DE1670165B2

DE1670165B2 - Verfahren zur herstellung von 4methyloxazol-5-carbonsaeureniederalkylestern

Info

Publication number: DE1670165B2
Application number: DE19661670165
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.; König Horst Dr.; 6700 Ludwigshafen Reif
Original assignee: Badische Anilin and Sodafabrik AG
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1966-11-12
Filing date: 1966-11-12
Publication date: 1973-04-12
Also published as: DE1670165C3; GB1194578A; CH481933A; DE1670165A1

Description

I 670 165

3 4

Nach den Angaben in Journal Chem. Soc, 1953, 12 Stunden, um den oc-Chloracetessigester vollständig

S. 96, sind zur Umsetzung von 1 Mol Chloracetessig- umzusetzen.

säureäthylester unter anderem 990 ml Ameisensäure Das Endprodukt fällt nach einfacher Destillation,

erforderlich. Nach Beendigung der Reaktion wird der gegebenenfalls unter vermindertem Druck, sofort in

Säureüberschuß (nach Verdünnung mit Wasser) neu- 5 ausgezeichneter Reinheit an.

tralisiert. Um das hierzu erforderliche Reaktorvolumen Das Formamid läßt sich ohne merkliche Ausbeute-

zu vermindern, könnte man versuchen, die über- minderung in technischer Qualität einsetzen. Außer

schüssige Ameisensäure abzudestillieren. Dies würde dem a-Chlor-acetessigsäureäthylester können auch die

jedoch einen zusätzlichen apparativen Aufwand er- Ester niederer Alkanole verwendet werden, z. B. der

fordern. Auch kann der Säure-Überschuß nicht voll- io Methylester, Propylester, Amylester oder Isobutyl-

ständig abdesfilh'ert werden, da der Rückstand bei der ester. Die Vermischung der Reaktionskomponenten

Destillation wegen des hohen Salzgehalts stark zu kann in beliebiger Reihenfolge vorgenommen werden,

stampfen anfängt, so daß ein sicherer Betrieb nicht Vorteilhaft rührt man das Reaktionsgemisch während

mehr möglich ist. der Umsetzung, um gleichmäßige Beheizung zu ge-

Nach Journal of General Chemistry of the USSR, 32, 15 währleisten.

sind zur Umsetzung von 1 Mol Chloracetessigsäure- Die Aufarbeitung erfolgt z. B. durch Versetzen des

äthylester etwa 313 g Ameisensäure erforderlich. Dem- Reaktionsgemisches mit der äquivalenten Menge einer

gegenüber kann nach dem erfindungsgemäßen Ver- Base und Destillation oder Versetzen mit der wäßrigen

fahren (Beispiel 8) 1 Mol Chloracetessigsäureäthyl- Lösung einer Base, Extraktion mit einem in Wasser

ester mit nur etwa 135 g Formamid umgesetzt werden. 20 schwer löslichen Lösungsmittel und Destillation. Das

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet destillierte Produkt kristallisiert meist direkt,

man also wesentlich kleinere Reaktorvolumina; dies 4-Methyl-oxazol-5-carbonsäureester sind wertvolle

ist im Hinblick auf die praktische Anwendung von er- Zwischenprodukte, z. B. für die Herstellung von

heblicher Bedeutung, da wegen der Aggressivität der Vitamin B₆.

heißen Ameisensäure kostspielige Werkstoffe verwen- 25 In den nachfolgenden Beispielen bedeuten Teile,

det werden müssen. Auch ist die Aufarbeitung ein- sofern nichts anderes angegeben ist, Gewichtsteile,

fächer (kleineres Volumen bei der Neutralisation bzw. Raumteile verhalten sich zu Gewichtsteilen wie Gramm

Wegfall der Ameisensäure-Destillation), so daß In- zu Kubikzentimetern,
vestitionskosten erheblich niedriger sind.

