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Verfahren zur Herstellung von substituierten Aminomethylphosphinsäuren
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von substituierten
Aminomethylphosphins äuren der allgemeinen Formel
in welcher R11 R2 und R3 gleiche oder verschiedene, gegebenenfalls substituierte
und/oder ungesättigte Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl-, Alkaryl-, Arylreste oder heterocyclische
Reste, wobei Rl und R2 oder R1 und R3 zusammen genommen ein heterocyclisches Ringsystein
bilden können, und a 1 oder 2 bedeuten.
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Die teilweise neuen Verbindungen sind nützlich als Komplexbildner,
Netz- und Dispergiermittel, Benzin-, Cel-, Schmiermittel- und Wasch. nittelzusätze,
biologisch aktive Mittel, Textilhilfsmittel, Stabilisatoren, anti statische Mittel,
zum Flammfestmachen von brennbaren Materialien und als Zwischenprodukte.
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Es war bekannt, Unterphosphorige Säure, primäre Amine und Carbonylverbindungen
zu entiprechenden a - Organoalnino-methyl-phosphinsäuren umzusetzen. (H. Schmidt,
Chem. Ber. 81, 477, 1948). Es wird in dieser Arbeit folgendes erwähnt: "Als Zwischenstufe
kann man eine Schiff'sche Base mit N=C-Doppelbindungen aus Amin und Carbonylverbindung
annehmen. Dafür spricht der Befund, dass die Verbindung auch durch Einwirkung von
Unterphosphoriger Säure auf Schiff'sche Basen erhalten werden können, ferner dass
nur primäre, nicht aber sekundäre Amine die Reaktion eingehen. Es bestand somit
ein Vorurteil gegen die mögliche Verwendung von sekundären Aminen, das auch in einer
neueren Arbeit (Vv. M. Linfield et al. J. Org. Chem. 25, 4088, 1961), in welcher
ebenfalls nur primäre Ainine in Worin einer Schiff'schen Base umgesetzt wurden,
offensichtlich immer noch bestanden hat, wenn man bedenkt, dass die weitaus grösseren
Variationsmöglichkeiten bei den Verbindungen mit zwei organischen Resten am Stickstoffatom
zu aktiveren, insbesondere biologisch aktiveren Produkten führen muss.
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Im U,S, Patent 3,160, 632 (veröffentlicht 8.12. 1964) ist die Herstellung
von Mono- und Diorganoaminomethylphosphlns äur en aus Chlormethylphosphinsäure und
Aminen in Gegenwart eines säurebindenden Mittels beschrieben. Mit dieser Halogenaustauschreaktion
können nur Endprodukte mit einer CH2-Gruppe am Phosphoratom hergestellt werden.
Infolge des alkalischen Reaktionsmediums erfolgen leicht Nebenreaktionen, Ausserdem
können nur Verbindungen hergestellt werden, die nur eine Aminomethylgruppe enthaltene
Es wurde gefunden, dass auch sekundäre Amine oder Aminoverbindungen mit einem Aldehyd
oder Keton und Unterphosphoriger Säure umgesetzt werden können, wobei Diorganoaminomethylpho
sphins äuren mit der eingangs angegebenen Formel entstehen. Die Reaktion vollzieht
sich beispielsweise mit Formaldehyd nach der Gleichung
Je nach der stöchiometrischen Proportion der Reaktionsteilnehmer können eines oder
beide der am Phosphor der Unterphosphorigen Säure befindlichen t ; asserstoffatome
gegen eine Diorganoaminomethylgruppe ausgetauscht werden.
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Ein besonderer Vorteil durch die Verwendung von sekundären Aminen
beruht darauf, dass infolge der Anwesenheit von zwei organischen Resten am Stickstoffatom
viel grössere Variationsmöglichkeiten bestehen. So können beispielsweise langkettige
aliphatische (12 - 24 C-Atome) mit kurzkettigen aliphatischen Resten (1-4 C-Atome),
aliphatische mit cyclischen Resten, hydrophobe oder lipophile mit hydrophilen Resten,
basische mit sauren Resten, substituierte mit unsubstituierten Resten, gesättigt
e mit ungesättigten Resten und biologisch aktive mit biologisch inaktiven Resten
kombiniert werden.
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Nach den obenstehenden Gleichungen können anstatt Formaldehyd andere
Aldehyde in gleicher h eise zur Reaktion gebracht werden, wobei dann in den formeln
ein V@asserstoffatom der CH2 2 Gruppe durch einen gegebenenfalis substituierten
Kohlenwasserstoffrest H3 ersetzt ist.
