DE1948795A1

DE1948795A1 - 4,5,6,7-Tetrahydrobenzimidazole,Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Korrosionsinhibitoren und Alterungsschutzmittel

Info

Publication number: DE1948795A1
Application number: DE19691948795
Authority: DE
Inventors: Ivan Dr Butula
Original assignee: Rhein Chemie Rheinau GmbH
Current assignee: Rhein Chemie Rheinau GmbH
Priority date: 1969-09-26
Filing date: 1969-09-26
Publication date: 1971-04-08
Also published as: JPS4924072B1; GB1310998A; FR2062636A5

Description

DR. ELISAtETH JUNG, DR. VOLKER VOSSIUS, OIPL.-ING. GERHAR PttWttlRWilt· -

al - CLEMEH38T«A68E SO - TSLEFON 34S0J7 . TELEGRAMM-ADBEBSE: INVENT/MONCHEM · TELEX 5-2989*

26. Sep.1969

u-Zo: E 718 (Vo/we)

RHEIF-CHEMIE-RiIEINAU GmbH, Mannhe lm-Rheinau

, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Korrosionsinhibitoren und Alterungsschutzmittel"

Die Schwierigkeit der lcatalytischen Hydrierung von Benzimidazolen ist bekannt; vgl*. Pries et al., Llebiga Annalan der Chemie, 510 (1942), S.33. R. Weldanhagen und II. Wegner konnten das Benzimidaeol mit Nickel auf Kieselgur und ialt Molybdän aktiviert alo Katalysator nicht hydrleren; vgl, Berichte der Deutschen Chemischen Geaellschaft 21 (1938), S.2124. Dies wurde von H. Hartmanu und L. 'Panizzon bostatigt; vgl, HeIy, ChIm-. Acta 2J_ (1938), S.1692, Das Benalmidazol konnte weder mit Nickel unter hohem Druck beL 200°C noch alt Platin bei 10O⁰C in Gegenwart veraohledener !lösungsmittel hydriert worden. Kartmann und Panlzz-.on gelang ou jedoch, In 2-Stellung subiJtituLorte Derivate, nämlich 2-Methyl-, 2-Äthyl-, 1,2-Dimethyl- und ^Fhonyl-benzl-

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ORIQtNAL INSPECTSD

midazol, mit Platin nach R. Adaiaa in Eisessig zu den entsprechen-* den 4,5,6,7^Tetranydrobenzimidazolen au 'hydrieren* Die Hydrierung von nur in 1-Stellung substituierten Benzimidäzolen sowie von in 2-Steilung substituierten Benzimidazole«, die im Benzolkern des Bensimidazole noch Substituenten tragen, blieb bei dieser Methode erfolglos. Hartmann und Panlzzon zogen aus ihren Versuchen die Schlußfolgerung, daß die Hydrierung der Benzimidazole in einigen'Fällen durchaus möglich 1st, daß sie aber vom angewandten 'Katalysator*-'und-von der Stellung der Sübstituenten abhängig ist. 4»5,6,7-T9trahydrobenziialdazol sowie in 2-^Stellung durch einen Alkylrest, eine Phenyl-, Puryl- oder Anisylgruppe substituierte 4,5,6,7-Tetrahydrobanzimidazole wurden von R. Weidenhagen und H. Wegner, loc. cit,, duroh Totalsynthese hergestellt.

Ferner stellten R, Weidenhagen und H. Wegner, Too. cit., totalsynthetisch 5-Methyl-4,5»6,7-tetrahydrobenzimldaaol und dessen in 2-Steilung duroh eine Methyl-, Ithyl- und n-Propylgruppe substituierte Derivate her.

W. Ried und J, Patschorke, Llebigs Annalen der-Chemie, 616 (1958), S. 87, versuchten Dibenzlnildazolyialkane mit Raney-Nickel unter einem H₂-Druck von 110 - 120 at und bei 220 - 23O⁰C zu hydrieren, Nach den Analysen läßt sich nicht eindeutig entscheiden, ob 6 oder 8 Wasserstoffatome in das Molekül eingetreten sind.

In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 1 913 184.1 sind 4,5,6,7~Tetrahydrobenzimidazole der verschiedensten Art und Ferfahren zu ihrer Herstellung duroh Hydrierung der ent-

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sprechenden Benzimidazole in Gegenwart τon Palladium oder Palladium in überwiegender Menge enthaltender Katalysatoren beschrieben.

Ee wurde nun überraschend gefunden, daß sich diese Verbindungen und die in der 2-Steilung durch Alkoxyarylreste substituierte Benzimidazole unter den gleichen oder ähnliohen Bedingungen in Gegenwart von Rhodium oder Rhodium enthaltenden Katalysatoren ebenfalls rasch und in guten Ausbeuten zu den entsprechenden 4,5,6,7-Tetrahydrobenziraidazolen hydrieren lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, neue 4,5#6,7-Tetrahydrobenzimidazole zur TerfUgung au stellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung 1st es, ein neues Verfahren zur Herstellung bekannter und bisher nicht bekannter 4,5,6,7-2?etrahydrobenzimidazole zur Verfügung zu stellen,das technisch einfach durchführbar ist und rasch und in hohen Ausbeuten Terläuft,

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, neue Säureadditionssalze und quartäre Ammoniumsalze der Tetrahy&rohenzimidazole sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu stellen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, neue Tetrahydrobenzimidazole und ihre Salze zur Verfügung zu stellen, die als Körroßionsinhlbitoren, Säurepassivierungsmittel, Inhibitoren für Sparbeizen, Alterungsschutzmittel in Mineralölen, Schmierölen, Heizölen und OufiSt>i_} als Zwischenprodukte zur Heretollung τοπ

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Arzneimitteln, Farbstoffen, z.B. Azofarbstoffen, landwirtschaftliche Chemikalien, FärbereihilfsmitteJn,Polymerisationskatalysatoren für Isocyanät-Additionsreaktionen und als Härtungemittel für Epoxidharze verwendet werden können. Die quartären Ammoniumsalze der Tetrahydrobenzlmidazole eignen sich als Tenside.

Weitere Aufgaben gehen aus der Beschreibung hervor.

Sie neuen 4»S»6,?«Tetrahydrobenzimidaz€äi haben die allgemeine Form®! I

in der R^ ein Waseerstoffatom, ein unverzweigter oder verzweigter Alkylreat mit 1 bis 18, voraugeweise 1 bie 4 O-Atomen, ein Hydroxyalkyl- oder Carboxyalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen ia Alkylrest, ein 5- oder 6-gliedriger Cycloalkyl-, Alkylcycloalkyl- oder Cycloalkylalkylrest, ein Arylalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, ein Glukosyl-, Arabinosyl-, Xylosyl-, Ribosyl- oder ein anderer von Hexosen, Pentosen oder Tetrosen abgelei-teter Zuckerrest ist, oder Rj den Rest A - Z bedeutet, in dem A ein unverzweigter oder verzweigter Alkylenrest mit 1 bis 4 C-Atomen und Z eine Amino-, niedere Monoalkylamino-, niedere Dialkylaniino-, Morpholino-, Ν-Pyrrolidino-, N-Piperidino-, N-Piperasino-, H*-niedere Alkyl-N-piperazino-, H'-(iJ-Hydroxy-niedere-alkyl)-N-piperasino- oder H '-^i-Hydrojcyalkoxy-niefiere-

ist, R« ein Wasserstoff atom, «in 109811/2213

unverzweigter oder verzweigter Älkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen, die Tri fluorine thy 1-, Hydroxymethyl- oder Carboxylgruppe, eine Carboxyalkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen, eine Dialkylaminoäthylaminocarbonylalkyl-, Dialkylaminoäthylaminocarbonyl- oder Dialkylaminoäthoxycarbonylalkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen in den Alkylresten_p der Rest der Dihydroxypropionsäure, des Diacetoxypropionsäuremethylesters, des Diacetoxypropionsauredialkylami.noäthylamids mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylreet, der Rest der Tetrahydroxyvaleriansäure, ein Polyhydroxyalkylrest mit 4 bis 6 C-Atomen, der Cyclopentyl- oder Cyclohexylrest, ein Alkylcyclohexylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Älkylrest, der Carboxycyelohexylrest, der 2-, 3- oder 4-Piperidylrest, ein Phenyl-, Mono- oder Dialkylphenylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Älkylrest, ein Mono- oder Dialkoxyphenyl-, Mono- oder Dialkoxybenzyl- oder Mono- oder Dlalkoxyphenyläthylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkoxyrest, ein 3»4-Methylendioxyphenyl-, 3,4-Methylendioxybenzyl- oder 3,4-Methylendioxyphenyläthylrest, eine Tetreüiydrofurylgruppe, ein Acylaminophenylrest, bei dem sich die Acylgruppe von einer aliphatischen Carbonsäure mit 1 bis 3 C-Atomen ableitet, der Pluorphenylrest, der 4,5»6,7-Tetrahydrobenzimidazolyl-(2)-1,2-dihydroxyäthyl- oder 4,5,6,7-Tetrahydrobenzimidazolyl-(2)-1,2,3i4-tetrahydroxybutylrest, ein Iraidazolylalkyl-, Triazolylalkyl- oder Tetrazolylalkylreat mit 1 bis 4 C-Atomen im Älkylrest, R, ein Wasserstoffatom, ein unverzweigter oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen, vorzugsweise 1 oder 2 C-Atomen, eine Carboxylgruppe oder ein Alkoxyoarbonylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkoxyrest und R- ein Wasserstoffatom öder ein unverzweigter oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 4, vorzugsweise

