DE1670356B2 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF 2-NITROALKYLOXAZOLINES OR -IMIDAZOLINES - Google Patents

PROCESS FOR THE PRODUCTION OF 2-NITROALKYLOXAZOLINES OR -IMIDAZOLINES

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DE1670356B2 DE1966C0039462 DEC0039462A DE1670356B2 DE 1670356 B2 DE1670356 B2 DE 1670356B2 DE 1966C0039462 DE1966C0039462 DE 1966C0039462 DE C0039462 A DEC0039462 A DE C0039462A DE 1670356 B2 DE1670356 B2 DE 1670356B2
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Description

«5«5

C CH3 C CH 3

HC-CH2-C-CH3
R, NO2
HC-CH 2 -C-CH 3
R, NO 2

worin X ein Sauerstoffatom oder die Gruppe NY bedeutet, worin Y ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe ist, Ri ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe und R2 und R3 Wasserstoffatome oder Alkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten, und werden erfindungsgemäß dadurch hergestellt, daß man 2-Alkyloxazolin oder -imidazolin der allgemeinen Formel Ilwhere X is an oxygen atom or the group NY, where Y is a hydrogen atom or an alkyl group, Ri is a hydrogen atom or an alkyl group and R2 and R 3 are hydrogen atoms or alkyl groups with 1 to 3 carbon atoms, and are prepared according to the invention by adding 2- Alkyloxazoline or imidazoline of the general formula II

-C-R2 -CR 2

(II)(II)

C
CH2
C.
CH 2

worin X, Ri, R2 und R3 die obige Bedeutung haben, entweder mit Formaldehyd und 2-Nitropropan oder mit 2-Nitro-2-methyl-propan-1-ol in etwa äquimolaren Mengen in Gegenwart von Jod, p-Xylolsulfonsäure, Zinkchlorid oder Natriumbisulfat in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des 2-Alkyl-oxazolins oder -imidazolins unter Entfernung des Reaktionswassers auf eine Temperatur von iOO bis 2000C erhitzt.wherein X, Ri, R2 and R3 have the above meaning, either with formaldehyde and 2-nitropropane or with 2-nitro-2-methyl-propan-1-ol in approximately equimolar amounts in the presence of iodine, p-xylenesulfonic acid, zinc chloride or sodium bisulfate heated in an amount of 0.5 to 5 wt .-%, based on the weight of the 2-alkyl-oxazoline or -imidazolins with removal of the water of reaction to a temperature of 0 to 200 iOO C.

Wenn Ri eine Alkylgruppe bedeutet, besitzt diese zweckmäßig 1 bis 20 Kohlenstoffatome.When Ri is an alkyl group, it has suitably 1 to 20 carbon atoms.

Bei diesem Verfahren entsteht in situ als Zwischenverbindung ein 2-Äthenyloxazolin oder -imidazolin der allgemeinen FormelIn this process, a 2-ethenyl oxazoline or imidazoline is formed in situ as an intermediate compound general formula

Aus den Literaturstellen »W. J. H i c k i η b ο 11 ο m, Reactions of Organic Compounds, 3. Auflage (1957), Seite 467. und Chemical Abstracts, Band 51 (1957), Spalte 11262 bis 11268, ist es bekannt, «,^-ungesättigte Carbonsäurederivate mit Nitroalkanen umzusetzen. Wie diese Literaturstellen zeigen, wurden bei solchen Verfahren jedoch stets basische Katalysatoren und «,/J-ungesättigte Carbonsäurederivate mit Substituenten zweiter Ordnung verwendet. Für die Einführung einer Nitroalkylgruppe am «-Kohlenstoffatom eines 2-Alkyloxazolins oder -imidazolins sind in der Literatur keine Verfahren beschrieben.From the references »W. J. H i c k i η b ο 11 ο m, Reactions of Organic Compounds, 3rd Edition (1957), page 467. and Chemical Abstracts, Volume 51 (1957), Column 11262 to 11268, it is known «, ^ - unsaturated To implement carboxylic acid derivatives with nitroalkanes. As these references show, such Processes, however, always have basic catalysts and «, / J-unsaturated carboxylic acid derivatives with substituents second order used. For the introduction of a nitroalkyl group on the «carbon atom of a 2-Alkyloxazoline or -imidazoline are in the literature no procedures described.

