DE1927528B2 - Verfahren zur herstellung von alpha- aethinylaminen - Google Patents

Description

C=CH

NH,

(D

15

in der R₁ und R₂ gleiche oder verschiedene aliphatische Reste mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff oder zusammen mit dem Kohlenstoffatom, dessen Substituenten sie sind, einen carbocyclischen Ring mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei der carbocyclische Ring auch Teil eines bicyclischen oder polycyclischen Systems sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß man einen a-Äthinylalkohol der Formel

R,

C=CH

OH

R₂

OH

in der R₁ und R₂ die obengenannte Bedeutung haben, mit flüssiger Blausäure in Gegenwart eines stark sauren Kondensationsmittels umsetzt und das erhaltene N-substituierte Formamid verseift.

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Äthinylamine sind wertvolle Ausgangsprodukte für Pharmazeutika und Pflanzenschutzmittel. Sie werden in bekannter Weise hergestellt, indem man «-Äthinylalkohole in ihre Halogenverbindungen überführt und diese in einer zweiten Stufe mit Natriumamid zu den entsprechenden «-Äthinylaminen umsetzt (J. Org. Chem. 26 [1961] S. 725, und J. Am. Chem. Soc. 75 [1953] S. 1653). Es ist weiterhin bekannt, daß die N-Alkylierung von Blausäure in Gegenwart stark saurer Kondensationsmittel wie konzentrierter Schwefelsäure mit sekundären und tertiären Alkoholen durchgeführt werden kann. Die dabei entstehenden N-substituierten Formamide lassen sich nach einem der üblichen Verfahren leicht zu den entsprechenden Aminen verseifen (vgl. zum Beispiel H ο üben — W e y 1: »Methoden der organischen Chemie«, 4. Auflage Bd. 11, Teil 1, Seite 994—1000).

Es wurde nun gefunden, daß man a-Äthinylamine der Formel in der R₁ und R₂ die obengenannten Bedeutungen haben, mit flüssiger Blausäure in Gegenwart eines stark sauren Kondensationsmittels umsetzt und das erhaltene N-substituierte Formamid verseift.

Für die Reaktion können zum Beispiel folgende *-Äthinylalkohole eingesetzt werden:

Propargylalkohol,

Butin-l-ol-3,

3-Methylbutin-l-ol-3,

Pentin-l-ol-3,

3-Methylpentin-l -ol-3,

4-Methylpentin-l-ol-3,

3-Äthylpentin-1 -öl- 3,

Hexin-l-ol-3,

3-Methylhexin-l-ol-3,

4-Methylheptin-l-ol-3,

3-Methyloctin-1 -ol-3,

4-Äthyloctin-l-ol-3,

3,6-Dimethylheptin-l-ol-3,

3-Methyleikosin-l-ol-3,

1 -Äthinylcyclopentanol-1,

1 -Äthinylcyclohexanol-1,

1 -Äthinylmethylcyclohexanol-1,

1 -Äthinylcyclooctanol-1,

1 -Äthinylcyclododekanol-1,

2-Äthinyl-bicyclo-[2,2,l]-heptanol-2,

3-(Bicyclo-[2,2,l]-heptyl)-butin-l-ol-3,

2-Äthiny^; -1,7,7-trimethyl-bicyclo-[2,2,l ]-hepta-

nol,

4-Äthinyltetrahydrodicyclopentadienol-4.

Es ist sehr überraschend, daß sich «-Äthinylalkohole unter diesen Bedingungen zu den entsprechenden Ν-Λ-Äthinylformamiden und damit auch zu den Λ-Äthinylaminen umsetzen lassen, da bekannt ist, daß sich α-Äthinylalkohole unter der Einwirkung saurer Kondensationsmittel z. B. konzentrierter Schwefelsäure zu α,/3-ungesättigten Ketonen umlagern (R. B. Davis and D. E. M a 1 ο η e y, J. Am. Soc. 71,1949, S. 2813).

