DE1670129C3 - Verfahren zur Herstellung von Propylenharnstoffderivaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von PropylenharnstoffderivatenInfo
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Description
15 Stoff der allgemeinen Formel 11 und Isobuiualdehyd
einen Harnstoffderallgemeinen Formel IV
Il
R1-N N-R2
CH -HC
H3C HO
H3C HO
verwendet.
CH — HC (IV;
OH CH3
OH CH3
H3C
CH,
in der R1 und R2 Wasserstoff oder Alkylgruppen
(mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und X Sauerstoff »der Schwefel bedeutet, nach Patent 12 30 805,
fcei dem etwa 1 Mol einer Verbindung der allgemeinen Formel II mit etwa 1 Mol Isobutyraldehyd
und etwa 1 Mol Formaldehyd in Gegenwart von Wasserstoffionen und in Gegenwart von Wasser
(und gegebenenfalls in Gegenwart von alkoholfreien Lösungs- und/oder Verdünnungsmitteln bei
Temperaturen zwischen 30 und 1100C und einem
pH-Wert des Reaktionen!isches zwischen 0 und
4 umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man das durch Umsetzung
eines Harnstoffes der allgemeinen Formel II
R1-NH-C-NH-R1
(ID
Il
c
R1-N
H,C
HO
N-R,
CH,
OH
(III)
35
In der R1, R2 und X die zuvor genannte Bedeutung
fiaben, mit Formaldehyd im Molverhältnis von etwa 1 :2 erhaltene Reaktionsprodukt mit dem
«lurch Umsetzung eines Harnstoffs der allgemeinen Formelll mit Isobutyraldehyd im Molverhältnis
von etwa 1 :2 erhaltenen Produkt in einem molaren
Verhältnis von etwa 1 : I bei Temperaturen »wischen 30 und 1000C in Gegenwart von Säuren
♦und gegebenenfalls in Gegenwart von Wasser Und/oder Äthern als Lösungs- und/oder Verdünnungsmitteln
umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Reaktionsprodukt aus dem harnstoff der allgemeinen Formelll und Formaldehyd
einen Dimethylolharnstoff der allgemeinen Formel III
AusAngew.Chemie, 76(1964), S. 909ff., insbesondere
S 914und917,istbekannt,daßmandurch Umsetzung
von 1 Mol Harnstoff mit 2 Mol eines Aldehyds, der in ./-Stellung zur Carbonylgruppe mindestens 1 Wasserstoffatonf
besitzt, Propylenharnstoff-Derivate erhalten kann. Ferner war aus der gleichen Literaturstelle
bekannt, daß die primären Reaktionsprodukte von Harnstoff und Aldehyd in einem reversiblen
Gleichgewicht mit den Ausgangsverbindungen siehen. Gemäß dieser Literaturstelle war zu erwarten, daß
die Umsetzung von Harnstoff mit Aldehyd-Gemischen ebenso wie die Umsetzung von Reaktionsprodukten
von ί Mol Harnstoff mit 2 Mol eines Aldehyds A mit Reaktionsprodukten von 1 Moi Harnstoff mit einem
Aldehyd B zu einem Gemisch von Endprodukten fijhren würde. Mit der Möglichkeit, unter diesen Umständen
ein einheitliches Endprodukt in hoher Ausbeute zu erzielen, war nicht zu rechnen.
Nach dem deutschen Patent 12 30 805 werden Hexahydropyrimidinderivate der allgemeinen Formel
Ia
55
60
65
/ \
— N N-R1
— N N-R1
' I I
-HC CH-OH
(Ia)
H,C
CH3
worin R1 und R2 Wasserstoffome, gleiche oder verschiedene,
geradkeltige oder verzweigte Alkylrcste mit I bis 8 Kohlenstoffatomen, Cydoalkylrcstc mit
5 bis 12 Kohlenstoffatomen, Aralkylreste mit 7 bis 10 Kohlenstoffatomen oder Phenylreste, R3 ein Wasserstorfatom
oder den Isopropylrest und X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom bedeutet, dadurch erhalten,
daßmanelwa 1 Mol einer Verbindung der allgemeinen Formel I! η
R1 — NH — C — NH — R2
(Ha)
und/oder als Reaktionsprodukt aus dem Harn- worin R, und R2 die genannte Bedeutung haben, mit
Ί,
etwa 2 Mol !sobutyraldehyd oder clwa 1 MoI Isobutyraldehyd
und etwa 1 Mol Formaldehyd in Gegenwart von WasserstofTionen oder Kationenaustauschern
und in Gegenwart von Wasser und gegebenenfalls von alkoholfreien Lösungs- und/oder Verdiinnungsmitteln
bei Temperaturen zwischen 30 und 110"C und einem pH-Wert des Reaktionsgemisehes
zwischen 0 und 4 umsetzt.