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1 oder 2 C-Atomen ist, ausgenommen 4f5,6,7-£®trahydrobenziinidazol, 2-Methyl-, 5-Methyl-, 1,2-Dimethyl-, 2,5-Dimethyl-, 2-ithyl-, 2-Xthyl-5~raethyl-, 2-n-Propyl-, 2-n-Propyl-5-methyl~, 2-Isopropyl-, 2-Isobutyl-, 2-Hexyl-, 2-Cyclohexyl-, 2-Phenyl- und 2-Anisyl-4,5,6,7-tetrahydrobenziiuidazol·

Die Ausdruck® niederer Alkylrest, niederer AUkylenrest, niedere Alkylamino-, Dialkylamino- oder Alkylendiaminogruppe bezeichnen Reste mit 1 bis 8 C-Atomen.

Die Salze der 4,5,6₉7-Tetrahydrobenzimida2ole sind die Salze von anorganischen oder organischen Säuren* sowie die quartären Ammoniumsalze« Beispiele für zur Salzbildung geeignete anorganische Säuren sind die Halogenwasserstoffsäuren* Schwefelsäure» Phosphorsäure _e Salpetersäure und Perchlorsäure. Beispiele fUr geeignete organische Säuren sind Essigsäurey Propionsäure, Oxalsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure_e Alkyl- und Alkenylberasteinsäuren, aliphatische, cycloaliphatisch« und aromatische Sulfonsäuren, wie Petroleumsulf onsäuren, Mahagoni sulfonsäuren, p-Toluolsulfonsäure und p-Dodecylbenzolsulfonsäure und Pikrinsäure. Die quartären Ammoniumsalze leiten sich von üblichen ALkylierungSHiitteln ab, wie Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylalkylhalogeniden, z.B. Methylbrooid und Äthyljodid, oder Dialkylaul-. faten.

Die Erfindung betrifft auch ein neues Verfahren zur Herstellung der bekannten und bisher nicht bekannten 4*5*6»7-Tetrahydrobeneimidmeole der allgeraeinen Formel Ϊ ■

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(Π

«2

und ihrer Salze mit Säuren und quartären Ammoniumsalzen, in der R₁ ein Wasseretoffatom, ein unverzweigter oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 18, vorzugsweise 1 biß 4 C-Atomen, ein Hydroxyalkyl- oder ein Carboxyalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, ein 5- oder 6-gliedriger Cycloalkyl-, Alkylcycloalkyl- oder Cyeloalkylalkylreet, ein Arylalkylrest, ein Glukosyl-, Arabinoeyl-, Xylosyl-, Ribosyl- oder ein anderer von Hexosen, Pentosen oder Tetrosen abgeleiteter Zuekerrest ist, oder R₁ den Rest A-Z bedeutet, in dem A ein unverzweigter oder verzweigter Alkylenre3t mit 1 bis 4 C-Atomen und Z eine Amino-, niedere Monoalkylamino-, niedere Dialkylamino-, Morpholine-, K-Pyrrolidino-, H-Piperidino-, N-Piperazino-, N'-niedere-Alkyl-H-piperazino-, N^C^-Hydroxy-niödere-alkyD-H-piperazino« oder »'-(«r-Hydroxyalkoxy-niedere-alkyl)-!i-piperazinogruppe ist, ^ ein Wasserstoffatom, ein unverzweigter oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen, die Trifluormethyl-, Qydroxymethyl- oder Carboxylgruppe, eine Carboxyalky!gruppe mit 1 bis 4 C-Atomen, eine Dialkylaminoäthylaminooarbonylalkyl-, Dialkylaminoäthylaminocarbonyl- oder Dialkylaminoäthoxycarbonylalkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen in den Alkylresten, der Rest der Dihydroxypropionsäure, des Diacetoxypropionsäuremethyleaters, des Diacetoxypropionsäuredialkylaminoätbylamids mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, der R«st dirr Tetrahydroxyvaleriansäure, ein Polyhydroxyalkylrest mit 4 bis 6 C-Atomen; der Cyelopentyl- oder Cyclohexylrest, ein

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Alkylcyelohexylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylreet, der Carboxyeyelohexylrest, der Z-, 3- oder 4-Piperidylrest, ein Phenyl«, Mono- oder Dialkylphenylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, ein Mono- oder Dialkoxyphenyl-, Mono- oder Dialkoxybenzyl- oder Mono- oder Lialkoxyphenyläthylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkoxyrest* ein 3,4-Methylendioxyphenyl-, 3_f4--Metnylendioxybenzyl- oder 3»4-Methylendioxyph.enyläthylrest_? eine Tetrahydrofurylgruppe, ein Aoylamiiiophenylrest, bei dem eich die Acylgruppe von einer aliphatischen Carbonsäure mit bis 3 C-Atomen ableitet, der Fluorphenylrest," der '4,5,6,7-Tetrahydrobenzimidazolyl-(2)-1,2-dihydroxyäthyl- oder 4,5,6,7-Tetrahydrobenzimidazolyl~(2)-1,2,3,4-tetrahydroxybutylreet, ein ImidaEolylalkyl-e Triazolylalkyl- oder Tetrazolylalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylreet, R, ein Wasserstoffatom, ein unverzweigter· oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen, vorsugsweise 1 oder 2 C-Atomen, eine Carboxylgruppe oder ein Alkoxycarbonylreet mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkoxyrest und R^ ein Wasserstoffatom oder ein unverzweigter oder verzweigter AlkyXrest mit 1 bis 4, vorztigs-weise 1 oder 2 C-Atomen ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Benzimidazol der allgemeinen Formel II

In der R», ^2* % ^⁵^ ^R4 ^*^{e vor8<tenen<}l angegebene Bedeutung haben oder deren hydrierbare ungesättigte Vorläufer eind, entweder

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(a) in Form des Säureadditionssalses oder

(b) in Form der freien Base und in Gegenwart von mindestens 1 Äquivalent Säure je basische Gruppe

in Gegenwart von Rhodium oder Rhodium in überwiegender Menge enthaltenden Katalysatoren hydriert und gegebenenfalls das erhaltene Salz dee 4,5,6,7-Tetrahydrοbenzimidazole in bekannter Weise in die freie Base verwandelt und gegebenenfalls die freie Base durch Umsetzung mit einer anorganischen oder organischen Säure oder einem Alkylierungsmittel in ein Säureadditionssalz bzw. quartäres Ammoniumsalζ überführt.

Das neue Verfahren der Erfindung zur Herstellung von 4,5,6,7-Tetrahydrobenzimidazol-Derivaten verläuft nach folgendem Schema:

Sofern die Reste R.., Ro». R^ und R* hydrierbare Gruppen sind oder tragen, können sie unter bestimmten Bedingungen mithydriert werden.

Ee handelt sich bei dem neuen Verfahren der Erfindung um eine Benzimidazol-Benzöl-Kernhydrierung, wobei Subetitutionseffekte völlig entfallen. Gegebenenfalls andere vorhandene aromatische Reste werden'bei Normaldruck nicht oder nur schwer angegriffen· Bei höheren Reaktionstenperaturen lassen sich im allgemeinen nach Abbrechen der Hydrierung bei der berechneten Menge des

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- ίο -

aufgenommenen Wasserstoffs die 4,5,6»7-Tetrahydrobensimidazol-Derivate herstellen. Bei weiterem Hydrieren können auch die anderen aromatischen Reste hydriert werden. So wird a.B, nach dem Verfahren der Erfindung 2-/p-tert.-Butylpheny3y-bensimidazol bei 80°C und einem Druck von 1 kg/cm nur au 2-/p-tert.-Butylpheny\7-4»5i6_f7~tetrahydrobenzimidazol hydriert. Beim Durchhydrieren bei 120 C und 50 kg/cm erhält man das 2-/4-tert.-Butyleyelohexy^~4i5,6,7~tetrahydrobenzimidazol. Bei der Hydrierung von 2-PyridylbenEiraidasol nach dem Verfahren der Erfindung wird zuerst der Pyridinkern und anschließend der Benzolkern abgesättigt,

Da 5hodiuffi keine Neigung zu hydrogenolytisehen Spaltungen zeigt, können nach des neuen Verfahren auch solche Benzimidazole hydriert werden, die Alkoxyphenyl-Subetituenten tragen..