Beim Verfahren nach Journal of General Chemistry 30 ' .

of the USSR, 32, entstehen pro Mol eingesetzten Chlor- Beispiell

acetessigesters 4,6 g viskose Verharzungsprodukte, 5 Teile a-Chloracetessigsäureäthylester und 14 Teile

nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dagegen nur Formamid werden 2 Stunden bei 150⁰C Badtempe-

2,3 g (Beispiele 7 und 8), dementsprechend sind die ratur gerührt. Das Gemisch wird dabei dunkler und

Verunreinigungen der Reaktionskessel und die Ver- 35 scheidet wenig Festkörper ab. Man läßt, abkühlen,

stopfungsgefahr von Rohrleitungen geringer. versetzt mit der auf 1 Äquivalent abgespaltene Säure

Der Destillations-Rückstand der Destillation des berechneten Menge Natriumcarbonat in 50 Raum-

4-Methyl-oxazol-5-carbonsäure-äthylesters enthält bei teilen Wasser und extrahiert mit Äther. Nach Abde-

der Arbeitsweise nach Journal of General Chemistry stillieren des Lösungsmittels gewinnt man bei 100 bis

of the USSR, 32, 4,3% Chlor, bei der Arbeitsweise 40 104⁰C und 21 mm Hg 1,75 Teile (40% der Theorie)

nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dagegen nur farblosen kristallisierenden 4-Methyl-oxazol-5-carbon-

1,7% Chlor (Beispiel 7 und 8). Entsprechend geringer säureäthylester, Schmelzpunkt 38°C.

ist die bei z. B. der Verbrennung entstehende Chlor- . _

wasserstoff-Menge, wodurch die Korrosion der Ver- Beispiel 2

brennungsanlage und besonders die Verunreinigung 45 50 Teile a-Chloracetessigsäureäthylester und 42 Teile

der Luft vermindert werden. Formamid werden 12 Stunden bei 120° C gerührt. Man

Bei der Arbeitsweise nach Journal of General Che- versetzt mit 300 Raumteilen wäßriger n-Kaliumcarbomistry of the USSR, 32, entweicht über ein Drittel des natlösung von O⁰C, extrahiert mit Benzol und dewährend der Reaktion zwangläufig entstehenden stilliert. Die Ausbeute beträgt 21 Teile (49% der Chlorwasserstoffs im Abgas; es ist somit eine technisch 50 Theorie) 4-Methyl-oxazol-S-carbonsäureäthylester aufwendige Abgaswäsche notwendig. Nach dem erfin- (Siedepunkt 100 bis 103°C/21 mm Hg), der sich gasdungsgemäßen Verfahren dagegen entweichen lediglich chromatographisch als rein erweist,
inerte Gase, hauptsächlich Kohlenmonoxid, das durch .
Zersetzung von Formamid entsteht. Der dabei gebil- B e 1 s ρ 1 e 1 3
dete Ammoniak neutralisiert den Chlorwasserstoff 55 790 Teile α - Chloracetessigsäureäthylester und weitgehend (Beispiel 9). Dementsprechend liegt der 650 Teile technisches Formamid werden 4 Stunden auf pH-Wert der Reaktionsmischung nach Beendigung der 145⁰C erwärmt. Man versetzt mit 3000 Raumteilen Umsetzung bei pH = 3,1. Es ist somit auch die Korro- eiskalter Kaliumcarbonatlösung, extrahiert mit Mesion entsprechend geringer. Billigere Werkstoffe kön- thylenchlorid und destilliert den getrockneten Extrakt, nen verwendet und die Investitionskosten gesenkt öo Bei 21 mm Hg destillieren von 100 bis 103⁰C 321 Teile werden. Das entstehende Kohlenmonoxid kann in reiner 4-Methyl-oxazol-5-carbonsäureäthylester, das einfacher Weise katalytisch zu Kohlendioxid oxydiert sind 43 % der Theorie,
werden. . .

Die Reaktion wird bei Temperaturen von 120 bis B e 1 s ρ 1 e l 4
150⁰C durchgeführt. Die optimale Reaktionszeit 65 5,78 Teile oc- Chloracetessigsäure - η - butylester und

hängt von der gewählten Temperatur und dem Men- 4,2 Teile Formamid erhitzt man 6 Stunden auf 150° C.

genverhältnis der Reaktionspartner zueinander ab. Nach Erkalten versetzt man das Reaktionsgemisch mit

Im allgemeinen genügt eine Reaktionszeit von 2 bis wäßriger Kaliumcarbonatlösung, extrahiert mit Äther

5 6

und destilliert. Man erhält 2,2 Teile 4-Methyl-oxazol- oxazol-S-carbonsäureäthylester enthalten. Die Aus-

5-carbonsäure-n-butylester (40% der Theorie) vom beute an Endstoff ist somit etwa 35% der Theorie.