CH,

R,

C=CH

NH,

CH₃ ■ CH₂ OH

(I) CH₃

60 H ⁺

z.B. H₂SO₄

C-C-CH₃

in der R₁ und R₂ gleiche oder verschiedene aliphatische Reste mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff oder zusammen mit dem Kohlenstoffatom, dessen Substituenten sie sind, einen carbocyclischen Ring mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei der carbocyclische Ring auch Teil eines bicyclischen oder CH₁ CH

α,/3-ungesättigte Ketone aber reagieren mit Blausäure in Gegenwart eines sauren Kondensationsmittels z. B. konzentrierter Schwefelsäure unter Bildung von /?-Formamidoketonen (Application of Ritter-

Reaction to Mesityloxyd and Chalcone, J Org Chem 22, 1957, S 674)

C = CH-C-CH₃

CH,

HCN

H₂SO₄+H₂O ^C-CH₂-C-HC₃

CH₃

NH CHO

Man mußte daher erwarten, daß sich a-Athinylalkohole mit Blausaure in Gegenwart von Schwefelsaure zu den entsprechenden ß-Formamidoketonen umsetzen wurden

Die Umsetzung ist ferner überraschend, weil es bekannt ist, Äthinylalkohole mit Acetonitril in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsaure zu den entsprechenden substituierten Acetamiden umzusetzen (C A 70 [1969], 67 712x)

Die Verseifung dieser Verbindungen fuhrt aber nicht zu den erwarteten Aminen, sondern in Gegenwart von Saure zu substituierten a-Ammoketonen und substituierten Dihydropyrazinen In Gegenwart von Alkali führt die Verseifung zu substituierten 5-Methylendihydro-l,3-oxazolen Man gelangt auf diesem Weg also nicht zu «-Acetylenaminen

Wahrend diese Verbindungen nach den bekannten Verfahren nur unter Schwierigkeiten erhalten werden können, sind sie nach dem erfindungsgemaßen Verfahren leicht zuganglich

Man führt das erfindungsgemaße Verfahren beispielsweise so durch, daß man konzentrierte Schwefelsaure und wasserfreie Blausaure in einer Ruhrapparatur mischt und den a-Äthinylalkohol bei Temperaturen von —30 bis +40⁰C, vorzugsweise bei —20 bis + 20° C, portionsweise zu der Mischung zugibt Die Konzentration der Schwefelsaure betragt 80 bis 100% (Gew -%), vorzugsweise 90 bis 96% Pro Mol a-Athinylalkohol werden 1 bis 8 Mol Schwefelsaure, bevorzugt 2 bis 6 Mol, und 1 bis 15 Mol Blausaure, vorzugsweise 2 bis 10 Mol, verwendet

Stark saure Kondensationsmittel sind beispielsweise Schwefelsaure (80 bis 100Gew-%) oder Phosphorsaure (80 bis 100%)

Die Umsetzung kann in Gegenwart eines inerten Losungsmittels wie zum Beispiel Diathyl- oder Dibutylather, Cyclohexan oder Eisessig durchgeführt werden Bevorzugt werden bei der Umsetzung keine Losungsmittel verwendet Das Molverhaltms saures Kondensationsmittel zu Äthinylalkohol kann in weiten Grenzen schwanken Beispielsweise kann das Molverhaltms 1 bis 8 1 sein

Die Reaktionszeit ist je nach der umgesetzten Menge der Reaktionskomponenten verschieden Ansätze mit etwa 1 Mol Äthinylalkohol können in 30 bis 300 Minuten umgesetzt werden Die Reaktionszeit wird wesentlich dadurch beeinflußt, wie schnell es gelingt, die bei der Umsetzung frei werdende Warme aus der Reaktionsmischung abzuführen