Die der Erfindung zugrunde liegende AufgabeThe object on which the invention is based

55 H,C- 55 H, C-

6060

6565

"C-R2 "CR 2

R1-C=CH2 R 1 -C = CH 2

worin X, Ri, R2 und R3 die obige Bedeutung haben. Bei der Umsetzung entsteht etwa 1 Mol Reaktionswasser pro Mol 2-Nitroalkyloxazolin oder -imidazolin. Dieses wird zweckmäßig mit Hilfe eines wasserentziehenden Lösungsmittels, wie Hexan, Octan, Benzol, Toluol, Xylolwherein X, Ri, R2 and R 3 have the above meaning. The reaction produces about 1 mole of water of reaction per mole of 2-nitroalkyloxazoline or imidazoline. This is expediently done with the aid of a dehydrating solvent such as hexane, octane, benzene, toluene or xylene

oder 2-Nitropropan, durch azeotrope Destillation und unter Verwendung eines Wasserabscheiders entferntor 2-nitropropane, by azeotropic distillation and removed using a water separator

Bei Verwendung von 2-Nitro-2-methylpropan-1-ol zerfällt möglicherweise diese Verbindung bei den Reaktionsbedingungen unter Bildung von Formaldehyd und 2-Nitropropan, worauf Formaldehyd mit dem 2-Nitroalkyloxazolin oder -imidazolin unter Bildung des 2-Äthenyloxazolins oder -imidazolins reagiert und dieses seinerseits mit dem 2-Nitropropan reagiert Man kann daher statt des 2-Nitro-2-methylpropan-l-ols auch Formaldehyd und 2-Nitropropan verwenden, was kostengünstiger istWhen using 2-nitro-2-methylpropan-1-ol This compound possibly decomposes under the reaction conditions with the formation of formaldehyde and 2-nitropropane, whereupon formaldehyde with the 2-nitroalkyloxazoline or -imidazoline to form the 2-Ethenyl oxazoline or imidazoline reacts and this in turn reacts with the 2-nitropropane. Instead of the 2-nitro-2-methylpropan-1-ol, one can therefore also use it Use formaldehyde and 2-nitropropane, which are cheaper

Die als Ausgangsverbindung verwendeten 2-Alkyloxazoline oder -imidazoline der allgemeinen Formel Il können durch Umsetzung einer gesättigten aliphatischen Monocarbonsäure mit 2 oder mehr Kohlenstoff atomen mit einem Alkanolamin der allgemeinen Formel The 2-alkyloxazolines or imidazolines of the general formula II used as the starting compound can atoms by reacting a saturated aliphatic monocarboxylic acid having 2 or more carbon with an alkanolamine of the general formula

HO-CH2-C-R2 HO-CH 2 -CR 2

NH2 bzw. mit einem Diamin der allgemeinen Formel Rückflußbedingungen erhitzt wobei die Temperatur nach und nach auf etwa 164° C anstieg. NH 2 or heated to reflux conditions with a diamine of the general formula, the temperature gradually rising to about 164 ° C.

Der Rest wurde in einer Kurzwegdestillation destilliertThe remainder was distilled in a short path distillation

Eine erste Fraktion wurde mit einem Siedepunkt von 39 bis 156° C bei 20 mm und eine zweite Fraktion mit einem Siedebereich von 88 bis 172° C bei 1 mm abgenommen. Der Rest wurde verworfen, die beiden Fraktionen wurden vereinigt und in einer Kolonne abermals destilliert Das gewonnene Produkt war 2-{3-Nitro-13-dimethylbutyl)-4,4-dimethyl-2-oxazolin und besaß folgende Kennwerte: A first fraction was taken with a boiling point of 39 to 156 ° C at 20 mm and a second fraction with a boiling range of 88 to 172 ° C at 1 mm. The remainder was discarded, the two fractions were combined and again distilled in a column. The product obtained was 2- {3-nitro-13-dimethylbutyl) -4,4-dimethyl-2-oxazoline and had the following characteristics:

