DE2033280A1 - Verfahren zur N Substitution von Aminen - Google Patents

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG- 20332!

Unser Zeichen j O„Z. 26 850 B/ef

6700 ludwigshafen, 3.7.1970 Verfahren zur N-Substitution von Aminen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur F-Substitution von Aminen sowie sich daraus ableitende neue Verbindungen.

Es wurde gefunden, daß man Amine der !Formel

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in der R und R gleich oder verschieden sind und Wasserstoff-

Aralkylatome, Alkyl-, Cycloalkyl-/oder Arylgruppen bedeuten, oder in

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der R und R zusammen ein Brückenglied, das mit dem Stickstoff einen Heterocyclus bildet, darstellen,

in glatter Reaktion ein Stickstoffatom substituieren kann, wenn man auf sie in Abwesenheit von Wasser Verbindungen der Formel

R³ Φ .01- θ

J>F = G^ Cl II, Ή?' Gl-

■ζ

in der R eine Alkylgruppe mit 1 bis 18, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet,-oder in der beide R·^ zusammen ein Brückenglied, das mit dem Stickstoff einen Heterocyclus bildet, darstellen,

einwirken läßt.

Kleine Mengen Wasser, die in dem für die Reaktion notwendigen flüssigen Medium enthalten sein können, lassen sich durch einen Überschuß von Verbindungen der Formel II unter Bildung von HCl und Dimethylcarbamoylchlorid kompensieren.

Nach dem Verfahren dieser Erfindung substituierbare Amine der Formel I sind Ammoniak, primäre und sekundäre Amine,

385/70 109884/2007 -2~

- 2 - 0.2ο 26 850

ζ .Β»

nc!slich/MoEi©&lkylamin@s Malkylamine, Monoary!amine, Diaryl-

-j asine und iLlkylary lamia©. Die Alkylreste R können ihrerseits durch primäre oder sekundäre Aminogruppen substituiert sein.

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Auch die ArylresteR können durch Aminogruppen, durch 1 bis 2 Nitrogruppen, durch eine Alkoxyearbonylgruppe oder durch Halogen substituiert sein. Weitere Substituents» spielen für das Gelingen ösr Reaktion keine Rolle, sofern sie nicht in die Reaktion "eingreifen. Die Kohlenstoffzahl der Alkylreste, die auch versv/eigt sein können, ist ohne Einfluß auf die Substituierbarkeit, jedoch werden aus Gründen der löslichkeit im Reaktionsmedium Alkylreste mit 1 bis 18, insbesondere mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,bevorzugt. Als Arylreste kommen Fneiivyl·-, Diphenyl-, Diphenylmethan-= und laphthylreste in erster linie in Betracht.

Im einzelnen, seien beispielsweise genannt Methylamin₉ Äthylamia. rropylamin, Butylamine, Octadeeylamin, Cyclohexylamin, Anilin? !^methyl-, Diätayl-, Mpropylanin, Dicyclohesrylamin, Diphenyl= 8,^Mi Methylanilin, Alkylendiamiae mit 2 bis β Kohlenstoffatomen in der Kette, pip'-Siaminodiph&nylmethan,'p-Mtroanilin," 2₉4-=- Τ·:,γitroanilin und p-Aminobensoesäureester; ferner Piperidin, Pjrrolidin uai ander© heterocyclisch© Amine»

·'"■;. ί Hassetsmng.von Ammoniak mit dar Terbiadung II führt nach der

(E³) IGGl + 4SH₅ —» (Ε³)₂Ι-ΟΞ1 +

BH

:^s Dialkylcyanamid.

•1t primären Aminen erhält man nach der Gleichung

f5³5₂N00l₃ + 3U-G₄H₉-IH₂--> (R³J₂I-G=I-G₄H₉ +2-A-O_4-H₉

Gl

das entsprechende Chlorformamidin.

l^riij sekundären Aminen erhält man nach der Gleichung

Gl
(!>-^; ) ,,IGGl_x + 2(GH,) _O1H -> (R³) ₉Ν-0-1ϊ(CH,) „ + '(CH-) _pHH .HGl'

Gl

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- 3'-■■■'■ 0.2. 26 850 das Harnstoffdichlorid.

Wie die Gleichungen zeigen, ist es zweckmäßig, das Amin I höchstens in solchen Mengen zu verwenden, daß der hei eier "Umsetzung frei werdende Chlorwasserstoff gebunden wird.

