DE1620483A1 - Verfahren zu der Herstellung eines alpha-Nitro-omega-lactams - Google Patents

Description

, dass durch Hydrolyse von 3-Kitro-aaacycloalkanon-(2)-l-carljonsäure-.;, arides feei einer Temperatur von mindestens 50 -C, vorzugsweise zwischen 50 C ^r-..;.; 100 C, 03-Nitro-&^-lactame hergestellt werden "können.. Wie aus der dsutsehsa ■^ ".-eats cferift 1.2.57 „332 " " - '-'.'. bsSattnt-, können die das« erforderlicli©» 3-Hitro- -3£.cj,'eioaliianon-(2>-l-earbonsäiaiⁱechloride erhalten Werdea, indem man das Eeall- :.;.-;-a3prodäkt eines Ätrierreagens .mit Azacycloalken-CAjSl-S-chloE-l-carbonsaure- ^'..•Toi'idea bei einer Temperatur unter 50 G hydrolysiert.. " " .-

Es ist ferner aus der niederländischen Patentschrift 103.988 und dar deutschen Patentanmeldung St 18,870. I¥d/12 p. ^: -.."'■- -bekannt, die oben-

te srste Hydrolysierungsstufe bei einer Tempe-ratur unter 20 C 'in Aaweaemeine© nicht-wagssermisehbareR organischen Lösungsmittels für das 3-M4rpssscyclo>»alkanpn--(2)-l-caribonsäwir©chlorid durchzuführen; es ?/ird ein. LÖsuags-Kittel gewählt, dass nicht mit de» "Nitrierjieagenä reagiert, und zweckmässig siveiten

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Das Lösungsmittel hält in diesem Falle auch das EnUpxOdukt in dieser zweiten Stufe in Lösung, wobei damit gerechnet werden soll, dass die zweite Hydrolysierungsstufe vorzugsweise bei einer Temperatur über 50 C durchgeführt wird.

Mit einem von obengenannter Technik ausgehenden, technischen Verfahren au der Herstellung eines a-Nitro-a^-Lactams mit einem Azacycloalken-(2,3)-2-chlor-l-earbonsäurechlorid als Aasgangsstoff ist der Nachteil verbunden, dass die Hydrolyse in zwei Stufen durchzuführen ist» ferner die zweite Hydrolysiert«^- stufe bei gesteigerter Temperatur, also mit einem zusätzlichen Energieaufwand, erfolgen muss, und man in der Wahl des organischen Lösungsmittels beschränkt ist, weil gleichzeitig mehreren Bedingungen Folge au leisten ist.

Die Erfindung sieht ein Verfahre» zu der Herstellung eines CX-Nitro-W-lactams vor j das die genannten Nachteile nicht aufweist und übrigens noch wesentliche Vorteile bietet.

Das «rfindungsgemässe Verfahren besteht darin_s dass man den schwefelsauren Ester eines 3-Nitro, 2-chlor, 2-hydroxy-asacyclQalkan-l-carbonsäurechlorids mit freiem Schwefeltrioxyd reagieren lässt und das Reaktionsprodukt anischliessend hydrolysiert.

Die schwefelsauren Ester von 3-Nitro, 2-chlor, 2-hydroxy-azaeycloalkan-I-carbonsäurechloriden, besonders die von 3-Nitro, 2-chlor, 2-hydroxy-azacycloheptan-1-carbonsäurechlorid (Formel B der Zeichnung sind neue Stoffe, welche sich als primäres Zwischenprodukt der Reaktion eines Azacycloalken-(2,3)-2-chlor~lcarbonsäarechlDrids mit einem Nitrierreagens beim Verfahren gemäss der deutschen Patentschrift 1.157.232 und der nicht-vorver-

öffentlichtea deutschen Patentanmeldung St 24.192 IVd/12 ρ beide auf Namen von Anmelderin, bilden. Es ist AnmelcSerin-aber erst jetst gelungen, wenigstens den schwefelsauren Ester voe 3-Mitro, 2-ehlor,.Z-hydroxy* ssaej-oluheptan-l-carbon-

BAD ORIGINAL

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Säurechlorid, zu isolieren und die Struktur durch cuemischeAnalyse und Bestimmung des kernmagnetischen Resonanzspektrums festzulegen. : _r

Beim erfindungsgemässen Verfahren genügt eS> und ist es deshalb aus wirtschaftlichen Gründen vorzuziehen, den Ausgangsstoff mit einer nahezu äqui— molekularen Menge an freiem Schwefeltrioxyd reagieren zu lassen. Ein geringes Übermass an Schwefeltrioxyd, z.B. von 8 %, hat praktische Bedeutung.