Siedepunkt 130°C/20 mm Hg als farbloses Öl. Der Destillationsrückstand enthält 4,3 Gewichtspro-

„ . '. , ,. zent Chlor.

Beispiel5 ₅

11,9 Teile a-Chloracetessigsäuremethylester und Beispiel 8
10,8 Teile Formamid werden 6 Stunden unter Rühren 790 Teile « - Chloracetessigsäureäthylester und auf 120° C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird in eis- 650 Teile Formamid werden 4 Stunden bei 14O⁰C gekalte Sodalösung (4,8 Teile Wasser und 0,65 Teile rührt. Das Gemisch wird unter Eiskühlung mit 500 Tei-Soda) gerührt und dreimal mit 0,5 Teilen Methylen- io len Soda in 3000 Raumteilen Wasser neutralisiert, chlorid extrahiert. Nach Einengen und Destillieren bei Das Gemisch wird filtriert und der Rückstand bis zur 95 bis 100°C/22 mm Hg erhält man 0,435 Teile 4-Me- Gewichtskonstanz getrocknet; er wiegt 11 Teile. Das thyl-oxazol-5-carbonsäuremethylester (39 % der Theo- Filtrat wird mit Äther extrahiert. Durch Destillation rie). Das Produkt schmilzt bei 48 bis 48,5°C. werden 310 Teile halbkristalliner Endstoff erhalten, . 15 die nach dem Gaschromatogramm etwa 95 Gewichts-Beispiel 6 prozent 4-Methyloxazol-5-carbonsäureäthylester ent-11,6 Teile a-Chloracetessigsäure-isobutylester und halten. Die Ausbeute beträgt somit etwa 39% der 8,4 Teile Formamid werden 5 Stunden auf 145° C er- Theorie. Der Destillationsrückstand enthält 1,7% hitzt. Man wäscht mit wäßriger Sodalösung und extra- Chlor,
hiert den 4-Methyl-oxazol-5-carbonsäure-isobutylester 20 .
mit Chloroform. Nach Destillation bei 126 bis 128° C/ B e 1 s ρ 1 e 1 9
19 mm Hg erhält man 2,36 Teile farblosen Endstoff 65,8 Teile ex. - Chloracetessigsäureäthylester und (43 % der Theorie). 90 Teile Formamid werden 4,5 Stunden bei 135° C ge-. . . rührt. Während der Umsetzung liegt der pH-Wert der B e 1 s ρ 1 e 1 7 (Vergleich) ₂₅ Reaktionsmischung bei 3 ± 1, nach Reaktionsende bei 250Teileoc-Chloracetessigsäureäthylester,1500Raum- 3,1. Das Abgas wird durch 400 Raumteile 1,0 n-Nateile Ameisensäure und 500 Teile Ammoniumformiat tronlauge geleitet. Erst 15 Minuten nach Reaktionswerden 5 Stunden unter Rückfluß gekocht. Unter ver- beginn setzt eine sehr schwache Gasentwicklung von mindertem Druck werden 1403 Teile Ameisensäure Kohlenmonoxid ein. 20 Raumteile der vorgelegten über eine Kolonne abdestilliert. Der Rückstand wird 30 Natronlauge werden mit 1,0 N- HCl titriert; es wermit 1000 Raumteilen Eiswasser verdünnt und durch den 20 Raumteile verbraucht. Während der Reaktion Zugabe von 865 Teilen Kaliumcarbonat auf pH-Wert wird ein Plättchen aus einer korrosionsbeständigen = 8 eingestellt. Es wird abfiltriert und der Rückstand Nickellegierung (Zusammensetzung: 51% Ni, 15,5 bis bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Es wiegt 7 Teile. 17,5 % Cr, 16 bis 18 % Mo, 4 bis 5 % W, 4 bis 7 % Fe, Das Filtrat wird mit Äther extrahiert. Durch Destilla- 35 0,15 % C) im Reaktor belassen. Bei Versuchsanfang tion werden 91,5 Teile einer unreinen öligen Fraktion, wiegt es 9,7234 Teile, bei Versuchsende 9,7220 Teile. Sdp. 94 bis 107°C/19 mm Hg, erhalten, die nach dem Der Ansatz wird wie üblich aufgearbeitet, es werden Gaschromatogramm 85 Gewichtsprozent 4-Methyl- 21,7 Teile (35%) Endstoff erhalten.

