DE1545671A1

DE1545671A1 - Verfahren zur Herstellung von 4H-5,6-Dihydro-1,3-oxazinen

Info

Publication number: DE1545671A1
Application number: DE19651545671
Authority: DE
Inventors: Seeliger Dr Wolfgang
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1965-05-05
Filing date: 1965-05-05
Publication date: 1969-08-07
Also published as: CH459212A; GB1147888A

Description

von 4H- 5,6 -Dihydro-1,3- oxazin en

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 4H- 5,6 -Dihydro-1, 3-oxazinen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man N-Hydroxymethyl-carbonamide mit olefinisch ungesättigten Verbindungen in Gegenwart von Säuren umsetzt.

Dem Verfahren der Erfindung liegt eine neue, überraschende und chemisch eigenartige Reaktion zugrunde, die sich durch folgendes Formelschema ausdrücken läßt:

R - CONH - CH-OH 2

¹ /1 J3

+ C-C +HX 1 ■ I · - ■

,N-

3 R.

• HX

IV

Darin bedeutet R.Wasserstoff, einen gesättigten oder ungesättigten Alkyl- oder Cycloalkyl-Rest, einen Aryl- oder heterocyclischen Rest. Diese Reste können auch substituiert sein.

R₁, R₂, R₃ und R₄ können Wasserstoff, Alkyl-,. Vinyl- oder Alkenyl-, Cycloalkyl-Reste sowie Aryl- oder heterocyclische Reste, darüber hinaus

909832/1546

Neue Un !.erlagen (Art 7 § I Abs. 2 Nr. ] Satz 3 des Änderungsges. v. 4. i>.

BAD ORtGiNAL

- 2 - ' Q.Z. 1961

25.7.1968

auch Halogen, Alkoxy- oder Acyloxygruppen darstellen. Die Alkyl-Reste können auch je nach Art der olefinisch ungesättigten Verbindung ■ zu einem Ring geschlossen sowie untereinander verschieden sein* vorzugsweise ist jedoch mindestens einer der Reste Wasserstoff. HX stellt die in dem Formelschema zu verwendende Säure dar. Die N-Hydroxymethyl-carbonamide lassen sich bekanntlich aus Carbonsäureamiden bzw. -nitrilen und Formaldehyd oder Formaldehyd bildenden Stoffen leicht herstellen. Für das vorliegende Verfahren eignen sich die N-Hydroxymethylamide gesättigter und ungesättigter Carbonsäuren,wie z. B. Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, n- oder Isobuttersäure, Valeriansäure, Capr on säure, Caprylsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, ölsäure; Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure; Chloressigsäure; Cyclohexancarbonsäure, Cyclopentancarbonsäuren Cyclohexen-(3)-carbonsäurej Benzoesäure, o, m, p-Chlorbenzoesäure, o, m, p-Toluylsäure, Naphthalincarbonsäure (-1 bzw« -2); Thiophencarbonsäure (-2 oder -3) oder Furancarbonsäure (-2 oder -3), Adipinsäure, Dodecandisäure-(l, 12).

Als olefinisch ungesättigte Verbindungen eignen sich prinzipiell alle Verbindungen der Formel (R₁)(R₂)C=C(R₃)(R₄), in der R₁, R₃, R₃ und ; R. die bereits dargelegte Bedeutung haben können. Beispielsweise kommen ,in Betracht Äthylen, Propylen, Butylen-(l),. Butylen-(2), Isobutylen, Diisobutylen, Penten-(l) und Penten-(2), Isopentenj technische Gemische von C₁₂ bis'C₁ .-Monoolefinen! Butadien-djS), Chloropren, . Isopren, Hexen-( 1 ) und Hexen-( Z ), Hexadien-(1,3), Hexadien-(1,4), Hexadien-(1,5), Hexadien-(2,4); Cyclohexen, Cyclopenten, Dicyclopentadien; Cyclododecenj Styrol, a-Methylstyrol; Vinylester wie Vinylformiat, Vinylacetat, - Vinylpropionat, Vinylbenzoatj Allyl-Verbindungen wie Allylchlorid, Allylbromid, Allylacetat, Allylbenzoat, Allylpropionat, Allylformiat, Diallyl-phthalat, Diallyl-terephthalat, Allyl-phenyläther, Bisphenol. A-diallyläther, Isobutylvinyläther, Phenyl-vinyläther, Äthyl-vinyläther; Vinylchlorid, 2-Chlor-propylen, 3-Chlor-isobutylen oder Gemische dieser Verbindungen.