Y-NH-CH2-C-R2 Y-NH-CH 2 -CR 2

NH2-NH 2 -

worin R2 und R3 die obige Bedeutung haben, gewonnen werden. Statt der Monocarbonsäuren können dabei auch die entsprechenden Ester benutzt werden. Ein Beispiel eines dabei verwendbaren Alkanolamins der obigen Formel ist 2-Amino-2-methyl-l-propanol, und Beispiele der verwendbaren Diamine gemäß der obigen Formel sind 1,2-Äthylendiamin, 1 ^-Propylendiamin und N' -Isopropyl-2-methyl-1,2-pi opandiamin. Brauchbare Säuren sind etwa Essigsäuren, Propionsäure, Capronsäure oder andere Monocarbonsäuren mit bis zu 22 Kohlenstoffatomen.wherein R2 and R3 have the above meanings, are obtained. Instead of monocarboxylic acids, the corresponding esters can thereby be used. An example of an alkanolamine of the above formula which can be used here is 2-amino-2-methyl-1-propanol, and examples of the diamines which can be used according to the above formula are 1,2-ethylenediamine, 1 ^ -propylenediamine and N '-isopropyl-2- methyl-1,2-pi opanediamine. Usable acids are, for example, acetic acids, propionic acid, caproic acid or other monocarboxylic acids with up to 22 carbon atoms.

Die erfindungsgemäß erhaltenen 2-Nitroalkyloxazoline oder -imidazoline sind brauchbar als Weichmacher für Nitrocelluloselacke, in die sie gewöhnlich in einer Menge von etwa 75-125Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Nitrocellulose, eingearbeitet werden. Auch sind die erfindungsgemäß erhaltenen 2-Nitroalkyloxazoline oder -imidazoline brauchbar als Zwischenprodukte für die Herstellung von Aminooxazolinen und Aminoimidazolinen durch Hydrierung in Gegenwart eines Hydrierkatalysators, wie Raney-Nickel, bei etwa 68 atü und 30°C nach an sich bekannten Methoden.The 2-nitroalkyloxazolines obtained according to the invention or imidazolines are useful as plasticizers for nitrocellulose lacquers, in which they are usually in a Amount of about 75-125% by weight, based on the weight of the nitrocellulose, can be incorporated. Even are the 2-nitroalkyloxazolines obtained according to the invention or -imidazolines useful as intermediates for the preparation of aminooxazolines and Aminoimidazolines by hydrogenation in the presence of a hydrogenation catalyst such as Raney nickel at about 68 atü and 30 ° C according to methods known per se.

Beispiel 1
2-(3-Nitro-l,3-dimethylbutyl)-4,4-dimethyl-2-oxazolin
example 1
2- (3-nitro-1,3-dimethylbutyl) -4,4-dimethyl-2-oxazoline

In einen 500-ml-Rundkolben gab man 60 g (0,5 mol) 2-Nitro-2-methyl-1-propanol, 74,0 g (0,58 Mol) 2-Äthyl-4,4-dimethyl-2-oxazolin und 1 g Jod als Katalysator. Das Nitromethylpropanol löste sich leicht in dem Oxazolin. 100 ml Toluol wurden zugesetzt, um die Entfernung von Reaktionswasser zu unterstützen. Der Kolben wurde mit einer Kolonne verbunden, die mit einem Wasserabscheider und einem Rückflußkühler ausgestattet war. Außerdem führte man ausreichend Wärme zu, um den Rückfluß einzuleiten. Es wurde etwa 17 Stunden aufTo a 500 ml round bottom flask was placed 60 g (0.5 mol) 2-nitro-2-methyl-1-propanol, 74.0 g (0.58 mol) of 2-ethyl-4,4-dimethyl-2-oxazoline and 1 g of iodine as a catalyst. The nitromethylpropanol readily dissolved in the oxazoline. 100 ml of toluene were added to remove To support reaction water. The flask was connected to a column with a water separator and a reflux condenser. Sufficient heat was also added to the Initiate reflux. It got on for about 17 hours

MolekulargewichtMolecular weight 22832283 (berechnet)(calculated) 230,6230.6 NeutralisationsäquivalentNeutralization equivalent 99,0%99.0% Reinheitpurity Stickstoffnitrogen 11,8%11.8% (theoretisch 123%)(theoretically 123%) In ÜbereinstimmungIn accordance InfrarotspektrumInfrared spectrum mit der Strukturwith the structure 87 bis 93-C87 to 93-C Siedebereich bei 1 mmBoiling range at 1 mm

Das erhaltene Produkt wurde in einen Nitrocelluloselack als Weichmacher in etwa gleicher Menge wie das Nitrocellulosegewicht eingearbeitet. Wenn der Lack auf eine Fläche eines Gegenstandes aufgebracht und getrocknet wurde, bildete sich ein dauerhafter, flexibler Film.The obtained product was put into a nitrocellulose varnish as a plasticizer in about the same amount as that Nitrocellulose weight incorporated. When the varnish is applied to a surface of an object and was dried, a permanent, flexible film was formed.