Man kann die Reaktion diskontinuierlich ζ Β in einem Ruhrkolben oder einem Ruhrkessel oder aber auch in einem kontinuierlich arbeitenden System, ζ B einem Mischkreis, durchfuhren In jedem Fall muß die bei der Reaktion auftretende erhebliche Reaktionswarme abgeführt werden Das ausreagierte Reaktionsgemisch wird anschließend mit der 1- bis 6fachen Menge Wasser oder Eis versetzt oder auf die entsprechende Menge Eis gegossen und die überschüssige Blausäure destillativ abgetrennt Dabei wird das im Sumpf der Destillationsanlage zurückbleibende N-substituierte Formamid verseift Eventuell nicht umgesetzter Äthinylalkohol kann an dieser Stelle durch Destillation, Wasserdampfdestillation oder Extraktion abgetrennt werden Durch Zusatz von starker basischen Mitteln, ζ Β Alkalihydroxid (konzentrierter Natronlauge) oder Calciumhydroxid, zum verseiften Reaktionsgemisch wird das Amin in Freiheit gesetzt und kann nach üblichen Methoden abgetrennt werden Kurzkettige »-Athinylamine, ζ B Butin-l-yl-amin-3 oder 3-Methylbutin-l-yl-amin-3, können direkt aus dem alkalischen verseiften Reaktionsgemisch bevorzugt durch Destillation erhalten werden Hoher siedende Athinylamine lassen sich ζ Β durch Wasserdampfdestillation von dem Reaktionsgemisch abtrennen

Die erfindungsgemaß erhaltlichen ^-Athinylamine, die nach dem erfindungsgemaßen Verfahren in guten Ausbeuten erhalten werden, sind auf anderen Wegen nur schwer zuganglich und zeichnen sich durch eine hohe Reinheit aus

Beispiel 1

In einer Ruhrapparatur, die mit Thermometer, Vorratsgefaß und einem mit Sole kuhlbaren Ruckflußkuhler versehen ist, werden 300 Teile (Gew -Teile) konzentrierte Schwefelsaure (96 Gew -%) und 243 Teile wasserfreie Blausaure vorgelegt Unter kraftigem Ruhren und unter Kühlung werden innerhalb von 40 bis 50 Minuten 84 Teile 3-Methylbutin-l-ol-3 bei —20° C zugegeben Man laßt eine halbe Stunde bei —20° C nachruhren und gießt das ausreagierte Reaktionsgemisch auf 2000 Teile Eis Durch Destillation der Mischung über eine kurze Destillationskolonne erhalt man 209 Teile Blausaure Die schwefelsaure Losung wird nach dem Abkühlen mit 700 Teilen wäßriger Natnumhydroxydlosung (konzentrierte Natronlauge [50 Gew -%]) versetzt und das frei werdende Amin über eine Destillationskolonne mit 5 bis 6 theoretischen Boden abdestilhert Man erhalt als Destillat 82,5 Teile 3-Methylbutin-l-amin-3 vom Sdp 78 bis 80°C (Aminzahl gef 622, ber 675, Wasserbestimmung gef 7,8% Wasser) Die Ausbeute betragt 92% der Theorie, bezogen auf eingesetzten Äthinylalkohol

Eine Probe des Destillats wird über festem Atzkah getrocknet und gaschromatographisch untersucht Die Reinheit der getrockneten Probe war besser als 99,5%

Beispiel 2

In der in Beispiel 1 beschriebenen Apparatur werden zu einer Mischung aus 600 Teilen konzentrierter Schwefelsaure 96 Gew -% und 162 Teilen wasserfreier Blausaure innerhalb von IV₂ Stunden 140 Teile Butin-I-0I-3 unter intensivem Ruhren bei 20° C zugetropft Man laßt zwei Stunden bei 20° C nachreagieren und gießt das Reaktionsgemisch auf 4000 Teile Eis Durch Destillation über eine kurze Destillationskolonne werden 70 Teile Blausaure und 15 Teile nicht umgesetztes Butin-l-ol-3 erhalten Die wäßrige schwefel-