So können hergestellt werden Z^/^-Methoxyphenyl,/-, 2-/4-Methoxycyclohexyl/-, 2-/3-2-/2-Methoxyphenyiy-> a-Zg-

exy3,7-, 2^/4-Butoacypheny3,7-i 2-A-Butoxy-

trahydrobenzimidazol, 2-/3.,5-Dimethoxyphenyl/-, ^-/BiS-Diäthoxyphenyl/-·, oder 2-/!*,4-methylendioxyphenyl7- > 2-/5»4-Dimethosycyoloheisylj-·, 2-/3,4-Bimethbxyphenylmethyl/- und 2-/3,4"Dimethoxyphenyläthyl7-4_e5»6,7-tetrahydro-

benalaiäassol.

Als Katalysatoren können im Verfahren der Erfindung übliche

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Rhodium-Katalysatoren allein oder auf verschiedenen Trägern verwendet werden. Vorzugsweise werden auf Trägern aufgebrachte Rhodium-Katalyaatoren verwendet. Beispiele für geeignete Trägersubstanzen sind Kieselsäure, Diatomeenerde» Aluminiumoxyd, Bimsstein, Asbest, Kohle, Titandioxyd, Bariumsulfat, Yennikulit und Kieselgel. Bevorzugte Träger sind Aktivkohle, Bariumsulfat, Titandioxyd, Aluminiumoxyd und Kieselgel. In den Trägerkatalysatoren ist das Rhodium normalerweise in Mengen von etwa 2 bis 10 f> enthalten. Die Katalysatoren können nach gründlichem Auswaschen, z.B. mit Wasser, Methanol oder Eisessig, mehrmals verwendet werden. -

Das Verfahren der Erfindung wird in einem Lösunga- oder Verdünnungsmittel durchgeführt, in welchem das eingesetzte Benzimida- »ol zumindest teilweise löslich ist. Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind Wasser, Essigsäure, Propionsäure, niedere aliphatische Alkohole, Glykoläther, Diäthylather, Tetrahydrofuran oder deren Gemische.

Das Verfahren der Erfindung kann in einem verhältnismäßig weiten Temperaturbereich bei Hormaldruok oder Überdruck durchgeführt werden. Der bevorzugte Temperaturbereich bei Normaldruck liegt bei etwa O⁰C bis zum Siedepunkt des verwendeten Lösungeoder Verdünnungsmittel». Beim Arbeiten unter Überdruck können gegebenenfalls vorhandene aromatische Substituenten ebenfalls hydriert werden. Die Hydrierung kann bei Drücken von Bormaldruck bis zu etwa 120 kg/eia oder mehr durchgeführt werden. Die Hydrierung kann auch bei höheren Drücken und Temperaturen duroh-

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geführt werden, wenn die zu hydrierenden Verbindungen oder Hydrierungsprodukte es erlauben oder erfordern. Einige substituierte Benzimidazolverbindungen können bei erhöhten Reaktionstempsraturen Veränderungen, unterliegen. So darf z.B. die Hydrierung s temperatur beim Hydrieren von Benziinidazolyl-(2)-essigsäure nicht über etwa 80⁰C liegen, da bei höheren Temperaturen eine Decarboxylierung stattfindet und dann das 2-Methyl-4,5i6,7-tetrahydrobenzimidazol erhalten wird.

In der nachstehenden Tabelle I sind die Hydrierungsergebnisse bei der Hydrierung von Benziraidazol unter Verwendung verschiedener Katalysatoren angegeben. Es bestätigt, eich, daß Platin, wie Hartmann und Panizzon beschrieben, das Benzimidazöl nicht zu hydrieren vermag und zwar auch nicht bei höherem Druck und höherer Temperatur (Versuch 1, 2, 3 und 8)·

Auch der sonst für Xemhydrierungen empfohlene gemisohte Eh/Pt-Katalysator (vergl, F. Zymalkowski, Katalytische Hydrierung im organisch-chemischen Laboratorium, Ferd. Sake Verlag, Stuttgart, 1965» S. 28) zeigte sich dem Hhodium unterlegen. Ea wurde ein Teil Benzimidazol recht langsam hydriert und nach 20 Stunden kam die Hydrierung zum Stillstand (Versuch 4).

Erst unter Verwendung des Rhodium-Katalysators wird Benzimidazole wenn auch bei Normaldruck relativ langsam (Versuch 5 - 7) aber vollständig, bei höherem Druck und Temperatur sehr schnell und glatt hydriert (Versuch 9).

■■■ ■ ■ " 10 9*815/2213 :

Tabelle I

Hydrierung von 1,2 g Benzimidazol in 30 ml AoOH bei Normaldruck bzw. 2,4 g Benzimidazol in 50 ml AoOH bei 60 AtU.

Ver such	Katalysator	PtO₂	Temp. -^Bruck Atm.	Hydrierungszeit, Std.	35	0,45
1	Metall: in Form von g	Pt/BaSO,	80/1	50$ der ber. 100$ der ber. H₂-Menge auf- H₂-Menge auf genommen genommen	.. nicht be stimmt
2	0,2	Pt/Kohle	20/1 80/1	keine Hydrierung	nicht be stimmt
3	0,2	Rh/Pt 4:1	80/1	keine Hydrierung keine Hydrierung	keine Hydrierung
4	0,2	Rh/Kohle	80	keine Hydrierung	0.2
5	0,1	Hh/TiO₂	80	in 20 Std _β wurden 10 56 des Benzimidazole hydriert
6	0.1	HhAl₂O₅	80	16
7	0,1	PtAohle	80	15
8	0,1	Rh/Kohle	120/60	18
9	0,05	120/60
0,025

Ein wesentlicher Teil der Erfindung besteht in der richtigen Auewahl der entsprechenden "Lösungsmittel". Außer Essigsäure oder anderen niederen Garbonsäuren können im allgemeinen Wasser oder andere polare Lösungsmittel, wie niedere aliphatisch« Alkohol·, Glykoläther, Dläthyläther oder Tetrahydrofuran verwendet werden, wenn di· zu hydrierende Verbindung in Form ihres Salzes mit •iner. anorganischen oder organischen Säure verwendet wird, oder aber, w»nn ku diesem Lösungsmittel diese Säuren in einer Menge

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von mindestens 1 Äquivalent je basische Gruppe zugesetzt werden. Verwendet man einen Unterschuß von Säuren, so kommt es entweder zu keiner Hydrierung oder die Hydrierung verläuft nicht vollständig (Tabelle II).

Tabelle II

Hydrierung von 2,4 g Benzimidazol in 100 al Wasser mit 0,5 g Rh/Kohle (5$ Pd) bei 120°G und 60 kg/cm².

Äquivalent	Hydrierungszeit (in Std.) bis zur Aufnahme von
HCl	50 i> (100 fo) der berechneten Wassergtoffmenge
0,0	in 5-Std.. werden 20 $ hydriert, dann bleibt die
	Hydrierung stehen.
0,5	es werden rasch (0,3 St&_a) 20 f> der Theorie H₂
	aufgenommen, dann bleibt die Hydrierung stehen.
1,0	0,20 (0,45)
2,0	0,15 (0,3)

Im Wasser findet bei Normaldruck keine Hydrierung statt. Bai höherem Druck und höherer Temperatur wird zwar sehr lazigsam Wasser» stoff auf genommen, die Hydrierung bleibt aber dann nach einiger Zeit stehen (Tabelle II, Versuch 1). Bas gleiche Resultat ergibt sich, wenn nur ein Teil Benzimidazol in das Hydrochlorid tibergeführt wird, trotz großer Anfangsgeschwindigkeit (Versuch 2)_c Bei Zugabe von 1 Moläquivalent HCl verläuft die Hydrierung schnell und vollständig (Versuch 3); mit Überschuß von HCl wird die Hydrierung noch beschleunigt (Versuch 4).

Tabelle III zeigt den Einfluß von verschiedenen Säure-Lösungs-

ndttel-Systeiaen auf die Hydrierungsgeechwindigkeit.