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Anstelle von Formaldehyd können andere Carbonylverbindungen verwendet
werden. Eeispiele sind aliphatische, geradkettige oder verzweigte Aldehyde, wie
Ac etald ehyd, >ropionaldehyd, n-Butyraldehyd, iso-Butyraldehyd, n-Valeraldehyd,
iso-Valeraldehyd, Dimethyl- acetaldehyd, C apronaldehyd, tert-Butyl-ac etald ehyd,
Genanthaldehyd, Caprylaldehyd, Pelargonaldehyd, Caprinaldehyd, 3-Methyl-nonylaldehyd,
Undecylaldehyd, L aurinaldehyd, 3-Methyl-dodecylaldehyd, Myri stinaldehyd, Pentadecylaldehyd,
Palmitinaldehyd, Margarinaldehyd, Stearinaldehyd, Nonadecylaldehyd, Arachinaldehyd,
Tetracosanaldehyd;
ferner cycloaliphatische und hydroaromatische
Aldehyde wie Cyclobutanaldehyd, Cyclopentanaldehyd, Cyclohexanaldehyd, Cycloheptanaldehyd,
Cyclopentadec analdehyd, Dekalin-2-aldehyd, Hydrinden-1-aldehyd, Hydrinden- 5 -
aldehyd; ferner araliphatische und aralicyclische Aldehyde wie ehenyl-acetaldehyd,
Diphenyl-acetaldehyd, 1 - Naphthyl- ac etaldehyd, a - Phenyl-propionaldehyd, ß,ß,
ß zu ß - Triphenyl -propionaldehyd, a - (1- Naphthyl) -propionaldehyd, a - (2 -Naphthyl)-propionaldehyd,
1 - Phenyl - 1 -formyl - cyclohexan; ferner arosnatische und alk aromatische Aldehyde
wie B enzald ehyd, o-, p- und m-Tolylaldehyd, 3,4- und 2, 4-Dimethyl-benzaldehyd,
2,4, 5- und 2, 4, 6-Trimethyl-benzaldehyd, Pentamethyl-benzaldehyd, p-Isopropyl-benzaldehyd,
p-Cyclohexyl-benzaldehyd,-Diphenyl-2-aldehyd, Diphenyl-4-aldehyd, Inden-2-aldehyd,
Hydrinden-5-aldehyd, Phenanthren-1-aldehyd, Phenanthren-2-aldehyd, rhenanthren-
3-aldehyd, Phenanthren- 9 - aldehyd, Pyren- 3-aldehyd, Naphthalin-1-aldehyd, Naphthalin-2-aldehyd,
Anthracen-9-aldehyd, Chrysen-5-aldehyd; heterocyclische und heterocyclisch-aliphatische
Aldehyde wie Pyrazol-3-aldehyd, Thiazol-4-aldehyd, Thiazol-5-aldehyd, Benzthiazol-2-aldehyd,
ryrrol-2-aldehyd, 2,3, 4-Trimethyl-pyrrol- 5-aldehyd, Thiophen-2-aldehyd, Thiophen-3-aldehyd,
2 -Formylmethylen- 3,4-dimethyl-thiazolin, 1-Phenyl-3-methyl-5-pyrazolon-4-aldehyd,
1,2,
3-Triazol-4-aldehyd, Furfurol, Tetrahydrofurfurol, 1-Methyl-imidazol-5-aldehyd,
Pyridin-2-aldehyd, Hyridin-3-aldehyd, ?yridin- 4 - aldehyd, Tetrahydropyridin-3-aldehyd,
Tetrahydropyran- 3-aldehyd, Indol-2-aldehyd, Indol-3-aldehyd, 2-Methyl-indol-3-aldehyd,
Chinolin-2-aidehyd, Chinolin-4-aldehyd, Chinolin- 8- aldehyd, Chinoxalin-2-aldehyd,
Iso-chinolin-1-aldehyd, Iso-chinolin-3-aldehyd, Cumarin-3-aldehyd, Cumarin- 4- aldehyd,
Thionaphthen-2-aldehyd, Thionaphthen-3-aldehyd, Benzo-l, 1,4-dithiadien-2-aldehyd,
Phenazin-1-aldehyd, Fiperonal.
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Die Aldehydgruppe kann anstatt direkt auch über einen Kohlenwasserstoffrest
an ein heterocyclisches Ringsystem gebunden sein, wie in den Verbindungen Furyl-
ac etaldehyd, 3-Indolylac etaldehyd.
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Weiter können die Aldehyde eine olefinische Bindung enthalten wie
- Acrolein, a - Methyl- acrolein, Crotonaldehyd, Dimethyl-vinyl- ac etaldehyd, Tiglinaldehyd,
-enten-(2)-al-(1), Penten- (4)- al- (1), ß- - Vinyl-propionaldehyd, Octen- <2
)-al- (1), Qcten-(6)-al- (1), Citronellal, Cyclopenten-(1)-aldehyd, Cyclohexen-(1)-aldehyd,
Cyclohexen- (2)- aldehyd, Cyclohexen- (3)-aldehyd, Cyclohexenyl- (1)- ac etaldehyd,
Cyclohexyliden-ac etaldehyd, Tetralin-1-aldehyd, ß,ß-Diphenyl-acrolein, α-Phenyl-crotonaldehyd,
4-Phenyl-buten-(3)-al-(1), 3- und 4-Vinyl-benzaldehyd, Benzyliden-acetaldehyd, ß-(2-Furyl)-acrolein.
