DE1445578A1

DE1445578A1 - Verfahren zur Herstellung von 1,4-Diazabicyclo(2,2,2)octan

Info

Publication number: DE1445578A1
Application number: DE19631445578
Authority: DE
Inventors: Steinbrink Dr Hans; Thomas Dr Walter; Hausen Dr Manfred Zur
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1963-01-05
Filing date: 1963-01-05
Publication date: 1968-11-28
Also published as: GB1041451A

Description

CHEMISCHE WEKKJ·: HÜLS AG. Marl, den 3. 1. 1963

- Patentabteilung - 1408/Br

Unser Zeichen: O. Z. 1621

Verfahren zur Herstellung von 1,4-Diazabieyclo(2,2,2)octan

Die Herstellung des 1,4-Diazabicyclo(2,2,2)octans aus Piperazinverbindungen ist bekannt. So wurde das Produkt in sehr geringer Ausbeute durch Erhitzen von N-(ß-Hydroxyäthyl)-piperazindihydrochlorid erhalten (Ber. 76, 712(1943)). In besseren Ausbeuten um etwa 50 % aber in sehr geringer Raum-Zeit-Ausbeute entsteht die Verbindung aus N-(ß-Hydroxyäthyl)-piperazin oder N, N'-Bis- -Ö-hydroayäthyD-piperazin bei Temperaturen um 300⁰C in flüssiger Phase mit Hilfe katalytischer Mengen höherer Carbonsäuren (DBP 1 132 137); bei diesem Verfahren werden für die Umsetzung eines Moles Ausgangsstoff ein Heaktionsvolumen von etwa 1 Liter und Reaktionszeiten zwischen 16 und 49 Stunden benötigt.

Auch wurde vorgeschlagen, in der Gasphase zu arbeiten und N-(fl-Hydroxyäthyl)-piperazin- oder N, N^Bis-iß-hydroxyäthyl)- -piperazin-Dämpfe über Aluminium Silikatkontakte zu leiten, wobei aber nur Ausbeuten von 20 bis 30 % erhalten wurden (Journ. pharm. Soc. Jap. 75, 1370 bis 1373 (1955)). Die Aufgabe, 1,4-Diazabicyclo-(2,2,2)octan in ausreichender Ausbeute und hohem Raum-Zeit-Umsatz nach einem bequemen Verfahren herzustellen, ist also bisher noch nicht befriedigend gelöst.

Es wurde gefunden, daß man einfach und in wesentlich besseren Raum-Zeit-Ausbeuten 1,4-Diazabicyclo(2,2,2)octan aus N-(ß-HydroxyäthyD-piperazin oder N, N'-Bis-(ß-hydroxyäthyl)-piperazin erhält,

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wenn man N-(ß-Hydroxyäthyl)-piperazin oder N, N^f-Bis-(ß-hydroxyäthyD-piperazin gasförmig bei 300 bis 600^eC über Katalysatoren aus säurebehandelten Bötonil^n leiteti

Geeignete Katalysatoren sind solche, wie sie nach den in Erdöl und Kohle 12, 335 (1959) und in der deutschen Patentschrift 1 069 583 beschriebenen Verfahren durch Säurebehandlung montmorillonithaltiger Stoffe wie Bentonit erhalten werden. Als besonders geeignet hat sich der unter der Bezeichnung "KlO " handelsübliche Katalysator der Firma Südchemie AG, München, erwiesen.

Die Umsetzung gelingt bei Temperaturen zwischen 300 und 600⁰C; bevorzugt wird bei 350 bis 500°C gearbeitet. Die Ausgangsstoffe werden vorzugsweise bei vemnindertem Druck über den Kontakt geleitet, insbesondere bei etwa 20 bis 30 Torr. Jedoch ist es auch möglich, in anderen Druckbereichen zu arbeiten; bei höherem Druck hat es sich als vorteilhaft erwies en* die Ausgangsstoffe mit Inertgas zu verdünnen, beispielsweise Wasserdampf oder Stickstoff. Die Verweilzeit der Piperazinderivate über dem Kontakt hängt von der Reaktionstemperatur und vom Druck ab und beträgt beispielsweise bei 450 "C und 30 Torr etwa 0,25 Sekunda«. Das beste Ergebnis wird bei Einsatz des N-(ß-Hydroxyäthyl)-piperazins erhalten.

Die Aufarbeitung kann zweckmäßig erfolgen, indem man die vom Katalysator abziehenden Dämpfe kondensiert und das Kondensat bei Normaldruck fraktioniert destilliert. Hierbei werden in der Regel neben wenig nicht destillierbarem Rückstand eine geringere erste Fraktion (Wasser und leichtflüchtige Nebenprodukte), eine mengenmäßig überwiegende zweite Fraktion, welche das Hauptprodukt enthält, und eine geringere dritte Fraktion (hauptsächlich nicht umgesetzter Ausgangsstoff) erhalten.

