DE1492262C3

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Publication number: DE1492262C3
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Description

Aminomethylenmalonsäuredinitril als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Thiamin wurde bisher nach folgenden Verfahren hergestellt:Aminomethylene malononitrile has been used as a starting material for the production of thiamine manufactured according to the following processes:

a) Umsetzung von Malonsäuredinitril mit dem o-Ameisensäureester zu Alkoxymethylenmalonsäuredinitril, das dann mit Ammoniak umgesetzt wird (Journal of The Pharmaceutical Society of Japan, 62, 417 [1942]).a) conversion of malononitrile with the o-formic acid ester to alkoxymethylene malononitrile, which is then reacted with ammonia (Journal of The Pharmaceutical Society of Japan, 62, 417 [1942]).

b) Umsetzung von Malonsäuredinitril mit Dimethylsulfat und Formamid (Chemical Abstract, 60, 13148g) undb) Reaction of malononitrile with dimethyl sulfate and formamide (Chemical Abstract, 60, 13148g) and

c) Umsetzung von Malonsäuredinitril mit s-Triazin (J. Org. Chem., 26, 1121 [1961], ibid. 27, 551 [1962]).c) Reaction of malononitrile with s-triazine (J. Org. Chem., 26, 1121 [1961], ibid. 27, 551 [1962]).

Beim Verfahren b) wird nur eine ungenügende Ausbeute erzielt, während das Verfahren c) im Vergleich zum Verfahren a) wegen des s-Triazins mit hohen Kosten verbunden ist. Daher wurde Aminomethylenmalonsäuredinitril technisch bisher nach dem Verfahren a) hergestellt. Das Verfahren a) erfordert zwei Reaktionsstufen, bei denen Erhitzen notwendig ist. Ferner wird ein schwer zugänglicher o-Ameisensäureester verwendet.In process b) only an unsatisfactory yield is achieved, while process c) in comparison to process a) is associated with high costs because of the s-triazine. Hence, aminomethylene malononitrile became technically produced so far by process a). The process a) requires two reaction stages in which heating is necessary is. In addition, an o-formic acid ester that is difficult to obtain is used.

Es wurde nun gefunden, daß die Umsetzung von Malonsäuredinitril und einem sauren Salz von Formamidin in einem nichtwäßrigen Lösungsmittel unter quantitativer Bildung von Aminomethylenmalonsäuredinitril glatt verläuft, während unter stark alkalischen Bedingungen, bei denen das Formamidin nicht in Form seines sauren Salzes vorhanden ist, z. B. in Gegenwart von Natriumäthoxyd, wenig oder kein Aminomethylenmalonsäuredinitril gebildet wird.It has now been found that the reaction of malononitrile and an acidic salt of formamidine in a non-aqueous solvent with quantitative formation of aminomethylene malononitrile runs smoothly, while under highly alkaline conditions, in which the formamidine does not is present in the form of its acid salt, e.g. B. in the presence of sodium ethoxide, little or no Aminomethylenmalonsäuredinitril is formed.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren, bei dem Aminomethylenmalonsäuredinitril quantitativ und einstufig hergestellt wird, wobei leicht erhältliches Formamidinsalz (J. Chem. Soc. LXXI, S. 533 bis 536 [1949]) verwendet wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Malonsäuredinitril mit einem Säuresalz des Formamidins in Gegenwart eines alkalischen Kondensationsmittels, dessen p_KB-Wert bei etwa 2 bis 8 liegt, und eines nichtwäßrigen Lösungsmittels umsetzt.The invention thus relates to a process in which aminomethylenemalonic acid dinitrile is produced quantitatively and in one step, using readily available formamidine salt (J. Chem. Soc. LXXI, pp. 533 to 536 [1949]). The process is characterized in that malononitrile is reacted with an acid salt of formamidine in the presence of an alkaline condensing agent, the p _KB value of which is about 2 to 8, and a non-aqueous solvent.