909 8 3 2/154B

25.7.1 Als Säuren HX im Sinne des Formelschemas sind allgemein sauer wirkende Stoffe geeignet, die aus N-Hydroxymethyl-carbonamiden unter den Reaktionsbedingungen im Gleichgewicht Wasser freizusetzen vermögen:

R - CONH - CH₂ - OH + HX* SK- - CONH- CH₂ + H₃O + X

also beispielsweise MLneralsäuren wie Schwefelsäure, Salzsäure,

Säuren
Phosphorsäure, starke organische^wie p-Toluolsulfonsäure, Trichloressigsäure und Lewis-Säuren wie Zinkchlorid und Eisen-HI-ichlorid. Diese sauer wirkenden Stoffe sollen mindestens in äquimolaren Mengen zu den zu bildenden 4H-5,6-Dihydro-l,3-oxazinen zugegeben werden.

Das erfindungs gemäße Verfahren wird "im allgemeinen so durchgeführt, daß dae N-Hydroxymethyl-carbonamid, gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsmittels, wie beispielsweise Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Isobuttersäure, Methyl- oder Äthylacetat, Diäthyläther, Dibutyläther, Äthylencarbonat oder deren Gemische, gegebenenfalls in Gegenwart von Wasser, mit dem Olefin gemisch; und dann vorzugsweise bei'-10 bis +3O⁰C die - gegebenenfalls verdünnte Säure zugefügt wird. Nach Herstellung des Reaktionsgemisches empfiehlt es sich, bei 0 bis 100⁰C, vorzugsweise 0 bis 50^eC, die Reaktion zu vervollständigen. Bei Verwendung von unterhalb -10°C siedenden Olefinen, wie z. B. Äthylen oder Propylen, wird die Reaktion unter Druck durchgeführt.

ο Man kann sich den Ablauf der Reaktion so vorstellen, daß aus dem N-Hydroxy

methyl-carbonamid und der Säure HX im Gleichgewicht ein Kation ausgeu> -

n> bildet wirdj an das sich das Olefin zu addieren vermag:

R - CONH - CH₂OH + HX ί=± R - CONH - CH₂ + H₃O + X 1 3
R - CONH - CH₂ + C= C —-»

R₂ «^ BAD ORIGINAL

ο.ζ. 1961 25.7.1968

R - CONH - CH, - C - C

^R4

Diese Addition erfolgt meist im Sinne der Regel von'Markownikow an das an Wasserstoff reichere C-Atom des Olefins. Dieses nunmehr erhaltene Carbonium-Ion stabilisiert sich durch die .Cyclisierung zum Hydrooxazin-Kation:

R - CONH - CH₀ -CrC ^u . ~~ * .

R - C (+) C

Neben den 4H-§6-Dihydro-l, 3-oxazinen können auch deren auf anderen ;i·; Wegen sonst schwerer zugänglichen Hydrolyse- bzw. - -falls z. B. q

Essigsäure als Lösungsmittel verwendet wird - Acetolyseprodukte '[[

erhalten werden, die auf eine Sekundärreaktion der gebildeten Heterocyclen gemäß nachstehender Gleichung zurückzuführen sind. '■

O— C 1 ^3

R - C(^) ^^CC^Rl " ^X<"^{} + YOH}~*^R " ^CO " NH-CH -C - C - OY+1

^NH-CH₂ ^XR_{2 R} .^

Y = Wasserstoff oder Acyl-Rest ^{2 4}

Die erfindungsgemäß hergestellten 4H-5,6-Dihydro-1, 3-oxazine lassen sich als Pharmazeutica, Schädlingsbekämpfungsmittel, Stabilisatoren (z. B. gegen Korrosion, AutOxydation), Rohstoffe für Isocyanatharze bzw.