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Tabelle III

Hydrierung von Benzinidazol mit 5 + Rh/Kohle in 30 ral Lösungsmittel bei
Hormaldruck oder in 50 Eil Lösungsmittel bei erhöhtem Druck

ITe r— such	Bens- imida- söl,g	Rh- Metall S	Lösungsmittel	zugesetzte Säure	Temp. ⁰C	Druck kg/cm^	Hydrierunfiszeit. Std.	12	nicht bestimmt	0,40
1	1,2	0,1	Wasser	-	,60	1	50Ji der ber. H₂ 10C# der her. H₂- Henge aufgenommen Menge aufgenommen	. keine Hydrierung	nicht bestimmt	0,5
2	1,2	0,1	Wasser	1,1g HClO₄	60	1	keine Hydrierung	35	nicht bestimmt	0,35
3	1,2	0,1	Äthanol		60	1	5,5	25	nicht bestimmt
4	1,2	0,1	Äthanol	0,36 g HCl	60	1	20	9,0
5	1,2	0,1	50# Essigsäure	-	6ü	1	7,0	keine Hydrierung
6		0,1	99 »93* Essigsäure	-	60	1	4,0	keine Hydrierung
7	1,2	0,1	99,9/' Essigsäure	0,5 e H₉Sb₄	60	1	Ee wurden in 5 Stunden 30$ des Benz Imidazole hydriert, danach blieb • die Hydrierung stehen
θ	1.2	0,1	99,9# Essigsäure		60	1	0,18
9	5,7	0,05	Äthanol	-	120	50	0,25
10	5,7	0,05	Dioxan	-	120	50	0,15
11	5,7	0,05	Wasser	—	120	50
12	5,7	0,05	Wasser	5,5 g HCl (Konz_s)	120	50
13	5,7	0,05	Essigsäure	-	120	50
14	5.7	0,05	Essigsäure	5,5 g HClO₄	120	50

Aus Tabelle III ißt ersichtlich, daß die Hydrierungsgesohwindigkeit von der Art der verwendeten "Lösungsmittel", aber auch von der Temperatur und dem Druck abhängt»

Daraus ergeben sich die bevorzugten und wirtschaftlichsten Hydrierungsbedingungen für das Verfahren der Erfindung, Man hydriert am besten mit Rh-Träger-Katalyaato'ren in Eisessig, verdünnter Essigsäure oder Wasser, unter Zusatz von mindestens äquimolaren Mengen an starken Säuren (z.B_a HCl, HpSO- usw.), wobei "alle vorhandenen basischen Stickstoffgruppen mit "Säure neutralißiert sind und gegebenenfalls Säure im Überschuß vorhanden Bein kann, bei einer Temperatur von 20 - 120⁰C und bei einem Wasser-

stoff druck von 1 - 80 kg/cm . Besondere wlrtechaftuch hydriert man in Wasser unter Zusatz von starken Säuren bei erhöhtem Druck und Temperaturen. Im Verfahren der Erfindung entstehen dann die Salze der Tetrahydrobenzimidazole. Zur Gewinnung der freien Basen bedient man sich der Verfahren, die nachstehend in den Hydrierungemethoden A bis D im allgemeinen, erläutert sind. Die Methode A und B eignet eioh zur Gewinnung solcher Tetrahydrobenzimidazoie, die mit Basen keine Salze bilden * Die Tetrahydrobenzimidazole, die mitBasen Salae bilden, werden naoh den Methoden C und D aufgearbeitet. Teile beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anderes angegeben ist.

Hydrierungemethoden;

A) 1 Teil der zu hydrierenden Verbindung ■wird mit 0,01 - 1 Teil eines 5 #-lgen Rhodiurii-Träger-Katalysators in 10 - 20 Teilen If68imgsmittel bei No,rüal drück in einem rait Magnetrühr er ver-

■·/.■ ■■■■".-■■ 109815/2213

anhenen Kolben oder bei höherem Druck in einem Autoklaven hydriert. Die Reaktionstemperaturen und -drücke sind in Tabelle IV angegeben. ·

Nachdem die berechnete Menge an Wasserstoffai.f*enommen ist, wird der Katalysator abfiltriert und das Filtrat eingeengt. Der Rückstand wird dann in Wasser gelöst, mit Natronlauge alkalisch gemacht, und das Hydrierungsprodukt wird abfiltriert oder notfalls mit einem Lösungsmittel extrahiert=, Das Rohprodukt wird aus einem geeigneten Lösungsmittel umkristalllaiert.

3) Die Hydrierung wird wie unter A) durchgeführt. Der Katalysator wird abffltriert und das Piltrat eingeengt. Der Rückstand wird in Wasser gelöst, die Lösung alkalisch gemacht und das Hydrierungeprodukt mit Chloroform, TriChloräthylen, Benzol oder anderen, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln extrahiert. Der Extrakt wird über einem Trockenmittel getrocknet, das !lösungsmittel abdestilliert und das flüssige Produkt im Hochvakuum destilliert oder in das Hydrochlorid überführt.

C) Hydrierung wie unter A)

Hach dem Abfiltrieren des Katalysators und Einengen des Lösungsmittels wird der Rücketand mit Wasser verdünnt und mit Alkali in der Menge versetzt* die der bei der Hydrierung vorhandenen Säuremenge äquivalent ist. Nach dem Abkühlen wird dae ausgefallene Hydrierungaprodukt abfiltriert«

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D) Nach dem Abftitrieren des Katalysators wird das FiItrat eingeengt, die der anorganischen Säure äquivalente Menge an Alkali zugegeben und die Lösung zur Trockene eingedampft-, Der Rückstand wird mit Methanol oder Aceton extrahiert, der Extrakt eingeengt und, fal,ls das Hydrie rungs produkt nicht kristallisiert, mit Äther oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel ausgefällt.

Methoden zur Herstellung quartärer Ammoniumsalze;

E) Für Tetrahydrobenzimldazole der allgemeinen Formel Ia, in der IL unterschiedlich von Wasserstoff isti ·

1 Mol Tetrahydroverbindung wird in wenig Methanol gelöst und die Lösung mit 1 Mol eines Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylalkylhalogenids versetzt und entweder längere Zeit bei Raumtemperatur oder kürzere Zeit unter Erwärmen reagieren gelassen. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmi.ttels bleibt das quartäre Ammoniumsalz in fast reiner Form zurück.

F) Für Tetrahydrobenzimidazole der allgemeinen Formel Ia, in der R₁ ein Wasserstoffatom ist!

1 Mol Tetranydroverbindung wird gemäß (E) mit 1 Mol eines Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylalky!halogenide reagieren gelassen. Danach wird 1,1 Mol Natriumhydroxyd zugegeben und das Reaktionsgemisch eine Stunde unter Rückfluß erhitzt. Nach weiterer Zuga"be von 1 Mol Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylalkylhalogenid wird dio Mischung noch eine Stunde unter Rückfluß gekocht» und danach vird·ausgefallenes Natriumsalz abfiltriert

10981 5/22 1-3

und das Lösungsmittel abdeotilliert. Es hinterbleibt da3 quar täre Ammoniumsalz. Die Umsetzung verläuft schematisch-nach folgender Reaktionsgleichung:

2 RJHaI AfN_n-Jj Hai

H-

Die Herstellung von unbekannten Ausgangsverbindungen ist in den Beispielen 1 bis 6 angegeben.

Beispiel 1 Herstellung von 5~ oder 6-»Carboxy~benzimidagol°-methylester

2 g 5- oder 6-Carboxy-benzimidazol werden in 10 ml Thionylchlorid 1 Stunde unter Rückfluß gekocht. Das überschüssige Thionylchlorid wird abdestilliert und der Rückstand in Methanol gelöst. Nach dem Abdampfen des Methanols wird der Rückstand mit verdünntem Ammoniak behandelt und in Chloroform aufgenommen. Das Produkt wird mit Benzin ausgefällt. Ausbeute -quantitativ, Fp. 134 -'136⁰O.

Beispiel 2

ferstellung von Benzimidazolyl-2-essigsäure-diäthylaininoäthylamid .: -

19g Benrdmidazolyl-2-essigsäuremethyle8ter und 12 g Diäthylamino-äthylafflin werden 30 Hinuten "auf 80 bis 9Q⁰C; erwärmt·. Na dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch mit; Äther versetzt und

das ausgefällte Produkt filtriert. Nach dem Umkristallisieren aus einem Geraisch aus Benzol und Benzin erhält man 16,2 g Produkt vom Fp..119 - 121⁰C₀ ·

Beispiel 5

Herstellung von 3-Benzimidazolyl-2-propionsäure~diäthylaminoäthylamid - ^

3,8 g Benzimidazolyl-propionsäure v/erden in 10 ml Thionylchlorid unter Rühren gelöst. Nach beendeter Umsetzung wird überschüssiges Thionylchlorid abgedampft, der Rückstand mit trockenem Benzol und Benzin versetzt und abfiltriert. Man erhält 3»7 g Säurechlorid vom Fp. 100 - 103⁰C (Zersetzung).