Claims

1 2

Zeilen 6 bis 9; Zeilen 4 und 5 von unten; letzte und

Patentanspruch: vorletzte Zeile; S. 94: 2. Abs., Zeilen 5 bis 7; 3. Abs.,

Zeilen 1 und 2; 4. Abs., Zeilen 5 und 6) und insbeson-

Verfahren zur Herstellung von 4-Methyl-oxazol- dere an drei Stellen des experimentellen Teils (S. 95, 5-carbonsäure-niederalkylestern durch Umsetzung 5 1. und letzter Abs.; S. 96, 4. Abs.) werden solche von α-Chloracetessigsäureestern mit Formamid, Umsetzungen ausdrücklich in Gegenwart von Säure dadurch gekennzeichnet, daß man beschrieben. In dieser Auffassung wird der Durch-. den Ester der oc-Chloracetessigsäure mit niederen Schnittsfachmann noch durch Journal of General Alkylalkoholen mit Formamid im Molverhältnis 1 Chemistry of the USSR, Bd. 32, bestärkt: Alle 15 bezu 2 bis 10 bei Temperaturen von etwa 120 bis io schriebenen Ringschlüsse von Estern zu Oxazolen (Bei-150⁰C ohne Säure- oder Lösungsmittelzusatz zur spiel 7 bis 21) werden in Gegenwart von Säure bzw. Umsetzung bringt. Säureanhydriden oder Säurechloriden durchgeführt.

Es wird unterstrichen, daß die Cyclisierung von Estern (Schema C) ein anderes Reaktionsschema dar-

15 stellt als die Cyclisierung von Ketonen (1. Absatz,

Zeilen 3 bis 7). Die Autoren zeigen an Einzelbeispielen und weisen darauf hin (2. Abs., Zeilen 6 bis 7), daß kleine Strukturunterschiede schon erheblichen Einfluß

Es ist bekannt, 4,5-disubstituierte Oxazolderivate auf die Cychsierungsbedingungen haben, durch die Umsetzung von a-Halogenketonen mit 20 Demgegenüber wurde nun überraschenderweise ge-Carbonsäureamiden oder Ammnoiumsalzen von Car- funden, daß man 4-Methyl-oxazol-5-carbonsäureniebonsäuren herzustellen (G. Sa. Kondrateva, deralkylester durch Umsetzung von a-Chloracetessig-Khuan Chghi-Khen, Journal of General Chemistry of säureestern mit Formamid erhält, wenn man den Ester USSR, 32 [1962], S. 2315 bis 2320). Solche mit unsub- der öc-Chloracetessigsäure mit niederen Alkylalkoholen stituierter 2-Stellung werden dabei erhalten, wenn als 25 mit Formamid im Molverhältnis 1 zu 2 bis 10 bei Tem-Carbonsäureamid Formamid verwendet wird (G. Th ei- peraturen von etwa 120 bis 150⁰C ohne Säure- oder Hg, Chem. Berichte 86 [1953], S. 96 bis 109.) Als Lösungsmittelzusatz zur Umsetzung bringt. oc-Halogenketone werden in den angeführten Arbeiten Im Vergleich zum Stand der Technik zeigt das erfin-

oc-Bromketone aliphatischen oder aromatischen Cha- dungsgemäße Verfahren technischen Fortschritt: Da rakters erwähnt. 30 keine Säure verwendet wird, kann man in kleinen

