DE1670153C3

DE1670153C3 - Verfahren zur Herstellung von Hexahydro-pyrimidin-aldehyden

Info

Publication number: DE1670153C3
Application number: DE1670153A
Authority: DE
Inventors: Harro Dr. 6710 Frankenthal Petersen
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1966-09-30
Filing date: 1966-09-30
Publication date: 1975-12-18
Also published as: BE700538A; CH522653A; GB1196026A; DE1670153B2; US3534034A; CH406870A4; DE1670153A1; CH503033A; CH1299067A4; CH496712A

Description

Stoffs der allgemeinen Formel 111, in der die Reste R₉ und R₁₀ Wasserstoff bedeuten, im molaren Mengenverhältnis von Ausgangsstoff zu Formaldehyd zu Aldehyd der allgemeinen Formel IV von etwa 1:2:3, bei Verwendung eines Ausgangsstoffs der allgemeinen Formel III, in der einer der Reste R₉ oder R₁₀ einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, im molaren Mengenverhältnis von Ausgangsstoff zu Formaldehyd zu Aldehyd der allgemeinen Formel IV von etwa 1:1:2, oder

b) ein Hexahydro-pyrimidin-Derivat der allgemeinen Formel V

(V)

R*
CH₂ — C— CHO

(Π)

30

in der R₆ und R₇ die zuvorgenannte Bedeutung haben, oder einer der Reste R, oder R₂ einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und der andere einen Rest der allgemeinen Formel II und X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man entweder

a) ein Hcxahydro-pyrimidin der allgemeinen Formell III

R₉-N N-R₁₀ R3.

45

(HD

OR₁

R4 R₅

in der die Reste R₃, R₄, R₅ und X die zuvorgenannte Bedeutung haben, R₉ und R₁₀ Wasserstoffatome oder einer der Reste R₉ oder R₁₀ einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, R_n Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, mit Formaldehyd und einem Aldehyd der allgemeinen Formel IV

60 R₁₂O-CH₂-N N-CH₂OR₁₂

in der die Reste R₃, R₄, R₅, R₁₁ und X die zuvorgenannte Bedeutung haben und R₁₂ Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, mit einem Aldehyd der allgemeinen Formel IV in einem molaren Mengenverhältnis von 1 :3 oder

c) ein Hexahydro-pyrimidin der allgemeinen Formel Vl

(VI)

R₁₃-N N- R₁₄
H

D D l\j. IX5

in der R₃, R₄, R₅, R₁₁ und X die /uvorgenannle Bedeutung haben, einer der Reste R₁₃ oder R₁₄ ein Wasserstoffatom und der andere den Rest — CH₂ — OR₁₂, worin R₁₂ die zuvorgenannte Bedeutung hat, bedeutet, mit Formaldehyd und einem Aldehyd der allgemeinen Formel IV in einem molaren Mengenverhältnis von etwa 1:1:3 in Gegenwart einer Säure und gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungs- und/oder Verdünnungsmittels bei einer Temperatur zwischen 40 und 10O⁰C umsetzt.

H — C — CHO (IV)

R₇

in der die Reste R₀ und R₇ die zuvorgenannte Bedeutung haben, bei Verwendung eines Ausgangs-In einem Artikel in der Angew. Chem., Bd. 76 (1964, S. 909), wird ein allgemeines Reaktionsschema für die Herstellung von Aminoplasten wiedergegeben und das dieser Reaktion zugrunde liegende allgemeine Prinzip der »Ureidoalkylierung« genauer untersucht.

Hierbei wird ?<uch die Reaktion von 2 Mol lsobutyraldehyd mit einem Mol Harnstoff zu einem Hexahydro-pyrimidinderivat (Formel VII) beschrieben.

A Beispiel der Umsetzung von Harnstoff mit Acetaldehyd wird gezeigt,

H₃C HN

NH

Bedeutung haben, R₉ und R₁₀ WasEerstoffatome oder einer der Reste R₉ oder R₁₀ einen Alkylrest mil I bis 8 Kohlenstoffatomen, R₁₁ Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, mit Formaldehyd und einem Aldehyd oer allgemeinen Formel IV

HC

H₃C

OH

CH,

(VII)

H-C-CHO

(IV)

daß je nach pH, Molverhältnis verschiedene Ring- strukturen und der klassische offenketiige Aminoplast entstehen. Es war daher zu erwarten, daß bei der weiteren Umsetzung der Verbindung der Formel VIl und strukturell verwandten Verbindungen mit Aldehyden komplexe Reaktionsgemische entstehen würden.