Dieses Säurechlorid wird unter Rühren zu einer Lösung von 4»6 g Diäthylamino-äthylamin in 10 ml Aceton gegeben, 10 Min₀ gerührt und zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird in Wasser gelöst, mit NaOH alkalisch gemacht und mit Essigester extrahiert, Man erhält nach dem Umkristallisieren aus einem Gemisch aus Essigester und Benzin 4,8 g Produkt vom Pp. 261 bis 263°C.

Beispiel 4

Herstellung von 3~Benziniidazolyl-2-propiQnsäure-diäthylaminoäthylester -V

2 g Benzimidazolyl-propionsäure. werden durch kurzes Aufkochen in Essigsäureanhydrid in das cyclische Amid übergeführt. 0,7 g dieser Verbindung und 1,0 g Diäthylamino-äthanol werden 15 Minuten auf 120⁰C erhitzt, die Schmelze wird in Essigester ge-

109815/2213

löst und die Lösung dreimal mit Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen über Natriumsulfat wird das Lösungsmittel abdestilliert und der halbfeste Rückstand ohne v/eitere Reinigung zur Hydrierung verwendet.

Beiapiel 5

Herstellung von 3-Benzimidazolyl-(2)-2,3-diacetoxy-propionsäurediäthylamlno-äthylamid '

3"Benzimidazolyl-(2)-2,3-dihydroxy-propionsäure wird durch Aufkochen in Essiganhydrid in das 0,O'-diaoetylierte cyclische Amid übergeführt. 3 g dieser Verbindung werden in 30 ml Benzol und 1,3 g Diäthylaminoäthylamin 1 Stunde unter Rückfluß gekocht, eingeengt und das Produkt mit Benzin ausgefällt. Ausbeute: 80 $> der Theorie, Pp. HO⁰C

Beispiel 6

Herstellung von 3-Benzimidazolyl-(2)-2,3-diacetoxy-propion-Bäuremethylester ~

Das als Zwischenprodukt in Beispiel 5 erhaltene cyclische Amid wird in Methanol gelöst und 1 1/2 Stunden in einem Bombenrohr auf 130⁰G erhitzt« Nach dem Abdampfen des Methanols wird der Rückstand aus einem Gemisch von Benzol und Benzin umkristallisiert,, Ausbeute 75 i° der Theorie, Fp. 104⁰C.

In der nachfolgenden Tabelle IV sind Beispiele für die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Tetrahydrobenzimidazole angegebenλ

109815/2213

Tabelle IY

Ausgangsverbindung
..■■■. ■ . . ■ . . .

¹
¹ , 1

H

R₁
4

Me
tho
de '

Hydrierungsbedingungen

Säure-
Lösung s-
. mittel-..
System

Temp 0 j
⁰C

Endprodukt . I

r;
I

Aus
beu

70

On
V

IH₁ j R₂

H

A

Katalysator

AcOH

Druck,
kg/cm²

4 j 5,6j 7-Tetrahydro-
benzimidazol

!

te 5,

85

150

H iH- ' .j

H

B

:
Rh/Kohle

60$ AcOH
.+ HCl

120

1-Diäthylaminoäthyl-
4 9 5 5 6 5 7-=tetrahydro-
benzimidazol

*
1 190
I

70

flüs
sig

h" ' ■"" '"■'■'■ ■.
ι ■ ■
1

H

6-CH₃

H

A

Rh/Kohle

6Ο96 AcOH
H₂SO₄

120
"50

2-Methyl-4₅5₉6_s7-
tetrahydrobenziiiii™
dazol

Z

90

224

(C₂H₅V-C₂H₂J

CH₅

H

B

Rh/TiO₂

AcOH
+ HCl

120
"73 ■,

1-Dläthylaminoäthyl-
2-methyl-4,5s6j7-
tetrahydrobenzimida-
zol

3

85
80

flüs
sig

H

CH,

\^a

H

A

Rh/Kohle

AcOH
+ HClO₄

100
To

2 _f6-Dimethy1-4,5,6,7-
tetrahydrobenzimidazol

4

. "85
2 OCi
66

CH₃

H

A.

Rh/Kohle

50?'· AcOH
* H₂SO₄

120
"To

2~lthyl~4 j 5»6 _β7-tetra-
hydrobenaimidasol

5

H

C₂H₅

H .

A

. Hh/Al₂O₅

AcOH
f HCiQjj

80

2-Heptadecyl-4,5,6,7-
tetrahydrobenzimida-
zol

7"

H

Rh/Kohle

T20
"TO

H
■ ■ ■ ■

*

H

Q-

5-OH,

H

A

Rh/Kohle

In HCl

120
To

5-Methyl-4,5,6,7-
tetrahydrobenz-
imidazol

8

90

η 6

η

CF*

Q-

H

■ H

A

Rh/Kohle

AcOH +
HClO₄.

80
"T

2-Trifluormethyl-
4,5,6,7-tetrahy--
drobenzimidazol

9

78

248

H

Q~^cv

H

A

Rh/Kohle

5O5S AoOH
+ HCl

120
"50

2-Phenyl-4_s5,6_t7-
te trahydrobenz-
imidazol

10

60

294

10 9-8 1*57 22

H

Q-⁰V

H

A

Rh/0!iO₂

5Ο5& AcOH

120
To

2-Cyclohexyl-4,5,
6 j 7-tetraTiydro-
benzimidazol

11

92

266

Ca?

^(C2^H5⁾2^NC2^H4

H

B

Rh/Kohle

60$ AcOH
■f HCl

80
1

1-Diäthylamino-
äthyl-2-benzyl-
4 s, 5 9 6 j 7-tetrahy-
drobenziciidazol

12

75

flüs
sig

H

CH₅CONH-- ^V-

H

A

AcOH

120
To

1-Benzyl-4,5,6,7-
tetrahydrobenz-
inidazol

13

64

226

B-*

H

A

I»

50# AcOH
⁺ H₂SO₄

120
TO

2-Cyclohexylme—
trahydrobenzimi-
dazol

14

90

267

H

A

«1
____________

AcOH

120
To

2-(4-Acetylami-
nophenyl)-4,5,6,7-
tetrahydrobenzirai-
dazol

.15

82

324

H

^H3^{C ra}ö~

-COOH

H-

H

A
ι

Hh/Kohle

AcOH
■+ HC10_A

80
1

2-(4-Iert_o-butyl~
phenyl)-4,5»6_P7-
tetrahydrobenzimi-
dazol

16

85

276

H

A

Il

AcOH
+■ HClO₄

120
"TO

2-(4-Tert.-butyl-
cyclohexyl)-4»5,6,
7-tetrahydrobenzimi
dazol

17

75

273

H

^H₃C

H

A

»1

AcOH
+ H₂SO₄

80
"T

2-(4-Tolyl)-4,5,6,-
7-tetrahydrobenzimi-
dazol

18

55

276

Η'

\C00H

H

A

η ■. ' .

H₅O
A₂SO₄

120
To

2-{4-Metb.ylcyclo- '
hexyl)-4,5,6,7-tetra
hydrobenzimidazol

19

85

220

H

A

O.

AcOH
+ H₂SO₄

80
1

2-(2-Tolyl)-4,5,6,7-
tetrahydrobenzini-
dazol

20

70

211

H

A

s»

AcOH
+H₂SO₄

120
-&o

2-(2-Methylcyclo-
hexyl)-4p5,6,7-te-
trahydrobenzimida-
zol

21

90

257

H

H;

H

C

!!