Als nichtwäßriges Lösungsmittel eignen sich beispielsweise Alkohole wie Methanol, Isopropanol, Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Hexan, Amide wie Formamid, Dimethylformamid, Acetamid, Dioxan, Äthylacetat, Dimethylsulfoxyd, Amine oder Gemische dieser Lösungsmittel.Suitable non-aqueous solvents are, for example, alcohols such as methanol, isopropanol, Hydrocarbons such as benzene, toluene, hexane, amides such as formamide, dimethylformamide, acetamide, Dioxane, ethyl acetate, dimethyl sulfoxide, amines or mixtures of these solvents.

Die Reaktion wird zweckmäßig unter alkalischen Bedingungen durchgeführt, die jedoch nicht so stark sein dürfen, daß das Formamidin frei wird. Die gewünschten alkalischen Bedingungen werden gewöhnlich durch Verwendung eines Amins oder eines Amids als Lösungsmittel durch Zusatz von alkalischen Substanzen aufrechterhalten, deren p_KB-Wert über 2 und nicht über 8 liegt. Geeignete alkalische Substanzen sind beispielsweise Ammoniak und verschiedene Amine wie Monoalkylamine (z. B. Monomethylamin, Äthanolamin, Monoäthylamin, Monopropylarnin, Monobutylamin), Dialkylamine (z. B. Dimethylamin, Diäthylamin, Methyläthylamin, Diäthanolamin), Trialkylamine (z. B. Trimethylamin, Triäthylamin), Arylamin (z. B. Anilin, Toluidin, N-Methylanilin) und heterocyclische Amine (z. B. Piperidin, Piperazin, Morpholin, Picolin). Ammoniak ist am vorteilhaftesten für die Herstellung von Aminomethy^malonsäuredinitril geeignet.The reaction is expediently carried out under alkaline conditions, which, however, must not be so strong that the formamidine is liberated. The desired alkaline conditions are usually maintained by using an amine or an amide as a solvent by adding alkaline substances whose p _KB value is more than 2 and not more than 8. Suitable alkaline substances are, for example, ammonia and various amines such as monoalkylamines (e.g. monomethylamine, ethanolamine, monoethylamine, monopropylamine, monobutylamine), dialkylamines (e.g. dimethylamine, diethylamine, methylethylamine, diethanolamine), trialkylamines (e.g. trimethylamine, Triethylamine), arylamine (e.g. aniline, toluidine, N-methylaniline) and heterocyclic amines (e.g. piperidine, piperazine, morpholine, picoline). Ammonia is most advantageously suitable for the production of aminomethyl malononitrile.

Der Einfluß der alkalischen Substanzen kann sich bereits in einer Menge von etwa 0,1 Mol pro Mol Malonsäuredinitril bemerkbar machen, jedoch ist die Verwendung von 1 Mol der alkalischen SubstanzThe influence of the alkaline substances can already be in an amount of about 0.1 mole per mole Malononitrile make noticeable, however, the use of 1 mole of the alkaline substance

ao oder einer größeren Menge pro Mol Malonsäuredinitril zweckmäßig. Besonders bevorzugt wird eine Menge von etwa 2 Mol pro Mol Malonsäuredinitril. Geeignete Säuren, die das saure Salz des Formamidins bilden können, sind beispielsweise anorga-ao or a larger amount per mole of malononitrile expedient. An amount of about 2 moles per mole of malononitrile is particularly preferred. Suitable acids that can form the acidic salt of formamidine are, for example, inorganic

a5 nische Säuren wie Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Bromwasserstoffsäure, Phosphorsäure und organische Säuren, wie Essigsäure, Monochloressigsäure, Propionsäure. Für die Verfahren gemäß der Erfindung wird die Verwendung des sauren Formamidinsalzes in einer Menge von etwa 1,0 bis 1,3 Mol pro Mol des eingesetzten Malonsäuredinitrils bevorzugt. a5 niche acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, Hydrobromic acid, phosphoric acid and organic acids such as acetic acid, monochloroacetic acid, Propionic acid. For the method according to the invention, the use of the acidic formamidine salt in an amount of about 1.0 to 1.3 mol per mol of the malononitrile used.

