DE1927528C3 - Verfahren zur herstellung von alpha- aethinylaminen - Google Patents

Description

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R₂ OH

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 acyclischen oder polycyclischen Systems sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß man einen «-ÄthinyJalkohol der Formel

R, C=

/ \
R₂ OH

(II)

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 a-Äthinylalkohole in ihre Halogenverbindungen überführt und diese in einer zweiten Stufe mit Natriumamid zu den entsprechenden a-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 Houben — 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

45 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 α-Äthinylalkohole eingesetzt werden:

Propargylalkohol,

Butin-l-ol-3,

3-Methylbutin-l -ol-3,

Pentin-l-ol-3,

S-Methylpentin-l-ol-S,

4-Methylpentin-1 -ol-3,

3-Äthylpentin-1 -ol-3,

Hexin-l-ol-3,

3-Methylhexin-l-ol-3,

4-Methylheptin-l-ol-3,

S-Methyloctin-l-okl,

4-Äthyloctin-l-ol-3,

3,6-Dimethylheptin-1 -ol-3,

3-Methyleikosin-1 -ol-3,

l-Äthinylcyclopentanol-l,

l-Äthinylcyclohexanol-l,

l-Äthinylmethylcyclohexanol-l, 1 -Äthinylcyclooctanol-1,

1 -Äthinylcyclododekanol-1,

2-Äthinyl-bicycIo-[2,2,l]-heptanol-2, 3-(Bicycio-[2,2,1 ]-heptyl)-butin-1 -ol-3, 2-Äthiny 1-1,7,7-trimethyl-bicyclo-[2,2,1 ]-heptanol,

4-Äthinyltetrahydrodicyclopentadienol-4.

Es ist sehr überraschend, daß sich a-Äthinylalkohole unter diesen Bedingungen zu den entsprechenden N-tx-Äthinylformamiden und damit auch zu den a-Äthinylaminen umsetzen lassen, da bekannt ist, daß sich α-Äthinylalkohole unter der Einwirkung saurer Kondensationsmittel z. B. konzentrierter Schwefelsäure zu «,^-ungesättigten Ketonen umlagern (R.B. Davis and D.E. Maloney, J. Am. Soc. 71, 1949, S. 2813).

CH₃ C=CH

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R,

CH₃ · CH₂

OH

(I) CH₃

NH,

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 CH₃ · CH O

«,/^-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.22J957,S.674):

CH₃ O

\ Il

C=CH-C-CH₃

HCN
H₂SO₄ + H₂O

CH₃

O
C-CH₂-C-HC₃

NH - CHO

15

Man müßte daher erwarten, daß sich α-Äthinylalkohole mit Blausäure in Gegenwart von Schwefelsäure zu den entsprechenden /ϊ-Fonnamidoketonen umsetzen wurden.

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

Die Verseifung dieser Verbindungen führt aber nicht zu den erwarteten Aminen, sondern in Gegenwart von Säure zu substituierten a-Aminoketonen 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 a-Acetylenaminen.

Während diese Verbindungen nach den bekannten Verfahren nur unter Schwierigkeiten erhalten werden können, sind sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren leicht zugänglich.

Man führt das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise so durch, daß man konzentrierte Schwefelsäure und wasserfreie Blausäure in einer Rührapparatur mischt und den a-Äthinylalkohol bei Temperaturen von —30 bis +40° C, vorzugsweise bei -20 bis + 20⁰C, portionsweise zu der Mischung zugibt. Die Konzentration der Schwefelsäure beträgt 80 bis 100% (Gew.-%), vorzugsweise 90 bis 96%. Pro Mol a-Äthinylalkchol werden 1 bis 8 Mol Schwefelsäure, bevorzugt 2 bis 6 Mol, und 1 bis 15 MoI Blausäure, vorzugsweise 2 bis 10 Mol, verwendet.

Stark saure Kondensationsmittel sind beispielsweise Schwefelsäure (80 bis 100 Gew.-%) oder Phosphorsäure (80 bis 100%).

Die Umsetzung kann in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels wie zum Beispiel Diäthyl- oder Dibutyläther, Cyclohexan oder Eisessig durchgeführt werden. Bevorzugt werden bei der Umsetzung keine Lösungsmittel verwendet. Das Molverhältnis saures Kondensationsmittel zu Äthinylalkohol kann in weiten Grenzen schwanken. Beispielsweise kann das Molverhältnis 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 Wärme aus der Reaktionsmischung abzuführen.

Man kann die Reaktion diskontinuierlich z. B. in einem Rührkolben oder einem Rührkessel oder aber auch in einem kontinuierlich arbeitenden System,

z. B. einem Mischkreis, durchführen. In jedem Fall muß die bei der Reaktion auftretende erhebliche Reaktionswärme 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 abgetrennL 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 stärker basischen Mitteln, z.B. Alkalihydroxid (konzentrierter Natronlauge) oder Calciumhydroxid, zum verseiften Reaktionsgemisch wird das Amin in Freiheit gesetzt und kann nach üblichen Methoden abgetrennt werden. Kurzkettige a-Äthinylamine, z. B. Butin-l-yI-amin-3 oder 3-Methylbutin-l-yl-8min-3, können direkt aus dem alkalischen verseiften Reaktionsgemisch bevorzugt durch Destillation erhalten werden. Höher siedende Äthinylamine lassen sich z. B. durch Wasserdampfdestillation von dem Reaktionsgemisch abtrennen.

Die erfindungsgemäß erhältlichen a-Äthinylamine, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in guten Ausbeuten erhalten werden, sind auf anderen Wegen nur schwer zugänglich und zeichnen sich durch eine hohe Reinheit aus.