AcOH
+ HCl

120
"To

2-(2-Carboxycyclo-
hexyl)~4,5,6_s7-te-
trahydrobenzimidazol

22

80

248

H

C

1»

H₉O
+^HCl

60
T2o,

2-Carboxy-4,5■,6 ₉ 7-
tetrahydrobenzimida
zol

23

78

218

H	-CONHC₂H₄N(C₂H₅)2	H	H	A	Rh/Kohle	50$ AcOH ·{- HCl	60 τΰ	2-(Diäthylamino- äthylaiainocarbonyl )- 4,5,6,7-tetrahydro- benziaidazol	24	80	104
H	H	5-C00H	H	D	Il	50$ AcOH + HCl	120	5~Carboxy-4,5,6,7- tetrahydrobenzimi- dazol	25	70	240
H	H	5-COOCH,	H	A	Il	AcOH -}■ H₂SO₄	80 W	5-Methoxycarbonyl- 4,5 j 6,7-tetrahydro- benzimidazol	26	80	137
H	-CH₂COOH	H	H	D		50^ AcOH •f- HCl	t§	2-Carboxyraethyl-4i, 5» 6,7-tetrahydroben2- iinidazoi	27	65	154
H	-GH₂CONHC₂H₄N(C₂H₅)₂	H	H	A	Il	AcOH	50 W	2-Diä-thylajninoäthyl- aminocarboxymethyl- 4· j 5,6,7-tetrahydro- benziini dazol	28	70	146
H	-(CHg)₂-COOH	H	H	D	It	H₂O+HC1	120 "TO	2-Carboxyäthyl-4,5, 6,7-tetrahydrobenz- imidazol χ 1 MoI HpO	29	80	240
H	-(CH₂)₂C0NHC₂H₄N(C₂H₅),	H	H	A	Il	5Ο55 AcOH + HCl	120 "50	2-(Diäthylamino- äthyl-amino-carbo~ . üyläthyi)-4-,5i-6,7- tetraliydrobenzimi- dazol	30	85 ■	171

CD -C-CO

■Ο' OD CX)

H	-(CE₂)₂C0₂C₂H₄N(C₂H₅)₂	H	H	A	Rh/a?iO₂	AcOH + HCl	80 W	31	68	216
H	■ ■. ■ . ■ ■ ■ ■ ■ , ■ ■ -CH₂OH	H	H	A	Rh/Kohle	AcOH .	80 τ	32	90	206
H	-(GHOH)₂COOH ... . ■■.■■.■	H	H	D	■ ■ " ,	50V AcOH +H₂SO₄	120 "To	33	70	219
H	-(CHOAC J₂COHHC₂H₄N ( C₂H₅) ₂ ■	H-	H	A	Il	AcOH -HHCl	120 To	34	80	130
H	-(CHOAc)₂COOCH₃	H	H	A	' ■: w	AcÖH + HClO₄		35	85	149
H	-(CHOH)₄-COOH	H	H	C	Il	H₉O +²H₂SO₄	120 TO	36	75	220
H	^^f^CH - CH- E OH OH	H	H	A	"Il	AcOH + H₂SO₄	120 TG	37	95·	218
2-(Diäthylaminoäth- oxycarbonyläthyl)-4 > 5 ,J6,7-tetrahydrobenz- imidazol- HCl
2-Hydroxymethyl-4i 5, S₁ 7~tetrahydro.benz- Lmidazol
3-/4,5,6,7-Tetrahy- drobenzimidazolyl- (2)/-2,5-dihydroxy- propionsäure χ H₂O
3-/4,5,6,7-Tetrahy- drobenzimidazolyl- (2)/-2,3-diacei;Qxy- propionsäure-diäthy1- arainoäthylaiaid
3-/4,5,6,7-Tetrahy- drobenzimidazolyl- (2)/-2,3-diacetoxy- propionsäureinethyl- ester
5-/4,5_s6,7-Tetrahy- drobenziiaidazolyl- (2)/-2,3,4,5-tetra- hydroxyvaleriansäure
1,2-313-/4,5,6,7- tetrahydrobenzimida- zolyl-(2)/-1_f2-di- hydroxyäthan

CD OO CD

H	ClJ-(UHOH)₄-= H	H'	H	A	Rh/Kohle	AcOH + HCl	120 Tu	1,4-Bis-/4*5,6,7-te- trahydrobenzimida- zolyl-(2)7-1,2,3,4- tetrahydroxybutan	38	80	226
H		H	H	A	Il	H₂O ^H2^S04	120 To	2-(4-Piperidino)- 4-_? 5_? 6_P 7-tetrahydro- benziinidazol	39	80	244
H		H	H	A	Il	₊ ²8₂so₄	120 "To	2-(3-Piperidino)- 4,5,6,7-tetrahydro- benzimidazol	40	85	195
H		H	H	A	Il	AcOH + HClO₄	80 T	2-(p-Fluorphenyl)- 4,5 9 6,7-te ti?ahydro- benzimidazol	41	70	216
H	H	5-CH₃	6-CH₃	A	Il	AcOH + H₂SO₄	120 TU	5,6-Dimethyl-4,5,6, 7-tetrahydrobenzinii- dazol	42	90	143
H	CH₃	4-CH₃	6-CH₃	A	Il	AcOH + HClO₄	120 "EU	2,4,6-Trimethyl-4,5, 6,7-tetrahydro benz- iraidazol	43	95	201
H	CH,	5-CH₃	H	A	Il	It	120 "TU	2,5-Diine thyl-4,5,6,7- tetrahydrobenziraida- zol	44 1	90	184
CH₃	CH₃	H	H	A	Il	Il	120 TU i	1,2-Dimethyl-4,5,6,7- tetrahydrobenzimida-= zol	45	85	42 hygro sko- pisch

H	^C2^H5	5-GH₃	H	A	Rh/Kohle	5O7; AcOH +. H₂SO₄^	120 "To	2-Äthyl^5-methyl-4,5 _s6,7- tetrahydrobenziinidazol	46	90	204
H	31-C₃H₇	H	H	A	Il	Il	120 TO	2-n-Propyl-4,5,6,7-tetra- hydrobenzimidazol	47	90	185
H	W-C₅H₇	5-CH₃	H	A		Il	120 "To	2-n-Propyl»5-me-fchyl-4,5, 6f7—tetrahydrobenzimida- zol	48	95	185
H	1So-C₃H₇	H	H	A	H	H	120 TU	2-l3opropyl-4,5,6,7~te- trahydrobenzimidazol	49	90	240
H	IsO-C₄H₉	H	H		Il	Il	120 "Tu.	2-Isobutyl-4, 516j,7-tetrahy- drobenziraidazol	50	90	205
H	H-C₆H₁₃	H	H	A	Il		120 "TO	2-Hexyl-4,5.6,7-tetrahy- drobenzimidazol	51	95	.158.
H	CH₃-O-/"^	H	H.	A	H	AcOII + HCi :	180 To	2-Anisyl-4.5,6,7-tetra- hydrobenzimidazol	52	70	237

Die Tetrahydrobens-imida.jole sind durch das IR-Spektrum eindeutig charakterisiert* "*-ie für .Ii^ unhydrierten Bsiisimidazole ■ charakteristischen aromatischer, Schwingungen des Benzolkerns (je nach Art der Substitution zwischen 670 und 900 cm" ) treten bei den hydrierten Verbindungen nicht mehr' auf„ Die für den Iraidazolkern charakteristische i®)_asg0„- Absorption (zwischen 2400 und 3500) bleibt erhaltene

Dür-nschichtchroraatogramae der hydrierten Verbindungen zeigen au3er wenigen Ausnahmen allgemeine Gesetzmäßigkeiten« Die stärker basischen Hydrierungsprodukte laufen an Eieselgel H der Firraa Ferck (I-aufmittel Benzol/Methanol 7 j3 oder Chloroform/Methanol 8:2ι Sichtbarmachen der blecken in Jodkammer) langsamer, ihre R--Werte sind kleiner als die der unhydrierten Ausgangsverbindungen,

Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Tetrahydrobenzimidazole können für die verschiedensten Zwecke verwendet werden, ζ,B_e als Korrosionsinhibitoren insbesondere für Kupfer und Kupferlegierungen, Säurepassivierungsmittel für Eisen und Stahl, Inhibitoren für Sparbeizen, Alterungsschutzmittel in Kineralolen, Heizölen und Gummi, als Zwischenprodukte zur Herstellung von Pharraazeutika, Farbstoffen, ζ,B, Azofarbstoffen, und landwirtschaftlichen Chemikalien, Färbereihilfsmittel, Polymerisationskatalysatoren für Isocyanat~Additionsreaktionen und Härtungsmittel für Epoxidharze. Die quartären Ammoniumsalze der Tetrahydrobenzimidazole beditzen eine ausgesprochene Tensidwirkung und eignen sich z,B₀ zum Benetzen und Weichmachen von

109815/2213

Textilien, 2-~I'lethyltetrahydrobensiraidazol v/irlct am Kaninchen und .an Hund ziemlich gut diuretiseh.