weiter
können die Aldehyde zwei oder mehr Doppelbindungen enthalten, wie Butadien-1-aldehyd,
E exadienal, α-Vinyl-crotonaldehyd, ß-Vinyl-crotonaldehyd, 2-Methyl-cyclohexadien-(1,
4)-aldehyd, 4-Cyclohexenyl-(1)-2-methyl-buten-(2)-al-(1), 5-Phenyl-pentadien-(2,4)-al-(1),
Octatrienal, 7-Phenyl-heptatrienal-(1), 9-Phenyl-nonatetraen-(2,4, 6, 8)-al- (1),
1 3-Phenyl-tridecahexaen- (2, 4, 6, 8, 10, 1 2)-al-(1).
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Weiter können die Aldehyde eine oder mehrere acetylenische Eindungen
enthalten, wie Propargylaldehyd, Butin-(3)-al-(1), Butin-(2)-al-(1), Pentin-(3)-al-(1),
Hexin-(3)-al-(1), tert- Butyl-acetylenaldehyd, Nonin-(2)-al-(1), Undecin-(10)-al-(1),
Phenyl-propargylaldehyd, 6, 6-Dimethyl-heptadiin-(2, ,4)-al-(1).
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Selbstverständlich können die Aldehyde gleichzeitig auch äthylenische
und acetylenische Windungen enthalten.
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Diese Aldehyde können an beliebigen möglichen Stellen einen oder mehrere
Substituenten aufweisen, wie Cl, Br, J, F, -CH, -CR, -SH, -SR, -COCH, -COCR, -CONH2,
-CONHR, -CONR2, -NHCCCR, -NRCOCR, -NHCOR, -NRCOR, -SOR, -SO2R, -SO2NH2, -SO2NH@,
-SO2NR2, -NHSO2R, -NRSC2R, -SO2OH, -SO2OR, -OCOR, -NH2, -NHR, -NR2, -NO2, -CN und
-N3. (R ist prinzipiell gleich definiert wie R1). Mit eingeschlossen sind die analogen
Substituenten, die Schwefelatome anstatt Sauerstoffatome aln Kohlenstoffatosn gebunden
enthalten.
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Einige einfache Vertreter für halogenierte Aldehyde, wie sie im erfindungsgemässen
Verfahren verwendet werden können sind: Chlor- ac et aldehyd, Dichlor- ac etaldehyd,
Trichlor-ac etaldehyd, α- Chlor-acrolein, ß -Chlor- acrolein, a , /3-Dichloracrolein,
8, ,ß-Dichlorac rolein, α-Chlor-zimtaldehyd, ß-Chlor- ntaldehyd, α-
(4-Chlorphenyl)- zimtaldehyd, 1 - Chlor-cyclohexan-1 -aldehyd, Chlor-benzaldehyde,
Dichlor-benzaldehyde, Trichlor-benzaldehyde, 2, ,6-Dichlor-pyridin-4-aldehyd, 4,
6-Dichlor-pyridin-2-aldehyd und die entsprechenden Analogen, welche Brom, Jod, Fluor
oder verschiedene Halogenatome enthalten. eitere halogenierte Aldehyde, sowie auch
weitere wie unten angegeben substituierte Aldehyde, leiten sich sinngeinäss von
den oben nur beispielsweise aufgezählten Aldehyden ab. Die Halogenatome können auch
in einem der oben aufgezählten organischen Substituenten vorhanden sein, wie z.
B. bei deti Verbindungen ß-Chloräthoxy-acetaldehyd, 2,4-Dichlorphenoxy-acetaldehyd
@entachlorphenoxy-acetaldehyd, 4-ß-Bromäthoxy-benzaldehyd, N-ß-Chloräthyl-N-methyl-4-amino-benzaldehyd,
5(4'-Chlorphenylamino)-pentadienal.
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Einige einfache Vertreter für Aldehyde mit Hydroxylgruppen sind Glykolaldehyd,
Glycerinaldehyd, Trimethylol-acetaldehyd, 2-Hydroxyphenyl-acetaldehyd, 2-, 3- und
4-Iiydroxy-benzaldehyd, Cihyd roxy-b enzaldehyde, Trihydroxy-benzaldehyde, 5-Hydroxy-furfurol,
4 - Hydroxychinolin- aldehyde, N-Hydroxyäthyl - N-butyl- amino-benzald ehyd,
8
-EydroxyäthylLnercapto- acetaldehyd, Die entsprechenden Schwefelanalogen, die anstatt
CH Gruppen SEI Gruppen besitzen, wie Mercapto-acetaldehyd, lVIercapto-benzaldehyde
usw. sind mit eingeschlossen.