Es wird vorzugsweise von einem Produkt ausgegangen, das durch Nitrierung eines Azacycloalken-(2,3)-2-chlor-l-carbönsäurechlorids mit Hilfe eines Nitrierreagens anfällt und gewöhnlich zu mehr als 95 % aus dem oben bezeichneten schwefelsauren Ester besteht. Unter Nitrierreagens wird hier jedes Produkt verstanden das geeignet ist zum Einführen einer oder mehreren Nitrogruppen in irgendeine organisch-chemische Verbindung, wie zum Beispiel eine Mischung' von Salpetersäure mit Schwefelsäure und/oder Schwefeltrioxyd. Es ist hierbei weniger erwünscht, aber durchaus nicht ausgeschlossen, dass der Ausgangsstoff andere Bestandteile enthält, wie Schwefelsäure, welche zuerst mit Schwefeltrioxyd reagieren können, wobei also unwirtschaftlich grosse Mengen Schwefeltrioxyd beizugeben sind, ehe das erfindungsgemässe Verfahren zu seinem Recht kommt. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass die Erfindung besondere Bedeutung hat, falls von dem Produkt ausgegangen wird, das durch Nitrierung eines Azacycloalke'n-(2,3)-2-chlor-lcarbonsäurechlorids mit Hilfe eines Gemisches von Salpetersäure und Schwefeltrioxyd in flüssigem Schwefeldioxyd als Lösungsmittel erhalten wird.

Es ist möglich, das erfindungsgemässe Verfahren in einem Lösungsmittel auszuführen* Ein besonders geeignetes Lösungsmittel ist flüssiges Schwefeldioxyd. Die Anwendung dieses Lösungsmittels gewinnt noch weitere Bedeutung mit Rücksicht auf die Tatsache, dass das Verfahren die besten Ergebnisse bei einer Temperatur unter 5 C zeigt und flüssiges Schwefeldioxyd~ unter atmosphärischem Druck

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bei solcher Temperatur kocht, wodurch eine einfacne köglichkeit zur Abfuhr der Reaktionswärme gegeben ist.

Bei Verwendung des durch Nitrierung mit einem Gemisch aus Salpetersäure und Schwefeltrioxyd in flüssigem Schwefeldioxyd erhaltenen Ausgangsstoffes gibt es ausserdem die Möglichkeit eines.einfachen Prozesses und zwar in dem Sinne, dass das Lösungsmittel im wesentlichen der erfindungsgemässen Reaktions mit Schwefeltrioxyd zugeführt werden kann.

Die im erfindungsgemässen Verfahren mit einbegriffene Hydrolyse des primären Reaktionsprodukts des schwefelsauren Esters eines 3-Nitro, 2-chlor, 2-hydroxy-azacycloalkan-l-carbonsäurechlorids mit freiem Schwefeltrioxyd kann in einer einzigen Stufe bei niedriger Temperatur stattfinden. Vorzugsweise bedient man sich dabei einer. Temperatur unter 10 C. Dies lässt sich in einfacher Weise durch Zusatz ausreichender Mengen Eis oder Eiswasser zu dem primären Reaktionsprodukt verwirklichen. Findet die Reaktion mit freiem Schwefeltrioxyd in einem Lösungsmittel statt, so braucht man unter Umständen das Lösungsmittel vor Anfang der Hydrolyse nicht zu entfernen. So ist es bei Anwendung von flüssigem Schwefeldioxyd als Lösungsmittel bei der Reaktion mit freiem Schwefeltrioxyd sogar vorteilhaft, das Schwefeldioxyd der Hydrolysierungsstufe zuzuführen, weil eine Verdampfung dieses Schwefeldioxyds zur Aufrechterhaltung der richtigen Reaktionstemperatur beisteuern kann.

Gegebenenfalls kann die Hydrolyse unter Beigabe eines Lösungsmittels für das Endprodukt, das Ct-Nitro-iU-lactam, erfolgen. Wie aus Obigem hervorgeht, gibt es fur dieses Lösungsmittel eine reichlichere Auswahl als bei der bekannten Technik. Auf Grund der von Anmelderin gemachten Erfahrungen empfiehlt sich hier die Verwendung von Nitro*-benzol als Lösungsmittel.

Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine hohe Ausbeute an

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Gt-Nitro-feJ-lactam erzielt. Wie sich aus nachstehendem Beispiel ergibt, bildet sich K-Nitro-fe^-lactam zum Beispiel mit einem Wirkungsgrad von 95,7 %.