An einigen Beispielen wird die Verwendung von 4_?5i6»7~Tetra~ hydrobenziinidazolen als Alterungsschutzmittel in Gummi, als Metalldesaktivatoren in Schmierölen und als Eisenkorrosionsin-MMtoreri erläutert«

Älterungsschutz in

Vulkanisationsansätze der nachstehenden Zusammensetzung wurden 20 Minuten bei 153⁰C in der Presse vulkanisiert,,

a) Prüf mischung- geile

Naturkautschuk (heller Grape) 100

ZnO ; 10 Stearinsäure 1

BaSO₄ 75 .

₂ — Anatas 10

Schwefel 3

Diphenylguanidin (Beschleuniger) 0,5

b) wie a) 4-2 Teile der entacetylierten Verbindung Nr« 15 ( 2-/4-"Aminöphenyl7-4,5 f δ, 7-tetrahydr obenzinidazol)

c) wie a) + 2 0?eile der Verbindung Hr₀ 16

(2-/4~tert <.«Butylphenyl7»4_!, 5,6,7-tetrahydrobenzimidazol)

d) wie ä) + 2 Teile der Verbindung Nr₉ 17

■ ■.■(2-/^^t"er^jt-.-*-Butylcyclohexyl_-7-4, 5, 6,7"tetrahydrobenziniidazol)

1098 15/2213

Nach üer Vulkanisation urd Alterung wurden folgende nechanischtechnologische Eigenschaften festgestellt;

figer.i-ohaften vor Alterung	a) \ (Blindprobe)	] b)	; c) ί	d)	I I
3ärte (Sh A)	47	49 ■	50	55	121 ,
Elastizität, $	62	65	65	70	. 60
100 ■' Hodulr Icp/cnr	IC	11	-.12	17
300 % Modul, kp/cEi^	22	22	28	52
Zugfestigkeit bis sun: Bruch, kp/cm²	190	197	208	195
Bruchdehnung, $	750	730	690 '	600'
Sigenschaften nach Alterung (48 Std,/iOO°C in Heißluft)
tiärte (Sh A)	44	-4-6	46	48
Elastizität, 'p	50	53	53	55
100 ir Modul, kp/cE²	7	10	9	10
300 ^cp Modul, kp/cm²		23	20	32
Zugfestigkeit bis sun Bruchs kp/cm^	36	60	70	82
Bruchdehnung_f ^	4-30	530	600 -	545
verbleibende Zugfestigkeit, i=	19	30	34	42
verbleibende Bruchdehnung, ';'	57	73	87	91
Prozentuale Verbesserung gegen Blindv/ert
flir Zugfestigkeit, ^		58	79
für Bruchdehnung, $	--	28	53

10 981 5/221 3

Die Eigenschaften der Yulkanisate wurden nach folgenden Prüfnor men bestimmt:

Zugfestigkeit* Modul und Bruchdehnung nach DlN 53 504, Uormstab S. 2 ·

Elastisitat DIN 53 512 .

Härte DIH 53 505.

Entsprechend ÄSTM-Prüfnorm D 130 wird ein Kupferstreifen in ein korrosives, Schwefel enthaltendes Mineralöl (Erstraffinat SAE 10_P mit gesehwefeitern Spermöl auf 0,7 $ (Jesamtschwefel eingestellt) bei erhöhter Temperatur unter Zusatz von Q_s05 i* der zu prüfenden Verbindung eingetaucht»

Der Grad der Schwärzung des Kupferstreifens gilt als Maß für die passivierende Wirkung der Verbindung.

Verbindung Nr. ^:	Cu-*Aktivität . ' nach 3 Std.	a	bei 1 24	IOO"C Stdo	Aussehen der Probe
Blindprobe	4	a	4	b	schwarz
1	3	a	3	a	orange-gelb
6	.' 3	a	3	a	orange-gelb
16	3	b	3	b	blaugrün
17	3	a	4	a	blauschwarz
19	■-...". '-V*	a	3	b	blaugrün
.20	3		3	a	orange-gelb

Ähnliche Ergebnisse wurden auch in Getriebeölen gefunden, die

109815/2213

53 -

Salae von Alkyldithiophosphaten sowie geschwefeltes Spermöl enthaltenο

ffiisenkorrosionsschutz "

Als Eisenkorrosionsinhibitoren zeigen die Tetrahydrobenzimidazole in Form von Petroleumsulfonsäuresalzen eine ausgezeichnete Wirkung.

Platten aus Stahl (DIN 17200) werden mit Mineralöl (SAE 20), das 0,2 $ eines äthoxylierten Nonylphenols (a) und 0„8 fo eines Tetrahydrobenzimidazol-petroleumsulfonsäuresalzes enthält, behandelt und nach DIH 50 017 in einem Gerät nach Kesternich (vgl. W, Kesternich, »Stahl und Eisen", 1951, Kr. 11, Seite 587) Schwitzwasser-Wechselklima ausgesetzt,

Vergleichsweise wurde Grundöl SAE 20 mit 0,2 # äthoxyliertem Nonylphenol (a) sowie Natriumpetroleumsulfonat (b) und Bariunipetroleumsulfonat (c) enthaltende "Grundöle geprüft, die jeweils 0,2 i° äthoxyliertes Monylphenol und 0>8 ^Df» des Petroleumsulfonats enthalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengefaßt.

1 OQR 1 R/99 1

194S7SS

Tabelle V

	Versuch	(a)	(a) +■■" Nr. 6 als	Anzahl der Zyklen bis sum Beginn der Korrosion	Aussehen der Stahlplatte
1	Grundöl +	(a) + (b) .	kein	korrodiert
2	Grundöl ·?·	(a) +.(ρ-)	3	einige Flecken
3	Grundöl +	Grundöl ψ (a) + . Verbindung Kr. 5 als .Petroleumsulfonat	.2	einige Flecken
4		Grundöl + Verbindung	>11	metallisch tilank
5.	>11	metallisch blank

g Petroleumsulfonat

Die Versuche 4 und 5 wurden nach 11 Zyelen abgebrochen _v ohne daß Korrosion eingetreten war (ein Syelus ist 24 Stunden).

Claims

Patent ans ρ r ü ehe 1, 4,5»6,7~3!etrahydrobenzimidazole der allgemeinen Formel I

(D

in der R- ein Wasserstoffatom, ein unverzweigter oder verzweig-er Alkylrest mit 1 bis 18, vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen, ein Hydroxyalkyl- oder Carboxyalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest_? ein 5- oder 6-gliedriger Cycloalkyl-, Alkylcycloalk?¹·!- oder Cyeloalkylalkylrest, ein Arylalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, ein Glukosyl-, Arabinosyl-, Xylosyl-, Ribosyl- oder ein anderer von Hexosen, Pentosen oder Tetrosen abgeleiteter Zuckerrest ist, oder R₁ den Rest A-Z bedeutet, in dem A ein unverzweigter oder verzweigter Alkylenrest mit 1 bis 4 C-Atomen und Z ein eine Amino-, niedere Monoalkylamino-j, niedere Dialkyl.-amino-, Morpholino-, N-Pyrrolidin©-,, N-Piperidino-, N-Piperazino-_S N^{-niedere-Alkyl-N-piperazino-, K'-(^-Hydroxy~niedere-«alkyl)-N« piperazino~ oder H^!~(sv*-Hydroxyalkoxy-niedere-alkyl)-=N-piperazi]iO" gruppe ist,

R£ ein· Wasserstoffatom, ein unverzweigter oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen, die irifluormetfayX=-, Hydroxymethyl- oder Carboxylgruppe, eine Carboxyalkylgruppe mit 1 bis 4 G-Atomen> eine Dialkylarainoäth^aiainocarbonylalkyl-, Dialkylaminoäthylaminocarbonyl- oder Dialkylaminoäthoxycarbonylalkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen in den Alkylresten, der Rest der Dihydroxypropionsäure, des Diacetoxyprppionsäuremethylesters, des Diaeetoxypropionsäuredialkylaminoäthylamids mit 1 bis 4