Beispiel 1

In einer R.ührapparatur, die mit Thermometer, Vorratsgefäß und einem mit Sole kühlbaren Rückflußkühler versehen ist, werden 300 Teile (Gew.-Teile) konzentrierte Schwefelsäure (96 Gew.-%) und 243 Teile wasserfreie Blausäure vorgelegt. Unter kräftigem Rühren und unter Kühlung werden innerhalb von 40 bis 50 Minuten 84 Teile 3-Methylbutin-l-ol-3 bei -20⁰C zugegeben. Man läßt eine halbe Stunde bei --20⁰C nachrühren und gießt das ausreagierte Reaktionsgemisch auf 2000 Teile Eis. Durch Destillation der Mischung über eine kurze Destillationskolonne erhält man 209 Teile Blausäure. Die schwefelsaure Lösung wird nach dem Abkühlen mit 700 Teilen wäßriger Nalriumhydroxydlösung (konzentrierte Natronlauge [50 Gew.-%]) versetzt und das frei werdende Amin über eine Destillationskolonne mit 5 bis 6 theoretischen Böden abdestillkrt. Man erhält als Destillat 82,5 Teile 3-Methylbutin-l-amin-3 vom Sdp. 78 bis 8O⁰C (Aminzahl gef. 622, ber. 675; Wasserbestimmung gef. 7,8% Wasser). Die Ausbeute beträgt 92% der Theorie, bezogen auf eingesetzten Äthinylalkohol.

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

Beispiel 2

Inderin Beispiel 1 beschriebenen Apparatur werden zu einer Mischung aus 600 Teilen konzentrierter Schwefelsäure 96Gew.-% und 162 Teilen wasserfreier Blausäure innerhalb von I'/2 Stunden 140 Teile Butin-I-0I-3 unter intensivem Rühren bei 20⁰C zugetropft. Man läßt zwei Stunden bei 20⁰C nachreagieren und gießt das Reaktionsgemisch auf 4000 Teile Eis. Durch Destillation über eine kurze Destillationskolonne werden 70 Teile Blausäure und 15 Teile nicht umgesetztes Butin-l-ol-3 erhalten. Die wäßrige schwefel-

saure Lösung wird unter Kühlung mit 1400 Teilen konzentrierter Natronlauge alkalisch gestellt und das frei werdende Amin über eine Destillationskolonne mit ca. 5 theoretischen Böden abciestilliert Man erhält 103 Teile eines schwachgelbgelarbten Destillats vom Sdp. 82 bis 83° C. Die ArninzabJ beträgt 731 (Theorie: 813), die Wasserbestimmung ergab 9,8%. Die Ausbeute an Butin-l-yl-amin-3 beträgt demnach 67% der Theorie, bezogen auf eingesetztes ButiL· l-ol-3 bzw. 75% der Theorie, bezogen auf umgesetztes Butin-l-ol-3.

Beispiel 3

Zu einer Mischung aus 312 Teilen 90%iger Schwefelsäure und 243 Teilen wasserfreier Blausäure wird unter Kühlung bei 20⁰C ein Gemisch aus 124 Teilen 1-Äthinylcyclohexanol-l und 27 Teilen wasserfreier Blausäure zugetropft. Nach Abklingen der exothermen Reaktion gibt man unter weiterer Küiilung 100 Teile 100%ige Schwefelsäure zu und läßt das Reaktionsgemisch nach beendeter Zugabe noch weitere zwei Stunden bei 20⁰C nachrühren. Nach beendeter Reaktion wird die Lösung auf 2800 Teile Eis gegossen und die überschüssige Blausäure abdestilliert. Die schwefelsaure wäßrige Lösung 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 abdestilliert. Das Wasserdampfdestillat wird mit Benzol extrahiert und die über festem Ätzkali getrocknete benzolische Lösung destilliert. Man erhält 89 Teile 1-ÄthinylcycIohexylamin-1 vom Sdp.₈ 47° C (Aminzahl: gef. 452; ber. 455).

Die Ausbeute beträgt 72% der Theorie, bezogen auf eingesetztes 1-ÄtbJnylcyclohexanol-l. Die Reinheit des destillierten Amins ist laut gaschromatographischer Analyse besser als 99,5%.

Das gleiche Ergebnis erhält man, wenn man statt Teilen 90prozentiger Schwefelsäure 292 Teile 96prozentige Schwefelsäure und anstelle der 243 Teile wasserfreie Blausäure 263 TdIe Blausäure mit einem Wassergehalt von 7,5% verwendet

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können ferner beispielsweise die folgenden a-Athinylamine hergestellt werden:

Propargylamin,

Pentin-1 -y l-amin-3,

3-Methylpentin-l -yl-amin-3,

4-Methylpentin-1 -yl-amin-3,

3-Äthylpentin-l-yl-amin-3,

Hexin-l-yl-amin-3,

3-Methylhexin-1 -yl-amin-3,

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

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

4-Äthyloctin-1 -yl-amin-3,

3,6-Dimeth ylheptin-1 -yl-amin-3, 3-M ethyleikosin-1 -yl-amin-3,

1 -Äthinylcyclopentylamin-1,

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

l-Äthinylcyclododecylamin-l, 2-ÄthinyI-bicyclo-[2,2,l]-heptylamin-2, 3-(Bicyclo-[2,2,l]-heptyl)-butin-l-yl-amin-3, 2-Athinyl-l ,7,7-trimethylbicycIo-[2,2,1 ]-heptylamin-2,

^-Äthinyl-tetrahydrodicyclopentadienyl-aminA

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von a-Äthinylaminen der allgemeinen Formel polycyclischen Systems sein kann, erhalt, wenn man einen a-Äthinylalkohol der Formel

   R, C=CH

   / \
   R₂ NH₂

   (I)

   R, C=CH