example 1

Ein Gemisch von 5 cm³ Dimethylformamid, 3 g Formamidinhydrochlorid und 2,46 g Malonsäuredinitril wurde 2 Stunden auf 80° C erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde das abgeschiedene Ammoniumchlorid abfiltriert und das Filtrat zur Trockene eingeengt. Das erhaltene Produkt wurde mit Wasser gewaschen, wobei 3,3 g rohes Aminomethylenmalonsäuredinitril vom Schmelzbereich 105 bis 125° C in einer Ausbeute von 95 °/o erhalten wurden.A mixture of 5 cm ^{3 of} dimethylformamide, 3 g of formamidine hydrochloride and 2.46 g of malononitrile was heated to 80 ° C. for 2 hours. After cooling, the separated ammonium chloride was filtered off and the filtrate was concentrated to dryness. The product obtained was washed with water, whereby 3.3 g of crude aminomethylene malononitrile with a melting range of 105 to 125 ° C. were obtained in a yield of 95%.

Example 2

Zu einem Gemisch von 5 cm³ Äthylacetat und 5 cm³ Formamid wurden 3 g Formamidinhydrochlorid und 2,46 g Malonsäuredinitril gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 6 Stunden bei 50° C gehalten.3 g of formamidine hydrochloride and 2.46 g of malononitrile were added to a mixture of 5 cm ^{3 of} ethyl acetate and 5 cm ^{3 of formamide.} The reaction mixture was kept at 50 ° C. for 6 hours.

Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch eingeengt. Die sich abscheidenden Kristalle wurden mit wenig Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde mit dem Filtrat vereinigt. Diese Lösung wurde zur Trockene eingeengt und der Rückstand in einem Gemisch von 24 cm³ Butanol, das mit Wasser gesättigt war, und 6 cm³ Essigsäure gelöst. Die Lösung wurde durch eine mit 100 cm³ Silicagel gefüllte Säule geleitet, an der das Aminomethylenmalonsäuredinitril adsorbiert wurde. Es wurde mit einem Gemisch von 4 cm³ Butanol, das mit Wasser gesättigt war, und 1 cm³ Essigsäure eluiert. Das Eluat wurde eingeengt, wobei 2,77 g Aminomethylenmalonsäuredinitril in einer Ausbeute von 80% erhalten wurden.After cooling, the reaction mixture was concentrated. The crystals which separated out were washed with a little water. The wash water was combined with the filtrate. This solution was concentrated to dryness and the residue was dissolved in a mixture of 24 cm ^{3 of} butanol, which was saturated with water, and 6 cm ^{3 of} acetic acid. The solution was passed through a ^{column filled with 100 cm 3 of} silica gel, on which the aminomethylene malonic acid dinitrile was adsorbed. It was eluted with a mixture of 4 cm ^{3 of} butanol saturated with water and 1 cm ^{3 of} acetic acid. The eluate was concentrated, whereby 2.77 g of aminomethylene malononitrile were obtained in a yield of 80%.

Example 3

Zu einer Lösung von 19 g Formamidinhydrochlorid in 100 cm³ einer 5%igen ammoniakalischen Äthanollösung wurde eine Lösung von 15 g Malon-To a solution of 19 g of formamidine ^{hydrochloride in 100 cm 3 of} a 5% ammoniacal ethanol solution, a solution of 15 g of malonic

1 493 2621,493,262

säuredinitril in 50 cm³ Äthanol gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 10 Minuten bei Raumtemperatur stehen gelassen. Nach Entfernung des sich abscheidenden Ammoniumchlorids wurde das Reaktionsgemisch zur Trockene eingeengt, wobei Aminomethylenmalonsäuredinitril als hellgelbes Pulver in einer Ausbeute von 98% erhalten wurde. Das Produkt wurde aus einem Gemisch von Äthanol und Benzol umkristallisiert, wobei farblose Nadeln vom Schmelzpunkt 144 bis 146° C in einer Ausbeute von 96 °/o erhalten wurden.acid dinitrile in 50 cm ^{3 of} ethanol. The reaction mixture was allowed to stand at room temperature for 10 minutes. After the ammonium chloride which separated out was removed, the reaction mixture was concentrated to dryness, aminomethylene malononitrile being obtained as a pale yellow powder in a yield of 98%. The product was recrystallized from a mixture of ethanol and benzene, with colorless needles having a melting point of 144 to 146 ° C. in a yield of 96%.

