DE1443913C

DE1443913C - Verfahren zur Herstellung von N Cyanoiminokohlensaureesteramiden

Info

Publication number: DE1443913C
Application number: DE19641443913
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr 5000 Köln Putter Rolf Dr 4000 Dusseldorf Gngat
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1964-12-08
Filing date: 1964-12-08
Publication date: 1973-06-07

Description

in der R einen Halogenalkyl- oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder heterocyclischen Rest und χ eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet, bei Temperaturen zwischen —50 und 100⁰C, vorzugsweise von -20 bis 80⁰C, gegebenenfalls in einem Verdünnungsmittel und gegebenenfalls in Anwesenheit einer Base, mit Cyanamid, seinen Salzen oder mit Thioharnstoff umsetzt.

Es wurde gefunden, daß man N-Cyano-iminokohlensäureesteramide erhält, wenn man Cyansäureester der allgemeinen Formel

R(OCN)_x

in der R einen Halogenalkyl- oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder heterocyclischen Rest und χ eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet, bei Temperaturen zwischen — 50 und 100° C, vorzugsweise von —20 bis 80⁰C, gegebenenfalls in einem Verdünnungsmittel und gegebenenfalls in Anwesenheit einer Base, mit Cyanamid, seinen Salzen oder mit Thioharnstoff umsetzt.

Die nach diesem Verfahren erhältlichen Verbindungen sind neu und haben die allgemeine Formel

R — \

f )

— \O — C — NH — CNJ_x

in der R und χ die oben angegebene Bedeutung haben.

Als aromatische Reste R kommen 5- und 6gliedrige aromatische Kohlenwasserstoffreste mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen in Frage.

Als heterocyclische Reste R kommen beispielsweise 5- und 6gliedrige aromatische Ringsysteme in Frage, die ein oder mehrere Stickstoff-, Sauerstoff- oder Schwefelatome enthalten.

Die aromatischen oder heterocyclischen Reste können als Substituenten beispielsweise tragen: Alkyl-, Aryl-, Alkylamino-, Acylamino-, Nitro-, Halogen-, Alkoxy-, Aroxy-, Acyloxy-, Carbonyl-, Carboxyl-, Carbonester, -amid-, Sulfonyl-, Sulfonsäureester, -amid-, Acyl-, Cyano-, Rhodanid-, Alkylmerkapto-, Arylmerkapto- oder Acylmerkaptoreste.

Die als Ausgangsverbindungen verwendeten Cyansäureester können gemäß eigenen älteren Vorschlägen durch Umsetzung von hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen mit Halogencyaniden bei Temperaturen, vorzugsweise unterhalb +65⁰C, gegebenenfalls in einem Lösungsmittel in Gegenwart einer Base hergestellt werden.

Es können für das erfindungsgemäße Verfahre z. B. folgende Cyansäureester eingesetzt werden:

Phenylcyanat, Mono- und Polyalkylphenylcyanate, wie

3-Methyl-, 4-Isododecyl-, 4-Cyclohexyl-, 2-tert.-Butyl-, 3-Trifluormethyl-, 2,4-Dimethyl-, 3,5-Dimethyl-, 2,6-Diäthyl-,
4-Allyl-2-methoxyphenylcyanat; Arylphenyicyanate, wie 4-Cyanatodiphenyl,

4,4 '-Biscyanatodiphenyl;
Dialkylaminophenylcyanate, wie 4-Dimethylamino-,

4-Dimethylamino-3-methylphenylcyanat; Acylaminophenylcyanate, wie Acetylamino-

phenylcyanat;
Nitrophenylcyanate, wie 4-Nitro-, 3-Nitro-,

4-Nitro-3-methyl,
S-Nitro-o-methylphenylcyanat; Halogenphenylcyanate, wie 2-Chlor-, 3-Chlor-,

4-Chlor-, 2,4-Dichlor-,
2,6-Dichlor-, 3-Brom-, 2-Chlor-6-methyl-phenyi cyanat;

Cyanatophenylcarbonsäure, -ester, -amide, wie 4-Cyanatobenzoesäure, 2-Cyanatobenzoesäure-

äthylester,
2-Cyanatobenzoesäuremorpholid und -diäthylamid;

Cyanatophenylsulfonsäure, -ester, -amide, wie 4-Cyanatobenzolsulfonsäure; Alkoxyphenylcyanate, wie 2-Methoxy-,