Es wurde jedoch gefunden, daß man Hexahydropyrimidin-aldehyde der allgemeinen Formel I

25

R₁-N N-R

>-C-CHO

(I)

in der die Reste R₆ und R₇ die zuvorgenannte Bedeutung haben, bei Verwendung eines Ausgangsstoffs der allgemeinen Formel III, in der die Reste R₉ und R₁₀ Wasserstoff bedeuten, im molaren Mengenverhältnis von Ausgangsstoff zu Formaldehyd zu Aidehyd der allgemeinen Formel IV von etwa 1:2:3, bei Verwendung eines Ausgangsstoff der allgemeinen Formel III, in der einer der Reste R₉ oder R₁₀ einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, im molaren Mengenverhältnis von Ausgangsstoff zu Formaldehyd zu Aldehyd der allgemeinen Formel IV von etwa 1:1:2, oder

b) ein Hexahydro-pyrimidin-Derivat der allgemeinen Formel V

30 R₁₂O-CH₂-N N-CH₂OR₁₂

in der entweder R₃ ein Wasserstoffatom, R₄ einen Methyl- oder Äthylrest und R₅ ehcn Methyl- oder n-Butylrest, R₃ einen lsopropyirest und R₄ und R₅ je einen Methylrest, oder R₃ einen 3-Heptylrcst, R₄ einen Äthylrest und R₅ einen n-Butylrest, R₆ einen Methyloder Äthylrest und R₇ einen Methyl-, n-Propyl- oder n-Butylrest und Ri und R₂ entweder je einen Rest der allgemeinen Formel II

R«.

(V)

OR,

R*

CH₂- C-CHO

45 in der die Reste R₃, R₄, R₅, R_n und X die zuvorgenannte Bedeutung haben und R₁₂ Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, mit einem Aldehyd dor allgemeinen Formel IV in einem molaren Mengenverhältnis von 1 :3 oder ^c) ^c'ⁿ Hexahydro-pyrimidin der allgemeinen Formel Vl

in der R₆ und R₇ die zuvorgenannte Bedeutung haben, oder einer der Reste R₁ oder R₂ einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und der andere einen Rest der allgemeinen Formel 11 und X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom bedeuten, auf sehr einfache Weise und in guten Ausbeuten erhält, wenn man

a) ein Hexahydro-pyrimidin der allgemeinen Formel III

/\
R₁₃-N N-R₁₄

(VI)

^u- OR,

Η' Χ

N - R₁

OR,

(ΠΙ)

in der die Reste R₃, R₄, R₅ und X die zuvorgenannte in der R₃, R₄, R₅, R₁₁ und X die zuvorgenannte Bedeutung haben, einer der Reste R₁₃ oder R₁₄ ein Wasserstoffatom und der andere den Rest CH₂-OR₁₂, worin R₁₂ die zuvorgenannte Bedeutung hat, bedeutet, mit Formaldehyd und einem Aldehyd der allgemeinen Formel IV in einem molaren Mengenverhältnis von etwa 1:1:3 in Gegenwart einer Säure und gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungs- und/oder Verdünnungsmittels bei einer Temperatur zwischen 40 und HX) C umsetzt.

Das Verfahren läßt sich ζ. B.. für die Umsetzung von S^-Dimethyl^-hydroxy-hexahydro-pyrirr.idin mil Formaldehyd und Isobutyraldehyd durch folgende Reaktionsgleichung wiedergeben:

CH,

CH₃

^L-OH

CH₃

+ 2CH₂O + 3HC—CHO
CH,

OHC-C-CH₂-N N-CH₂-C-CHO + 3H₂O

CH₃

H₃C CH₃

Beispielsweise lassen sich folgende Hexahydropyrimidin-Derivate als Ausgangsstoffe verwenden:

4-Hydroxy-5,5-dimethyl-2-oxo-hexahydro-

pyrimidin,
4-Hydroxy-5,5-dimethyl-6-isopropyl-2-oxo-

hexahydro-pyrimidin,
4-Hydroxy-5-äthyl-5-butyl-6-isoheptyl-2-oxo-

hexahydro-pyrimidin
sowie die entsprechenden
4-Hydroxy-2-thio-hexahydro-pyrimidine.
Weitere geeignete Ausgangsstoffe sind beispielsweise
4-Methoxy-5,5-dimethyl-2-oxo-hexahydro-

pyrimidin,
4-Methoxy-5,5-dimethyl-6-isopropyl-2-oxo-

hexahydro-pyrimidin,
4-Äthoxy-5,5-dimethyl-6-isopropyl-2-oxo-

hexahydro-pyrimidin
sowie die entsprechenden
4-Alkoxy-2-thio-hexahydro-pyrimidine.

