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Diazabicycloalkane Gegenstand der Erfindung sind neue Diazabicycloalkane
und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
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s wurde gefunden, daß man neue Diazabicycloalkane erhält, wenn man
Oxocarboneäuren der Formel R-CO-(CH2)n-COOH wobei R einen gegebenenfalls substituierten
aliphatischen, aromatisohen, araliphatischen oder heterooyolisohen Rest - wobei
letzterer gegebenenfalls mit einem Benzolring anelliert sein kann -bedeutet und
in der die Methylengruppen gegebenenfalls durch einen oder mehrere der votgenannten
Reste substituiert sein können und n die Zahl 2 oder 3 bedeutet, gegebenenfalls
in Form ihrer funktionellen Derivate mit mindeatens der stöchiometrisch erforderlichen
Menge eines Alkylendiamins der Formel
H2N- (CH2 ) m-NH-R1 in der
R1 gleich oder verschieden von R sein kann und weiterhin für Wasserstoff stehen
kann, wobei die Methylengruppen gegebenenfalls durch einen oder mehrere der Reste
R1 substituiert sein können, m die Zahl 2, 3 oder 4 bedeutet, gegebenenfalls in
Gegenwart eines inerten Lösungsmittels umsetzt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sei an folgendem Beispiel erläutert:
Die erfindungsgemäß herstellbaren neuen Diazabicycloalkane entsprechen der allgemeinen
Pormel
worin R, R1, n und m die oben angegebene Bedeutung besitzen und in der die Methylengruppell
in der oben angegebenen Weise substituiert sein können.
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Es war nicht zu erwarten, daß das Verfahren der Erfindung einheitlich
und in guter Ausbeute zu den obengenannten Diazabicycloalkanen
führt,
da die t- oder #-Ketosäuren infolge ihrer zwei funktionellen Gruppen und ebenso
die Alkylendiamine wegen ihrer zwei funktionellen Gruppen zu den verschiedenartigsten
Reaktionen Anlaß geben können. bo bilden beispielsweise sarbonsäurederivate mit
Athylendiamin die 2-lmidazoline, eine Reaktion, die auch beim Lävulinsäureäthylester-äthylenketal
ts. 98, 3652 t1965)J durchgeführt werden konnte.
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γ-Ketosäuren liefern mit aromatischen Aminen die #4-Homocarbostyrile[(B.
90, 29 (1957); B.90, 2319 (1957)]. Die Umsetzung von γ-Ketosäurenitrilen mit
Äthylendiamin führt zu einer andersartigen syclisierung, nämlich zu 2,3-Dihydro-(7H)-imidazo-[1,2-a]-pyrrolen
(DAS 1 1u6 3327.
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Als gegebenenfalls substituierte aliphatische Reste (R, R1) sind insbesondere
geradkettige oder verzweigte Alkylreste mit 1-25, vorzugsweise 1-14 Kohlenstoffatomen
zu verstehen, die gegebenenfalls durch Hydroxy oder Alkoxy (vorzugsweise 1-4 Kohlenstolfatome)
substituiert sein können.
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Gegebenenfalls substituierte aromatische weste (X, R1) enthalten bis
zu 14, vorzugsweise 6, 10 oder 12, Kohlenstoffatome im ringsystem und können gegebenenfalls
durch niedere Alkyl-oder Alkoxyreste (vorzugsweise 1-4 Kohlenstoffatome) oder durch
Halogene (vorzugsweise fluor, Chior, Brom) substituiert sein.
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Gegebenenfalls substituierte araliphatische neste (R, R1) enthalten
im aromatischen eil bis zu 10, vorzugsweise 6, sohlenstoffatome und in der aliphatischen
Kette, die gegebenenfalls durch Ob substituiert sein kann, 1-4, vorzugsweise 1 oder
2, Kohlenstoffatome; der aromatische eil kann gegebenenfalls durch niederes alkyl,
niederes Alkoxy (vorzugsweise 1-4 Kohlenstoffatome sowie durch Halogen (vorzugsweise
Fluor, Chlor,
Brom) substituiert sein.