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Einige einfache Vertreter für Aldehyde Init Aethergruppen sind Methoxy-
ac etaldehyd, Methoxy-benzaldehyde, Dim ethoxy- b enzaldehyde, Trimethoxy-benzaldehyde
und die entsprechenden Analogen, welche Aethoxy-, n-Propoxy-, iso-Propoxy-, n-Butoxy-,
iso-Eutoxy-, sec-Butoxy-, tert-Butoxygruppen und höhere Alkoxygruppen, Cyclobutyloxygruppen
und Cycloalkoxygruppen mit grösseren Ringen bis zu 12 Kohlenstoffatomen, Benzyloxygruppen
und höhere Aralkoxygruppen, Phenoxygruppen und höhere Aroxygruppen und Heterocycloalkoxygruppen
enthalten. Mit eingeschlossen sind auch entsprechende äthylenisch oder acetylenisch
ungesättigte Aethergruppen wie Allyloxy-, Propargyloxy-, Cinnamyloxygruppen und
entsprechende Gruppen mit mehreren ungesättigten Stellen.
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Die entsprechenden Schwefelanalogen, wie Methyli-nerc apto-ac etaldehyd,
Methylmercapto-benzaldehyde usw. sind mit eingeschlossen.
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Einige einfache Vertreter für Aldehyde mit Carboxylgruppen sind Glucuronsäure,
3-Phenyl-3-c arboxy-propionaldehyd, Phenyl-acetaldehyd-2-carbonsäure, Benzaldehyd--carbons
äuren 2,3-Dimethoxy-6-carboxy-benzaldehyd, 4-Hydroxy-3-carboxy-benzaldehyd, Furfurol-5-carbonsäure,
Pyrazol-3-aldehyd-5-carbonsäure, Die entsprechenden Thiocarbonsäurederivate, wie
8-Benzoyll?lercapto-acrolein, B-Ac etylmercapto-propionaldehyd usw. sind mit eingeschlossen.
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Die Carbcxylgruppen können auch verestert sein, wie z. B. bei den
Verbindungen 3-Carbäthoxy-n-propionaldehyd, 4, 4-Dicarbäthoxy-n-butyraldehyd, 2-,
3- und 4-Carbäthoxy-benzaldehyd, 6-Carbäthoxy-pyridin-2-aldehyd usw. Diese Ester
können anstatt vom Aethylalkohol auch von anderen Alkoholen wie Methylalkohol n-Propylalkohol,
iso-Propylalkohol, n-Butylalkohol, is 0- Bu tylaikohol, sec-Butylalkohol, tert-Butylalkohol
und höhere aliphatische Alkohole mit bis zu 24 Kohlenstoffatomen, Cyclobutylalkohol
und cycloaliphatische Alkohole mit grösseren Ringen bis zu 12 Kohlenstoffatomen,
Benzylalkohol und höhere araliphatische Alkohole, Phenol, Kresole Xylenole und höhere
aromatische und alkaromatische Alkohole a -Furfurylalkohol, o-Hydroxy-chinolin und
andere heterocyclische Alkohole1 abgeleitet sein. Die Alkoholkomponente der Estergruppe
kann auch von einem ungesättigten Alkohol wie Allylalkohol, Propargylalkohol, Zimtalkohol,
Allylphenole usw. abgeleitet sein.
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Mit eingeschlossen sind die Reste von mehrwertigen Alkoholen und Phenolen,
wie z. B. Glykol, Glycerin. Hydrochinon, Resorcin, Phloroglucin und ähnliche.
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Anstatt verestert, können die Carboxylgruppen auch in bekannter Weise
mit Ammoniak, primären oder sekundären Aminen amidiert sein.
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Die aufgezählten Carbonsäureestergruppen können auch über ein sekundäres
oder tertiäres Stickstoffatom an den Aldehyd gebunden sein.
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Es handelt sich dann um Urethangruppen, wie z. B. bei der Verbindung
Carbäthoxyamino- acetaldehyd.
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Die Amidgruppen können aber anstatt durch das Kohlenstoffatom des
Carboxyls auch durch das Stickstoffatoin mit dem Aldehyd verbunden sein. Einige
einfache Vertreter für Aldehyde init Acylaminogruppen sind 4-Acetylamino-valeraldehyd,
Acetylamino-zimtaldehyd, 2 - und 3- Ac etylamino- benz aldehyd und 5 - Ac etyl aminothiophen-
2 - aldehyd.
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Anstelle des Essigsäurerestes können die Reste von beliebigen anderen
Carbonsäuren treten, wie Ameisensäure, n-Propionsäure, iso-Propionsäure, n-Buttersäure,
iso-Buttersäure, und höhere aliphatische Säuren nit bis zu 24 Kohlenstoffatomen,
wie Stearinsäure, Arachinsäure; ferner Cyclobutanc arbonsäure und cycloaliphatische
Carbonsäur en alt grösseren Ringen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen, wie Cyclooctancarbonsäure,
Cyclododecancarbonsäure; Phenylessigsäure und höhere araliphatische Carbonsäuren,
Benzoesäure, Methylbenzoesäure
und höhere aromatische und alkaromatische
Carbonsäuren, Furan-α -carbonsäure, Pyrrol-a -carbonsäure, i Pyridincarbonsäuren
und andere heterocyclische Carbonsäuren.