In Abänderung des deutschen Patents Ι2 30 8φ
wurde nun gefunden, daß man 4-Hydroxy-propyienharnstoffe der allgemeinen Formel I
ein Harnstoff der aligemeinen Formel IV
H3C
R1-N N-R2
CH — HC
CH,
CH — HC
(IV)
H3C HO OH
CH3
U)
20
X
C
R1-N N-R2
H2C CH — OH
/ \
H3C CH3
H3C CH3
in der R1 und R2 Wasserstoff oder Alkylgruppen mit
I bis 4 Kohlenstoffatomen und X Sauerstoff oder Schwefel bedeuten, auch erhält, wenn man das durch
Umsetzung eines Harnstoffes der allgemeinen Formel Il
bevorzugt.
Umsetzungsprodukte, die 2 Mol Formaldehyd pro Mol Harnstoff enthalten, können auch die Strukturen
der allgemeinen Formeln V, VI und VII im Molekül enthalten.
N-C-N-CH2
CH2
X R,
N-C-N-CH2
CH2OH
OH (VI)
35
R1-NH-C-Nh-R2
UI) Vl
H7C
N—R,
CH,
(VlI)
in der R1, R2 und X die zuvor genannte Bedeutung
haben, mit Formaldehyd im Molverhältnis von etwa \ /
1 : 2 erhaltene Reaktionsprodukt mit dem durch Um- 0
setzung eines Harnstoffs der allgemeinen Formel 11
mit Isobutyraldehyd im Molverhältnis von etwa I :2 Ferner können Umsetzungsprodukte, die pro Mol
erhaltenen Produkt in einem molaren Verhältnis 45 Harnstoff 2 Mol Isobulyraldehyd enthalten, auch die
von etwa 1 : 1 bei Temperaturen zwischen 30 und Strukturen der allgemeinen Formeln VIII, IX und X
lOO'C in Gegenwart von Säuren und gegebenenfalls im Molekül enthalten.
in Gegenwart von Wasser und/oder Äthern als Lösungs-
und/oder Verdünnungsmitteln umsetzt.
Als Reaktionsprodukt aus dem Harnstoff der allgemeinen Formel 11 und Formaldehyd wird ein Dimethylolhamstoff
der allgemeinen Formel III ~ N — C — N ■
R1-N N-R2
H2C CH2
HO OH
(HD
55
CH
CH3
CH
CH — HC H3C
CH3
und/oder als Reaktionsprodukt aus dem Harnstoff der alluemeinen Formel II und Isobutyraldehyd wird
CH3
X R1
X R1
Il I
N-C-N
CH — OH
(VIII)
CH
CH
--OH
H3C
CH
\
\
H3C
CH3
CH3
(IX)
H3C
Il
R1-N N-R2
CH,
CH — HC CH — HC (X)
H5C O CH,
.ν bedeutet in den Formeln V, VI, VIII und IX eine
ganze Zahl von 2 bis 5.
Als Ausgangsstoffe entsprechend der allgemeinen Formel 111 lassen sich beispielsweise N,N '-Dimethylolharnstoff,
N,N '-Dimethyl-Ν,Ν '-dimcthylolharnsloff sowie die entsprechenden Thioharnstcffe verwenden.
Ausgangsstoffe, die der allgemeinen Formel IV entsprechen, sind z. B. Ν,Ν'-Di-i-isobutylolharnstoff sowie
der entsprechende Thioharnstoff. Verbindungen der allgemeinen Formel V sind z. B. Kondensationsprodukte von Harnstoff mit 2 Mol Formaldehyd
sowie das entsprechende Umselzungsprodukt von Thioharnstoff mit 2 Mol Formaldehyd. Verbindungen
der allgemeinen Formel Vl sind beispielsweise die Methylolverbindungen von Polymcthylenharnstoff
und Polymethylenthioharnstoff. Verbindungen der allgemeinen FormelVII sind z.B. N,N'-Dimclhyluron,
Ν,Ν'-Dibutyl-uron. Verbindungen der allgcmeinen
Formel VIII sind beispielsweise die Kondensationsprodukte von Harnstoff mit Isobutyraldehyd
im Molverhältnis 1 :2 sowie die des Thioharnstoffes mit 2 Mol Isobutyraldehyd, und Verbindungen der
allgemeinen Formel IX sind beispielsweise die «-Isobutylolverbindungen
von Poly-isobutylidenharnstoff. Verbindungen der allgemeinen Formel X sind beispielsweise
N,N' - Dimethyl - 2,6 - di - isopropyl - 1,3, 5-oxadiazin.
Als Säuren verwendet man starke, unter den Rcaktionsbedingungen
nicht oxydierende Säuren. So lassen sich z. B. trockener Chlorwasserstoff, konzentrierte
Salzsäure, Schwefelsäure, Oxalsäure oder p-Toluolsulfonsäure verwenden. Man wendet die Säuren
zweckmäßig in Mengen von 1 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf die angewandten Ausgangsstoffe, an.
Es ist zweckmäßig, das Verfahren in Gegenwart von Wasser und/oder Äthcrn, wie Dioxan oder Tetrahydrofuran
als Lösungsmittel durchzuführen. Die Lösungsmittel können einzeln oder im Gemisch angewandt
werden.