Der Formaldehyd kann als wäßrige Lösung, als Paraformaldehyd oder in Form von Trioxan oder Formaldehydacetalen verwendet werden.

Von den Aldehyden der allgemeinen Formel IV sind insbesondere Isobutyraldehyd, 2-Methylpentanal und 2-Äthylhexanal geeignet.

Die gleiche Umsetzung eines 4-Hydroxy- oder 4-Alkoxy-hexahydro-pyrimidin-Derivats, in dem mindestens einer der Reste R, oder R₂ ein Wasserstoffatom bedeuten, mit Formaldehyd und einem Aldehyd der allgemeinen Formel IV in Gegenwart einer Säure ist verfahrensgemäß die einfachste und zugleich wirtschaftlichste Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es ist aber auch möglich, für die Umsetzung mit den Aldehyden der allgemeinen Formel IV die entsprechenden N-Monomethylol-, N-Alkoxymethyl- oder Ν,Ν'-Dimethylol- bzw. N,N'-Dialkoxymethylverbindungen der 4-Hydroxy- oder 4-Alkoxy-hexahydropyrimidin-Derivate zu verwenden.

Hierbei kann man zunächst aus den 4-Hydroxy- oder 4-Alkoxy-2-oxo- bzw. 2-thio-hexahydro-pyrimidinen mit Formaldehyd die entsprechenden Monomethylol- oder Dimethylolverbindungen herstellen und diese in einer weiteren Reaktionsstufe mit einem Aldehyd der allgemeinen Formel IV in Gegenwart einer Säure umsetzen. Arbeitet man in Gegenwart eines Alkanols, so entstehen die entsprechenden AIkoxymcthylverbindungen, die sich ebenfalls umsetzen lassen.

Geeignete Methylolverbindungen sind beispielsweise

N^'-Dimethylol^-hydroxy-S^-dimethyl-

2-oxo-hexahydro-pyrimidin,
KN'-DimethyloM-hydroxy-S^-dimethylo-isopropyl^-oxo-hexahydro-pyrimidin,

N-Methyl-N'-methyloM-hydroxy-S^-dimethyl-

2-oxo-hexahydro-pyrimidin,
N-MonomethyloM-hydroxy-S^-dimethyl-6-isopropyl-2-oxo-hexahydro-pyrimidin,
N,N '-Dimethy loM-methoxy-S^-dimethyl-

2-oxo-hexahydro-pyrimidin,
N^'-DimethoxymethyM-methoxy-S^-di-

methyl-2-oxo-hexahydro-pyrimidin
sowie die entsprechenden Methylol- und Alkoxymethylverbindungen der

4-Hydroxy- und 4-Alkoxy-2-thio-hexahydropyrimidine.

Als Säuren lassen sich z. B. trockener oder wäßriger Chlorwasserstoff, Schwefelsäure, Oxalsäure oder Benzolsulfonsäure verwenden.

Es ist zweckmäßig, die Reaktion in Gegenwart von Lösungs- und/oder Verdünnungsmitteln, wie Wasser, Tetrahydrofuran oder Dioxan, durchzuführen. Die Lösungs- und/oder Verdünnungsmittel können einzeln oder als Gemisch verwendet werden.

Die Umsetzung der Stoffe erfolgt im allgemeinen in den angegebenen Molverhältnissen. Gerii;ge Abweichungen von diesen Moiverhältnissen, z. B. bis zu 10 Molprozent, sind jedoch möglich.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um eine Kondensationsreaktion, die durch höheren Säurezusatz, gegebenenfalls zusammen mit einer Erhöhung der Reaktionstemperatur, beschleunigt werden kann. In vielen Fällen gelingt es bereits bei niedrigen Temperaturen, in Gegenwart größerer Säuremengen die gewünschten Hexahydro-pyrimidin-aldehyde zu erhalten. Andererseits ist es auch möglich, die Umsetzung bei höherer Temperatur in Gegenwart gc-

$0 ringerer Säuremengen durchzuführen. Die Wahl de<Temperatur richtet sich nach den jeweiligen Reaktionspartnern und kann bei Erhöhung des Säurezusatzes erniedrigt werden und umgekehrt.