In vielen-Fällen, besonders mit den wenig basischen Aminen^wie. Diphenylamin und nitriertenDiphenylaminenjWirä das frei werdende HGl nicht gebunden. In anderen Fällen, zum Beispiel mit p-Hitroanilin,können tertiäre Amine, z.B. Triäthylamin,zur Neutralisation verwendet werden.

Als Reaktionsmedium können die Amine selbst benützt werden, wenn sie bei der Umsetzungstemperatur flüssig sind oder, wie Ammoniak, verflüssigt werden können. Trotzdem empfiehlt sich in den meisten Fällen die Mitverwendung von Flüssigkeiten oder organischen Lösungsmitteln, die unter den Reaktionsbedingungen gegen die Reaktionspartner inert sind. Solehe sind beispielsweise Äther, wie Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Dioxan, Kohlenwasserstoffe, wie Benzol,-Halogenkohlenwasserstoffe, wie Dichlorbenzol,. Dichlormethan, Chloroform, Chlorbenzol, liitrobenzol oder Gemische dieser lösungsmittel. Die Reaktionstemperaturen können im Bereich von ungefähr-5O^ bis ungefähr 150⁰C liegen; bevorzugt ist der Bereich "zwischen ungefähr 0° bis ungefähr 1OQ⁰C.

Die Reaktionsdauer beträgt im allgemeinen einige Minuten bis 3 Stunden, wobei der Endpunkt durch die Auflösung der meist wenig löslichen Verbindung der Formel II erkennbar ist.

Intensive Bewegung, wie Rühren, Schütteln oder Yibromisehen, erleichtert dabei den Auflösungs- und Reaktionsprozess.

Das Verfahren dieser Erfindung erlaubt es, auf schonende Weise Amine zu substituieren und auf diesem Wege zahlreiche, zum Teil sonst nicht zugängliche Verbindungen herzustellen, die weiteren Umsetzungen dienen. So erhält man beispielsweise aus den GhIorformamidinen durch Umsetzung mit Phenolat Isoharnstoffderivate nach dem Reaktionsschema:

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Ο.Ζ. 26 850

R⁴ GJi_c0^Q
(RO₀F-C=N^
Cl

wobei R ein oder zwei Substituenten symbolisiert und für Wasserstoffatome eine oder zwei Nitrogruppen oder Carbalkoxygruppen, Halogenatome, wie Fluor-, ChIor-_PBrom- oder Jodatome und schließlich für Trifluormethyl-, Cyano- oder Arylsulfonylgruppen stehen kann.

Aus den Dichlorharnstoffen kann man durch Hydrolyse oder Thio-Iyse die entsprechenden Harnstoffe bzw. Thioharnstoffe erhalten.

Cl 0(S)

(R⁵)₂-N-(?-N(CH₃)₂ > (R⁵)₂-N-C-N(CH₃)₂

Die Verbindung II kann als Dialkylaminotrichlormethan oder als Imoniumverbindung aufgefaßt werden

, , Θ ^ Cl θ

(RO_N-CC1 4 > (RON=C^ Cl

2 3 <L \ _C1

Man kann sie mit R = Methyl entsprechend der Vorschrift von A. Senning, Chem. Rev. 65_, 388 (1965) auf folgende Weise erhalten:

10Og Tetramethylthiuramidsulfid werden in 1 1 Dichlormethan gelöst. Man leitet ohne Kühlung im schnellen Strom Chlor ein, wobei die Verbindung II unter leichter Erwärmung ausfällt. Nach ungefähr 2 Stunden wird die überstehende lösung dunkelrot_r Man beendet die Chlorzufuhr, filtriert vom Niederschlag ab und wäscht ihn mit Dichlormethan. Der Rückstand wird bei 100°C/12 mm in einen Büchi-Verdampfer getrocknet. Spuren von flüchtigen Verunreinigungen können durch zweistündiges Erhitzen auf 70 bis 80°C/0,2 mm entfernt werden. Man erhält die Verbindung II als reine, weiße Substanz in ungefähr 90$iger Ausbeute.

Auf analoge Weise erhält man die Verbindung der Formel II mit

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R³ = Äthyl.