saure Losung wird unter Kühlung mit 1400 Teilen konzentrierter Natronlauge alkalisch gestellt und das frei werdende Amin über eine Destillationskolonne mit ca 5 theoretischen Boden abdestilhert Man erhalt 103 Teile eines schwachgelbgefarbten Destillats vom Sdp 82 bis 83° C Die Aminzahl betragt 731 (Theorie 813), die Wasserbestimmung ergab 9,8% Die Ausbeute an Butin-l-yl-amin-3 betragt demnach 67% der Theorie, bezogen auf eingesetztes Butin-1 -ol-3 bzw 75% der Theorie, bezogen auf umgesetztes Butin-l-ol-3

Beispiel 3

Zu einer Mischung aus 312 Teilen 90%iger Schwefelsaure und 243 Teilen wasserfreier Blausaure wird unter Kühlung bei 20⁰C ein Gemisch aus 124 Teilen 1-Äthinylcyclohexanol-l und 27 Teilen wasserfreier Blausaure zugetropft Nach Abklingen der exothermen Reaktion gibt man unter weiterer Kühlung 100 Teile 100%ige Schwefelsaure zu und laßt das Reaktionsgemisch nach beendeter Zugabe noch weitere zwei Stunden bei 20⁰C nachruhren Nach beendeter Reaktion wird die Losung auf 2800 Teile Eis gegossen und die überschüssige Blausaure abdestilhert Die schwefelsaure wäßrige Losung wird nach Abtrennung einer geringen Menge nicht basischer Anteile durch Wasserdampfdestillation mit einem Überschuß an konzentrierter Natronlauge alkalisch gestellt und das frei werdende Amin mit Wasserdampf abdestilhert Das Wasserdampfdestillat wird mit Benzol extrahiert und die über festem Ätzkali getrocknete benzolische Losung destilliert Man erhalt 89 Teile 1-Äthinylcyclohexylamin-1 vom Sdp₈ 47° C (Aminzahl gef 452, ber 455)

Die Ausbeute betragt 72% der Theorie, bezogen auf eingesetztes 1-Äthinylcyclohexanol-l Die Reinheit des destillierten Amins ist laut gaschromatographischer Analyse besser als 99,5% Das gleiche Ergebnis erhalt man, wenn man statt Teilen 90prozentiger Schwefelsaure 292 Teile 96prozentige Schwefelsaure und anstelle der 243 Teile wasserfreie Blausaure 263 Teile Blausaure mit einem Wassergehalt von 7,5% verwendet Nach dem erfindungsgemaßen Verfahren können ferner beispielsweise die folgenden «-Äthinylamine hergestellt werden

Propargylamin,
Pentin-l-yl-amin-3,

S-Methylpentin-l-yl-amin-S,
4-Methylpentin-l-yl-amin-3,
3-Äthylpentin-l-yl-amin-3,
Hexin-l-yl-amin-3,

4-Methylheptin-l -yl-amin-3,

3-Methyloctin-l-yl-amin-3,

4-Äthyloctin-l-yl-amin-3,

3,6-Dimethylheptin-l -yl-amin-3, 3-Methylelkosln-l-yl-dmln-3,

1-Äthinylcyclopentylamin-l,

1 -Äthinylmethylcyclohexylamin-1, 1 -Äthinylcyclooctylamin-1,

l-Athinylcyclododecylamin-l,

2-Äthinyl-bicyclo-[2,2,l ]-heptylamin-2, 3-(Bicyclo-[2,2,l]-heptyl)-butin-l-yl-amin-3, 2-Äthinyl-l ,7,7-tnmethylbicyclo-[2,2,l ]-heptylamin-2,

4-Äthinyl-tetrahydrodicyclopentadienyl-amin-4

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von ^-Äthinylaminen der allgemeinen Formel

   polycyclischen Systems sein kann, erhält, wenn man einen «-Äthinylalkohol der Formel

   R,