3-Methoxy-, 4-Isopropoxyphenylcyanat; Phenoxyphenylcyanate, wie 4-Cyanatodi-

phenyläther;
Acyloxyphenylcyanate, wie 3-Acetoxyphenylcyanat;

Acylphenylcyanate, wie 4-Acetylphenylcyanat; Cyanatophenylcyanate, wie 2,3-Dicyano-l,4-di-

cyanatobenzol;
- α- und /J-Naphthylcyanat, Anthrachinylcyanate

wie 1,4-Dicyanatoanthrachinon; Chinolincyanate, wie 5-Cyanatochinolin; Cyanatopyrazcie, wie 5-Cyanato-l-phenyl-3-methylpyrazol,

1,4-Phenylendicyanat, 1,5-Naphthylendicyanat, 1,3,5-Tricyanatobenzol, 4,4'-Bis-cyanatodi-

phenyldimethylmethan,
4,4'-Biscyanatodiphenylcyclohexan-l,l; 2,2'-Biscyanato-dinaphthyl, 4-Methylmercaptophenylcyanat,

S-KN-Dimethylcarbamylphenylcyanat und di Cyansäureester folgender Alkohole: β,β,β-Ύτ chloräthanol, ^,/J-Trifluoräthariol, β,β,β-Ίχ bromäthanol, ^,/S-Dichloräthanol.

Das Cyanamid kann in freier Form, aber auch ; Form seiner Alkali- oder Erdalkalisalze umgeset werden. Statt Cyanamid kann auch Thioharnstc eingesetzt werden.

Als Lösungsmittel kommen z. B. organische Li sungsmittel wie Alkohole, Ketone, Äther, Nitri! Ester, Amide, aromatische und aliphatische, gegeb nenfalls nitrierte oder halogenierte Kohlenwasse stoffe oder Wasser in Betracht. Es seien hier beispiel weise genannt: Methanol, Äthanol, Aceton, Diäth;.

äther, Acetonitril, Essigester, Dimethylformamid, Be zol, Petroläther, Nitrobenzol, Nitromethan, Chlor form, Tetrachlorkohlenstoff, Chlorbenzol.

Man kann die Komponenten zur Durchführung d

Verfahrens in beliebiger Reihenfolge, vorzugsweise in einem der genannten Verdünnungsmittel, zusammengeben. Dabei verwendet man im allgemeinen die Reaktionsteilnehmer in etwa äquivalenten Mengen. Die Verfahrensprodukte werden meist, gegebenenfalls nach Einengen des Lösungsmittels, durch Absaugen

OCN + H₂N-C-NH₂

isoliert. Ein Zusatz einer Base, wie NaOH, Na₂CO₃, Triäthylamin oder Pyridin, kann für die Reaktion von Vorteil sein.

Wendet man statt Cyanamid Thioharnstoff an, verläuft die Reaktion nach folgender beispielhafter Gleichung ab:

Ο —C-NH₂ +
I

NH

Ο —C —NH-CN
II

Es müssen in diesem Falle also 2 Mol Cyansäureester zur Herstellung eines Mols der neuen Verbindung II angewandt werden. Im allgemeinen reagiert zunächst der Thioharnstoff mit dem Cyansäureester zu I, das man aus der Reaktionsmischung entfernen kann (Absaugen). Dann reagiert das 2. Mol Cyansäureester mit dem gebildeten Cyanamid zu der Verbindung II.

Die neuen N-Cyano-iminokohlensäureesteramide sind wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung von Pharmazeutika.

Beispiel 1

In eine Lösung von 4,5 g (0,107 Mol) Cyanamid in 100 ml Äther gibt man 11,9 g (0,1 Mol) Phenylcyanat und 5 Tropfen Triäthylamin. Nach Stehen über Nacht ist das _w

O — C — NH — CN

ausgefallen und wird durch Absaugen isoliert. Ausbeute: 8,4 g vom F. 158° C. Aus dem Filtrat erhält man durch Einengen weitere 5,5 g des gleichen Produktes mit ebenfalls F. 158⁰C. Gesamtausbeute also 13,9 g (= 86% der Theorie).

Analyse: C₈H₇N₃O (161).
Berechnet:

C 59,6, H 4,36, N 26,1, O 9,93%;
gefunden:

C 59,60, H 4,49, N 26,16, 010,22%.

Das IR-Spektrum weist eine starke Bande bei 4,55 μ auf.