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C--Atomen im Alkyl re st» der Rest der Tetrahydroxyvaleriansäure, ein Polyhydroxyalkylrest mit 4 bis 6 C-Atomen, der Cyolopentyl- oder Cyelohexylrest, ein Alkylcyelohexylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, der Carboxycyclohexylrest,, der 2-, 3- oder 4-Piperidylrest, ein Phenyl-, Mono- oder Dialkylphenylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, ein Mono» oder Dialkoxyphenyl~_t Mono- oder Dialkoxybenzyl- oder Mono- oder Dialkoxyphenyläthylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkoxyrest, ein 3_S4-Methylendio:!cy~ phenyl-=, 3»4~Methylendioxyb9nzyl- oder 3₉4~Methylendioxyphenyl-· äthylrestj eine Tetrafrydrofury!gruppe, ein Acylaninopiaenylrest;; bei dem sieh die Acylgruppe von einer aliphatischen Carbonsäure mit 1 bis 3 C-Atomen ableitet, der Eluorpheny!rest_s der 4,5.6^1·-' Tetrahydrobenaimidasolyl-(2 5-1₉2-dihydroxyäthyl- oder A-»5t^t7" Tetrahydrobenzimidazolyl-CZ)-1,2„3 ₁ 4~tetrahydroxybutylrest, ein Imidassolylalkyl-, Triazolylallcyl'- oder Tetrazolylalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, H₇ ein V/asserstoffatoiiii, ein unverzweigter oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen_f vorzugsweise 1 oder 2 C-Atomen, eine Carboxylgruppe oder ein Alkoxycarbonylrest mit 1 bis 4 G-Atomen im Alkoxyrest-und R^, ein Wasserstoffatom oder ein unverzweigter oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 4, vorzugsweise 1 oder 2 C-Atomen ist, und deren Säureadditionssalze und quartäre Ammoniumsalze, ausgenommen 4,5,6,7-Tetrahydrobenzimidazol, 2-Methyl-, 5-Methyl-,. 1,2-Dimethyl-, 2,5-Dimethyl-, 2=-Ä"thyl-, 2-Jithyl-5.-methyl-_f-;2~n-Propyl-=, ^-n-Propyl-S-methyl-, 2-Isopropyl-, 2-Isobutyl-=, 2-Hexyl-, 2-Cyclohexyl-, 2-Phenyl- und 2-Anisyl-4,5,6,7-tetrahydrobenzimidazol „

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.Die Ausdrücke niederer Alkylrest, niederer Alkylenrest, niedere Alley lamino-, Dialkylarnino™ oder Alkylendiaminogruppe bezeichnen Reste mit 1 bis 8 C-Atomen»

Die Salze der 4₉5_s6_f7~-Tetrahydrobenzimidazole sind die Salze von anorganischen oder organischen Säuren, sowie die quärtären Ammoniumsalze ₀ Beispiele für zur Salzbildung geeignete anorganische Säuren sind die Halogenwassers t off säuren $,. Schwefelsäure, Phosphorsäure₀ Salpetersäure und Perchlorsäure,, Beispiele für geeignete organische Säuren sind Essigsäure, Propionsäure₉ Oxalsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Alkyl- und Alkenylberr— steinsäuren, aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Sulfonsäuren, "wie Petroleumsulfonsäurenj, Mahagonisulfonsäuren, p-Toluolsulfonsäure und p~Dodeeylbenzolsulfonsäuren und Pikrinsäure. Die quärtären Ammoniumsalze leiten sich von üblichen Alkyl ierungsmitt ein ab, wie Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylalkylhalogeniden, Z₀B₀ Methylbromid und .Äthyljodid» oder Dialkylsulfaten«

2, Verfahren zur Herstellung von 4»5«.6-, 7-Tetrahydrobenzimidazolender allgemeinen Formel I

und ihrer Salze mit Säuren und quärtären Ammoniumsalze, in der II. ein Wasserstoffatom, ein unverzweigter oder verzweigter Alkylreot mit 1 Ma 13, vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen, ein

Hydroxyalkyl- oder ein Carboxyalkylrest mit 1 bis 4 C-Ätomen im' Alkylrest, ein 5- oder 6-gliedriger Cycloalkyl--, Alkyleycloalkyl- oder Cycloalkylalkylrest, ein Arylalkylrest _t ein Glukosyl™., Arabinosyl~, Xylosyl-, Ribosyl- oder ein anderer von Hexosen_s Pentosen oder Tetrosen abgeleiteter Suckerrest ist, oder IL den Rest A-Z bedeutet, in dem A ein unverzweigter oder verzweigter Alkylenrest mit 1 bis 4 C-Atomen und Z eine Amino-, niedere Monoalkylamino~₉ niedere Dialkylamino- ₁ Morpholino™» H-Pyrroli~ dino-_s li-Piperidino-, li-Piperazino-, Er^s-niedere-Alkyl-II-piperazino·=·, N^t-=(c/«»Hydroxy-nieder'e-alkyl)-N«»piperazino-' oder li^—C^r-Hydroxyalkoxy~niedere-alkyl)-H-piperazinogruppe ist, Rp ein Wasserstoff atom, ein unverzweigter oder verzweigter Alkyl— rest mit 1 bis 20 C-Atomen, die Trifluormethyl-j, Hydroxymethyl- oder Carboxylgruppe, eine .Oarboxyalkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen,eine Dialkylaminoäthylaminocarbonylalkyl-, Bialkylaminoäthylaminocarbonyl-= oder Dialkylaminoäthoxycarbonylalkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen in den Alkylresten, der Rest der Biliydroxypropionsäure,. des Diacetoxypropionsäuremethylesters, des Diacetoxypropionsäuredialkylaminoäthylamids mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, der Rest dar Tetrahydroxyvaleriansäure, ein PoIyhydroxyalkylrest mit 4 bis 6 0«Atomen;" der Cyclopentyl- oder Cyclohexylrest, ein Alkylcyclohexylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrestj der Carboxycyclohexylrest, der 2-, 3~ oder 4-Piperidylrest, ein Phenyl-, Mono- oder Dialkylphenylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, ein Mono« oder Dialkoxyphenyl-, Mono- oder Dialkoxybenzyl- oder Mono- oder Bialkoxyphenyläthylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkoxy rest, ein 3»4~Methylendioxyphenyl-, 3,4-Methylendi oxy benzyl- oder 3»4-Methylendioxyphenyläthylreat,

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eine Tetrahydrofurylgruppe, ein Acylaminophenylrest, bei dem sich die Aeylgruppe von einer aliphatischen Carbonsäure mit 1 bis 3 C-Atomen ableitet, der Fluorphenylrest, der 4,5,6₉7-Tetra~ hydrobenzimidazolyl-(2)~1,2-dihydroxyäthyl- oder 4,5,6,7-Tetrahydrobenzimidazölyl~(2)-=1 _P2,3_s4-tetrahydroxybutylrest, ein Imidazolylalkyl-, Triazolylalkyl- oder Tetrazolylalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest,

R, ein Wasserstoff atom, ein unverzweigter oder verzweigter Alkyl·= rest mit 1 bis 18 C-Atomen, vorzugsweise 1 oder 2 C-Atomen, eine Carboxylgruppe oder ein Alkoxyearbonylrest mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkoxyrest und

R, ein Wasserstoffatom oder ein unverzweigter oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 4, vorzugsweise 1 oder 2' C-Atomen ist, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Benzimidazol der allgemeinen

Formel II

Vv

(ID

in der R₁, R₂, R-z und R, die vorstehend angegebene Bedeutung haben oder deren hydrierbare ungesättigte Vorläufer sind, entweder

(a) in Form des Sä-_areadditionssalzes oder

(b) in Form der freien Base und in Gegenwart von mindestens 1 Äquivalent Säure ;je basische Gruppe

in Gegenwart von Rhodium oder Rhodium in überwiegender Menge enthaltenden Katalysatoren hydriert und gegebenenfalls das erhaltene Salz des 4,5,6,7-Tetrahydrobenzimidazols in bekannter

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Weise in die freie Base verwandelt und gegebenenfalls die freie Base durch Umsetzung mit einer anorganischen oder organischen Säure oder einem Alkylierungsmittel in ein Säureadditionssalz bzw ο quartäres" Amiaoniumsalz überführt«

3» Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß man die Hydrierung in Gegenwart von auf Trägern aufgebrachten Rhodiumkatalysatoren durchführt.

4° Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung in Gegenwart von auf Kohle,, Bariumsulfat," Titandioxyd, Aluminiumoxyd oder Kieselsäure aufgebrachten Rhodiumkatalysatoren durchführt <,

5_e Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet„ daß man die Hydrierung bei Temperaturen von 20 bis 120⁰C und bei Wasserstoffdrücken von 1 bis etwa 120 kg/cm durchführte

6ο Verfahren nach Anspruch 2 bis 5s dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung in Wasser, Essigsäure, Propionsäure, einem niederen aliphatischen Alkohol, Glykoiäther ₉ Diäthyläther_B Tetrahydrofuran oder Gemischen davon durchführte

7ο Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung in Gegenwart starker Mineralsäuren durchführt.

8_e Verfahren nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß man

' r 3

die Hydrierung in Gegenwart von Perchlorsäure durchführt»

9. Verwendung der 4_f5s6_t7~l'etrahydrobenzimidazole nach Anspruch 1 als Korrosionsinhibitoren und Alterungsschutzmittel_β

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