B e i s ρ i e 1 2B e i s ρ i e 1 2

2-(3-Nitro-l,3-dimethylbutyl)-4,4-dimethyl-2-oxazolin wurde mit 2-Nitropropan und Paraformaldehyd anstelle von 2-Nitro-2-methyl-l-propanol, das im Beispiel 1 verwendet wurde, hergestellt.2- (3-Nitro-1,3-dimethylbutyl) -4,4-dimethyl-2-oxazoline was replaced with 2-nitropropane and paraformaldehyde of 2-nitro-2-methyl-1-propanol used in Example 1 prepared.

In einen 500-ml-Kolben gab man 33 g Paraformaldehyd, 131,5g 2-Äthyl-4,4-dimethyl-2-oxazolin, 153,5 g 2-Nitropropan und 4 g Jod als Katalysator. Die für dieses Beispiel gewählte Katalysatormenge war größer als die in Beispiel 1, um die Reaktionszeit herabzusetzen. Das 2-Nitropropan wirkte als Wasser entziehendes Mittel, bis es durch die Reaktion im wesentlichen verbraucht war. Der Kolben war mit einem abgedichteten Rührer und einem Thermometer ausgestattet und mit einer Kolonne verbunden, die mit einem Wasserabscheider und einem Rückflußkühler versehen war. Das Gemisch wurde etwa 9 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt, während weicher Zeit die Temperatur auf etwa 152° C anstieg.33 g of paraformaldehyde were placed in a 500 ml flask, 131.5 g of 2-ethyl-4,4-dimethyl-2-oxazoline, 153.5 g of 2-nitropropane and 4 g of iodine as a catalyst. The for The amount of catalyst chosen in this example was greater than that in Example 1 in order to reduce the reaction time. The 2-nitropropane acted as a dehydrating agent until it was essentially through the reaction was consumed. The flask was fitted with a sealed stirrer and thermometer and connected to a column which was provided with a water separator and a reflux condenser. That The mixture was heated to reflux for about 9 hours, during which time the temperature was increased rose about 152 ° C.

Der Topfrückstand wurde in einer Kurzwegdestillation destilliert, und eine Fraktion mit einem Siedebereich von 106 bis 125°C bei 1,5 bis 2,5 mm wurde durch eine Kolonne fraktioniert. Dabei entnahm man als Hauptprodukt eine relativ reine Fraktion mit einem Siedebereich von 90 bis 100°C bei 1,5 mm.The pot residue was distilled in a short path distillation, and a fraction with a boiling range from 106 to 125 ° C at 1.5 to 2.5 mm was fractionated through a column. It was taken as The main product is a relatively pure fraction with a boiling range of 90 to 100 ° C at 1.5 mm.

Beispiel 3 2-(3-Nitro-3-methylbutyl)-4,4-dimethyl-2-oxazoIinExample 3 2- (3-nitro-3-methylbutyl) -4,4-dimethyl-2-oxazoline

In einen 500-ml-Kolben gab man 33 g Paraformaldehyd und 115 g 2,4,4-Trimethyl-2-oxazolin. Diese Mischung wurde unter Rühren 2 Stunden auf 80 bis 84°C erhitzt, dann setzte man 150 g 2-Nitropropan und 5 g Natriumbisulfat zu.To a 500 ml flask was placed 33 g of paraformaldehyde and 115 g of 2,4,4-trimethyl-2-oxazoline. This mixture was heated to 80 to 84 ° C. for 2 hours with stirring heated, then 150 g of 2-nitropropane and 5 g of sodium bisulfate were added.

Diese Mischung wurde dann 4 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt, während welcher Zeit die Temperatur auf 137° C anstieg.This mixture was then refluxed for 4 hours, during which time the temperature was increased rose to 137 ° C.

Der Rest in dem Reaktionsgefäß wurde in einerThe remainder in the reaction vessel was turned into a

ICurzwegdestillation durch eine Kolonne destilliert, und eine Fraktion wurde abgenommen. Diese Fraktion wurde durch eine Kolonne fraktioniert, und eine Fraktion wurde bei 90 bis 94° C bei 03 mm abgenommen und bestand aus 54 g des Produktes. Die analytischen Werte bestätigten die erwartete Struktur.Short-path distillation distilled through a column, and one parliamentary group was removed. This fraction was fractionated by one column, and one Fraction was taken at 90 to 94 ° C. at 03 mm and consisted of 54 g of the product. the analytical values confirmed the expected structure.