Antistatica verwenden. ~

-'5 - · 0.2. 1961

25.7.1968

Beispiel I

15,1 Gewichtsteile N-Hydroxymethyl-benzamid werden in 60 Gewichtsteilen Essigsäure gelöst, dann 10,5 Gewichtsteile Styrol zugefügt und bei ca. 10° eine Mischung aus 10 Gewichtsteilen konz. Schwefelsäure und 30 Gewichtsteilen Essigsäure unter Rühren zugetropft. Unter Erwärmen auf Zimmertemperatur läßt man 5 Stunden rühren. Die Aufarbeitung erfolgt durch Eingießen in Eiswasser, Abtrennung der nicht basischen Bestandteile durch einmaliges Ausschütteln mit Äther und folgendes Einrühren der wäßrigen Schicht unter starker Kühlung in überschüssige 25 -proz. Natronlauge. Nach dein Ausäthern wird die Ätherschicht getrocknet (Na₃SO ) und destilliert. Die von 137 bis 156^β/θ,05 mix Hg siedende Fraktion wird redestilliert und liefert 16,6 Gewichtsteile ( =70 % der Theorie) 2,6-Diphenyl-A -hydrooxazin, Sdp. 155 bis 156 /

20
0,0 5, n" : 1,6009. Die Elementaranalyse ergibt :

Gef. C	80,	2	8 .	H	6,	3	O	7,	2 .	N	5,	9
Ber.	81,	0		6,	3		6i	3		5,	9
Beispiel

Ih einem Kolben mit aufgesetztem Rückflußkühler (tiefgekühlt) wird · eine Lösung von 30,2 Gewichtsteilen N-Hydroxymethyl-benzamid, 11 Gewichtsteilen Butaiien-(1,3) und 120 Gewichtsteilen Essigsäure vorgelegt. Bei ca. 10" tropft man eine Lösung von 20 Gewichtsteilen konz, Schwefelsäure in 60 Gewichtsteilen Essigsäure zu und rührt 2 Stunden bei 10 bis 20° und 2 Stunden bei 20 bis 25°. ,

ο Die Aufarbeitung erfolgt durch Verdünnen der Reaktionsmischung mit Äther und Abtrennung der unteren Schicht, die dann unter starker n> Kühlung in wäßrige Lauge eingerührt wird, durch Ätherextraktion, —» Trocknen über Natriumsulfat und Verdampfen des Äthers sowie folgende ** Vakuumdestillation. Man erhält 14,8 Gswichtsteile 2-Phenyl-6-vinyl-σ> ο 20

Δ -hydrooxazin, .Sdp. 83 bis 84°/0,l mm Hg, n^ : 1,5597. Die Ausbeute beträgt 39, 6 % der Theorie. Das Pikrat schmilzt bei lOTJbis 108*.

BAD

- 6 - ο.ζ. 1961

25.7.1968

Die Elementaranalyse der freien Base ergibt:

Gef. C. 76„8 H 7, O ' O 9,2 N 7,5

Ber. 77,1 7,0 8,6 7,5

Beispiel 3

Die Wiederholung von Beispiel 2 mit 13 Gewichtsteilen Isobutylen (statt Butadien) liefert nach dem Verdünnen mit Äther 40 Gewichtsteile des

kristallinen-2-Phenyl-6,6-dimethyl-Δ -hydrooxazin-sulfates.

Gef. N 4,8 ' S 10,9

Ber. 4,9 11,2 '

Die Ausbeute beträgt 75 % der Theorie. Durch Eintragen in Natronlauge , erhält man die freie Base; Sdp. 77 - 79°/0,3 χητα Hg, Fp. 48 bis 50^e.

Gef. C 76,0 H 7,9 . O 8,3 N 7,3

Ber. 76,3 7,9 8,5 7,4

Das Pikrat hat einen Fp. vom 150°.

Gef. C 51,7 H 4,3 O 30, 8 N 13,5

Ber. .51,6 . 4,3 .30,6 13,4 (für Pikrat)

Beispiel 4 " .

Die Wiederholung von Beispiel 3 mit 38 Gewichtsteilen p-Toluolsulfonsäure-hydrat (statt Schwefelsäure) und Aufarbeitung gemäß Beispiel 1

2 lieferte 12,0 Gewichtsteile 2-Phenyl-6,6-dimethyl-,£_k.-hydrooxazin, Fp.

bis 49°. Aus dem die nicht basischen Bestandteile enthaltenden Ätherextrakt werden nach der üblichen Aufarbeitung 12,2 Gewichtsteile l-Methyl-3-benzamino-n-propylacetat erhalten.