Beispiel 2

Zu einer Lösung von 8,3 g (0,11 Mol) Thioharnstoff in 50 ml Aceton gibt man 26 g (0,22MoI) Phenylcyanat. Die Temperatur steigt auf etwa 30° C,

9,7 g; F. 158° C. Das Produkt ist identisch mit dem nach Beispiel 1 gewonnenen. (Misch.-Schmelzpunkt; IR-Spektrum). Anm.: Führt man die Reaktion ohne Zwischenisolierung des Thiocarbaminsäureesters durch Basenzugabe in einem Zuge durch, können die beiden Produkte wie folgt getrennt werden: Man löst das N-Cyano-imidokohlensäurephenylesteramid mit verdünntem NaOH aus dem Gemisch als Na-SaIz heraus und fällt es wieder sauer (pH 3 bis 4).

Beispiel 3

Die gleiche Verbindung wie im Beispiel 1 erhält man, wenn man 2-Pentachlorphenyl-isothioharnstoff in Äther mit Phenylcyanat umsetzt. Die Komponenten lösen sich, nach exothermer Reaktion fällt das Produkt aus der Reaktionslösung aus, wird durch Aufnehmen in verdünntem NaOH und Ansäuern wieder ausgefällt und isoliert. F. 157° C. IR-Spektrum identisch mit Probe nach Beispiel 1 oder 2.

Beispiel 4

Analog Beispiel 1 erhält man aus Cyanamid und 3-Chlorphenylcyanat in Methanol als Lösungsmittel ohne Zusatz einer Base in leicht exothermer Reaktion das r!

NH

AA-O-C-NH₂

fällt aus und wird durch Absaugen isoliert (14,5 g; F. 134°C). Aus dem Filtrat verdunstet das Aceton weigehend beim Absaugen. Es wird mit wenig Alkohol erneut verdünnt, und einige Tropfen Triäthylamin werden zugesetzt. Die Temperatur steigt erneut an (bis etwa 35⁰C), das

NH

O — C — NH — CN

fällt aus und wird durch Absaugen isoliert. Ausbeute:

O — C — NH — CN

vom F. 184,5 bis 185⁰C in einer Ausbeute von 76% der Theorie.
IR-Spektrum: Starke Bande bei 4,55 μ.

Analyse: C₈H₆ClN₃O (195,5).

Berechnet:

C49,l, H 3,07, N 21,5, O 8,18, Cl 18,15%;
gefunden:

C 49,20, H 3,19, N 21,18, O 8,37, Cl 18,00%.

Beispiel 5

In eine kalte wäßrige Lösung von 8,6 g (0,1 Mol) Dinatriumcyanamid wird eine kalte wäßrige Lösung von 13,6 g (0,1 Mol) KHSO₄. eingegossen und danach in dieses Gemisch eine acetonische Lösung von 14,7 g (0,1 Mol) 2,4-Dimethylphenylcyanat eingetropft. Nach beendeter Reaktion wird mit verdünntem H₂SO₄ neutralisiert, abgesaugt, gewaschen und getrocknet.

15,3 g (= 81% der Theorie) des

CH_{3 NH}

O — C — NH — CN

vom F. 142° C werden so gewonnen.
IR-Spektrum: Starke Bande bei 4,55 μ.

Beispielö

Analog Beispiel 1 erhält man aus ß,ß,ß-Tdch\oräthylcyanat und Cyanamid mit wenig Soda statt Triäthylamin als Base das

NH

Il

Cl₃C — CH₂ — O — C — NH — CN

vom F. 191 bis 193°C in einer Ausbeute von 62% der Theorie.
IR-Spektrum: Starke Bande bei 4,55 μ.

B eis piel 7

Analog Beispiel 5 erhält man aus 2 MoINaHN—CN und 1 Mol 1,4-Phenylenbiscyanat ohne KHSO₄-Zusatz das

NH
NC—NH-C —O

NH )—C—NH-CN

vom F.: Zersetzung ab 280° C in einer Ausbeute von 54% der Theorie. .

IR-Spektrum: Starke Bande bei 4,55 μ.

Beispiel 8

4,2 g (0,1MoI) Cyanamid und 13,3 g (0,1 Mol) 4-Methylphenylcyanat werden unter Zusatz von wenig Triäthylamin in 30 ml Aceton 2 Stunden unter Rückfluß gekocht. Nach dem Erkalten saugt man das ausgefallene

NH

Il

H,C --/Ν— O — C — NHCN

ab. Nach Verrühren mit Wasser, Absaugen, Waschen und Trocknen erhält man eine Ausbeute von 14 g (= 80% der Theorie). F. 150 bis 151°C.