Ferner ist bekannt, 4-Methyl-oxazol-5-carbonsäure- Reaktionsvolumina arbeiten, was gerade im großester zu gewinnen, indem man α-Chloracetessigsäure- technischen Maßstab interessant ist. Man vermeidet ester mit Ammoniumsalzen von Carbonsäuren in die Abdestillation der Ameisensäure bzw. deren Neudiesen Säuren als Lösungsmittel umsetzt (Corn- tralisierung mit überschüssigem Alkali, wodurch nicht forth, Journal of the Chemical Society, 1953, S. 93 35 nur Arbeitszeit und Material eingespart werden, sonbis 98). Dieses Verfahren hat einige bedeutende Nach- dem auch die Salzfracht der Abwässer entscheidend teile, die seine gewerbliche Ausnutzung erheblich ein- herabgesetzt werden kann. Im industriellen Maßstab schränken. So macht es beispielsweise die Aufarbeitung ergibt sich ein deutlicher Vorteil in bezug auf Umdes Reaktionsgemisches zur Isolierung des gebildeten weltschutz. Bei einer Großproduktion fällt im allge-Oxazolderivates daraus notwendig, die gesamte Menge 40 meinen der Kostenfaktor, der in Gestalt von zusätzan Säure zu neutralisieren. Außerdem werden durch licher Abwasseraufbereitung entsteht, weit stärker als die Verwendung der Säure als Lösungsmittel erhebliche der Gewinn, der durch eine Differenz von 1 bis 10 % Korrosionsprobleme aufgeworfen, die besondere An- Ausbeute an Endstoff entsteht, ins Gewicht; hinzu forderungen an die Werkstoffe der Apparaturen, Rohr- treten die Fragen der Umweltveränderung, Lebensleitungen, Armaturen usw. stellen. Schließlich enthält 45 erhaltung sowie gesellschaftliche Gesichtspunkte. Aus das so gewonnene Produkt auch nach Destillation Chem. Berichten, Bd. 94 (1961), S. 1250, geht auch noch Verunreinigungen. Aus der genannten Veröffent- hervor, daß die Ausbeute (35%, bezogen auf umgelichung geht hervor, daß aus α-Chloracetessigsäure- setzten oc-Chloracetessigester) niedriger als die des erester und Acetamid kein Oxazolderivat gebildet wird. findungsgemäßen Verfahrens ist. Hinzu kommt der Daraus muß gefolgert werden, daß sich bei der Um- 50 technische Nachteil, in aufwendiger Weise den nicht Setzung von a-Halogendicarbonylverbindungen das umgesetzten «-Chloracetessigester vom Reaktions-Ammoniumsalz einer Carbonsäure nicht durch deren produkt abtrennen zu müssen. Die vorgenannten Vor-Amid ersetzen läßt und dieses auch kein Zwischenpro- teile des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten ebendukt der Reaktion darstellt. falls im Hinblick auf Cornforth, Journal of the

Bei allen drei Verfahren im Journal of General 55 Chemical Society, 1953, S. 93 ff.

Chemistry of the USSR, Bd. 32 (1962), S. 2315 bis Nach J. Chem. Soc, 1953, S. 96, enthält das de-

2320, wie in den Chemischen Berichten, Bd. 94 (1961), stillierte Reaktionsprodukt noch unumgesetzten Chlor-S. 1248 bis 1252, werden Oxazole in Gegenwart größe- acetessigester, obwohl die Reaktionsbedingungen optirer Mengen Ameisensäure hergestellt. Keine der ge- miert waren. In Journal of General Chemistry of the nannten Veröffentlichungen gibt die Lehre, durch di- 60 USSR, 32, S. 2316(1962), wird eine Ausbeute von 50 °/₀ rektes Erhitzen der Esterkomponente mit dem Säure- angegeben; das Produkt wird jedoch lediglich durch amid Oxazolringschlüsse zu bewirken. Andererseits Siedepunkt und Brechungsindex charakterisiert. Demwird dem Durchschnittsfachmann in C ο rnf ο rth, gegenüber fällt nach dem erfindungsgemäßen VerJournal of the Chemical Society, 1953, S. 93 bis 98, die fahren der Endstoff bei einfacher Destillation in kriklare Lehre gegeben, daß Oxazolringschlüsse von 65 stalliner, also wesentlich reinerer Form an. Nach dem Estern allgemein (ohne Formamid als Reaktionspart- Stand der Technik wäre somit ein kristallines Produkt ner) nur in Gegenwart von Säure durchgeführt werden; höchstens durch zusätzliche Reinigungsoperationen an sechs Stellen der Beschreibung (S. 93, 2. Abs., erhältlich.