909832/1546 ^

Ί 54.5.6-71

- 7 - O.ζ. 1961

25.7.1968

Beispiel 5

In eine heftig gerührte Mischung von 30,2 Gewichtsteilen N-Hydroxymethylbenzamid und 20 Gewichtsteilen Isobutylen werden bei 0° 25 Gewichtsteile einer 80-proz. Schwefelsäure zugetropft. Die Aufarbeitung gemäß Beispiel 1

2
liefert 2-Phenyl-6,6-dimethyl-A -hydrooxazin.

Beispiel 6

71 Gewichtsteile Acrylamid, 100 Gewichtsteile Formalinlösung (ca. 30-proz.) und 4 Gewichtsteile Kupferpulver (als Polymerisationsinhibitor) werden bei pH 7,5 unter starkem Rühren 1 Stunde auf 40 bis 50° erwärmt. Dann wird bei einer Badtemperatur von 35 bis 38° im Wasserstrahlvakuum das Wasser verdampft und der Rückstand in 200 Gewichtsieilen Essigsäure aufgenommen. Anschließend werden 65 Gewichtsteile Isobutylen bei 5 bis 10° eingegast.

Entsprechend Beispiel 2 wird dann ein Gemisch aus 100' Gewichtsteilen •konz. Schwefelsäure und 200 Gewichtsteilen Essigsäure zugefügt und weiter aufgearbeitet. Man erhält bei sorgfältiger Destillation 39 Gewichtsteile (= 28 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes Acrylamid) 2-Vinyl-6, 6-dimethyl-«£?-hydrooxazin, Sdp. 100 - 102°/8o mm Hg, n²° : 1,4700.

Gef.	C	69,	1	H	9,	5	O	11,	9	N	¹⁰.	0
B er.		69,	1		9,	5		11.	5		10,	5

Pikrat Fp. 142 - 144°

Daneben erhält man 21,5 Gewichtsteile 2-Methyl-4-acrylamino-butyl-Q acetat-(2), Sdp. 155 bis 160°/2,5 mm Hg.

oo ·

Beispiel 7

-* 59 Gewichtsteile Acetamid werden entsprechend Beispiel 6 (ohne Kupfercri 2 ο

•^ pulver) behandelt. Man erhält 2,6,.6-Trimethyl-A-hydrooxazüi, Sdp. 37/15 mr

^ 2 0 ■

η ϊ 1,4418. Diese Substanz wird als Pikrat-vom Fp. 168 bis 169" ana-

^lysiert: "

	5	H 4,	5	- 8 -	36,	O	N 15,	7	1	545	671
	8	. 4,	5		36,	O	15,	7		ο.ζ	. 1961
				O						25.	7.1968
Gef. C 43,
Ber. 43,									-
• Beispiel 8

21, 2 Gewichtsteile Acetamid werden gemäß Beispiel 7 mit 22 Gewichtsteilen-Butadien-(Ij, 3) (statt Isobutylen) umgesetzt. Man erhält 11, 8 Gewichtsteile des pyridinartig riechenden 2-Methyl-6-vinyl -

2 20

A-hydrooxazins (r 44 % der Theorie), Sdp. 165 bis 167^#, n_ : 1,4660.

Gef. C 66,	4	H	co"	9	O	13,	9	N	11,	0
Ber. 67,	2		8,	8		12,	8 .		11,	2
Beispiel 9								*

In eine Mischung von 60 Gewichtsteilen N-Hydroxymethyl-formamicJ, 200 Gewichtsteilen Essigsäure und 30 Gewichtsteilen Isobutylen wird bei 5 bis 10° eine Lösung' von 80 Gewichtsteilen konz. Schwefelsäure, 240 Gewichtsteilen Essigsäure und 16 Gewichtsteilen Wasser zugetropft und dann 1 Stunde bei 10°, 4 Stunden bei 20 bis 22° und 1 Stunde bei 30 bis 35° gerührt.