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Heterocyclische Reste (R, R1) sind solche mit vorzugsweise 5,6 oder
7 Ringgliedern im Heteroringsystem und mit Stick stoff, Sauerstoff oder Schwefel
als Heteroatomen. Bevorzugte heterocyclische verbindungen enthalten bis zu 3 Stickstoff
stome oder 1 Stickstoffatom zusammen mit einem Sauerstoff oder Schwefelatom oder
aber nur 1 Sauerstoff oder Schwefelstof Als Substituenwen am heterocyclischen ringsystem
kommen niedere Alkyl- und Alkoxygruppen sowie Halogenatome in de tracht, wobei die
genannten Reste. den oben angegebenen Bedeutungsumfang besitzen. können.
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Als funktionelle Derivate der Uxocarbonsäuren kommen beispielsweise
deren Ester mit niederen aliphatischen Alkoholen oder Phenolen aber auch Halogenide,
wie Chloride oder Bromide, primäre Amide, Anhydride mit niederen aliphatischen Carbonsäuren
(gemischte Anhydride) und innere Anhydride wie die Lactone der Oxocarbonsäuren,
wie Angelicalacton infrage Für die als Ausgangsmaterial verwendeten - oder #-Oxocarbonsäuren
seien beispielsweise Lävulinsäure, {-Methyllavulinsäure, #Äthylläuvulinsäure, #,#-Dimethyllävulinsäure,
#-Propyllävulinsäure, #-Nonyll#vulinsäure, #-Undecyllävulinsäure, γ-Ketostearinsäure,
γ-Ketobehensäure, α-Methyllävulinsäure, α-Äthyllävullinsäure,
α-Propyllävulinsäure, α-Isobutyllävulinsäure, α,α-Dimethyllävulinsäure,
ß-Methyllävulinsäure,
ß,ß-Dimethyllävulinsäure, ß,#-Dimethyllävulinsäure,
#-Cyclohexyllävulinsäure, 2-Ketocyclopentylessigsäure, 2-Ketocyclohexyl-essigsäure,
Benzylpropionsäure, Chlorbenzoylpropionsäure, Brombenzoylpropionsäure, Methylbenzoylpropionsäure,
Propylbenzoylpropionsäure, Methoxybenzoylpropionsäure, #-Phenyllävulinsäure, #-Benzyllävulinsäure,
#-Methylbenzyllävulinsäure, #-Chlorbenhzyllävulinsäure, #-Methoxybenzyllävulinsäure,
γ-Acetyl-ß-phenylbuttersäure, Acetophenon-o-carbonsäure, Propiophenon-o-carbonsäure,
Butyrophenon-o-carbonsäure, Isobutyrophenon-o-carbonsäure oder (2-Acetylphenyl)-essigsäure,
genannt.
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Als alkylendiamine der Formel H2N-(CH2)m-NH-R1, die als Ausgangsstoffe
verwendet werden, seien vorzugsweise genannt: 1,2-Äthylendiamin, 1,2-Propylendiamin,
1,3-Propylenediamin, 1,2-Butylendiamin, 1,3-Butylendiamin, 1,4-Butylendiamin, 1-Amino-2-methykamino-äthan,
1-Amino-2-phenylaminoäthan, 1-Amino-2-cyclohexyl-aminoäthan, 1-Amino-2-pyridyl-(2)-aminaäthan,
1-Amino-2-pyridyl-(4)-aminoäthan, 1-Amino-1-phenyl-2-phenylaminoäthan, 1-amino-3-methylaminopropan,
1-Amino-3-phenylamino-propan, 1-Phenyl-1,2-äthylenediamin, 1.p-Chlorphenyl-1,2-äthylendiamin,
1,2-m-Chlorophenyl-1,2-äthylendiamin, 1,2-o-Chlorophenyl-1,2-äthylendiamin, 1-Bromphenyl-1,2-äthylendiamin,
1.p-Methylphenyl-1,2-äthylendiamin, 1.m-Methylpehnyl-1,2-äthylendiamin, 1.o-Äthylphenyl-1,2-äthylendiamin,
1.p-Methoxyphenyl-1,2-äthylendiamin, 1.m-Methoxyphenyl-1,2-äthylendiamin, 1.o-Methoxyphenyl-1,2-äthylendiamin,
1-Cyclohexyl-1,2-äthylendiamin, 1-Methyl-1-phenyl-propylendiamin-(1,3),
2-Phenyl-propylendiamin-(1,3),
2,2-Dimethyl-propylendiamin-(1,3), 2-Benzyl.propylendiamin-(1,3), 2-Pyridyl-äthylendiamin
oder 2-Thienyläthylendiamin 2-Mninoanilin und 2-Aminomethylanilin.