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Mit eingeschlossen sind die Reste von ungesättigten Säuren, wie z.
B.
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Crotonsäure, Sorbinsäure, Propiolsäure, Tetrolsäure, Tetrahydrobenzoesäure,
Zimtsäure, Phenylpropiolsäure, Allylbenzoesäuren, Propargylbenzoesäure, Propinylbenzoesäuren
usw.
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Ebenfalls eingeschlossen sind die Reste von Dicarbonsäuren, wie z.
B.
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Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Maleinsäure, Fu marsäure, Adipinsäure,
Phthalsäure und ähnliche.
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Einige einfache Vertreter für Aldehyde mit Sulfinyl-, Sulfonyl-, Sulfamid-,
Sulfonsäure- und Sulfonsäureestergruppen sind Methyl sulfoxy-b enzaldehyd e, Methylsulfonyl-benzaldehyde,
Ac etaldehyd-di- sulfodimethylamid, Benzaldehyd-p-sulfamid, N-Aethyl-N-sulfobenzyl-4-amino-benzaldehyd,
Chlor- acetaldehyd- sulfons äu re, Phenyl-acetaldehyd-2-sulfonsäure, Benzaldehyd-
sulfonsäuren, 4 - Nitrobenzaldehyd- 2 - sulfonsäure, Chlor-acetaldehyd-disulfonsäuredimethylester.
Weitere Amid- und Estergruppen sind in gleicher Weise gebildet wie bei den Carbonsäuren.
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Einige einfache Vertreter für Aldehyde mit Acyloxygruppen sind a -Ac
etoxy-propionaldehyd, ß-Ac etoxy-propionaldehyd, 4-Acetoxy-benzaldehyd. Anstelle
des Essigsäurerestes können die
Reste anderer Carbonsäuren treten, wie sie oben bei den
gruppen aufgezählt wurden.
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Die an den Aldehyden als Substituenten vorkommenden Aminogruppen haben
vorzugsweise sekundären oder tertiären Charakter. Einige einfache Repräsentanten
sind Dimethylaminomethyl-hydroxymethylchlor-acetaldehyd, 4-Dimethylamino-butyraldehyd,
α-Dimethylaminomethyl-n-butyraldehyd, o ,a - Bis - (dimethylaminomethyl)-n-butyraldehyd,
Methylamino-benzaldehyde, Dimethylamino -benzald ehyde 2, und 2, 5-Bis-(dimethylamino)-benzaldehyd,
Piperidino-acetaldehyd,
Cytosin-4- aldehyd. Anstelle des Methylrestes oder
können am Stickstoffatom andere Kohlenwasserstoffreste oder heterocyclische Reste
sein, wie sie oben für R1 und R.2 aufgezählt wurden.
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Einige einfache Vertreter für Aldehyde mit Nitrogruppen sind Nitro-acetaldehyd,
4-Nitro-butyraldehyd, 4,4-Dicarbäthoxy-4-nitro-butyraldehyd, 2-Nitrophenyl-ac etaldehyd,
m-Nitro-α-methl-zimtaldehyd, 2-, 3- und 4-Nitro-benzaldehyd, 2, 6 - und 3,
4-Dinitro-benzaldehyd, 5-Nitro-2-chlor-benzaldehyd, 4-Nitrodiphenyläther-2-aldehyd,
Nitrothiophen-2-aldehyd, 8-Nitrochinolin-4- aldehyd.
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Einige einfache Vertreter für Aldehyde mit Oyan- oder Azidogruppen
sind Cyan- ac etald ehyd, 3-Cyan-propionaldehyd, 4 - Cyan -butyraldehyd, 3- und
4-Cyan-benzaldehyd, ß-Azido-propionaldehyd, 2- und 4-Azido-benzaldehyd.
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Aus der oben aufgeführten Aufzählung von Beispielen für substituierte
Aldehyde geht hervor, dass die Aldehyde auch eine KoAnbination verschiedener Substituenten
aufweisen können.
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Als weitere Reaktionskomponente werden sekundäre Amine der allgemeinen
Formel R 1R2NH verwendet. In dieser Formel haben R1 und R2 die frühere Bedeutung.
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Es ist jedes sekundäre Amin brauchbar, das mit einem Aldehyd zur entsprechenden
gegebenenfalls in der Methylengruppe substituierten Methylolaminverbindung gem äs
s dem Schema
umgesetzt werden kann. Es ist also nicht notwendig, dass zuerst eine Schiff'sche
Base gebildet werden muss.