Die nach dem Verfahren herstellbaren Vcrbindungen sind wertvolle Zwischenprodukte, z. B. für die Herstellung von Arzneimitteln und Lederhilfsmitteln. Die in den Beispielen angeführten Teile bedeuten Gewichtsteile.

Beispiel 1

In einer Rührapparatur mit Rückflußkühlung wird eine Mischung von 144 Teilen 2-Oxo-4-hydroxy-5,5-dimethyl-hexahydro-pyrimidin, 200 Teilen 30%iger wäßriger Formaldehydlösung und 216 Teilen Isobutyraldehyd mit 80 Teilen 50%iger wäßriger Schwefelsäure versetzt und 5 Stunden auf Rückflußtemperatur unter Rühren erwärmt. Im Verlauf der ersten 3 Stunden steigt die Rückflußtemperatur von 6O⁰C auf etwa 85°C an. Nach Beendigung der Reaktion wird auf Raumtemperatur abgekühlt und mit verdünnter Natronlauge neutralisiert. Das entstandene Reaktionsprodukt wird mit Chloroform erschöpfend aus dem Reaktionsgemisch extrahiert. Nach Trockner der Chloroformphase mit Natriumsulfat und Abdampfen des Chloroforms werden 290 Teile Rohprodukt erhalten, die im Hochvakuum fraktioniert destilliert werden. Die Fraktion, die zwischen 207 und 220° C bei 0,5 Torr übergeht, wird gesondert aufgefangen. Ei werden 208 Teile 2-Oxo-5,5-dimethylhexahydro-pyr irnidyl-1 ,S-dineopentaM-isobutyraldehyd erhalten.

Analyse für C₂₀H₃₄O₄N₂ (366):

Berechnet ... C 65,6, H 9,3, N 7,65%;
gefunden .... C 65,4, H 9,5, N 7,4%.

Beispiel 2

Eine Mischung von 492 Teilen 2-Oxo-l,3-dimethoxymethy 1 - 4 - methoxy - 5,5 - dimethylhexahydropyrimidin, 432 Teilen Isobutyraldehyd und 100 Teilen konzentrierter Salzsäure wird in einer Rührapparatur mit Rückflußkühlung 5 Stunden auf Rückflußtemperatur erwärmt, wobei die Rückflußtemperatur im Verlauf von 3 Stunden von 70⁰C auf etwa 83° C ansteigt. Das Reaktionsgemisch wird mit verdünnter Natronlauge neutralisiert und mit Chloroform extrahiert. Die Chloroformlösung wird mit Natriumsulfat getrocknet und im Wasserstrahlvakuum eingedampft wobei 742 Teile Rohprodukt erhalten werden. Dii Reinigung erfolgt über eine fraktionierte Hochva kuumdestillation, wobei bei einem Druck von 0,5 Tor zwischen 209 und 220⁰C 376 Teile 2-Oxo-5,5-dime thylhexahydro - pyrimidyl - 1,3 - dineopental - 4 - iso butyraldehyd erhalten werden. Das Produkt ist iden tisch mit dem nach Beispiel 1 erhaltenen Umsetzungs produkt.

Claims

Palentanspruch:

1670

Verfahren zur Herstellung von Hexahydropyrimidin-aldehyden der allgemeinen Formel 1

R₁-N N-R₂

(D

R₄R₅

C-CHO

R₇

in der entweder R₃ ein WasserstofTalom, R₄ einen Methyl - oder Äthylrest und R₅ einen Methyl- oder n-Butylrest, R₃ einen Isopropylrest und R₄ und R₅ je einen Methylrest, oder R₃ einen 3-Heptylrest, R₄ einen Äthylrest und R₅ einen n-Butylrest, R₆ einen Methyl- oder Äthylrest und R₇ einen Methyl-, n-Propyl- oder n-Butylrest und R₁ und R₂ entweder je einen Rest der allgemeinen Formel II

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