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Als Verdünnungsmittel kommen gegen die Reaktionskomponenten inerte
organische Lösungsmittel infrage, z3. Äther, wie Dibutyläther, Dioxan, Tetrahydrofouran
oder Anisol, sowie Wasser, Alkohole, wie Äthanol, Methanol, Isobutanol und Kohlenwasserstoffe,
wie Benzol, Toluol oder Nitrobenzol.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch Zusammengeben der Komponenten
bei Raumtemperatur und anschließendes Erhitzen vorzugsweise in einem inerten Lösungsmittel,
durchgeführt werden. Die Umsetzung erfolgt im allgemeinen im Temperaturbereich von
etwa 20 bis etwa 20000, vorzugsweise etwa 80 bis etwa 150°C.
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Nach dem Erhitzen fallen die Reaktionsprodukte durch Einengen an.
bis werden am besten durch Destillation isoliert. Die Reaktionskomponenten werden
im allgemeinen in äquimolaren Mengen eingesetzt. Um jedoch bessere Ausbeuten zu
erzielen, kann es gegebenenfalls zweckmäßig sein, das Alkylendiamin in einen Überschuss
bis zu etwa 50 % anzuwenden. nach beendeter Umsetzung kann das überschüssige bzw.
nicht umgesetzte Alkylendiamin durch Destillation wiedergewonnen werden. babei kann
man die Reaktion auch stufenweise so vornehmen, daß man zuerst bei Raumtemperatur
ein Ketocarbonsäureaminoalkylamid bildet und anschließend durch Erhitzen die Cyclisierung
bewirkt.
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Die verfahrensgemäß erhältlichen Diazabicycloalkane bilden mit anorganischen
oder organischen Säuren, wie Salzsäure, Schtefelsäure, Methansulfonsäure, Phosphorsäure,
Essigsäure, Milchsäure, Fumarsäure, nernsteinsäure, Weinsäure, Naphthalindisulfonsäure
oder Cyclohexylsulfaminsäure beständige meist kristallisierte Salse.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen neuen Verbindungen
können zur Herstellung von Pflanzenschutzmitteln Verwendung finden, aber auch direkt
als solche verwendet werden bzw. als Kunswtstoffhilfsprodukte eingesetzt werden.
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Die Temperaturangaben in den Beispielen beziehen sich auf °C.
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Beispiel 1 200 g Lävulinsäureäthylester werden mit 3uO g 1,3-Propylendiamin
und 4u0 ml Alkohol 8 Stunden auf 130 - 1400 erhitzt.
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Nach dem eindampfen und Destillieren i.V. erhält man 199 g 6-Methyl-9-oxo-diazobicyclo[4,3
,0J-nonan der Formel
vom Kp0,3 128° (F. 37-40°) (roh) Hydrochlorid F. 178-179°.
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Beispiel 2 100 g Lävulinsäure werden mit 15u g 1,3-Prepylendiamin
in 200 ml ethanol 12 Stunden auf 170-180°C erhitzt. Nach dem Eindampfen und Destillieren
erhält man 108 g 6-methyl-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp.0,4 130°.
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Beispiel 3 Nach der in Beispiel T beschriebenen Methode erhält man
durch Umsetzung von 100 g Lävulinsäureäthylester mit 200 g 1-Amino-3-methylaminopropan
91 g 5,6-Dimethyl-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 110-115°, F. 64-65°
(aus Benzol/Petroläther).
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Beispiel 4 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 100 g Lävulinsäureäthylester
und 150 g Äthylendiamin 83,5 g 5-methyl-8-oxo-1,4-diazobicyclo[3,3,0]-octan der
Formel
vom Kp0,4 108-112°.
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Beispiel 5 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 100 g Lävulinsäureäthylester
und 200 g 1,2-Peopylendiamin 74,8 g eines Gemisches von 2,5-Dimethyl- und 3,5-Dimethyl-8-oxo-1,4-diazobicyclo[3,3,0]-octan
vom Kpo,35 90-96°.