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Beispiele für organische Reste R1 und R 2 sind: Alkyle, Alkenyle und
Alkinyle wie Methyl, Aethyl, Vinyl, Aethinyl, n-Propyl, Allyl, Propenyl, Propargyl,
Propinyl, n-Butyl, iso-Butyl, Methallyl,
1-Butenyl, Crotyl, 3-Butenyl,
Butadienyl, l-Butinyl, 2-Butinyl, 3-Butinyl, 1-Buten-2-inyl und höhere aliphatische
Reste mit bis zu 24 Kohlenstoffatomen wie Undecenyl, Dodecyl, Myristyl, Oleyl, Tetracosyl;
ferner Cycloalkyle, Cycloalkenyle und Cycloalkinyle wie Cyclopentyl, Cyclopentenyl,
Cyclopentadienyl, Cyclohexyl, Cyclohexenyl, Cyclohexadienyl, Cyclohexinyl und grössere
alicyclische Reste mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen wie Cyclooctyl, Cyclooctatrienyl,
Cyclododecyl, Cyclododec atrienyl, Bicyclohexyl; ferner Aralkyle, Aralkenyle und
Aralkinyle wie Benzyl, Cuminyl, Phenyläthyl, Styryl, Phenyläthinyl, Phenylpropyl,
1-Phenyiallyl, 2-Phenylallyl, Cinnamyl, Phenylpropinyl, 1-Phenylpropargyl, 3-Phenylpropargyl,
Diphenylmethyl, TriphenylmeBayl, l-Naphthylmethyl, 2-Naphthylmethyl, 1-Naphthyläthyl,
2-Naphthyläthyl, 1-Naphthyläthenyl, 2-Naphthyläthenyl, 1-Naphthyläthinyl, 2- Naphthyläthinyl;
ferner Alkaryle, Alkenylaryle und Alkinylaryle wie Tolyl, Xylyl, Mesityl, Duryl,
Aethylphenyl, Cumyl, Vinylphenyl, Aethinylphenyl, Propargylphenyl, Propinylphenyl,
tert-Butylphenyl, 1- Vinylnaphthyl, 2-Vinylnaphthyl, 1-Aethinylnaphthyl, 2-Aethinylnaphthyl;
ferner Aryle wie Phenyl, o-Biphenylyl, m-Biphenylyl, p-Biphenylyl, m-Terphnylyl,
p- Terphenylyl, 1-Naphthyl, 2-Naphthyl, 2 -Anthryl, 9-Anthryl, 1-Phenanthryl, 2-Phenanthryl,
3- Phenanthryl, 4-Phenanthryl, 9-Phenanthryl; ferner heterocyclische Reste wie Pyrryl,
Furyl, Benzofuryl, Thienyl.
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Pyrrolinyl, Pyrazolyl, Pyrazolinyl, Imidazolyl, Benzimidazolyl, Thiazolyl,
Oxazolyl, iso-Oxazolyl, Pyrazinyl, Pyrimidyl, Pyridazinyl, Pyridyl, Pyranyl, Thiopyranyl,
Piperidyl, Morpholinyl, Thiazinyl, Triazinyl, Chinolyl, Chinazolyl, Chinoxalyl,
Indolyl, Phenazinyl, Phenoxazinyl, Carbazolyl usw.
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Es ist klar, dass als sekundäre Amine auch heterocyclische Amine,
wie Pyrrolidin, Aethylenimin, Propylenimin. Pyrazolin, N- Methylpyrazolidin, Imidazolin,
N-Aethylimidazolidin, Piperidin, N-Propylpiperazin, Morpholin, Thiazin, Indol usw.
in gleicher Weise umgesetzt werden können. In diesen Fällen bilden die Reste R1
und R2 zusammen mit dem Stickstoffatom ein heterocyclisches Ringsystem, das weitere
Heteroatome wie O, N, S usw., sowie Substituenten aufweisen kann.
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Anstelle eines Aldehyds und eines sekundären Amins können auch Aminoaldehyde
in Form von intramolekular entstandenen Aminocarbinolen zu entsprechenden cyclischen
Derivaten umgesetzt werden. Man kann so beispielsweise als Endprodukte N-substituierte
Pyrrolin-a -phosphinsaure1 Piperidin-a -phosphins äure, Morpholin-a -phosphinsäure,
Thiazin-a -phosphinsäure usw. erhalten. Amine, die eher als H-acide Komponenten
reagieren, wie z. B. Pyrrol, Tetrazol, Hydroxamsäuren, Amide organischer und anorganischer
Säuren, auch Pyrrolidon, N-Arylhydroxylamine usw., sind für das Verfahren dagegen
ungeeignet.
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Die infolge ihrer schwachen Basizität im Grenzgebiet liegenden Amine
wie z. B. Diphenylamin, Carbazol, Pyrrolin, Pyrazol, Triazol, Imidazol, Azimidobensol,
und ähnliche, müssen durch einen Probeversuch jeweils auf ihre Tauglichkeit geprüft
werden. Die Art des Aldehyds spielt hierbei auch eine Rolle. Ebenfalls ungeeignet
sind Di--iso-propylamin und Di-tert-butylamin, dagegen ist 2, 2, 6, 6-Te'ramethylpiperidin
trotz der Verzweigungen in der Nachbarschaft des N-Atoms für die Reaktion geeignet.
