beträgt die Amalgamkonzentration noch 0,06 Gewichtsprozent. Die alkoholische Lösung enthält 9,05 g N-Aminothiomorpholin. Die Ausbeute der Reduktion beträgt, auf die Nitrosoverbindung bezogen, 76,7%, auf das verbrauchte Natrium bezogen, 72,6 %· Zur Isolierung des Reduktionsproduktes versetzt man die alkoholische Lösung mit 100 g 20°/_oiger Natronlauge und extrahiert das N-Aminothiomorpholin in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise. Man erhält 7,6 g, entsprechend einer Ausbeute von 64,2%. Kp._H 75 bis 78⁰C.

Beispiel 5

In einem Rührgefäß tropft man zu 3 kg Amalgam mit 0,42 Gewichtsprozent Natrium in 30 Minuten eine Lösung von 16,1 g N-(/?-Hydroxyäthyl)-N'-nitrosopiperazin in 90 ml Wasser. Durch Kühlen des Gefäßes hält man die Reaktionstemperatur bei +1O⁰C. Nach Beendigung des Zulaufs ist der Gehalt des Amalgams auf 0,13 Gewichtsprozent Natrium abgesunken. Die wäßrige natronalkalische Lösung enthält 11,8g N-((S-Hydroxyäthyl)-N'-aminopiperazin. Die Ausbeute der Reduktion beträgt, auf die eingesetzte Nitrosoverbindung bezogen, 80,3%, ^au? das verbrauchte Natrium bezogen, 84,4%· Zur Isolierung des Reduktionsproduktes wird die wäßrige Lösung mit so viel festem Ätznatron versetzt, daß sich das oberhalb 100⁰C unter Zersetzung schmelzende N-(/J-Hydroxyäthyl)-N'-aminopiperazin fest abscheidet. Man erhält 10 g, entsprechend einer auf die eingesetzte Nitrosoverbindung bezogenen Ausbeute von 68,2%.

Claims

Patentanspruch:

Abänderung des Verfahrens zur Herstellung von unsymmetrisch substituierten Hydrazinen durch Reduktion der entsprechenden N-Nitrosoamine mit Natriumamalgam in Gegenwart eines Wasserstoffdonators gemäß Patent 1 130 821, d a d u r c h gekennzeichnet, daß man zur Herstellung von heterocyclischen N-Aminoverbindungen heterocyclische N-Nitrosoamine, die außer dem die Nitrosogruppe tragenden Stickstoffatom noch ein Sauerstoffatom oder ein Stickstoffatom oder ein Schwefelatom im Ring enthalten, reduziert.

In Betracht gezogene Druckschriften: österreichische Patentschrift Nr. 211 307.

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