Das anfallende Nebenprodukt besteht zn mehr als 90 % aus 3-Nitro-a^acycloalkanon-GO-l-carbonsäurechloridr welcher Stoff gegebs-Henfalls noch mittels

bei erhöhter Temperatur in α-Nitro-öl-lactam raagesetat herden k&nn dem Verfahren, der deutschen Patentschrift/ 1.167.843/.'.

Die Erfindung wird, ohne da^ damit eine Einschränkung, beavre.ckt wird, aa 3sad des nachfolgendes Bsispiels erläutert, _; .

Beispiel - ■ " - -■■""-.- .- -. -

Eine Lösung des Produkts der Nitrierung von Aaacyclohepten-<2,3)-2-

^älor-l-carbonsäuresliloriö (Formel Ä der Zisicliausig) mit einem. Gemig..cn_ mum SaI= s und Schw@feltrioxyd in flüssigem SO„ Reiches Produkt hauptsächlich t -si!© dem schwefelsauren Ester ?on S^Mttro,- 2-cäior,

(formal B" der '-Zeichnung), ?/ird Mit SO. -'behandelt ,

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dl© Haaktionstemp©2'atuur (+■ -S C)

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'33_n *koädessiert» Etws 15 Minuten- laag wurden.- S4,3 g ^.-earboasäurechlorid und @ia-au- SS °C.erhitztes Gemisch-· aus""S,.3-g MÖ. (99 %) 10,0 g SO. g@0OKid©fft bsig©@:sbsa<_> Öl© Boaie^ttsg ύ@τ -. Nttsiersiiure geht - der. des

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Obiger Lösung wurden mit Hilfe eines Tropftrichters 10,8 g SO₀ beigegeben. Die Lösung färbte sich einigermassen hellgelb. Btwa 10 Minuten nach Zusatz dieser Lösung wurde das Reaktionsgemisch in Eiswasser ausgegossen. Die Temperatur blieb dabei unter +4 °C. Es bildete sich ein Feststoff, der abfiltfiert, mit Wasser gewaschen und schliesslich bei 20 C unter Vakuum getrocknet wurde. Gericht des Trockenproduktes: 17,8 g, Schmelzpunkt: 159-160 C. Zusammensetzung: 97,0 % α-Nitro-e-caprolactam (Formel C der Zeichnung) und

2,7 % 3-Nitro-azacycloheptanon-(2)-l-carbonsäureehlorid.

Das Waschwasser (480 g) enthielt weiter 0,35 (Gew.-) % a-Nitro-e-caprolactam. Dar Gesamtwirkungsgrad an bei kalter Hydrolyse anfallendem Ot-Nitro-e-ca.-prolactam betrug, bezogen auf das angewandte Azacyclohepten-(2,3)-2-ehlor-lcarbonsäurechlorid 95,7 %. "

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zu der Herstellung eines St-Nitro-isl-lactams, insbesondere von OC-Ni troe-caprolactam, dadurch gekennzeichnet, dass man den schwefelsauren Ester eines 3-Nitro, 2-chlor, 2-hydroxy-azacycloalkan-l-carbonsäurechlorids, namentlich

   , des Azacycloheptanderivats, mit freiem Schwefeltrioxyd zum Reaktion versetzt und das Reaktionsprodukt ansehliessend hydrolysiert.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine nahezu äqui- , molekulare Menge Schwefeltrioxyd verwendet wird.

   3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion mit freiem Schwefeltrioxyd bei einer Temperatur unter 5 ⁰C stattfindet.

   hffexi nach einsejH dsr Ansprüche I-S,.. dadurchgekenii^elQhnst", dass von einem

   00981 5/ 1 8 5 S

   Produkt ausgegangen wird, das durch Nitrierung eines Azacycloalken-(2,3)-2-chlor-l-earbonsaurechlorids mit Hilfe eines Nitrierreagens erhalten wird/

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass man die , Reaktion mit freiem Schwefeltrioxyd in einen: Lösungsmittel durchführt.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,; dass das Lösungsmittel flüssiges Schwefeldioxyd ist.

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-6, wobei die Nitrierung in einem Lösungsmittel stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel im wesentlichen der Reaktion mit Schwefeltrioxyd zugeführt wird,

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel im wesentlichen der Hydrolysereaktion zugeführt wird.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyse bei einer Temperatur sinter 10 C stattfindet.

   10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass' die Hydrolyse unter Zusatz von Nitrobenzol als Lösungsmitteldurchgeführt wird.

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