Beispiel 1

Man verrührt bei ungefähr -35⁰C 10 g Ammoniak mit 3,2g Dimethylaminotrichlormethan. Danach lässt man das Ammoniak verdampfen, extrahiert zweimal mit Äther und erhält als Rückstand ca. 0,5 g Dirnethylcyanamid.

Beispiel 2

Man erwärmt 4,38 g n-Butylamin mit 3,24 g Dimethylaminotrichlormethan 30 Minuten in 15 ml Äther und erhält nach dem Aufarbeiten N,N-Dimethyl-N'-n-butyl-chlorformamidin.

Beispiel 3

Man gießt eine auf 80⁰C erwärmte Lösung von 20,7 g p-Nitroanilin in 500 ml Ghlorbenzol in eine kräftig gerührte Suspension von 24,3gDimethylaminotrichlormethan in 100 ml Chlorbenzol. Die Reaktionsmischung erwärmt sich, und es entweicht Chlorwasserstoff. Nach weiterem Erhitzen auf 110⁰C für 30 Minuten läßt man die Mischung unter Rückflußkühlung 1 Stunde sieden. Man filtriert vom grauen Niederschlag ab, dampft die Chlorbenzollösung ein und erhält 14,9 g NjN-Dimethyl-N'-ip-nitrophenyl)-chlorformamidin. Man suspendiert den grauen Niederschlag in 200 ml Chloroform und erhält nach Zugabe von Triäthylamin, Verdampfen des Lösungsmittels und Extrahieren des Rückstandes mit Benzol weitere 12,5 g des Chlorformamidins. Gesamtausbeute 27,4 g (80,5$)

an der gelben kristallinen Verbindung, Fp. 102⁰C; gut löslich in Dichlormethan, Chloroform und Benzol.

C9H1ON3ClC	*2	C	(227	.7)	Gefunden: 47	,74
Berechnet:	H	47,	60	4	,67
	N	4,	44	18	,45
	22	18,	50
NMR: S= 3,	ppm	(6H,S)

=6,85; 7,00; 8,08; 8,23 (4H, 2d); J = 9Cps 109884/2007

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IRs 1650, 1587, 1509, 1338, 1100, 861 cm"¹ Massenspektrum: 227(M⁺), 212, 192, 165, 146

Zu der Lösung von 6,8 g der nach Absatz 1 erhaltenen Verbindung in 200 ml Dioxan fügt man die Lösung von 3,5 g Natriumphenolat in 80 ml Dioxan hinzu. Man rührt den Reaktionsansatz, der sehr schnell rot wird, 3 Stunden bei ungefähr 4-0⁰G, filtriert vom ausgefallenen Natriumchlorid ab und verdampft das Lösungsmittel. Aus dem öligen Rückstand fallen bei Zugabe von Äther 3,1 g (35 $>) N,N-Dimethyl-N'-(p-nitrophenyl)-0-phenylisoharnstoff aus. Fp. 95 bis 97 ⁰C .

NMR: cf = 3,08 ppm (6H, S), 7,95 (2H,d;J = 8Hz)5 das andere

Dublett wird überdeckt von einem Multiplett bei /= 6,73 bis 7,30 (7H).
IR: 1640, 1578, 1500, 1330 cm"¹
Massenspektrum: 286 M⁺, 209, 192, 72,

Beispiel 4

Man gibt 3,2 g Dirnethylaminotrichlormethan zu der auf 8O⁰G erwärmten Lösung von 3,8 g 2,4-Dinitroanilin in 100 ml Chlorbenzol und rührt dabei kräftig. Man erhitzt 1 Stunde lang nicht über 90 C - andernfalls wird der Reaktionsansatz schwarz -' wobei Chlorwasserstoff entweicht. Man-dampft die gelbgrüie Lösung ein und kristallisiert den Rückstand aus Petroläther um» Durch Umkristallisieren aus Petroläther/Benzol erhält man 4,8 g (87,2$) gelbgrüner Kristalle vom Pp. 97 - 98⁰Cs N,N-Dimethyl-N¹-(2,4-dinitrophenyl)-chlorformamidin.

C₉H₉N₄O₄Cl (272,7)

Berechnet: C 39,7 Gefunden: 39,75

H 3,33 3,46

N 20,6 20,90

NMR: J= 2,83 (6H,S), vier Dubletts zwischen 7 bis- 9 ppm (3H) IR: 1653, 1595, 1520, 1350 cm"¹

Massenspektrums 272 (M⁺), 237,226.

