DE1226589B

DE1226589B - Verfahren zur Herstellung von Imidazolidonen

Info

Publication number: DE1226589B
Application number: DEA44028A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Habil Herbert Arnold; Dr Rolf Rebling
Original assignee: Asta Werke AG Chemische Fabrik
Current assignee: Asta Medica GmbH
Priority date: 1963-09-12
Filing date: 1963-09-12
Publication date: 1966-10-13
Also published as: GB1065295A; NL6410202A; CH448108A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. Cl.:

C07d

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 12p-9

Nummer: 1226 589

Aktenzeichen: A 44028IV d/12 ρ

Anmeldetag: 12. September 1963

Auslegetag: 13. Oktober 1966

Imidazolidone (= cyclische Harnstoffe) sind wegen der pharmakologischen Eigenschaften einiger ihrer Vertreter interessant (deutsche Patentschrift 1 126 392). Diese Verbindungsgruppe wurde entsprechend dieser Patentschrift durch Umsetzung von tertiär-sekundären Diaminen mit Phosgen hergestellt. Phosgen ist jedoch wegen seiner hohen Toxizität nachteilig. Außerdem greift es infolge seiner großen Reaktionsfähigkeit die Materialien der üblichen Apparaturen an, und es müssen insbesondere im großen Maßstab besondere Vorkehrungen zur Durchführung der gewünschten Umsetzungen mit Phosgen getroffen werden. Es ist weiterhin bekannt, daß l-Phenylimidazolidon-(2) [= N-Phenyl-N,N'-äthylen-harnstoff] durch Abspaltung von Ammoniak aus Anilidoäthylenharnstoff erhältlich ist (H. E. Newman, Über einige Derivate des Äthylen-phenylen-diamins und Homologe derselben, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd. 24 [1891], S. 2191 bis 2200). Desgleichen konnte dieser Körper aus /3-Chloräthylphenylharnstoff durch Behandlung mit alkoholischem Kali (S. Gabriel und R. Stelzner, über Vinylamine, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd. 28 [1895], S. 2929 bis 2938) sowie aus Oxazolidon-(2) mit Anilin (S. G.a b r i e 1 und G. Eschenbach, Notizen über Bromäthylamin und Vinylamin, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd. 30 [1897], S. 2494 bis 2497) dargestellt werden. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß in den Ausgangsverbindungen enthaltene reaktionsfähige Gruppen unerwünschte Nebenreaktionen eingehen und hierdurch eine Ausbeuteverringerung bewirkt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Imidazolidonen der allgemeinen Formel I

Verfahren zur Herstellung von Imidazolidonen

Anmelder:

Asta-Werke Aktiengesellschaft Chemische Fabrik, Brackwede (Westf.)

Als Erfinder benannt:

Dr. phil. habil. Herbert Arnold,

Dr. Rolf Rebling, Bielefeld

einen Arylsulfonylrest bedeutet, ist dadurch gekennzeichnet, daß man Oxazolidone der allgemeinen Formel II

R-N CH₂

O = C

CH₂

R-N-

CH₂

mit Isocyanaten der allgemeinen Formel
R' —N = C = O

bei Temperaturen von etwa 120 bis 180° C umsetzt. Gegebenenfalls und bevorzugt wird die Umsetzung in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt. Dabei resultieren die Reaktionsprodukte in Rohausbeuten bis zu 9O°/o der Theorie, und reaktionsfähige Substituenten in den als Ausgangsprodukten verwendeten Oxazolidonen werden nicht angegriffen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das folgende Formelschema wiedergegeben:

O = C

R — N-

CH₂

O = C

CH₂

R' —N = C =

R'

in der R ein Wasserstoffatom oder niedere, gegebenenfalls durch ein Halogenatom substituierte Alkylgruppen und R' gesättigte oder ungesättigte, gegebenenfalls halogensubstituierte Alkylgruppen, gegebenenfalls durch Halogenatome, eine Nitrogruppe, niedere Alkyl- oder Alkoxygruppen substituierte Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylgruppen oder R-N-

CH₂

+ CO₂

O = C CH₂

R'

609 670/402

worin R und R' die gleiche Bedeutung wie in der Formel I haben.