Die Umsetzung der Ausgangsstoffe entsprechend den allgemeinen Formeln HI und V bis VIl einerseits
sowie IV und VIII bis X andererseits erfolgt zweckmäßig im Molverhältnis hl, weil die Rcaklionsteilnehmer
in diesem Molverhältnis bei der Reaktion verbraucht werden. Geringe Abweichungen von diesem
Molverhältnis, z.B. bis zu 10 Molprozenl, sind möglich.
Man führt die Umsetzung zwischen 30 und KX) C, vorzugsweise zwischen 50 und 80" C durch.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um eine Kondensationsreaktion, die unter Disproportionierung
der Ausgangsstoffe unter Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verknüpfung
bei gleichzeitigem Rineschluß zu Verbindungen der allgemeinen Formel
1 führen. Die Cyclisierung kann durch höheren Säurezusatz, gegebenenfalls zusammen mit einer Erhöhung
der Reaktionstemperalur, beschleunigt werden. Es geling! jedoch in vielen Fällen in Gegenwart
von großen Säuremengen schon bei Raumtemperatur. die 4-Hydroxv-propyienharnstoffe zu erhalten. Andererseits
ist es auch möglich, die Umsetzung bei höherer Temperatur in Gegenwar· von weniger Säure
durchzuführen. Die Wahl der Temperatur richtet sich nach den jeweiligen Reaklionspartnern und kann
bei Erhöhung des Säurezusatzes erniedrigt werden. und umgekehrt.
Die nach diesem Verfahren herstellbaren Verbindungen sind wertvolle Zwischenprodukte für die
Herstellung von Leder-.. Lack- und Schädlingsbekämpfungsmitteln. Sie sind außerdem langsam wirkende
Düngemittel. Die in den Beispielen angeführten Teile sind Gewichtsteile.
Die Mischung von 120 Teilen Dimethylolharnstoff.
204 Teilen Di-<i-isobutylolharnsloff und 700 Teilen
Wasser wird mit 100 Teilen 50%igcr wäßriger Schwefelsäure versetzt und in einem Rührkolben mit Rüekflußkühler
5 Stunden auf 75 bis 80 C unter Rühren erwärmt. Der unmittelbar nach der Säurezugabe ausfallende
Niederschlag löst sich nach 20 bis 30 Minuten. Nach Neutralisation mit etwa 20"Oiger Natronlauge
wird die Reaktionslösung unter vermindertem Druck auf 6CO Teile eingedampft. Nach eintägigem
Stehen wird das ausgefallene Reaktionsprodukt abfiltriert und getrocknet. Es werden 140 Teile 4-Hydroxy-5,5-dimethyl-propylenhamstoff
erhalten. Das Produkt kann aus Wasser umkristallisiert weiden.
Analyse für Q1H12O2N2 (144):
Berechnet ... C 50,0 H 8,34, N 19.45%:
gefunden .... C 49,6, H 8,4, N 19.2%.
gefunden .... C 49,6, H 8,4, N 19.2%.
60 Teile Harnstoff werden in 200 Teilen einer 30%igcn wäßrigen Formaldehydlösung gelöst und
mit 5 Teilen konzentrierter Salzsäure unter Rühren versetzt. Nach kurzer Zeit entsteht ein Niederschlag
von Polymethylenharnstoff, der pro Mol Harnstoff 2MoI Formaldehyd gebunden enthält. In einer weiteren
Rührapparatur wird eine Lösung von 60 Teilen Harnstoff in 300 Teilen Wasser mit 144 Teilen Isobutyraldchyd
versetzt und mit 5 Teilen konzentrierter Salzsäure angesäuert. Unter Rülircn bildet sich ein
Polykondensat, das pro Mol Harnstoff etwa 2MoI
Isobutyraldehyd gebunden enthält.
Beide Reaktionsmischungcn werden in einer Rührapparatur
mit Rückflußkühlung zusammengegeben. mit 50 Teilen konzentrierter Salzsäure versetzt und
5 Stunden auf 8O0C erhitzt. Anschließend wird auf Raumtemperatur abgekühlt, mit Natronlauge neutralisiert
und filtriert. Das Filtral wird unter vermindertem Druck auf etwa 550 Teile eingedampft. Nach
ein- bis zweitägigem Stehen wird das Reaktionsprodukt abfiltriert und getrocknet. Es werden 108 Teile
4-Hydroxy-5,5-dimethyl-propylcnharnstoff erhallen. Das Produkt kann aus Wasser umkristallisiert werden.
Die elementaranalytischen und IR-speklroskopischen
Daten stimmen mit den Daten eines auf anderem Wege hergestellten Verglcichsproduktes übercin.
Claims (1)
- Patentansprüche:i. Abänderung des Verfahrens zur Herstellung von 4-Hydroxy-propyIenharnstoffen der allgemeineu Formel IR1-Nί HXN-R2 CH-OH(D10
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE11540/67A SE346997B (de) | 1966-08-17 | 1967-08-16 |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| DEB0088510 | 1966-08-17 | ||
| DEB0088510 | 1966-08-17 | ||
| DEB0088523 | 1966-08-18 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1670129A1 DE1670129A1 (de) | 1970-10-29 |
| DE1670129B2 DE1670129B2 (de) | 1975-05-07 |
| DE1670129C3 true DE1670129C3 (de) | 1976-02-05 |
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