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O.Z. 26 850

Beispiel 5

Unter Rühren fugt man zu der Suspension von 3,2 g Dimethylaminotrichlormethan in 15 ml Chlorbenzol "bei 6O⁰C die Lösung von 3,3 g p-Aminobenzoesäureäthylester in 35 ml Chlorbenzol. Während 1 Stunde auf 90 bis 110⁰C erhitzt wird, entweicht Chlorwasserstoff . Fach dem Verdampfen des Lösungsmittels bilden sich aus dem öligen Rückstand beim Abkühlen Kristalle. Ausbeute 4»9 g (96 $) NjN-Dimethyl-N'-Cp-carbäthoxyphenylJ-chlorformamidin vom Pp. 65⁰C aus Cyclohexan.

NMR: <S= .1,23 ppm (3H,S), 3,08 (6H,S), 4,30 (2H,m),

6,82 (2H,d), 7,92 (2H,d) IRi 1764, 1640, 1607, 1328, 1108 cm"¹ Massenspektrum: M⁺ 254, 219, 209.

Beispiel 6

Zu einer Suspension von Dimethylaminotrichlormethan in Äther fügt man 2 Moläquivalente Dimethylämin, ebenfalls gelöst in Äther, hinzu. Man trennt vom Lösungsmittel ab, behandelt den Rückstand mit einer konzentrierten wässrigen Lösung von Natriumhydrosulfid/Schwefelwasserstoff und gewinnt aus dem Dichlormethanextrakt Tetramethylthioharnstoff, wie durch Vergleich mit einer authentischen Probe nachzuweisen ist.

Beispiel 7

Zu der Suspension von 4 g Dimethylaminotrichlormethan in 15 ml Dichlormethan fügt man unter Rühren die Lösung von 4,2g Diphenylamin in 20 ml Dichlormethan hinzu. Nach einstündigem Erhitzen unter Rückflußkühlung läßt die Bildung von Chlorwasserstoff nach. Man verdampft das Lösungsmittel und wäscht den öligen Rückstand mit Äther. Das IR-Spektrum des Rückstandes zeigt eine starke Absorption bei 1600 cm" ; das KernresonanzSpektrum zeigt ein Singulett bei 7,3 und ein breites Dublett bei ungefähr 3,4 ppn.

Aus dem nach Absatz 1 erhaltenen Ν,Ν-Dimethyl-N',N'-diphenyl- ' dichlorharnstoff erhält man durch Hydrolyse mit einer Lösung von Natriumcarbonat und festem Kaliumcarbonat bei 5O⁰C innerhalb

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- 8 - 0.2ί. 2β 850

von 30 Minuten 5 g (83 #) von ^,N-Mmethyl-N'-N'-äiphenylharnstoff, Pp. 65⁰C

NMR: (T= 2,82 ppm (6H,S), 697 bis 7,52 ppm (1OH, M) IR: 1645, 1590, 1490, 1381, 1220 (breit) cm"¹ Massenspektrum: 240 M⁺, 196, 168, 72.

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Claims (6)

- 9 - O.Z. 26 850 Patentansprüche .' .

1.JYerfahren zur N-Substitution von Aminen, dadurch gekennzeichnet, daß man auf Amine der Formel

^ 2 ¹V ■:-

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in der R und R gleich oder verschieden sind und Wasserstoff-

Aralkylatome, Alkyl-, Cycloalkyl-^/oder Arylgruppen bedeuten, oder in

i 2 zusammen
der R und R / ein Brückenglied, das mit dem Stickstoff einen

Heterocyclus bildet, darstellen,
eine Verbindung der Formel

^N = C<"" Cl II, R³^ Nl

•x

in der R eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet, oder in der beide R^ zusammen ein Brückenglied, das mit dem Stickstoff einen Heterocyclus bildet, darstellen,

in Abwesenheit von Wasser zur Einwirkung bringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Reaktionsmedium das flüssige Amin verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichne t, daß man Chlorformamidine bzw. die daraus durch Reaktion mit Phenolat erhältlichen Isoharnstoffderivate herstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Dichlorharnstoff-Derivate herstellt.

5. Ν,Ν-Dimethyl-K¹-(p-nitrophenyl)-chlorformamidin.

6. N,N-Dimethyl-N^l-(2,4-dinitrophenyl)chlorformamidin.

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG / 109884/2007 ß