Der Reaktionsablauf, der zwischen Oxazolidone^, die auch als cyclische Carbamidsäureester aufgefaßt werden können, und Isocyanaten unter C(VAbspaltung zu Irnidazolidottett (= cyclischen Harnstoffen) führt, ist um so überraschender, als die in der Literatur beschriebenen offenkettigen Cärbamidsäureester unter den gleichen Reaktionsbedingungen kein CO2 abspalten und demnach auch keine aliphatisch substituierten Harnstoffe, sondern ω-substituierte Allophansäureester bilden (H ο u b e η —We y 1, Methoden der Orgattischen Chemie, Bd. VIII [1952], S. 134 und 204; deutsche Patentschrift 870 399; G r ei d ler und Kid well, Journal of the American Chemical Society, Bd. 41 [1919], S. 1004 bis 1013; W. Traube, über einige Derivate der Allophansäure, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd. 22 [1889], S. 1572 bis 1579).

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines Katalysators, wie einer tertiären Base, z. B. Triäthylamin oder Pyridin, oder von Lithiumchlorid durchgeführt. Der bevorzugte Katalysator ist Lithiumchlorid. Der angewendete Temperaturbereich liegt bei 120 bis 180⁰C. Die Erhitzungsdauer beträgt 4 bis 12 Stunden, je nach der Hohe der Reaktionstemperatur und der Wahl des Katalysators. Dabei kann ohne Lösungsmittel oder in Anwesenheit eines inerten Lösungsmittels gearbeitet werden. Als Lösungsmittel können z. B₁. die Chlorbenzole verwendet werden, die tertiäre Base bzw. das Lithiumchlorid wird in katalytischen Mengen eingesetzt. Zum Beispiel kann 0,05 Mol pro Mol Oxazolidon eingesetzt werden.

Die als Ausgangsprodukte verwendeten Isocyanate sind nach bekannten Verfahren zugängig (W. Si e f ken, Mono- und Polyisocyanate, Justus Liebigs Annalen der Chemie, Bd. 562 [1949], S. 75 bis 136; O. B a y e r, Das Diisocyanatpolyadditionsverfahren polyurethane], Angewandte Chemie, Bd. 59 [1947], 3. 257 bis 272).

Vorzugsweise sind die. Halogenatome, durch die die Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl- und Arylreste R' substituiert sein können, Chloratome.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele erläutert.

Allgemeine Arbeitsvorschrift

In einem Rundkolben mit Steigrohr werden 1 Mol Isocyanatverbindung mit dem Äquivalent einer Oxazolidon-Verbindung unter Zusatz von 0,2MoI Lithiumchlorid (und/oder tert. Base) im Metallbad auf 120 bis 18O°C Badtemperatur erhitzt, bis die CO2-Entwicklung beendet ist, was 4 bis 12 Stunden in Anspruch nimmt.

Das erhaltene Reaktionsgemisch kann, soweit es zu einem Kristallkuchen erstarrt, direkt aus Alkohol umkristallisiert werden oder wird wie ein nach dem Erkalten flüssig bleibendes Reaktionsgemisch in Benzol oder Methylenchlorid aufgenommen. Die erhaltene Lösung wäscht man mehrfach ■ mit Wasser, trocknet über Natriumsulfat, zieht das Lösungsmittel ab und kristallisiert den Rückstand aus Alkohol um bzw. destilliert ihn im Vakuum.

Beispiel 1

0,75 Mol (112,3 g) N'/S-ChloräthylOxazölidön-tl) und 0,75 Mol (89,3 g) Phenylisocyanat werden mit 0,15 Mol (6,4 g) Lithiumchlorid auf 180⁰C erhitzt. Nach 6 Stunden ist die CO2-EntwickIung beendet. Das beim Erkalten erstarrende Reaktionsgemisch wird aus Alkohol umkristallisiert. Man erhält

1 - Phenyl - 3 - (β - chloräthyl) - imidazölidön - (2) vom Schmelzpunkt 92 bis 95 ⁰C. Ausbeute 136 g (80,7%),

Beispiel 2

0,5 Mol (74,8 g) N-^Chloräthyl'Oxazolidon-Q) und 0,5 Mol (63,6 g) n-Hexylisocyanat werden mit 0,1 Mol (4,2 g) Lithiumchlorid auf 160 bis 180⁰C erhitzt. Nach 6stündiger Erhitzungsdauer ist die CO2-Entwicklung beendet. Das erkaltete Reaktionsgemisch wird in Benzol aufgenommen, die benzolische Lösung mehrmals mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Dann wird das Benzol abgezogen und der Rückstand im Vakuum destilliert. Man erhält l-n-Hexyl-3-(jS-chloräthyl)-imidäZolidon-(2) vom Siedepunkt 128 bis 133°C/O,lmm; ni⁴ = 1,4832. Ausbeute 91 g (78,4%>

Beispiels

0,75 Mol (122,7 g) N-y-Chlorpropyl-oxazolidon-® und 0,75 Mol (89,3 g) Phenylisocyanat werden zusammengegeben und· 28 Stünden auf 140 bis 160⁰C erhitzt. Das beim Erkalten erstarrende Reaktionsgemisch wird aus Äthanol umkristallisiert. Man erhält 1 - Phenyl - 3 - (γ - chlorpr opyl) - imidazolidon - (2)' vom Schmelzpunkt 57 bis 6O⁰C. Ausbeute 104 g (58,1%).