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Beispiel 6 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 100 g Lävulinsäureäthylester
und 130 g 1,4-Diaminobutan 97 g 7-Methyl-10-oxo-1,6-diazobicyclo[5,3,0]-decan der
Formel
vom Kp0,5 1500, F. 118.1190 tau Benzol).
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Beispiel 7 in entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 50 g Lävulinsäureäthylester
und 95 g N-Phenyl-äthylendiamin 32 g 5-Methyl-4-phenyl-8-oxo-1,4-diazobicyclo[3,3,0]-octan,
Kp0,3 168-174° VI F. 64-64,5°.
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Entsprechend werden 5-methyl-4-(p-chlorphenyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan,
Kp0,2 178-180°, 5-Methyl-4-(m-methylphenyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,2
176-178°, 5-Methyl-4-(o-methoxyphenyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,3 184-186°
5-Methyl-4-(2-thienyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,2 174-176°, 5-methyl-4-(2-pyridyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan,
Kp0,2 178-180°, 5-Methyl-4-(2-pyridyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,2 178-182°,
hergestellt.
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Beispiel 8 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 84 g Lävulensäureäthylester
und 183 g N-(ß-(Phenyläthyl)-äthylendiamin 135 g 5-Methyl-4-(ß-phenyläthyl)-8-oxo-1,4-diazobicylco-[3,3,0]-octan,
Kp.0,3 165-170°.
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Entsprechend werden 5-Methyl-4-[ß(p-chlorophenyl)-äthyl]-8-oxo-1,4-diazobicyclo-[3,30]-octan,
Kp0,3 180-182°, 5-Methyl-4-[ß(p-methoxyphenyl)-äthyl]-8-oxo-1,4-diazobicyclo-[3,3,0]-octan,
Kp0,3 182-185°, 5-Methyl-4-[ß(p-methylphenyl)-äthyl]-8-oxo-1,4-diazobicyclo-[3,3,0]-octan,
Kp0,3 177-178° hergestellt.
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Beispiel 9 In enteprechender Arbeitsweise erhält man aus 30 g Lävulinsäureäthylester
und 40 g N-Decyl-äthylendiamin 34,8 g 4-Decyl-5-methyl-8-oxo-1,4-diazabicyclo[3,3,0]-octan,
Kp0,2 178-180°.
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Beispiel 10 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 55 g Lävulinsäureäthylester
und 93 g N-(ß-Hydroxyäthyl)-propylendiamin-(1,3) 56,8 g 5-(ß-Hydroxyäthyl)-6-methyl-9-oxo-1,5-diazabicyclo[4,3,0]-nonan,
Kp0,2 170°, F. 82-83°.
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Beispiel 11 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 40 g ß-Benzoylpropionsäureäthylester
und 80 g Propylendiamin 21,2 g 6-Phenyl-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3
170-172°, F. 133°.
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Entsprechend werden 6-(p-Chlorophenyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan,
Kp0,3 185-188°, 6-(m-Bromphenyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 195-197°,
6-(p-Methylphenyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 180-182°, 6-(p-Methoxyphenyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan,
Kp0,3 192-195°,
6-(2-Thienyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan,
Kp0,3 172-174°, 6-(2-Pyridyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 182-184°,
6-(2-Pyridyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 183-186°, hergestellt.
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Beispiel 12 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 35 g 4-scetylbuttersäureäthylester
und 70 g Athylendiamin 27,3 g 6-xethyl-2-oxo-1,7-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, F. 78-80°
der Formel
Beispiel 13 50 g Lävulinsäurechlorid werden zu einer Lösung von 100 g 1,3-Isopropylendiamin
in 400 ml Toluol gegeben und anschließend 8 Stunden auf 110-120° erhitzt. Nach dem
Eindampfen nimmt man Chloroform und Wasser auf, trennt die organische Phase ab und
dampft sie i.Y. ein. Der nückstand wird destilliert. Man erhält 35 g 6-Methyl-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan,
Kp0,4 130°.
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Beispiel 14 50 g α-Angelicalacton werden mit 75 g Propylendiamin
in 200 ml Toluol 8 Stunden auf 1200 erhitzt. Nach dem Eindampfen und Destillieren
i.V. erhält man 41 g 6-Methyl 9-oxo-1,3-diazabicyclo[4,3,0]-nonan, Kp.0,4 130°.