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Die für die sekundären Amine aufgezählten Kchlenwasserstoffreste oder
heterocyclischen Reste können an beliebigen möglichen Stellen Substituenten enthalten,
wie sie früher für die Aldehyde beschrieben wurden. Es sei darf hingewiesen, dass-die
für Aldehyde und Amine aufgezählten Substituenten in den alicyclischen und aromatischen
Resten sowohl in Bezug auf die ringverknüpfende Stelle als auch - falls
mehrere substituenten sind - zueinander in ortho-, meta- oder para-Stellung stehen
können.
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Um beispielsweise eine gute bakterizide Wirkung zu erreichen, befinden
sich in wenigstens einem Phenylrest ein oder zwei Halogenatome vorzugsweise in meta-und/oder
para-Stellung und gegebenenfalls an einem oder zwei weiteren Ehenylresten eine Hydroxylgruppe
in ortho-Stellung.
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Zur Durchführung des Verfahrens kann zuerst durch Vereinigung eines
Aldehyds und eines sekundären Amines in einem molaren Verhältnis von etwa 1 : 1
in einem Lösungsmittel das entsprechende, gegebenenfalls in der Methylengruppe substituierte
Methylolamin hergestellt werden.
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Es bildet sich in der Regel schon bei Temperaturen zwischen 0 und
4O0C.
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Nötigenfalls kann die Reaktionsmischung aber auch stärker erhitzt
werden.
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Dieses Zwischenprodukt wird, vorzugsweise ohne es zu isolieren, mit
der Unterphosphorigen Säure in einem molaren Verhältnis von etwa 1 : 1 durch Erhitzen
in das Endprodukt übergeführt. Falls gewünscht, so kann man das Methanolamin auch
isolieren und reinigen. Eine weitere Möglichkeit zur Durchführung des Verfahrens
besteht darin, dass ein Aminsalz der Unterphosphorigen Säure mit dem Aldehyd umgesetzt
wird. Schliesslich ist es auch mEglich, alle drei Reaktionskomponenten gleichzeitig
zur Reaktion zu bringen. Die Aminkomponente kann auch im Ueberschuss eingesetzt
werden.
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Geeignete Lösungsmittel sind Wasser, Methylalkohol, Aethylalkohol,
iso-Propylalkohol, Ac etonitril, Dioxan, Dimethylacetamid, Dimethylsulfon, Dimethylsulfoxyd,
Sulfolan, Tetrahydrofuran, Hexan, Benzol, Toluol und Methylnaphthaline. Das Reaktionsmedium
kann auch aus zwei Phasen bestehen, wovon die eine lhasser und die andere ein mit
Wasser nicht mischbares inertes organisches Lösungsmittel ist.
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Die Aldehyde können auch in einer beständigeren, lagerfähigeren und
weniger oxydierbaren Form zum Einsatz gelangen. Formaldehyd kann z. B. als handelsübliche
wässrige Lösung oder als Paraformaldehyd eingesetzt werden. Auch andere Aldehyde
können als Polymere. wie z. B.
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Paraldehyd, Metaldehyd oder als Dimere bzw. Trimere wie z. B.
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Mercaptoacetaldehyd, Glykolaldehyd, Hydroxybrenztraubensäurealdehyd,
Glyoxal, Glykolaldehyd usw. verwendet werden. Nachdem Wasser die Kondensation nicht
stört können die Aldehyde wie z. Be Chloral, Fluoral, Glyoxal, Glyoxylsnure, Fhenoxyacetaldehyd,
Tetrahydrofurfuryloxyacetaldehyd usw. auch als Hydrate umgesetzt werden. Nötigenfalls
kann die Kondensation durch azeotropische DestiUation erzwungen werden. Ausgangsverbindungen,
wie z. B.
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Enamine von α,ß-ungesättigten Aldehyden, Glycidester, Hydrogensulfitaddukte,
N-Glykoside, Phenylbrenztraubensäure usw., die im Laufe der Reaktion einen Aldehyd
abzugeben vermögen, können unter Umständen auch verwendet werden.
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Unter diesen Gesichtspunkten können gewisse Amine oder aliphatische
Aminoaldehyde auch als Salze, z. B.
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Chlorhydrate, zur Reaktion gebracht werden.
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Die Endprodukte können sich nach ihrer Bildung aus dem Reaktionsmedium
n abscheiden, besonders wenn sie aromatischen Charakter besitzen.
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Sonst ist es empfehlenswert, die Reaktionslösung unter vermindertem
Druck einzudampfen. Die Reinigung kann durch Umkristallisieren oder Umfällen vorgenommen
werden. In vielen Fällen kann das anfallende Rohprodukt direkt für den vorgesehenen
Zweck verwendet werden.