Example 4

Eine Lösung von 3,8 g Formamidinhydrochlorid, 2,4 g Diäthanolamin und 3,0 g Malonsäuredinitril in 40 cm³ Methanol wurde 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Nach Entfernung des ausgefallenen Ammoniumchlorids wurde das Reaktionsgemisch zur Trockene eingeengt, wobei Aminomethylenmalonsäuredinitril als hellgelbes Pulver in einer Ausbeute von 96 % erhalten wurde.A solution of 3.8 g of formamidine hydrochloride, 2.4 g of diethanolamine and 3.0 g of malononitrile in 40 cm ^{3 of} methanol was stirred for 30 minutes at room temperature. After the precipitated ammonium chloride had been removed, the reaction mixture was concentrated to dryness, whereby aminomethylene malononitrile was obtained as a pale yellow powder in a yield of 96%.

Example 5

Zu einer Lösung von 11,8 g Formamidinhydrogenacetat in 100 cm³ Dimethylformamid wurden 10 cm³ 10%iges ammoniakalisches Äthanol und anschließend 7,5 g Malonsäuredinitril gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 20 Minuten bei Raumtemperatur stehengelassen. Es wurde zur Trockene eingeengt und das Konzentrat mit 800 cm³ eines Gemisches von Äthanol und Benzol extrahiert. Durch Abdampfen des Lösungsmittels aus dem Extrakt wurde Aminomethylenmalonsäuredinitril in einer Ausbeute von 96 °/o erhalten.10 cm ^{3 of} 10% ammoniacal ethanol and then 7.5 g of dinitrile were added to a solution of 11.8 g of formamidine hydrogen acetate in 100 cm ^{3 of dimethylformamide.} The reaction mixture was allowed to stand at room temperature for 20 minutes. It was concentrated to dryness and the concentrate ^{extracted with 800 cm 3 of} a mixture of ethanol and benzene. By evaporating the solvent from the extract, aminomethylene malononitrile was obtained in a yield of 96%.

Example 6

Zu einer Lösung von 2,0 g Formamidinhydrochlorid in 15 cm³ 7°/oigem ammoniakalischem Methanol wurden unter Rühren 1,5 g Malonsäuredinitril gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 5 Minuten bei Raumtemperatur stehengelassen. Nach der Entfernung des sich abscheidenden Ammoniumchlorids wurde das Gemisch zur Trockene eingeengt, wobei Aminomethylenmalonsäuredinitril als weißes Pulver in einer Ausbeute von 98°/o erhalten wurde.1.5 g of malononitrile were added to a solution of 2.0 g of formamidine ^{hydrochloride in 15 cm 3 of} 7% ammoniacal methanol with stirring. The reaction mixture was allowed to stand at room temperature for 5 minutes. After the ammonium chloride which separated out had been removed, the mixture was concentrated to dryness, aminomethylene malononitrile being obtained as a white powder in a yield of 98%.

Example 7

ao Zu einer Lösung von 1,83 g Formamidinhydrochlorid in 25 cm³ Äthanol wurden 3,76 g Piperidin und anschließend eine Lösung von 1,5 g Malonsäuredinitril in 1,5 cm³ Äthanol gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 40 Minuten bei 70° C gehalten, wobei ao To a solution of 1.83 g of formamidine hydrochloride in 25 cm ^{3 of} ethanol, 3.76 g of piperidine and then a solution of 1.5 g of malononitrile in 1.5 cm ^{3 of} ethanol were added. The reaction mixture was held at 70 ° C. for 40 minutes, whereby

as Aminomethylenmalonsäuredinitril in einer Ausbeute von 88,7 °/o im Reaktionsgemisch gebildet wurde. Die Ausbeute wurde aus der bei einer Wellenlänge von 266 πΐμ gemessenen optischen Dichte berechnet.as aminomethylene malononitrile in one yield of 88.7% was formed in the reaction mixture. The yield was from that at a wavelength of 266 πΐμ measured optical density calculated.

Claims

1,493,262

Claim:

Process for the preparation of aminomethylene malononitrile, characterized in that malononitrile is reacted with an acid salt of formamidine in the presence of an alkaline condensing agent, the p _KB value of which is about 2 to 8, and a nonaqueous solvent.