Beispiel 4

0,6 Mol (71,7 g) y-Chlorpropylisocyanat werden mit 0,6MoI (60,6 g) N-Methyl-oxazolidon-(2) zusammengebracht und nach Zugabe von 0,5 ecm Pyridin 5 Stunden im Metallbad auf 150 bis 160⁰C bis zur beendeten CO2-Entwicklung erhitzt. Nach iem Erkalten wird das Reaktionsgemisch in einem Benzol-Äther-Gemisch aufgenommen, mehrmals mit 30%iger Natronlauge ausgeschüttelt und über Pottasche, getrocknet; dann wird das Lösungsmittel abgezogen und der verbleibende Rückstand im Vakuum fraktioniert. Man erhält l-(y-Chlorpropyl)-3-methylimidazolidon-(2) vom Siedepunkt 140 bis 142° C/

2 mm; «I^s = 1,4938. Ausbeute 98 g (56,8%).

' Beispiel 5

0,4 Mol (59,8 g) N-£-Chloräthyl-oxazolidön-(2) und 0,4 Mol (47,6 g) Phenylisocyanat werden in 80 ml 0,0-Dichlorbenzol gelöst, mit 0,08 Mol (3,4 g) Lithiumchlorid versetzt und auf 180 ⁰C erhitzt.

Nach 16 Stunden ist die CO2-Entwicklung beendet. Das beim Abkühlen ausfallende Umsetzungsprodukt wird abgesaugt und aus Alkohol umkristallisiert. Man erhält 1- Phenyl- 3- (/S - chloräthyl) - imidazolidon-(2) vom Schmelzpunkt 92 bis 95⁰C. Ausbeute 52 g (57,8%).

Wie in den vorstehenden Beispielen beschrieben, wurden auch die in der Tabelle aufgeführten Produkte hergestellt..

5CH2

R'

Bei spiel	R	R'	Fp. ⁰C	Umkristallisierbar aus	Kp./mm	nf = 1,5858	Aufarbeitung nach Beispiel
6	ClCH₂CH₂CH₂ —	0-	57 bis 60	Äthanol			1
		Cl I
7	ClCH₂CH₂-	ty	59 bis 62	Äthanol			1
8	ClCH₂CH₂ —		90 bis 93	Äthanol			2
		Cl				nV = 1,5550
9	CICH2CH2CH2 —	ty			217 bis 219°C/3	_nf = 1,5482	2
		CH₃				m = 1,5428
10	ClCH₂CH₂-		53 bis 55		167°C/0,7	2
		0CH3
11	ClCH₂CH₂ —		60 bis 66		174 bis 178°C/0,4	2
12	ClCH₂CH₂-	0-«-			160 bis 163°C/0,l	2
13	ClCH₂CH₂-	<^^-CH₂CH₂-			168 bis 17ü°C/0,3	2
14	ClCH₂CH₂CH₂ —				. 180 bis 182°C/0_r7	' 2
V- CH₂CH₂-

3'S.

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670/402

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Imidazolidonen der allgemeinen Formel I

R — N-

O = C

CH₂
CH₂

\_N/ ίο

R'

in der R ein Wasserstoffatom oder niedere, gegebenenfalls durch ein Halogenatom substituierte Alkylgruppen und R' gesättigte oder ungesättigte, gegebenenfalls halogensubstituierte Alkylgruppen, gegebenenfalls durch Halogenatome, eine Nitrogruppe, niedere Alkyl- oder Alkoxygruppen, substituierte Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylgruppen oder einen Arylsulfonylrest bedeutet, dadurch gekennzeich-

net, daß man Oxazolidone der allgemeinen Formel II

R-N
O = C

CH₂
CH₂

"O'

mit Isocyanaten der allgemeinen Formel
R'- N = C = O

bei Temperaturen von etwa 120 bis 18O⁰C umsetzt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften :
Beilsteins Handbuch der Organischen Chemie, Bd. 27 (1937),

4. Auflage, S. 135, sowie Bd. 24 (1936), S. 3.