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Bei den erindungsgemässen Diorganoaminomethylphosphinsäuren handelt
es sich in der Regel um amphotere Substanzen, die in der wässrigen Lösung Zwitterionen
bilden können. Je nach den vorhandenen weiteren basischen und/oder sauren Gruppen1
können diese Eigenschaften stark variieren. Die Endprodukte können für gewisse Zwecke
z. B. als kapillaraktive Mittel, Komplexbildner u. dergl., auch als Alkalisalze,
für andere Zwecke, z. B. als Oelzusätze, auch als Aluminium- oder sonstige Metallsalze
zum Einsatz gelangen.
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Beispiel 1 Zu 15 g (0, 5 Mol) Formaldehyd (40%ige wässrige Lösung)
tropft man unter Eiskühlung 42, 5 g (0,5 Mol) Piperidin und dann 33 g (0, 5 Mol)
H3P02 (60% ige wässrige Lösung, techn. Produkt). Die Reaktionsmischung wird unter
vermindertem Druck bei 80 0C eingedampft. Das zurückbleibende farblose Oel kristallisiert
nach einiger Zeit bei Raumtemperatur. Das Produkt liegt selbst nach dem Trocknen
im Hochvakuum noch als Hydrat vor.
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Ausbeute 62 g (68,5%) Piperidinomethylphosphinsäure, Fp. 146-147 UC
(aus Alkohol-Aether).
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Analyse C6H14NO2P + H2O (181.16) Ber. % C 39,77 H 8, 90 N 7, 72 Gef.
% % C C 39,79 H H 8,84 N N8,06 Beispiel 2 Zu 3 g (0, 1 Mol) Formaldehyd (40%ige
wässrige Lösung) tropft man unter Eiskühlung 8, 1 g (0,1 Mol) Diäthylamin und dann
6, 6 g (0, 1 Mol) H3PO2 (60%ige wässrige Lösung, techn. Produkt). Die Reaktionsmischung
wird 2 Std. auf 700 C erwärmt und eingedampft. Es hinterbleibt ein viskoses, gelbliches
Oel. Gemäss P31 -NMR Analyse besteht dieses Oel aus etwa 28% Diäthylaminomethylphosphinsäure.
etwa
40% Hypophosphorsäure, etwa 20% Phosphorsäure und etwa 12%
Diäthylaminomethylphosphons äur e.
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Wird die Reaktionsmischung während 5 Std. auf 7000 erhitzt, so enthält
das zurückbleibende Oel etwa 68% Diäthylaminomethylphosphinsäure.
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Beispiel 3 Zu 6,6 g (0,1 Mol) H3P02 (60%ige wässrige Lösung, techn.
Produkt) und 3 g (0,1 Mol) Formaldehyd (40%ige wässrige Lösung) tropft man 8,7 g
(0,1 Mol) Morpholin. Die Reaktionsmischung wird 1 Std. zum Rückfluss erhitzt und
unter vermindertem Druck eingedampft. Es hinterbleiben 18 g farbloses Oel, das nach
3 Tagen bei Raumtemperatur kristallisiert. Die Kristalle werden abgenutscht und
aus Alkohol-Aether umkristallisiert. Man erhält weisse Kristalle, Fp. 203-205 0C.
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Die erhaltene Morpholinomethylphosphinsäure enthält selbst nach dem
Trocknen im Vakuum 1 Molekül Wasser.
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Analyse C5H12N03P + H2C (183. 13) Ber. % C 32, 79 H 7, 70 N 7, 64
Gef. % C 32,48 H 7,70 N 7, 82
Beispiel 4 Zu 14,12 g (0. 1 Mol)
2, 2, 6, 6-Tetramethylpiperidin gibt man unter Eiskühlung 3 g (0,1 Mol) Formaldehyd
(40%ige wässrige Lösung) und dann innerhalb von 10 Min. 6,6 g (0,1 Mol) H3PO2 (60%ige
wässrige Lösung). Die Reaktion ist exotherm und die Temperatur steigt auf 45°C.
Nach 2 Std. Rühren bei Raumtemperatur wird die klare Lösung unter reduziertem Druck
eingedampft, Es hinterbleiben 20, 7 g (87%) farbloses Oel, das bei Raumtemperatur
kristallisiert.
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Smp. (aus Aceton umkristallisiert) 154-1550C.
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Beispiel 5 Zu 2, 8 g (0,023 Mol) Piperidinhydröchloridhydrat in 20
ml Vvasser gibt man 0,7 g (0, 023 Mol? Formaldehyd (40% ige wässrige Lösung) und
5 g (0,023 Mol) des Hydrochlorids von Piperidinomethylphosphinsäure, Es setzt eine
exotherme Reaktion ein. Nach dem Abdampfen des Wassers unter vermindertem Druck
erhält man 7,5 g (98%) des Dthydrochlorids von Bis-(piperidinom ethyl)phosphinsäure
[(C5H10NHCH2)2 P(O)OH] +2 Cl r Smp. 1700-1800C (Zers.) Aequivalentgew. ber. 333,2
gef. 339