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Das 1,4-Diazabi;;yi;jo0' 'V')octan dient als Katalysator bei chemischen Umsetzungen.

Beispiel 1

520 g N-(ß~uydroxyät]iyl)-piperazin werden innerhalb von 4 Stui !en durch ein Rohr von 150 ml Inhalt, das mit K-IO-Kontakt in Kugelform der Firma Südchemie gefüllt und auf 45O⁰C geheizt ist, gasförmig bei einem Druck von 30 Torr geleitet. Die den Ofen verlassenden Dämpfe werden durch Kühlung kondensiert. Der gesamte Rohaüstrag wird nach Beendigung des Versuches unter Normaldruck fraktioniert destilliert und in 3 Fraktionen zerlegt.

1. Fraktion Kp 80-150⁹C 108 g

2. " " 150 - 19O⁰C 251 g . 3. " " 190 - 250⁰C 114 g

nicht destillierbarer Rückstand 42 g

Die erste Fraktion enthält neben Wasser in der Hauptsache leichtflüchtige Nebenbestandteile. Aus der zweiten Fraktion lassen sich durch Umkristallisieren aus der gleichen Gewichtsmenge Äthylacetat 140 g 1,4-Diazabi,c,yclo(2, 2,2)octan in reiner Form isolieren (F: 152^e). Durch Fraktionierung der Mutterlauge lassen sich weitere 47 g 1,4-Diazabicyclo(2,2,2)octan isolieren.

Die dritte. Fraktion ergibt durch Redestillation 94 g nicht umgesetztes,N-(ß~Hydroxyäthyl)-piperazin. Der Umsatz beträgt 82 %. Die Ausbeute an reinem 1,4-Diazabicyclo(2,2,2)octan, bezogen auf N-(ß-Hydroxyäthyl)-piperazin, beträgt 51 % der Theorie.

520 g 3fi-<i>-Hydrpxyäthyl)-piperazin werden innerhalb von 4 Stunden bei 370*C unter sonst gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 durch

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3. 1.

den Kontalcto Γ- η :«;eleitet.

Die Fraktionierung -Ιοκ Rohaustrage s ergibt folgende Fraktionen:

1. Fral·! -u Kp 80 - 15O⁰C 73 g

2. ' " 150 - 190^eC 199 g

¹¹ 190-250⁰C 2 03 g

nicht dcstiilierbarer Rückstand 35 g

Durch die gleiche Art der Aufarbeitung werden aus der zweiten Frakij on 155 g reines 1,4-Diazabicyclo(2,2,2)octan und aus der dritten Fraktion 188 g N-(ß-Hydroxyäthyl)-piperazin gewonnen.

Der Umsatz beträgt 63,8 %, die Ausbeute, bezogen auf umgesetztes Ausgangsmaterial, 54,2 %.

Beispiel 3

174 g N, N¹-Bis-(ß-hydroxyäthyl)-piperazin in Form einer 50 %igen wäßrigen Lösung werden innerhalb von 3 Stunden verdampft und bei 450⁰C und 30 Torr durch den beschriebenen Ofen geleitet.

Der gesamte Rohaustrag wird durch Wasserauskreisen mit Benzol getrocknet und anschließend fraktioniert.

Nach dem Abdestillier en des Benzols erhält man folgende Fraktionen:

cn 1. Fraktion Kp__cn 90 - 150⁰C 38 g

^. 2. ■" Kp₇₆₀ 150 - 190⁰C 37 g

— 3. " Kp₂₀ 140 - 200⁰C 52 g

^ nicht destillierbarer Rückstand 29 g

oo Aus der zweiten Fraktion lassen sich durch Umkristallisferen aus Äthylacetat 31 g 1,4-Diazabicyclo(2,2,2)octan, aus der dritten 48 g Ausgangsmaterial gewinnen. Der Umsatz beträgt 72,5 %, die Ausbeute, bezogen auf umgesetztes Material, 38,3 %.

• BAD OBIQ'NAL

Claims

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Pat entans pruch

Verfahren zur Herstellung von l,4~Diazabicyclo(2,2,2)octan aus N-(ß-Hydroxyäthyl)-piperazin oder NjN'-Bis-iß-hydroxyäthyl)- -piperazin, dadurch gekennzeichnet, daß man N-(ß-Hydrojgräthyl)-piperazin oder N, N'-Bis-Cß-hydroxyäthyD-piperazin gasförmig bei 300 bis 600^eC über Katalysatoren aus säurebehandelten Bentoniten leitet.

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