Beispiel 4Example 4

2-(3-Nitro-13-dimethyIbutyl)-l-isopropyl-4,4-dimethyl-2-imidazo!in 2- (3-Nitro-13-dimethyl-butyl) -l-isopropyl-4,4-dimethyl-2-imidazo! In

Einen 500-ml-Kolben beschickte man mit 85 g l-Isopropyl^-äthyl^-dimethyW-imidazolin, 16,5 g Paraformaldehyd.45 g 2-Nitropropan, 50 ml Benzol und 2 g Zinkchlorid als Katalysator. Die Mischung wurde unter Rühren etwa 5 Stunden auf Rückflußtemperatur (132 bis 136°C) erhitzt und dann in einer Kurzwegdestiliation destilliert Die Kopffraktion und die letzten Fraktionen wurden verworfen, der Rest wurde durch eine Kolonne fraktioniert Eine relativ reine Fraktion erhielt man bei 90 bis 95° C bei 03 mm.A 500 ml flask was charged with 85 g 1-Isopropyl ^ -ethyl ^ -dimethyW-imidazoline, 16.5 g Paraformaldehyde. 45 g 2-nitropropane, 50 ml benzene and 2 g of zinc chloride as a catalyst. The mixture was refluxed with stirring for about 5 hours (132 to 136 ° C) and then in a short-path distillation distilled The top fraction and the last fractions were discarded, the rest was through a column fractionated A relatively pure fraction was obtained at 90 to 95 ° C. at 03 mm.

Das so erhaltene Produkt wurde in einen Nitrocellulosesack als Weichmacher in etwa gleicher Menge wie das Gewicht der Nitrocellulose eingearbeitet Bei Aufbringen dieses Lackes auf die Oberfläche eines Gegenstandes und Trocknung erhielt man einen dauerhaften flexiblen Film.The product thus obtained was placed in a nitrocellulose bag incorporated as a plasticizer in about the same amount as the weight of the nitrocellulose Applying this varnish to the surface of an object and drying it gave a permanent flexible film.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von 2-NitroalkyIoxazolinen oder -imidazolinen der allgemeinen Formel I bestand nun darin, 2-Nitroalkyloxazoline oder -imidazoline herzustellen.
Diese besitzen die allgemeine Formel I
Process for the preparation of 2-nitroalkyloxazolines or -imidazolines of the general formula I consisted in preparing 2-nitroalkyloxazolines or -imidazolines.
These have the general formula I.
R3 R 3 H,C-H, C- (D(D CH3 CH 3 HC-CH2-C-CH3 HC-CH 2 -C-CH 3 R,R, NO2 NO 2 worin X ein Sauerstoffatom oder die Gruppe NY bedeutet, worin Y ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe ist, Ri ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe und R2 und R3 Wasserstoffatome oder Alkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man ein 2-Alkyloxazolin oder -imidazolin der allgemeinen Formel IIwhere X is an oxygen atom or the group NY, where Y is a hydrogen atom or an alkyl group, Ri is a hydrogen atom or an alkyl group and R 2 and R 3 are hydrogen atoms or alkyl groups with 1 to 3 carbon atoms, characterized in that one is a 2-alkyloxazoline or imidazoline of the general formula II H2C-H 2 C- -C-R2 -CR 2 (II)(II) 3535 CH2 CH 2 R1 R 1 worin X, Ri, R2 und R3 die obige Bedeutung haben, entweder mit Formaldehyd und 2-Nitropropan oder mit 2-Nitro-2-rrethylpropan-l-ol in etwa äquimolaren Mengen in Gegenwart von Jod, p-Xylolsulfonsäure, Zinkchlorid oder Natriumbisulfat in einer Menge von 0,5 bis 5Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des 2-Alkyl-oxazolins oder -imidazolins unter Entfernung des Reaktionswassers auf eine Temperatur von 100 bis 200°C erhitzt.wherein X, Ri, R 2 and R 3 have the above meaning, either with formaldehyde and 2-nitropropane or with 2-nitro-2-rrethylpropan-1-ol in approximately equimolar amounts in the presence of iodine, p-xylenesulfonic acid, zinc chloride or Sodium bisulfate in an amount of 0.5 to 5% by weight, based on the weight of the 2-alkyl-oxazoline or -imidazoline, heated to a temperature of 100 to 200 ° C. with removal of the water of reaction. H2C-H 2 C- -C-R2 -CR 2
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