Nach dem Absaugen wird durch Verdünnen'mit Äther entsprechend Beispiel 2 aufgearbeitet. Durch Destillation erhält man 6,6-Dimethyl-

20 ¹D

2 2 Ω

A -hydrooxazin, Sdp. 86 bis 87^β/106 mm_t nt: : 1,4452.

Gef. N	12,	3	H 4,	"·	2'	O 38,	2	N 16,	I
Ber.	12,	,4	4,		1	37,	4	.16,
Pikrat:								r-l
Gef. C	41,	8				4
Ber.	42,	1

Das Pikrat hat einen Schmelzpunkt von 145 bis 147°. $0*832/1546

- 9 - . O.Z. 1961

25.7.1968

Beispiel 10

Die Durchführung von Beispiel 1 nut 8,5 Gewichtsteilen Vinylacetat (statt Styrol) und Aufarbeitung gemäß Beispiel 2 (eintragen in wäßrige Natriumbicarbonat-Lüsung statt Natronlauge) liefert

2
2-Phenyl-6-acetoxy-A -hydrooxazin, Sdp. 148 - 151°/2,3 mm Hg,

20	: 1,5432.	H	6,	1 .	O	21,	4-	N	6,	4
Gef.	C 65,9			9		21,	9		6,	4
B er.	6 5,8

Beispiel 11

In eine Lösung von 30,2 Gewichtsteilen N-Hydroxymethyl-benzamid 120 Gewichtsteilen feigsäure und 16,4 Gewichtsteilen Cyclohexen wird bei 10° eine Lösung von 20 Gewichtsteilen konz. Schwefelsäure und 60 Gewichtsteilen Essigsäure eingetropft, 0,25 Stunden bei 10° und 5 Stunden bei 22* gerührt. Die Aufarbeitung erfolgt entsprechend Beispiel 1. .

Man erhält 29 Gewichtsteile ( = 67 % der Theorie) 2-Phenyl-5,6-

tetramethylen-A -hydrooxazin, Sdp. 119 bis 120°/0,3 rnm Hg,

η £ : 1,5630. ·

	Gef. C	77,8	H	■	7,	9	O	•	7,	S	N	6,	5
	Ber..	78,2			7,	9			7,	4	•	6,	5
CD O	Beispiel	12
CD

kj 80 Gewichtsteile Hydroxymethyl-formamid, 500 Gewichtsteite ^ Essigsäure und 105 Gewichtsteile Styrol werden bei 5 bis 10° mit ^₁ einer Mischung von 100 g-konz. Schwefelsäure und 300. Gewichtsteilen Essigsäure 3 Stunden bei 10° und 0,5 Stunden bei 20° gerührt und gemäß Beispiel 2 aufgearbeite.-t.

l-Δ-hydrooxazin (Sdp,

BAD ORfGINAL

Man erhält ein Gemisch von 6-Phenyl-Δ-hydrooxazin (Sdp, 110

- ίο - ' ο.ζ. 1961

25.7-1908

bis 115°imm Hg) und dessen Hydrolyseprodukt 1-Phenyl-3-form am in ο-

20 propanol-(l), Sdp. 205 bis 210°/1 ram Hg, n_D : 1,5522.

Beispiel 13 .

Die Wiederholung von Beispiel 3 no it 35 Gewichtsteilen 85 %iger wäßriger Phosphorsäure (statt Schwefelsäure) und 5 Stunden Rühren bei 20 bis 22° sowie 1 Stunde bei 30 bis 35° und folgender Aufarbeitung gemäß Beispiel 1 liefert 16, 7 Gewichtsteile (= 44 % der Theorie) 2-Phenyl-

2
6, 6-dimethyl-/^ -hydrooxazin, Fp. 46 bis 48°.

9098 3 2/1546

Claims

- 11 - 0,Z. 1961
25.7.1968
Patentanspruch
Verfahren zur Herstellung von 4H-5, 6~Dihydro-l,3-oxazinen, dadurch geke nn zeichnet/' daß man N-Hydroxy-
m ethyl-carbonamide mit olefinisch ungesättigten Verbindungen in Gegenwart von Säuren um setzt J/
909832/1546
Neue Unterlagen ,Art.7 _§1 Ab,₂Wr.1 SauadesÄnderungsges.v...,
8.AD