Analyse: C₉H₉N₃ O (175).

Berechnet ... C 61,70, H 5,18, N 23,99, 0 9,13%; gefunden .... C 61,83, H 5,43, N 24,17, O 9,28%.

Beispiel 9

16,9 g (0,1 Mol) a-Naphthylcyanat und 4,2 g (0,1 Mol) Cyanamid werden in 50 ml Aceton gelöst. Nach Zugabe eines Milliliters Triäthylamins steigt die Temperatur bis zum Siedepunkt des Gemisches (58° C). Die Temperatur wird 10 Minuten gehalten, nach dem Erkalten das Lösungsmittel abgezogen, der kristalline Rückstand mit Wasser verrührt, mit HCl auf pH 3 gestellt und gewaschen. Ausbeute: 19,1 g (90,5% der Theorie) des

60

65

O — C — NHCN

vom F. 184 bis 185° C.
Analyse: C₁₂H₉N₃O (211).

Berechnet:

C 68,23, H 4,30, N 19,90, O 7,58, Molekulargewicht 211;

gefunden:

C 67,51, H 4,31, N 19,35, 0 8,08%, Molekulargewicht 216.

Beispiel 10

Analog Beispiel 8 erhält man aus Cyanamid und 4-Acetylphenylcyanat das

O NH

— C — NHCN

H₃C-1

vom F. 200 bis 20 Γ C.
Analyse: C₁₀H₉N₃O₂ (203).

Berechnet:

C 59,10, H 4,46, N 20,68, O 15,75%,

Molekulargewicht 203;
gefunden:

C 59,46, H 4,62, N 20,43, O 16,19%, Molekulargewicht 201.

Beispiel 11

Zu einer wäßrigen Lösung von 0,055 Mol des Triäthylammoniumsalzes des Cyanamide tropft man eine Lösung von 10,5 g (0,05 Mol) 2-Cyanatodibenzofuran in 50 ml Aceton bei Raumtemperatur ein. Nach 1 stündigem Rühren wird das Reaktionsgemisch neutralisiert und anschließend das ausgefallene Endprodukt abgesaugt und gewaschen. Man erhält 11,5 g (= 92% der Theorie) N-Cyano-iminokohlensäure-(2-dibenzofuranylester-)-amid vom Schmelzpunkt 233 bis 234° C. Bei weiterem Erwärmen wird die Schmelze infolge Polymerisation wieder fest.

Das IR-Spektrum zeigt bei 4,6 μ die ausgeprägte, schlanke CN-Bande der Cyanamidgruppierung.

Elementaranalyse: C₁₄H₉N₃O₂ (Mol 251).

Berechnet ... C 67,0, H 3,58, N 16,7, O 12,75%; gefunden .... C 67,0, H 3,6, N 17,1, O 12,4%.

Beispiel 12

Analog Beispiel 11 erhält man aus 3-Cyanatocarbazol mit 74% der theoretischen Ausbeute des N-Cyanoiminokohlensäure - (3 - carbazolylester) - amid vom Schmelzpunkt 244 bis 245° C. Die Schmelze wird bei weiterem Erwärmen infolge Polymerisation wieder fest.

Beisp iel 13

Analog Beispiel 11 werden 0,0825 Mol Triäthylammoniumsalz des Cyanamids mit 6,7 g (0,025 Mol) 1,3,5-Tricyanatobenzol umgesetzt. Nach Absaugen des ausgefallenen Reaktionsproduktes und Aufarbeiten des Filtrats erhält man 4,5 g (= 55% der Theorie) Tris - [N - cyano - iminokohlensäure - (1,3,5 - trioxobenzolester)-amid], das ab 160° C schmilzt und dabei polymerisiert und wieder fest wird.

Das IR-Spektrum zeigt bei 4,6 μ die ausgeprägte CN-Bande der Cyanamidgruppierung.

Die in den Beispielen 11 bis 13 verwendete Lösung des Triäthylammoniumsalzes des Cyanamids war wie folgt hergestellt worden: 4,7 g (0,055 Mol) Natriumcyanamid wurden in 40 ml Eiswasser gelöst. Die Base wurde durch Zugabe verdünnter Salzsäure in Freiheit gesetzt und anschließend mit 3 ml Triäthylamin in das Triäthylammoniumsalz übergeführt.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von N-Cyano-iminokohlensäureesteramiden, dadurch gekennzeichnet, daß man Cyansäureester der allgemeinen Formel

R(OCN)_x